JP4160436B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4160436B2 JP4160436B2 JP2003106946A JP2003106946A JP4160436B2 JP 4160436 B2 JP4160436 B2 JP 4160436B2 JP 2003106946 A JP2003106946 A JP 2003106946A JP 2003106946 A JP2003106946 A JP 2003106946A JP 4160436 B2 JP4160436 B2 JP 4160436B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- ion secondary
- carbon nanotubes
- lithium ion
- matrix
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 65
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims description 65
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 50
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 34
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000029749 Microtubule Human genes 0.000 description 1
- 108091022875 Microtubule Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002388 carbon-based active material Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M methyl carbonate Chemical compound COC([O-])=O CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 210000004688 microtubule Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/40—Cobaltates
- C01G51/42—Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
-
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
- C01P2004/13—Nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン二次電池に関し、特に炭素ナノチューブ及びナノ粒子を用いたリチウムイオン二次電池の電極材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
視聴、通信等の電子機器の無線化、携帯化の要望に従って、電子機器に用いた電池、特に二次電池は、携帯電話、パーソナルコンピュータ等に広く使用されていて、リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度、環境方面などによって盛んに用いられている。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池は、その主要な構成要素として陰極、陽極及びこの両電極に挟まれたイオン伝導層を有する。該イオン伝導層には、ポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔質フィルムからなるセパレータに非水系の電解液を満たしたものが用いられている。該陰極にはリチウム−コバルト複合酸化物などの活物質粉末とこれらを結着する樹脂とで混合してアルミニウム集電体に塗布して板状としたものなどが用いられる。該陽極には炭素系の活物質粉末を結着樹脂と混合し銅集電体に塗布して板状にしたものなどが用いられている。リチウムイオン二次電池は、リチウム電池のリチウムの溶解と析出により充放電反応が進行することの代りに、リチウムイオンの吸蔵と放出により充放電反応が進行することを採用し、充放電を繰り返すと電極表面に樹枝状のリチウムデンドライトが析出することが回避でき、リチウムイオン二次電池の寿命、安全性を高めることができる。
【０００４】
該リチウムイオン二次電池のエネルギー密度及び充放電性能は、陰極、陽極及びイオン伝導層と相関し、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を高めるため、適合した電極材料を選択することを研究重点とする必要がある。
【０００５】
炭素ナノチューブは、アーク放電法による産物中で１９９１年に飯島澄男氏により最初に見出され、詳細が非特許文献１に記載されていて、グラファイトとダイヤモンドと互いに同素体であり、単層の炭素ナノチューブと多層の炭素ナノチューブに分ける。Jijun Zhao氏等はリチウムイオンが吸蔵される炭素ナノチューブの性質に関して研究した。詳細が非特許文献２に記載されていて、研究結果によって単層の炭素ナノチューブの内部及びその間の空げきにリチウムイオンが吸蔵され、その吸蔵電場がグラファイトの吸蔵電場に相当するが、吸蔵密度がグラファイトより大きく多い、Li0.5Cまでに達することが分かっている。
【０００６】
従来の技術のリチウムイオン二次電池の電極材料に用いた単層の炭素ナノチューブの製法は、特許文献１に開示されている。
【０００７】
該製法は、（a）レーザー照射法による単層の炭素ナノチューブを備え、産物中に他の炭素材料及び金属触媒粒子を有し、(b)該産物を洗浄、精製した後、単層の炭素ナノチューブの含量が８０％以上である混合物が得られ、(c)該混合物を溶液中に溶解され、該溶液内に基板を置いて、該基板の表面に多数の単層の炭素ナノチューブを含むフィルタを形成する。該単層の炭素ナノチューブは、その内部にリチウムイオンが吸蔵されるために、リチウムイオン二次電池の電極材料に用いられ、実験からリチウムイオンに対する吸蔵密度がLi5.4C6までに達することが分かっている。
【０００８】
しかし、前記使用された単層の炭素ナノチューブは、製造が困難で、産量が小さく、工業上での実施がより難しく、得られた産物の長径比が制御し難くてリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を減らし、産物の純度が低く、大量のアモルファス炭素及び金属触媒ナノ粒子などを含み、複雑な精製を行わなければならない。
【０００９】
高エネルギー密度を有し且つ大量の生産が実現できるリチウムイオン二次電池を提供する必要がある。
【００１０】
【非特許文献１】
「ヘリカル・マイクロチュービュルズ オブ グラファイティック・カーボン（Helical microtubules of graphitic carbon）」，ネイチャー（Nature），（英国），１９９１年，第３５４巻，ｐ．５６
【非特許文献２】
「ファースト・プリンシプルズ スタディ オブ Li-インターカレイテド カーボンナノチューブ（First-Principles Study of Li-Intercalated Carbon Nanotube）」，フィジカル・レビュー・レターズ（Physical Review Letters）、（米国），第８５巻，p.１７０７−１７０９
【特許文献１】
米国特許第６,２８０,６９７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高エネルギー密度を有し且つ大量の生産が実現できるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明はリチウムイオン二次電池を提供し、それは陰極、陽極及びイオン伝導層を含み、該陰極はLixCoyNizO2のナノ粒子を含み、該陽極は多層の炭素ナノチューブからなる炭素ナノチューブのマトリックスを含み、該各多層の炭素ナノチューブが数層のグラファイトを巻いて円筒状の構造を有し、近接したグラファイト層間にリチウムイオンが吸蔵され、該イオン伝導層は、微孔構造を有し、イオンを透過させて導電しない。
【００１３】
従来の技術と比べて、本発明におけるリチウムイオン二次電池は、陽極に炭素ナノチューブのマトリックスを有し、陰極にLixCoyNizO2のナノ粒子が大きい比表面積及び高い化学反応性を有してより多いリチウムイオンが吸蔵され、従って、電池のエネルギー密度が高まり、また、多層の炭素ナノチューブのマトリックスを便利に得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照されたい。図１は本発明のリチウムイオン二次電池の見取り図であり、それは陽極１、陰極５及び該陽極１と陰極５の間に置いたイオン伝導層を含む。該陰極５はLixCoYNiZO2ナノ粒子を含み、該ナノ粒子が焼結法によって得られて粒径１０nm〜１００nmで、且つx、y、zの数値が化学量論比に合せてもよい。ナノ粒子は、大きい比表面積及び高い化学反応性を有して反応し易く、従って、リチウムイオンの吸蔵と放出に利かせることができる。前記多孔構造のイオン伝導層３は、陽極１と陰極２に対して接続且つ隔離をし、イオンを透過させて導電しない、一般にポリビニール、材料がポリプロピレン或はポリスチレンとする。
【００１５】
