JP2022517656A - 低溶媒和電解質を有するＬｉＳ電池 - Google Patents
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Abstract
低溶媒和電解質を有するＬｉＳ電池。硫黄１ｍｇ当たり２μｌ未満の量の低溶媒和電解質を有するリチウム硫黄電池。電解質は、ジオキソラン及びヘキシルメチルエーテル、並びにＬｉ塩、例えばＬｉＴＳＦｉを含む。電解質は、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）を含まない。【選択図】図５
Description
本発明は、溶媒和が少ない電解質を有するリチウム硫黄（ＬｉＳ）電池に関する。
液体を有するリチウム硫黄（ＬｉＳ）電池セルでは、電気化学的に活性な硫黄、特に多硫化物（ｐｏｌｙｓｕｌｆｉｄｅｓ）の大部分が電解質に溶解されている電解質を使用することが一般的な手法である。
例は、Ｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒに譲渡されたＵＳ７３５４６８０に開示されており、特に、１，３－ジオキソラン（ＤＯＬ、Ｃ３Ｈ６Ｏ２）のような非環状エーテル、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）のような環状エーテル、並びに、例えばＬｉＴＦＳＩとも呼ばれるＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２（ビス（トリフルオロメタン）スルフォンイミドリチウム塩）のようなリチウム塩を含む電解質を開示している。また、電解質は、添加剤として硝酸リチウムＬｉＮＯ３を含有する。後者の添加剤は、概して、多硫化物の移動によって電池の性能が急速に低下するのを防止すると考えられている。しかしながら、ガスの生成が、この技術の問題の１つである。
代替的なアプローチは、電気化学的に活性な硫黄がほんのわずかしか溶解しない低溶媒和電解質を含む。電池用の電解質の一般的な技術において、用語「低溶媒和」は、低量の利用可能な多硫化物しか溶解しない電解質についての用語「溶媒和が少ない」と一緒に使用される。
多硫化物を溶解するために大きな量を必要としないので、より少ない量の電解質を使用することができ、これは、ひいては、セルの全体重量を減少させ、したがって、対応してエネルギー密度を増加させる可能性を有する。
この課題は、Ｃｈｅｎｇ、Ｃｕｒｔｉｓｓ、Ｚａｖａｄｉｌ、Ｇｅｗｉｒｔｈ、Ｓｈａｏ、及びＧａｌｌａｇｈｅｒによって２０１６年に発行され、インターネットｈｔｔｐ：／／ｐｕｂｓ．ａｃｓ．ｏｒｇ／ｊｏｕｒｎａｌ／ａｅｌｃｃｐで入手可能な論文「Ｓｐａｒｉｎｇｌｙ Ｓｏｌｖａｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｌｉｔｈｉｕｍ－Ｓｕｌｆｕｒ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ」で論じられている。この論文では、エネルギー密度に基づいてリチウムイオン技術と競合するためには硫黄１グラム当たり１ｍｌに近い電解質の値が必要であることが説明されているが、この低い量は難しいと考えられている。
更なる議論は、ＡＣＳ中央科学で２０１７年にＬｅｅ、Ｐａｎｇ、Ｈａ、Ｃｈｅｎｇ、Ｓａｎｇ－Ｄｏｎ Ｈａｎ、Ｚａｖａｄｉｌ、Ｇａｌｌａｇｈｅｒ、Ｎａｚａｒ及びＢａｌａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎが発行し、インターネットｈｔｔｐ：／／ｐｕｂｓ．ａｃｓ．ｏｒｇ／ｊｏｕｒｎａｌ／ａｃｓｃｉｉで入手できる記事「Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｌｉｔｈｉｕｍ－Ｓｕｌｆｕｒ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｈｗａｙ ｖｉａ Ｓｐａｒｉｎｇｌｙ Ｓｏｌｖａｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ」に見られる。
溶媒和が少ない電解質の例は、中国特許出願ＣＮ１０７６８１１９７Ａ、ＣＮ１０８０５４３５０Ａ、ＣＮ１０８２８１６３３Ａ、及びＣＮ１０８０９１８３５Ａに開示されている。更なる例は、韓国語で書かれたＷＯ２０１８／００４１１０に開示されており、特に、環状エーテル、例えばＤＯＬと、電解質用のグリコールエーテルとの混合物であり、それは、リチウム塩も含有する。
溶媒和が少ない電解質の他の例は、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒに付与されたドイツ特許出願ＤＥ１０２０１７２０９７９０．６及び対応する国際特許出願ＷＯ２０１８／２２４３７４に開示されている。これらの刊行物では、好ましい電解質は、ヘキシルメチルエーテル（ＨＭＥ）及び１，２－ジメトキシエタンを８０：２０の量比で含有する。ＨＭＥ及び更なるエーテルを有する電解質の他の例は、ＷＯ２０１８／２２４３７４に特に開示されていない。
上記から明らかなように、溶媒和が少ない電解質が概して提案されており、それが少量であることが有利であることが認識されている。しかしながら、実用的な技術的解決策はまだ提案されていない。特に、電解質量が２ｍｌ／ｇ以下の電気化学電池については、満足のいく技術的解決策は未だ見出されていない。
従って、本発明の目的は、当該技術分野における改良を提供することである。特に、高エネルギー密度のＬｉＳ電池を提供することが目的である。更なる目的は、少量の溶媒和が少ない電解質、特に２ｍｌ／ｇ電解質未満の電解質量を有する電気化学セルを提供することである。
これらの目的は、以下により詳細に説明されるようなＬｉＳ電池セルによって達成される。特に、２ｍｌ／ｇ未満の硫黄の電解質量でＬｉＳ電池構造が可能であることが実証されている。実験的には、４００Ｗｈ／ｋｇを超える高エネルギー密度を有する電気化学セルが、１．６ｍｌ／ｇという低い電解質量で得られた。ここで、電解質の相対量は、硫黄１ｇ当たりの電解質ｍｌ（ｍｌ／ｇ）で与えられ、これは単位μｌ／ｍｇに等しい。
用語「溶媒和が少ない」は、電池の充電及び放電の間に、利用可能な多硫化物のごく一部を溶解するように構成されている電解質に使用される。例えば、分率は５％未満、任意に２％未満である。
電気化学セルは、以下のものを含む：
負極リチウム電極；
硫黄を含有する細孔を有する導電性多細孔質炭素マトリックスを含む、正極硫黄電極；
硫黄電極に隣接する集電体；
リチウム電極と硫黄電極との間に配置されているセパレータ；及び
電極間でＬｉイオンを搬送するために電極間に配置されている電解質。
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リチウム電極と硫黄電極との間に配置されているセパレータ；及び
電極間でＬｉイオンを搬送するために電極間に配置されている電解質。
非極性非環状非フッ素化エーテル、特にヘキシルメチルエーテル（Ｃ７Ｈ１６Ｏ（ＨＭＥ））、及び極性エーテル、特に１．３ジオキソラン（Ｃ３Ｈ６Ｏ２（ＤＯＬ））を含む電解質で良好な結果が得られた。
任意選択で、この混合物は、２：１～１：２の範囲のＨＭＥ：ＤＯＬ間の量比で提供され、任意選択で、範囲は、終点が範囲に含まれないような開区間である。例えば、この範囲は、１．５：１～１：１．５、任意選択で約１：１、例えば１：１．２～１．２：１である。
ＤＯＬに対するそのようなＨＭＥの量は、上述のＷＯ２０１８／２２４３７４に開示されているような、ＨＭＥと１，２－ジメトキシエタンとの間の８０：２０の範囲からは程遠いことが注目される。また、ＷＯ２０１８／２２４３７４における非極性エーテルの極性非プロトン系有機溶媒に対する好ましい濃度比は、２：１を超え、更により好ましくは３：１を超え、特に３：１～９：１の範囲であることが指摘されている。ＷＯ２０１８／２２４３７４から、ＨＭＥの量は、極性非プロトン性有機溶媒の量よりも実質的に多く、むしろ複数倍多いはずであることが明らかである。これとは対照的に、これは、実験において等量が使用され、ＤＯＬよりも少ないＨＭＥも可能である本発明においては必要ではない。
有利には、リチウム塩、例えばＬｉＴＦＳＩとも呼ばれるＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２（ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム塩）も、有利には１Ｍ～４Ｍのモル濃度で含有される。実験では、１．５Ｍ濃度を使用した。
このような電解質は、低溶媒和性である。例えば、電解質は、電池の充電及び放電中に利用可能な多硫化物の一部のみを溶解するように構成され、その一部は５％未満又は２％未満でさえある。
このような電解質を用いて、Ｗｈ／ｋｇに関して高いエネルギー密度を達成するために、電気化学セルが硫黄１ｇ当たり２ｍｌ未満の電解質しか必要としないことが実験的に確認されている。
特に、０．１Ｃの充電レートで充放電した場合、電気化学電池のエネルギー密度は少なくとも５サイクルでは４００Ｗｈ／ｋｇより高く、かつ少なくとも２０サイクルでは３５０Ｗｈ／ｋｇより高いことが実験的に検証されている。
有利には、正極硫黄電極の質量密度は、０．５５ｇ／ｃｍ３よりも高く、例えば、０．６ｇ／ｃｍ３よりも高い。高い質量密度は、細孔が比較的小さいことを意味する。いくつかの実施形態では、多孔質炭素マトリックスは、細孔容積の少なくとも５０％が０．１ミクロン未満の平均細孔直径を有する細孔によって定義される細孔容積を有する細孔を含む。カソード内部の電解質の量が最小限に抑えられるので、細孔が小さいことが有利である。また、圧力下での崩壊に対するカソード材料の安定性が最小化される。後者は、例えばセルの積層体の一部として、電気化学セルに圧力が加えられる場合、重要な態様である。
