JP2019504443A - リチウムイオン電池及び製造方法 - Google Patents
リチウムイオン電池及び製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019504443A JP2019504443A JP2018530581A JP2018530581A JP2019504443A JP 2019504443 A JP2019504443 A JP 2019504443A JP 2018530581 A JP2018530581 A JP 2018530581A JP 2018530581 A JP2018530581 A JP 2018530581A JP 2019504443 A JP2019504443 A JP 2019504443A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- cell
- lithium ion
- ion battery
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/446—Initial charging measures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/42—Acrylic resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/429—Natural polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
固体電解質界面(SEI)層−電解質の分解を通して炭素質アノード上に形成した物質層。
上記のように、必要とされる範囲内で好適なファイバ構造を形成する能力だけでなく、電池セルの内部状態に関連した好適な化学的及び熱的耐性を付与する任意のポリマー(又はポリマーブレンド)から、マイクロファイバを作製してもよい。更に、このようなファイバには、不織布成形加工中に、もつれを促進するために、ファイバ自体の表面積を増加させるフィブリル化又は類似の技術を通じて処理される可能性を有する。このようなファイバは、溶融紡糸、湿式紡糸、溶液紡糸、溶融ブロー成形、及びその他のものといった、長年使用された繊維製造法から製造されてもよい。加えて、このような繊維は、複合繊維として始まり、分裂可能なパイ繊維、海島型繊維、及びその他のように、それらの大きさ及び/又は形状を、更なる処理によって縮小又は変化させてもよい。このような繊維は、更なる加工のために適切な長さに切断されてもよく、そのような長さは、均一な50mm未満、25mm未満、又は、12mm未満でもよい。また、このような繊維は、0.5mm以上、1mm以上、又は、更に2mm以上の長さを有するように、優れた加工又はより高い強度を付与するために長くしてもよい。また、このような繊維は、微小繊維又は有利には湿式不織布を形成する繊維に、フィブリル化されてもよい。
次に、材料の組合せを割り当て、湿式製造プロセスに共に導入する前に両成分の異なる濃度を提供することができる。手抄き紙は、TAPPI試験法T−205に従って作製されることができ、参照により本明細書に組み込まれる(基本的には上記のように、湿式製造法において一般的に使用され、繊維の「精製」として記載されるように、極めて高い水溶性溶媒の濃度で配合し、かつ、大きなせん断力の状態下で共に混合し、最終的に平面に湿った構造体を敷きつめて、溶媒を蒸発させた)。
試験プロトコルは以下の通りである。
製品のリン酸鉄リチウム電極は、2つの製造業者から得られ、均一の圧力を与える2個のプレキシグラス間に固定された単層パウチセルで試験された。上記セルにおいて、自己放電以外の電気的性質が非常に安定していたが、より完全に他の文献で報告されるだろう。
データセットは準実験計画法で設計され、部分集合の平均算出が単一変数の分離を可能にし、その変数と関連した各種の測定値における変化を得ることができる。これらの平均及び分離される変数は、表7において以下に示される。
製造業者B製の電極から作製されるセルの形成結果は、表9において以下に示される。各セルの条件は、2つのセルの平均値である。
データは、製造業者Bに関しては同じグループ間で平均化された。測定ごとに得られた平均は、表11において以下に示される。
Claims (14)
- カソード、アノード、セパレータ、及び液体電解質を中に備えるリチウムイオン電池であり、前記リチウムイオン電池は、その前記セパレータ上に固体電解質界面(SEI)層を含み、その製造後に初期充電を行うリチウムイオン電池であって、前記電池が、前記初期充電後に、少なくとも16サイクルの間に少なくとも38mAH/gの特定の容量を示す、リチウムイオン電池。
- 前記セパレータがランダムに配向した繊維を含む、請求項1に記載のリチウムイオン電池。
- 前記ランダムに配向した繊維のうち少なくとも1つが、1.0ミクロン未満の繊維の長さに垂直な最大寸法を含む、請求項2に記載のリチウムイオン電池。
- 前記セパレータが網目に絡ませたマイクロ繊維及びナノファイバを含む、請求項1から3のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
- 前記セパレータが0.1ミクロン以上の平均流量孔径を示す、請求項1から4のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
- 前記SEI層によって、前記初期のセパレータのSEM像に存在する全細孔が、実質的に満たされる領域を備えたところをSEM顕微鏡写真下で確かめることができる、請求項1から5のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
- 前記SEI層は、前記初期のセパレータのSEM顕微鏡写真に存在する前記ナノファイバが、前記SEI層に埋め込まれたために、存在が観測されない領域を含む、請求項4に記載のリチウムイオン電池。
- 前記SEI層は、エネルギー分散型X線分光法によって観測され、1.5%を超えるリン濃度を有することが可能な領域を含む、請求項1から7のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
- 前記SEI層は、エネルギー分散型X線分光法によって観測され、5%を超えるフッ素濃度を有することが可能な領域を含む、請求項1から8のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
- 前記電池は、上述の初期充電の後の連続50サイクルの間、100のmAH/gを上回る比容量を示す、請求項1に記載のリチウムイオン電池。
- 前記初期充電後の、前記16サイクルが、1C、2C、4C、2C、及び1Cからなる、請求項1に記載のリチウムイオン電池。
- 前記セパレータが0.1ミクロン以上の平均流量孔径を示す、請求項11に記載のリチウムイオン電池。
- 前記セパレータは、最大70%の炭素、少なくとも8%の酸素、少なくとも5%のフッ素、及び少なくとも1.5%のリンの走査型電子顕微鏡下での原子ピークにおけるSEI測定値を示す、請求項1に記載のリチウムイオン電池。
- 請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造プロセスは、前記アノード、前記カソード、及び前記セパレータを備える内部容積を含むセルを組み立てる工程と;
セルの内部容積に電解質を充填する工程と;
前記アノード及び前記カソードを充電装置に接続する工程と;
前記セルが終端電圧に達するまで、低いCレートで前記セルを充電する工程と;
一定時間高電圧で前記セルを充電する工程と、を備える製造プロセス。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201614992993A | 2016-01-11 | 2016-01-11 | |
US201614993003A | 2016-01-11 | 2016-01-11 | |
US14/993,003 | 2016-01-11 | ||
US14/992,993 | 2016-01-11 | ||
PCT/US2017/012797 WO2017123519A1 (en) | 2016-01-11 | 2017-01-10 | Lithium ion battery and method of manufacturing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019504443A true JP2019504443A (ja) | 2019-02-14 |
JP6981978B2 JP6981978B2 (ja) | 2021-12-17 |
Family