図２を参照されたい。図２は基板１０の表面に成長した炭素ナノチューブのマトリックス１２の見取り図である。一般に、該炭素ナノチューブのマトリックス１２は化学気相成長法（CVD）によって得られ、下記のステップを含み、シリコン基底１０の表面に金属触媒（図に示さず）が形成され、該触媒材料は、鉄、コバルト、ニッケル或はその酸化物のうちから一つが選択され、アニールした後に触媒ナノ粒子（図に示さず）が形成され、前記処理したシリコン基底１０を置いた反応炉内にアセチレン或はエチレンなどのガスを導入し、前記反応炉に対して成長温度（例えば６３０〜７００℃）に加熱し、触媒ナノ粒子の所に炭素ナノチューブ（図に示さず）が成長し、炭素ナノチューブのマトリックス１２が形成される。化学気相成長法（CVD）による炭素ナノチューブのマトリックス１２は一般に多層の炭素ナノチューブであり、その直径と密度が触媒粒子の大小と密度によって決められ、該触媒粒子の大小さと密度の調整がアニールの過程によって制御され、炭素ナノチューブのマトリックス１２の高さが、成長時間によって制御されて１０μm或はさらに高い位置に達することができる。
【００１６】
図３を参照されたい。図３は本発明の第一実施形態の陽極の見取り図である。リチウムイオン二次電池は外形によって円柱形と方形に分けられ、本実施形態は方形リチウムイオン二次電池に適用される。該陽極は、方形電極であり、前記図１中の炭素ナノチューブのマトリックス１２を方形基板１１の表面に移植して成り、移植する際にシリコン基底１０を除いて炭素ナノチューブのマトリックス１２だけを基板１１の表面に移植させ、前記炭素ナノチューブ２２は、多層の炭素ナノチューブであり且つ外径１０nm〜１００nmで、近接した各炭素ナノチューブ２２，２２間の間隔が２０nm〜５００nmである。リチウムイオンは、炭素ナノチューブのマトリックス１２の炭素ナノチューブ２２内部及び各炭素ナノチューブ２２間の空げきに吸蔵されている。前記基板１１は、金属基板で、炭素ナノチューブのマトリックス１２と接続するための平らな平面を有する。該基板１１は陽極１と外電路（図に示ず）との接続に用いられ、該基板１１によってリチウムイオン二次電池と外電路間に電流の通路が形成される。
【００１７】
図４を参照されたい。図４は、本発明の第二実施形態の陽極の見取り図で、円柱形電極で、円柱形リチウムイオン二次電池に適用される。該陽極は、平らな平面を有する円柱形基板１１’及び炭素ナノチューブ２２からなる炭素ナノチューブのマトリックス１２を含み、該炭素ナノチューブのマトリックス１２は、前記図１中の炭素ナノチューブのマトリックス１２を一定の形状に切って円柱形基板１１’の表面に移植して成り、或は円柱形シリコン基底に成長された炭素ナノチューブのマトリックス１２を円柱形基板１１’の表面に移植して成り、移植する際にシリコン基底１０を除いて炭素ナノチューブのマトリックス１２だけを基板１１’の表面に移植させ、該炭素ナノチューブのマトリックス１２と該基板１１’とのよい接続をするように、該基板１１’は陽極と外電路との接続に用いられ、該基板１１’によってリチウムイオン二次電池と外電路間に電流の通路が形成される。
【００１８】
図５を参照されたい。図５は炭素ナノチューブ２２の見取り図である。炭素ナノチューブ２２は、多層の炭素ナノチューブで、数層のグラファイトを巻いて円筒状の構造を有し、前記リチウムイオンが該グラファイト層内部或はグラファイト層間の空げきに吸蔵され、リチウムイオンに対する吸蔵電場がグラファイトに相当するが、中空多層構造のために、同様の条件下で、リチウムイオンに対する吸蔵量がグラファイトにより多いことになる。
【００１９】
本発明のリチウムイオン二次電池の電解液は、溶剤を炭酸プロピレン（Propylene Carbonate, PC）、炭酸エチレン（Ethylene Carbonate, EC）及び炭酸メチル（Dimethyl Carbonate, DEC）などとし、溶質をLiPF6、LiBF4、LiClO4などとする。
【００２０】
本発明のリチウムイオン二次電池は、また、他の変化形式があり、例えば陽極の面積を増加するように複数の炭素ナノチューブのマトリックスを平行に置き、陽極の高さを増加するように二層或は二層以上の炭素ナノチューブのマトリックスを積層し、かつ前記陽極に適用するように陰極を変えることによって、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を変え、或は各炭素ナノチューブの直径及びその間の空げきを変え、或は電解液の組成を変え、或はリチウムイオンを便利に透過するようにイオン伝導層を変えるなどの変更は、いずれも本発明に関した変化形式の範囲に属するものとする。
【００２１】
総じて、本発明は特許の要件として十分に進歩性を備えているので、法により登録すべきである。また、前記は単なる本願におけるより好ましい実施形態にすぎず、本発明の請求範囲を限定するものではない。本発明の技術を熟知している者が本考案の思想に基づきなしうる修飾或いは変更は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリチウムイオン二次電池の見取り図である。