細孔容積が小さいと、カソードの高重量密度化が可能である。実験では、０．６ｇ／ｃｍ３より大きいカソード質量密度が達成された。
有利には、カソードの細孔容積は、０．２５ｍｌ／ｇ～０．４５ｍｌ／ｇの範囲、例えば０．３～０．４ｍｌ／ｇの範囲である。いくつかの実施形態では、カソードの細孔容積は、０．３５ｍｌ／ｇであった。
任意選択的に、電池は、電池の充電中に電極の活性表面に垂直な方向に、任意選択的にセル積層体である、電気化学セルに力を加えるように構成され、配置され、その力は１０～５０Ｎ／ｃｍ２である。３７Ｎ／ｃｍ２の力の適用に成功した。
いくつかの実施形態では、集電体が穿孔を有する穿孔されている金属シートであり、穿孔は合計で、金属シートの片側の面積の５０％を超える面積、むしろ７０％を超える面積、又は更に８０％を超える面積を有する。実験では、集電体は、シートの約８０％の面積を有する穿孔とともに使用された。
任意に、正極は、集電体に強固に結合され、電極／集電体シートユニットを形成する。
任意選択的に、電気化学セルから、集電体が前記硫黄電極と隣接するセルの更なる同一の硫黄電極との間に挟まれるように、集電体を共有する２つの隣接するセルを有する積層体として配置されている複数のこれらの電気化学セルを含む電池が構築される。
効率的な二次電池のために、上記の電気化学セルの複数は、例えば、アノード、セパレータ、集電体、及びカソードの上記のタイプのサンドイッチ－組み合わせの１０、２０、３０又は４０層で積層される。
積層体に垂直な圧力、例えば、１０～５０Ｎ／ｃｍ２の範囲、任意で２０～５０Ｎ／ｃｍ２の範囲の圧力を与えることは、実験的に有利であることが分かっている。
３７Ｎ／ｃｍ２の力の適用に成功した。
３７Ｎ／ｃｍ２の力の適用に成功した。
典型的には、積層体は包装セルで提供される。
有用なセパレータ材料は、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）フィルムであり、穿孔を通る電解質の流れのためにフィルムを横切る穿孔を有する。このようなフィルムは、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）社から入手可能である（ｗｗｗ．Ｃｅｌｇａｒｄ．ｃｏｍ参照）。
積層体のいくつかの実用的な実施形態では、セパレータは、カソードとセパレータの組合せを提供するための多孔質硫黄含有多孔質炭素マトリックスのコーティングを含み、そのような組合せのそれぞれ２つは１つの集電体を挟み、２つの組合せのカソード側が集電体に面し、集電体に固定される。任意選択で、組合せは、集電体の穿孔を通って延在することによって互いに固定される。
代替の実施形態では、カソード炭素及び硫黄材料は、例えば、カソード材料中に一体化されている導電性ナノ粒子を有することによって、導電性である。１つの可能性は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）及び硫黄粒子を、任意にカーボンブラックも含有する複合体にホットプレスすることによって提供されるカソードである。この場合、カソードは、硫黄カソードの端部で電流を電気コネクタに伝導し、金属集電体を回避することができる。例えば、ＣＮＴの平均直径は、５～１０ｎｍの範囲である。
特に、その高い性能にもかかわらず、電気化学セルのための添加剤として硝酸リチウムＬｉＮＯ３を使用する必要がないことが認識される。
電解質は、典型的には流体である。あるいは、電解質は、ゲル又は固体として提供される。
態様
以下では、本発明のいくつかの態様を相互関係で説明する：
以下では、本発明のいくつかの態様を相互関係で説明する：
態様１
負極リチウム電極、
硫黄を含有する細孔を有する導電性多細孔質炭素マトリックスを含む、正極硫黄電極、
前記硫黄電極に隣接する集電体、
前記リチウム電極と前記硫黄電極との間に配置されているセパレータ、及び
前記電極間でＬｉイオンを搬送するために前記電極間に配置されている電解質、
を含む、
電気化学セルを有する、
電池。
例えば、前記電解質は、低溶媒和性である。それは、任意選択で、前記電池の充電及び放電中に利用可能な多硫化物の一部のみを溶解するように構成され、その一部は、５％未満である。
負極リチウム電極、
硫黄を含有する細孔を有する導電性多細孔質炭素マトリックスを含む、正極硫黄電極、
前記硫黄電極に隣接する集電体、
前記リチウム電極と前記硫黄電極との間に配置されているセパレータ、及び
前記電極間でＬｉイオンを搬送するために前記電極間に配置されている電解質、
を含む、
電気化学セルを有する、
電池。