ID=57915093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018530581A Active JP6981978B2 (ja) | 2016-01-11 | 2017-01-10 | リチウムイオン電池の製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3403288B1 (ja) |
JP (1) | JP6981978B2 (ja) |
KR (1) | KR102431907B1 (ja) |
CN (1) | CN108463905B (ja) |
CA (1) | CA3009811A1 (ja) |
HK (1) | HK1258538A1 (ja) |
WO (1) | WO2017123519A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110970678A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-07 | 安普瑞斯(无锡)有限公司 | 一种提高聚合物锂离子电池性能的快速化成分容方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6110588A (en) | 1999-02-05 | 2000-08-29 | 3M Innovative Properties Company | Microfibers and method of making |
US7112389B1 (en) | 2005-09-30 | 2006-09-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Batteries including improved fine fiber separators |
JP4749511B2 (ja) * | 2008-09-04 | 2011-08-17 | ダイワボウホールディングス株式会社 | 繊維集合物、導電性基材と繊維集合物との複合体及びそれらの製造方法 |
KR101040572B1 (ko) * | 2010-10-11 | 2011-06-16 | 대한민국 | 셀룰로오스 나노섬유를 이용한 다공성 분리막 및 그 제조방법 |
US9666848B2 (en) * | 2011-05-20 | 2017-05-30 | Dreamweaver International, Inc. | Single-layer lithium ion battery separator |
US10700326B2 (en) * | 2012-11-14 | 2020-06-30 | Dreamweaver International, Inc. | Single-layer lithium ion battery separators exhibiting low shrinkage rates at high temperatures |
US8936878B2 (en) * | 2012-11-20 | 2015-01-20 | Dreamweaver International, Inc. | Methods of making single-layer lithium ion battery separators having nanofiber and microfiber components |
US20140141337A1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-05-22 | Brian G. Morin | Versatile Single-Layer Lithium Ion Battery Separators Having Nanofiber and Microfiber Components |
-
2017
- 2017-01-10 CA CA3009811A patent/CA3009811A1/en not_active Abandoned
- 2017-01-10 WO PCT/US2017/012797 patent/WO2017123519A1/en active Application Filing
- 2017-01-10 CN CN201780005988.2A patent/CN108463905B/zh active Active
- 2017-01-10 KR KR1020187022766A patent/KR102431907B1/ko active IP Right Grant
- 2017-01-10 JP JP2018530581A patent/JP6981978B2/ja active Active
- 2017-01-10 EP EP17702191.2A patent/EP3403288B1/en active Active
-
2019
- 2019-01-18 HK HK19100893.7A patent/HK1258538A1/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3403288A1 (en) | 2018-11-21 |
WO2017123519A1 (en) | 2017-07-20 |
CN108463905B (zh) | 2021-12-07 |
CA3009811A1 (en) | 2017-07-20 |
KR20180102609A (ko) | 2018-09-17 |
KR102431907B1 (ko) | 2022-08-11 |
HK1258538A1 (zh) | 2019-11-15 |
CN108463905A (zh) | 2018-08-28 |
EP3403288C0 (en) | 2024-06-19 |
EP3403288B1 (en) | 2024-06-19 |
JP6981978B2 (ja) | 2021-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7478454B2 (ja) | 単層リチウムイオンのバッテリーのセパレーター、セパレーターを含むバッテリー、コンデンサー、スーパーコンデンサーまたはウルトラコンデンサー、バッテリーを利用することによって電気を発生させる方法、及び、バッテリーセパレーターを製造する方法 | |
US20200403202A1 (en) | Single-layer lithium ion battery separators exhibiting high low-shrinkage rates at high temperatures | |
EP2923395B1 (en) | Methods of making single-layer lithium ion battery separators having nanofiber and microfiber components | |
AU2013347979B2 (en) | Versatile single-layer lithium ion battery separators having nanofiber and microfiber components | |
AU2012259083A1 (en) | Single-layer lithium ion battery separator | |
JP2012522352A (ja) | 多孔性コーティング層を含むセパレータ、その製造方法、及びそれを備える電気化学素子 | |
CN112514107A (zh) | 包含三维杂原子掺杂碳纳米管宏观材料的电极 | |
US20210012976A1 (en) | Direct electrolyte gelling via battery separator composition and structure | |
JP6981978B2 (ja) | リチウムイオン電池の製造方法 | |
Pezeshki | Classification, modeling, and requirements for separators in rechargeable batteries | |
EA039132B1 (ru) | Литий-ионная батарея и способ ее изготовления | |
JP2011228034A (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210112 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20210409 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210608 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6981978 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |