JP2020523738A5 - - Google Patents
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Claims (32)
- 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、最初に組み立てられたときに充電状態になるように構成されており;
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが20%未満の空隙率を有し、10回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、異方性力および電気化学セルが構成されている電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、最初に組み立てられたときに充電状態になるように構成されており;
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが20%未満の空隙率を有し、10回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、少なくとも一つの非リチウム金属が十分体積存在している電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、最初に組み立てられたときに充電状態になるように構成されており;
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが1000Ω/sq.未満のシート抵抗を有し、10回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、異方性力および電気化学セルが構成されている電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、最初に組み立てられたときに充電状態になるように構成されており;
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後において少なくとも一つの非リチウム金属が1000Ω/sq.未満のシート抵抗を有する領域を形成しており、10回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、少なくとも一つの非リチウム金属が十分体積存在している電気化学セル。 - セルが完全充電状態にあるとき、固溶体が約0.1MPaから約100MPa、または約0.4MPaから約40MPaの降伏強度を有する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 少なくとも一つの非リチウム金属が、マグネシウム、亜鉛、鉛、スズ、白金、金、アルミニウム、カドミウム、銀、水銀、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 少なくとも一つの非リチウム金属が、マグネシウム、亜鉛、鉛、白金、金、カドミウム、銀、水銀、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 少なくとも一つの非リチウム金属は、シリコン、ゲルマニウム、スズ、アンチモン、ビスマス、およびアルミニウムからなる群を除外する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 少なくとも一つの非リチウム金属がマグネシウムを含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- アノード中の少なくとも一つの非リチウム金属が、完全充電状態のときのアノード中のリチウムと非リチウム金属の合計重量の0.1wt%、1wt%、5wt%、または10wt%以上であり、25wt%、10wt%、5wt%または1wt%以下である、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 組み立て時、アノード中の少なくとも一つの非リチウム金属が、アノード中のリチウムおよび非リチウム金属の合計重量の0.1wt%、1wt%、5wt%または10wt%以上であり、25wt%、10wt%、5wt%または1wt%以下である、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 少なくとも一つの非リチウム金属が、少なくとも一つの非リチウム金属の約10wt%未満、約5wt%未満、または約1wt%未満が約0V〜約5Vの電圧ウィンドウ内で作動するセルの最初の充電および放電サイクル中における電気化学反応に関与するように選択される、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 少なくとも一つの非リチウム金属が、−40℃〜80℃の温度でリチウムと固溶体を形成する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 充電状態の電気化学セルの容量が元の充電容量の80%未満に減少する前に、電気化学セルが少なくとも70回サイクルすることができる、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- アノードの活性表面に垂直な力成分が少なくとも約4.9、少なくとも約9.8、少なくとも約24.5、少なくとも約49、少なくとも約78、少なくとも約98、少なくとも約117.6、少なくとも約147、少なくとも約175、少なくとも約200、少なくとも約225、少なくとも約250、少なくとも約300、少なくとも約400、または少なくとも約500ニュートン/平方センチメートルであって、約500未満、約400未満、約300未満、約250未満、約225未満、約196未満、約147未満、約117.6未満、約98未満、約49未満、約24.5未満、または約9.8ニュートン/平方センチメートル未満の圧力をアノードの活性表面に加えるように異方性力が構成される、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 電解質に近接するセパレーターをさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- セパレーターが微多孔膜を含む、請求項16に記載の電気化学セル。
- 電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが1000Ω/sq.未満のシート抵抗を有する、請求項1および2のいずれかに記載の電気化学セル。
- 電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが20%未満の空隙率を有する、請求項3および4のいずれかに記載の電気化学セル。
- 電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードのシート抵抗が900Ω/sq.、800Ω/sq.、700Ω/sq.、600Ω/sq.、500Ω/sq.、400Ω/sq.、300Ω/sq.、200Ω/sq.、または100Ω/sq.未満である、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、その10回目のサイクルの放電直後においてアノードは、15%、10%、5%、または1%未満の空隙率を有する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の60wt%以下、50wt%以下、40wt%以下、30wt%以下、20wt%以下、または10wt%以下が、アノードに残存する上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- カソードが組み立て時に実質的にリチウムを含まない、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- カソードは、硫黄化合物を含むカソード活物質を含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学セル。
- 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが50回完全にサイクルされるとき、50回目のサイクルの放電直後においてアノードが20%未満の空隙率を有し、50回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、異方性力および電気化学セルが構成されている電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが50回完全にサイクルされるとき、50回目のサイクルの放電直後においてアノードが20%未満の空隙率を有し、50回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、少なくとも一つの非リチウム金属が十分体積存在している電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが50回完全にサイクルされるとき、50回目のサイクルの放電直後においてアノードが1000Ω/sq.未満のシート抵抗を有し、50回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、異方性力および電気化学セルが構成されている電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルが、アノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり;かつ
電気化学セルが50回完全にサイクルされるとき、50回目のサイクルの放電直後において少なくとも一つの非リチウム金属が1000Ω/sq.未満のシート抵抗を有する領域を形成しており、50回目のサイクルの放電直後において初期完全充電状態におけるアノードに存在するリチウムの量の75wt%以下がアノードに残存するように、少なくとも一つの非リチウム金属が十分体積存在している電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルがアノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり、かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが、加えられた異方性力が存在しない同等のセルに存在するであろう10回目のサイクルの放電直後における空隙率の50%未満の空隙率を電気化学セルが有するように、異方性力および電気化学セルが構成されている電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルがアノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり、かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが、少なくとも一つの非リチウム金属を有しない同等のセルに存在するであろう10回目のサイクルの放電直後における空隙率の50%未満の空隙率を電気化学セルが有するように、少なくとも一つの非リチウム金属が十分体積存在している電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
カソードおよびアノードと電気化学的に連通している電解質;
ここで、
電気化学セルがアノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり、かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが、加えられた異方性力が存在しない同等のセルに存在するであろう10回目のサイクルの放電直後におけるシート抵抗の50%未満のシート抵抗を電気化学セルが有するように、異方性力および電気化学セルが構成されている電気化学セル。 - 以下を含む電気化学セル:
カソード;
リチウムと少なくとも一つの非リチウム金属の固溶体を含むアノード(ここで、アノードが活性表面を有する);および
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電気化学セルがアノードの活性表面に垂直な力成分を有する加えられた異方性力の下にあり、かつ
電気化学セルが10回完全にサイクルされるとき、10回目のサイクルの放電直後においてアノードが、少なくとも一つの非リチウム金属を有しない同等のセルに存在するであろう10回目のサイクルの放電直後におけるシート抵抗の50%未満のシート抵抗を電気化学セルが有するように、少なくとも一つの非リチウム金属が十分量存在している電気化学セル。
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