例えば、前記電解質は、低溶媒和性である。それは、任意選択で、前記電池の充電及び放電中に利用可能な多硫化物の一部のみを溶解するように構成され、その一部は、５％未満である。
態様２
前記電極間の前記電解質は、硫黄１ｍｇ当たり２μｌ未満の量で提供される、態様１に記載の電池。
前記電極間の前記電解質は、硫黄１ｍｇ当たり２μｌ未満の量で提供される、態様１に記載の電池。
態様３
前記電解質は、非極性、非環状、非フッ素化エーテル、及び極性エーテル、並びにＬｉ塩を含む、態様１又は２に記載の電池。
前記電解質は、非極性、非環状、非フッ素化エーテル、及び極性エーテル、並びにＬｉ塩を含む、態様１又は２に記載の電池。
態様４
前記電解質は、非極性、非環状、非フッ素化エーテル及び極性エーテルを、２：１～１：２の範囲の比率で、並びにＬｉ塩を１Ｍ～４Ｍの範囲のモル濃度で含む、態様３に記載の電池。
前記電解質は、非極性、非環状、非フッ素化エーテル及び極性エーテルを、２：１～１：２の範囲の比率で、並びにＬｉ塩を１Ｍ～４Ｍの範囲のモル濃度で含む、態様３に記載の電池。
態様５
前記極性エーテルは、１，３ジオキソラン、ＤＯＬであり、前記非極性エーテルは、ヘキシルメチルエーテル、ＨＭＥである、態様３又は４に記載の電池。
前記極性エーテルは、１，３ジオキソラン、ＤＯＬであり、前記非極性エーテルは、ヘキシルメチルエーテル、ＨＭＥである、態様３又は４に記載の電池。
態様６
前記Ｌｉ塩は、ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム塩、ＬｉＴＦＳＩである、上記態様５のいずれかに記載の電池。
前記Ｌｉ塩は、ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム塩、ＬｉＴＦＳＩである、上記態様５のいずれかに記載の電池。
態様７
前記電気化学セルのエネルギー密度が、０．１Ｃの充電レートで充電及び放電されたときに、少なくとも５サイクルでは４００Ｗｈ／ｋｇより高く、かつ少なくとも２０サイクルでは３５０Ｗｈ／ｋｇより高い、態様１～６のいずれか１つに記載の電池。
前記電気化学セルのエネルギー密度が、０．１Ｃの充電レートで充電及び放電されたときに、少なくとも５サイクルでは４００Ｗｈ／ｋｇより高く、かつ少なくとも２０サイクルでは３５０Ｗｈ／ｋｇより高い、態様１～６のいずれか１つに記載の電池。
態様８
前記正極電極の質量濃度は、０．５ｇ／ｃｍ３よりも高い、態様１～７のいずれか１つに記載の電池。
前記正極電極の質量濃度は、０．５ｇ／ｃｍ３よりも高い、態様１～７のいずれか１つに記載の電池。
態様９
前記多孔質炭素マトリックス中の細孔は、細孔容積の少なくとも５０％が、０．１ミクロン未満の平均細孔直径を有する細孔によって定義される細孔容積を有する細孔を含んでいる、態様１～８のいずれか一つに記載の電池。
前記多孔質炭素マトリックス中の細孔は、細孔容積の少なくとも５０％が、０．１ミクロン未満の平均細孔直径を有する細孔によって定義される細孔容積を有する細孔を含んでいる、態様１～８のいずれか一つに記載の電池。
態様１０
前記電池は、前記電池の充電中に、前記電極の活性表面に垂直な方向に前記電気化学セルに力を加えるように構成され、配置され、前記力は、１０～５０Ｎ／ｃｍ２である、態様１～９のいずれか１つに記載の電池。
前記電池は、前記電池の充電中に、前記電極の活性表面に垂直な方向に前記電気化学セルに力を加えるように構成され、配置され、前記力は、１０～５０Ｎ／ｃｍ２である、態様１～９のいずれか１つに記載の電池。
態様１１
前記集電体は、穿孔を有する穿孔金属シートであって、前記穿孔は、前記金属シートの片側の面積の５０％を超える面積を有し、前記正極電極は、前記集電体に強固に結合されて、電極／集電体シートユニットを形成している、態様１～１０のいずれか１つに記載の電池。
前記集電体は、穿孔を有する穿孔金属シートであって、前記穿孔は、前記金属シートの片側の面積の５０％を超える面積を有し、前記正極電極は、前記集電体に強固に結合されて、電極／集電体シートユニットを形成している、態様１～１０のいずれか１つに記載の電池。
態様１２
前記電池は、前記集電体を共有する２つの隣接するセルを有する積層体として配置されている複数の電気化学セルを含み、前記集電体は、前記硫黄電極と、隣接するセルの更なる同一の硫黄電極との間に挟まれる、態様１～１１のいずれか１つに記載の電池。
前記電池は、前記集電体を共有する２つの隣接するセルを有する積層体として配置されている複数の電気化学セルを含み、前記集電体は、前記硫黄電極と、隣接するセルの更なる同一の硫黄電極との間に挟まれる、態様１～１１のいずれか１つに記載の電池。
態様１３
前記セパレータは、カソードとセパレータとの組合せを提供するための前記多孔質硫黄含有多孔質炭素マトリックスのコーティングを含み、その組合せの各２つは、前記カソード側が前記集電体に面し、前記集電体に固定されている状態で１つの集電体を挟み、前記組合せは、前記集電体の前記穿孔を通って延びることによって互いに固定される、態様１２に記載の電池。