【図２】 炭素ナノチューブのマトリックスの見取り図である。
【図３】 本発明のリチウムイオン二次電池の第一実施形態の陽極の見取り図である。
【図４】 本発明のリチウムイオン二次電池の第二実施形態の陽極の見取り図である。
【図５】 多層の炭素ナノチューブの見取り図である。
【符号の説明】
１ 陽極
３ イオン伝導層
５ 陰極
１０ シリコン基底
１１，１１’ 基板
１２ 炭素ナノチューブのマトリックス
２２ 炭素ナノチューブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン二次電池に関し、特に炭素ナノチューブ及びナノ粒子を用いたリチウムイオン二次電池の電極材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
視聴、通信等の電子機器の無線化、携帯化の要望に従って、電子機器に用いた電池、特に二次電池は、携帯電話、パーソナルコンピュータ等に広く使用されていて、リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度、環境方面などによって盛んに用いられている。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池は、その主要な構成要素として陰極、陽極及びこの両電極に挟まれたイオン伝導層を有する。該イオン伝導層には、ポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔質フィルムからなるセパレータに非水系の電解液を満たしたものが用いられている。該陰極にはリチウム−コバルト複合酸化物などの活物質粉末とこれらを結着する樹脂とで混合してアルミニウム集電体に塗布して板状としたものなどが用いられる。該陽極には炭素系の活物質粉末を結着樹脂と混合し銅集電体に塗布して板状にしたものなどが用いられている。リチウムイオン二次電池は、リチウム電池のリチウムの溶解と析出により充放電反応が進行することの代りに、リチウムイオンの吸蔵と放出により充放電反応が進行することを採用し、充放電を繰り返すと電極表面に樹枝状のリチウムデンドライトが析出することが回避でき、リチウムイオン二次電池の寿命、安全性を高めることができる。
【０００４】
該リチウムイオン二次電池のエネルギー密度及び充放電性能は、陰極、陽極及びイオン伝導層と相関し、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を高めるため、適合した電極材料を選択することを研究重点とする必要がある。
【０００５】
炭素ナノチューブは、アーク放電法による産物中で１９９１年に飯島澄男氏により最初に見出され、詳細が非特許文献１に記載されていて、グラファイトとダイヤモンドと互いに同素体であり、単層の炭素ナノチューブと多層の炭素ナノチューブに分ける。Jijun Zhao氏等はリチウムイオンが吸蔵される炭素ナノチューブの性質に関して研究した。詳細が非特許文献２に記載されていて、研究結果によって単層の炭素ナノチューブの内部及びその間の空げきにリチウムイオンが吸蔵され、その吸蔵電場がグラファイトの吸蔵電場に相当するが、吸蔵密度がグラファイトより大きく多い、Li0.5Cまでに達することが分かっている。
【０００６】
従来の技術のリチウムイオン二次電池の電極材料に用いた単層の炭素ナノチューブの製法は、特許文献１に開示されている。
【０００７】
該製法は、（a）レーザー照射法による単層の炭素ナノチューブを備え、産物中に他の炭素材料及び金属触媒粒子を有し、(b)該産物を洗浄、精製した後、単層の炭素ナノチューブの含量が８０％以上である混合物が得られ、(c)該混合物を溶液中に溶解され、該溶液内に基板を置いて、該基板の表面に多数の単層の炭素ナノチューブを含むフィルタを形成する。該単層の炭素ナノチューブは、その内部にリチウムイオンが吸蔵されるために、リチウムイオン二次電池の電極材料に用いられ、実験からリチウムイオンに対する吸蔵密度がLi5.4C6までに達することが分かっている。
【０００８】
しかし、前記使用された単層の炭素ナノチューブは、製造が困難で、産量が小さく、工業上での実施がより難しく、得られた産物の長径比が制御し難くてリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を減らし、産物の純度が低く、大量のアモルファス炭素及び金属触媒ナノ粒子などを含み、複雑な精製を行わなければならない。
【０００９】
高エネルギー密度を有し且つ大量の生産が実現できるリチウムイオン二次電池を提供する必要がある。
【００１０】
【非特許文献１】
