JP2023503695A - リチウムイオン電池用の異方性コレクタならびにその製造方法および使用 - Google Patents
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Abstract
Description
一態様では、本発明は、球状金属粒子が添加された樹脂材料によって作製されるコレクタを提供し、ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は500nm~20μmであり、隣接する導電パスの距離は500nm~20μmであり、球状金属粒子の直径は500nm~20μmである。
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラによってフィルムを対応する厚さと内部構造に延伸するステップとを含む。
正極:LFP(10μm)
負極:人造黒鉛(20μm)
セパレータ:12μmPE+2μmAl2O3
サイズ:600L×300W×1Tmm単セル構造
コレクタ:正極(Al、厚さ12μm)、負極(Cu、厚さ8μm)
釘刺し試験:20±5℃の温度で、電池を満充電状態(SOC100)にし、直径3mmの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
正極:LFP(10μm)
負極:人造黒鉛(20μm)
セパレータ:12μmPE+2μmAl2O3
サイズ:600L*300W*1Tmm単セル構造
コレクタ:正極(50wt%ニッケルボール(直径5μm)+50wt%PP、厚さ5μm)、負極((50wt%ニッケルボール(直径5μm)+50wt%PP、厚さ5μm)。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は5μmであり、隣接する導電パスの距離は3μmであり、球状金属粒子の直径は5μmである。X-Y方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の20%である。図1に示すように、当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が80℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ(延伸速度15m/min、延伸張力15N)によってフィルムを厚さ5μm、表面抵抗13mohm/sqに延伸するステップとによって製造される。
正極:LFP(10μm)
負極:人造黒鉛(20μm)
セパレータ:12μmPE+2μmAl2O3
サイズ:600L×300W×1Tmm単セル構造
コレクタ:正極(50wt%ニッケルボール(直径10μm)+50wt%PP、厚さ10μm)、負極(50wt%ニッケルボール(直径10μm)+50wt%PP、厚さ10μm)。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は10μmであり、隣接する導電パスの距離は5μmであり、球状金属粒子の直径は10μmである。X-Y方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の20%である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が80℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ(延伸速度10m/min、延伸張力15N)によってフィルムを厚さ10μm、表面抵抗12mohm/sqに延伸するステップとによって製造される。
正極:LFP(10μm)
負極:人造黒鉛(20μm)
セパレータ:12μmPE+2μmAl2O3
サイズ:600L×300W×1Tmm単セル構造
コレクタ:正極(50wt%中空ニッケルボール(直径10μm)+50wt%PP、厚さ10μm、ゲストの厚さが1μmである)、負極(50wt%中空ニッケルボール(直径10μm)+50wt%PP、厚さ10μm、ゲストの厚さ1μm)。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は10μmであり、隣接する導電パスの距離は5μmであり、球状金属粒子の直径は10μmである。X-Y方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の20%である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が80℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ(延伸速度15m/min、延伸張力10N)によってフィルムを厚さ10μm、表面抵抗15mohm/sqに延伸するステップとによって製造される。
正極:LFP(10μm)
負極:人造黒鉛(20μm)
セパレータ:12μmPE+2μmAl2O3
サイズ:600L×300W×1Tmm単セル構造
コレクタ:正極(50wt%ニッケルクラッドアルミニウム(core-shell)構造球状粒子(直径10μm)+50wt%PP、厚さ10μm、被覆層1μm)、負極(50wt%ニッケルクラッド銅(core-shell)構造球状粒子(直径10μm、被覆層1μm)+50wt%PP、厚さ10μm)。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は10μmであり、隣接する導電パスの距離5μmであり、球状金属粒子の直径は10μmである。X-Y方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の20%である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が80℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ(延伸速度10m/min、延伸張力10N)によってフィルムを厚さ10μm、表面抵抗15mohm/sqに延伸するステップとによって製造される。
Claims (12)
- 球状金属粒子が添加された樹脂材料によって作製されるコレクタであって、球状金属粒子は導電パスを形成し、前記導電パスの幅は500nm~20μmであり、隣接する導電パスの距離は500nm~20μmであり、前記球状金属粒子の直径は500nm~20μmである、コレクタ。
- 前記球状金属粒子球はリチウムイオンと合金化反応しない金属であり、
好ましくは、前記球状金属粒子はニッケル、金、銀、白金、チタン、銅のうちの1つまたは2つ以上の組み合わせである、請求項1に記載のコレクタ。 - 前記球状金属粒子は、中実、中空またはコアシェル構造を有する球状金属粒子である、請求項1または2に記載のコレクタ。
- コレクタに占める前記球状金属粒子の体積パーセントは30wt%~70wt%である、請求項1に記載のコレクタ。
- 樹脂材料はポリオレフィン系の材料であり、たとえば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどの1種または2種以上の組み合わせから形成される共重合体または混合体が挙げられる、請求項1に記載のコレクタ。
- 球状金属粒子は樹脂材料と間隔をおいて分布し、X-Y方向において、導電パスを形成する導電性粒子の数は導電性粒子の総数の20%を超えない、請求項1に記載のコレクタ。
- 厚さは5~20μmであり、好ましくは、コレクタの厚さは20μmより小さく、より好ましくは15μmより小さく、さらに好ましくは10μmより小さい、請求項1に記載のコレクタ。
- 表面抵抗は15mohm/sqより低く、好ましくは10mohm/sqより低い、請求項1に記載のコレクタ。
- 密度は0.3g/cc~0.8g/ccである、請求項1に記載のコレクタ。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載のコレクタを製造する方法であって、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラによってフィルムを対応する厚さと内部構造に延伸するステップとを含む、方法。 - 溶融炉の予熱温度は80℃であり、
好ましくは、機械ローラの延伸速度は10m/min~40m/minであり、延伸張力は5N~25Nである、請求項10に記載の方法。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載のコレクタの、リチウムイオン電池の製造における使用。
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