前記セパレータは、カソードとセパレータとの組合せを提供するための前記多孔質硫黄含有多孔質炭素マトリックスのコーティングを含み、その組合せの各２つは、前記カソード側が前記集電体に面し、前記集電体に固定されている状態で１つの集電体を挟み、前記組合せは、前記集電体の前記穿孔を通って延びることによって互いに固定される、態様１２に記載の電池。
態様１４
２０～５０Ｎ／ｃｍ２の力によって積層体が加圧される、態様１～１３のいずれか１つに記載の電池。
２０～５０Ｎ／ｃｍ２の力によって積層体が加圧される、態様１～１３のいずれか１つに記載の電池。
本発明は、図面を参照してより詳細に説明される。
電気化学セルは、以下のものを含む：
負極リチウム電極；
正極硫黄電極；硫黄電極は、硫黄を含有する細孔を有する導電性多細孔質炭素マトリックスを含む；
硫黄電極に隣接する集電体；
リチウム電極と硫黄電極との間に配置されているセパレータ；
セパレータと電極間のＬｉイオン輸送のために各電極との間に配置されている電解質。
負極リチウム電極；
正極硫黄電極；硫黄電極は、硫黄を含有する細孔を有する導電性多細孔質炭素マトリックスを含む；
硫黄電極に隣接する集電体；
リチウム電極と硫黄電極との間に配置されているセパレータ；
セパレータと電極間のＬｉイオン輸送のために各電極との間に配置されている電解質。
実験で使用されている成分は、以下でより詳細に説明され、ここで、電極間の電解質が硫黄１ｍｇ当たり２μｌ未満の量で提供される。
電池用の電気化学セルは、硝酸リチウム、ＬｉＮＯ３を含まない。
実験では、厚さ５０μｍのリチウム（Ｌｉ）金属箔からなるアノードを使用した。特定のセルでは、サイズは７１ｍｍ×４６ｍｍであった。
厚さ１０マイクロメートル、サイズ７×２０ｍｍの銅箔を、リチウムアノードへの電気的接続のためのタブとして用いた。固定のために、銅をＬｉ箔に押し付けた。しかしながら、代替的に、電気的接触は、例えば、Ｌｉ箔に溶接された又は他の方法で結合されたニッケルタブによって、Ｌｉ金属表面に直接形成することができる。
硫黄カソード、セパレータ、及び集電体は、図１の原理図に示される層状構造として提供された。集電体は、電気化学セルの積層体内にサンドイッチ構造の中心層を形成する。カソード硫黄材料は、セパレータ箔によって支持される。カソード／セパレータ二重層は、集電体の反対側に設けられ、リチウムアノード層の間に挟まれている。
実験では、より良好な分離のために、図２に示すように二重セパレータ構造を使用した。
集電体は、厚さ１２マイクロメートルの穿孔アルミニウム箔として設けた。箔の質量は、集電体をグリッドとして設けることによって低減され、図３を参照、アルミニウム箔全体に開口部が分布していた。集電体の面積の約８０％は開口部であり、アルミニウム材料は面積の２０％しか残さなかった。
集電体は、炭素のプライマーコーティングを含み、コーティングは、マイクロメートルのオーダーの厚さを有する。
厚さ５マイクロメートルの多孔質ポリエチレンセパレータ箔を提供した。マイクロは、２０～２００ｎｍの範囲のサイズを有していた。
硫黄電極は、硫黄を含有する細孔を有する導電性多孔質炭素マトリックスを含む。多孔質カーボンブラック粒子（Ｐｒｉｎｔｅｘ（商標））に硫黄を１：２の重量分布で浸透させた。浸透は、カーボンブラック粒子とマイクロメートルサイズの硫黄粒子との混合物を用意し、冷却前に乾燥条件下で複合体を１５５℃に３０分間加熱することによって行った。これにより、硫黄が細孔内に均質に分配された。次に、この複合体を、数マイクロメートルの範囲のサイズを有する炭素／硫黄複合体粒子に粉砕した。
得られた粒子を水に懸濁させ、バインダを加えた。バインダは、等重量のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とスチレン‐ブタジエンゴム（ＳＢＲ）から成っていた。水とは別に、水性懸濁液は、６０％の硫黄、６０％の硫黄が注入された３０％のカーボンブラック、及び１０％のＣＭＣ／ＳＢＲバインダを含有していた。相対量は重量である。
有利には、細孔は小さい。例えば、細孔容積の少なくとも５０％は、０．１ミクロン未満の平均細孔直径を有する細孔によって定義される。このような小さな細孔容積により、約０．６５ｇ／ｃｍ３のカソード質量密度が達成された。実験に関して、カソードの細孔容積は、０．３５ｍｌ／ｇであった。これは、少量の電解質のみがカソードの空隙内に含まれることを意味する。残りの電解質は、電極間に配置される。
代替として、カソードの電気伝導率を増加させるために、カソードは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、例えば多層カーボンナノチューブＭＷＣＮＴを含有する。重量パーセンテージは、有利には５～２０％の範囲、例えば１０％である。パーセンテージは、対応するパーセンテージの炭素黒色又は炭素黒色とバインダの一部との両方を代用する。例えば、硫黄：カーボンブラック：ＣＮＴ：バインダの重量比は、６０：２５：１０：５である。
バインダを有する水性懸濁液を、ドクターブレードによってセパレータ上にかき取り、ここでセパレータは、カソード材料のための支持体として作用する。２～１０マイクロメートルの範囲で良好な層厚を実験的に見出した。本明細書に具体的に報告されている実験では、厚さは５マイクロメートルであった。
図２に示すように、被覆されたセパレータを集電体の両側に取り付けた。コーティングされたセパレータを集電体の周りに折り畳み、それを結合のために集電体上に押し付けることにおいて、実験的に良好な実用的方法が見出された。集電体のカーボンプライマーコーティングは、集電体に対するカソードの接着性を改善することが実験的に見出された。
電解質は、カソードマトリックスの細孔を部分的に充填し、電極間のＬｉイオンの輸送のために電極間の体積を充填する。硫黄に関して、電解質は、溶媒和が少ないか又は非溶媒和性であるタイプのものである。実験のために、電解質は、ヘキシルメチルエーテル（ＨＭＥ）と１．３ジオキソラン（ＤＯＬ）との量比９：１のブレンドのＬｉＴＦＳＩの１．５モル溶液であった。
実験は、図４に示すように、電解質の相対量２μｌ／ｍｇ（＝２ｍｌ／ｇ）並びに２．２及び２．５μｌ／ｍｇを用いて、異なる温度で最初に行った。
２～２．５ｍｌ／ｇの範囲の驚くほど安定した性能によって促進されて、１．６ｍｌ／ｇで更なる実験が行われた。
図５は、セル積層体内の３０℃での単一の電気化学セルで測定されたエネルギー密度を示し、セルは、単一セルの重量に包装材料の重量が含まれていない上記の仕様を有する。初期起動サイクル後７サイクルにわたり、密度は４００Ｗｈ／ｋｇ以上であるように見える。完全な放電が１０時間かかるような、１時間当たりの容量放電の１／１０である０．１Ｃの充電レートで充電及び放電した場合に、２０サイクルにわたり、エネルギー密度は３５０Ｗｈ／ｋｇ以上と測定され、３０サイクル以上で３００Ｗｈ／ｋｇ以上残存した。放電は、１．５Ｖのカットオフ電圧基準に達するまで行った。
以下の表は、硫黄含有量に対する電解質１．６ｍｌ／ｇを含有するこのようなセルの重量分布に関する仕様を列挙する。
効率的な二次電池のために、上記の電気化学セルの複数は例えば、アノード、セパレータ、集電体、及びカソードの上記のタイプのサンドイッチ－組み合わせの１０、２０、３０又は４０層が積層される。
実験的に、例えば２０～５０Ｎ／ｃｍ２の圧力を積層体に加えることが有利であることが判明した。実験では、３７Ｎ／ｃｍ２の圧力を適用した。
Claims (14)
- 負極リチウム電極、
硫黄を含有する細孔を有する導電性多細孔質炭素マトリックスを含む、正極硫黄電極、
前記硫黄電極に隣接する集電体、
前記リチウム電極と前記硫黄電極との間に配置されているセパレータ、及び
前記電極間でＬｉイオンを搬送するために前記電極間に配置されている電解質、
を含み、
前記電解質は、ヘキシルメチルエーテル（ＨＭＥ）、１，３ジオキソラン（ＤＯＬ）、及びリチウム塩を含み、前記電極間の前記電解質が、硫黄１ｍｇ当たり２μｌ未満の量で提供されている、
電気化学セル、
を含む電池。 - ＨＭＥとＤＯＬとの比が２：１～１：２の範囲である、請求項１に記載の電池。
- 前記Ｌｉ塩が、ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム塩（ＬｉＴＦＳＩ）である、請求項１又は２に記載の電池。
- 前記電解質中のリチウム塩が、１Ｍ～４Ｍの範囲のモル濃度を有する、請求項３に記載の電池。
- 前記電解質は、前記電池の充電及び放電中に利用可能な多硫化物の一部分のみを溶解するように構成され、前記一部分は５％未満である、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池。
- 前記電気化学セルのエネルギー密度は、０．１Ｃの充電レートで充放電されたときに、少なくとも５サイクルでは４００Ｗｈ／ｋｇより高く、かつ少なくとも２０サイクルでは３５０Ｗｈ／ｋｇより高い、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池。
- 前記正極電極の質量濃度が０．５５ｇ／ｃｍ３よりも高い、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池。
- 多孔質炭素マトリックス中の細孔は、細孔容積の少なくとも５０％が、０．１ミクロン未満の平均細孔直径を有する細孔によって定義される細孔容積を有する細孔を含んでいる、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池。
- 前記電池は、前記電池の充電中に、前記電極の活性表面に垂直な方向に前記電気化学セルに力を加えるように構成され、配置され、前記力は、１０～５０Ｎ／ｃｍ２である、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池。
- 前記集電体は、穿孔を有する穿孔金属シートであり、前記穿孔は、合計で、前記金属シートの一方の側の面積の５０％を超える面積を有し、前記正極電極は、前記集電体に強固に結合されて、電極／集電体シートユニットを形成している、請求項１～９のいずれか一項に記載の電池。
- 前記電池は、前記集電体を共有する２つの隣接するセルを有する積層体として配置されている複数の電気化学セルを含み、前記集電体は、前記硫黄電極と、隣接するセルの更なる同一の前記硫黄電極との間に挟まれている、請求項１０に記載の電池。
- 前記セパレータは、カソードとセパレータの組み合わせを提供するための多孔質硫黄含有多孔質炭素マトリックスのコーティングを含み、そのような組み合わせのそれぞれ２つが、カソード側が前記集電体に面しかつ前記集電体に固定されている状態で、１つの前記集電体を挟み、前記組み合わせが、前記集電体の前記穿孔を通って延在することによって互いに固定される、請求項１１に記載の電池。
- 前記積層体は、１０～５０Ｎ／ｃｍ２の力によって加圧される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の電池。
- 前記電解液は、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）を含まない、請求項１～１３のいずれか一項に記載の電池。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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| CA2072488C (en) | 1991-08-13 | 2002-10-01 | Andrew Webber | Nonaqueous electrolytes |
| US6358643B1 (en) | 1994-11-23 | 2002-03-19 | Polyplus Battery Company | Liquid electrolyte lithium-sulfur batteries |
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| US6083644A (en) | 1996-11-29 | 2000-07-04 | Seiko Instruments Inc. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US6245465B1 (en) | 1997-10-15 | 2001-06-12 | Moltech Corporation | Non-aqueous electrolyte solvents for secondary cells |
| CN1333933A (zh) | 1998-12-17 | 2002-01-30 | 摩泰克公司 | 电化学电池的无水电解质 |
| US6225002B1 (en) | 1999-02-05 | 2001-05-01 | Polyplus Battery Company, Inc. | Dioxolane as a proctector for lithium electrodes |
| US7189477B2 (en) | 2003-04-10 | 2007-03-13 | Sion Power Corporation | Low temperature electrochemical cells |
| US7354680B2 (en) | 2004-01-06 | 2008-04-08 | Sion Power Corporation | Electrolytes for lithium sulfur cells |
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| DE102010030887A1 (de) | 2010-07-02 | 2012-01-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Kathodeneinheit für Alkalimetall-Schwefel-Batterie |
| JP5804557B2 (ja) | 2010-10-29 | 2015-11-04 | 国立大学法人横浜国立大学 | アルカリ金属−硫黄系二次電池 |
| DE102011077932B4 (de) | 2011-06-21 | 2021-06-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Kathodeneinheit für Alkalimetall-Schwefel-Batterie mit optimierter Ableiterstruktur sowie eine diese Kathodeneinheit enthaltende Batterie und ein Verfahren zur Herstellung der Kathodeneinheit |
| DE102012203019A1 (de) | 2012-02-28 | 2013-08-29 | Technische Universität Dresden | Kathode für Lithium-haltige Batterien und lösungsmittelfreies Verfahren zu deren Herstellung |
| DE102012018621A1 (de) | 2012-09-14 | 2014-04-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Alkali-Chalkogen-Batterie mit geringer Selbstentladung und hoher Zyklenfestigkeit und Leistung |
| DE102012018622A1 (de) | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Li-S-Batterie mit hoher Zyklenstabilität und Verfahren zu deren Betreiben |
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| KR101771293B1 (ko) * | 2014-10-10 | 2017-08-24 | 주식회사 엘지화학 | 리튬-설퍼 전지용 유기 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지 |
| DE102015208197B3 (de) | 2015-05-04 | 2016-08-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektrolyt für eine Alkali-Schwefel-Batterie, Alkali-Schwefel-Batterie enthaltend den Elektrolyten und Verwendungen ihrer Bestandteile |
| KR102050836B1 (ko) | 2015-12-08 | 2019-12-03 | 주식회사 엘지화학 | 리튬이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬이차전지 |
| WO2017183810A1 (ko) | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 주식회사 엘지화학 | 리튬-설퍼 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지 |
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| KR20180002000A (ko) * | 2016-06-28 | 2018-01-05 | 주식회사 엘지화학 | 리튬-설퍼 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지 |
| KR20180031249A (ko) * | 2016-09-19 | 2018-03-28 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| CN106887640B (zh) * | 2017-03-15 | 2019-03-05 | 苏州大学 | 一种提高电池容量的锂硫电池电解液及其制备方法 |
| DE102017209790A1 (de) | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektrolyt für eine Alkali-Schwefel-Batterie, Alkali-Schwefel-Batterie mit dem Elektrolyten und Verwendungen des Elektrolyten |
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Cited By (1)
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