「ヘリカル・マイクロチュービュルズ オブ グラファイティック・カーボン（Helical microtubules of graphitic carbon）」，ネイチャー（Nature），（英国），１９９１年，第３５４巻，ｐ．５６
【非特許文献２】
「ファースト・プリンシプルズ スタディ オブ Li-インターカレイテド カーボンナノチューブ（First-Principles Study of Li-Intercalated Carbon Nanotube）」，フィジカル・レビュー・レターズ（Physical Review Letters）、（米国），第８５巻，p.１７０７−１７０９
【特許文献１】
米国特許第６,２８０,６９７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高エネルギー密度を有し且つ大量の生産が実現できるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明はリチウムイオン二次電池を提供し、それは陰極、陽極及びイオン伝導層を含み、該陰極はLixCoyNizO2のナノ粒子を含み、該陽極は多層の炭素ナノチューブからなる炭素ナノチューブのマトリックスを含み、該各多層の炭素ナノチューブが数層のグラファイトを巻いて円筒状の構造を有し、近接したグラファイト層間にリチウムイオンが吸蔵され、該イオン伝導層は、微孔構造を有し、イオンを透過させて導電しない。
【００１３】
従来の技術と比べて、本発明におけるリチウムイオン二次電池は、陽極に炭素ナノチューブのマトリックスを有し、陰極にLixCoyNizO2のナノ粒子が大きい比表面積及び高い化学反応性を有してより多いリチウムイオンが吸蔵され、従って、電池のエネルギー密度が高まり、また、多層の炭素ナノチューブのマトリックスを便利に得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照されたい。図１は本発明のリチウムイオン二次電池の見取り図であり、それは陽極１、陰極５及び該陽極１と陰極５の間に置いたイオン伝導層を含む。該陰極５はLixCoYNiZO2ナノ粒子を含み、該ナノ粒子が焼結法によって得られて粒径１０nm〜１００nmで、且つx、y、zの数値が化学量論比に合せてもよい。ナノ粒子は、大きい比表面積及び高い化学反応性を有して反応し易く、従って、リチウムイオンの吸蔵と放出に利かせることができる。前記多孔構造のイオン伝導層３は、陽極１と陰極２に対して接続且つ隔離をし、イオンを透過させて導電しない、一般にポリビニール、材料がポリプロピレン或はポリスチレンとする。
【００１５】
図２を参照されたい。図２は基板１０の表面に成長した炭素ナノチューブのマトリックス１２の見取り図である。一般に、該炭素ナノチューブのマトリックス１２は化学気相成長法（CVD）によって得られ、下記のステップを含み、シリコン基底１０の表面に金属触媒（図に示さず）が形成され、該触媒材料は、鉄、コバルト、ニッケル或はその酸化物のうちから一つが選択され、アニールした後に触媒ナノ粒子（図に示さず）が形成され、前記処理したシリコン基底１０を置いた反応炉内にアセチレン或はエチレンなどのガスを導入し、前記反応炉に対して成長温度（例えば６３０〜７００℃）に加熱し、触媒ナノ粒子の所に炭素ナノチューブ（図に示さず）が成長し、炭素ナノチューブのマトリックス１２が形成される。化学気相成長法（CVD）による炭素ナノチューブのマトリックス１２は一般に多層の炭素ナノチューブであり、その直径と密度が触媒粒子の大小と密度によって決められ、該触媒粒子の大小さと密度の調整がアニールの過程によって制御され、炭素ナノチューブのマトリックス１２の高さが、成長時間によって制御されて１０μm或はさらに高い位置に達することができる。
【００１６】
図３を参照されたい。図３は本発明の第一実施形態の陽極の見取り図である。リチウムイオン二次電池は外形によって円柱形と方形に分けられ、本実施形態は方形リチウムイオン二次電池に適用される。該陽極は、方形電極であり、前記図１中の炭素ナノチューブのマトリックス１２を方形基板１１の表面に移植して成り、移植する際にシリコン基底１０を除いて炭素ナノチューブのマトリックス１２だけを基板１１の表面に移植させ、前記炭素ナノチューブ２２は、多層の炭素ナノチューブであり且つ外径１０nm〜１００nmで、近接した各炭素ナノチューブ２２，２２間の間隔が２０nm〜５００nmである。リチウムイオンは、炭素ナノチューブのマトリックス１２の炭素ナノチューブ２２内部及び各炭素ナノチューブ２２間の空げきに吸蔵されている。前記基板１１は、金属基板で、炭素ナノチューブのマトリックス１２と接続するための平らな平面を有する。該基板１１は陽極１と外電路（図に示ず）との接続に用いられ、該基板１１によってリチウムイオン二次電池と外電路間に電流の通路が形成される。
【００１７】
図４を参照されたい。図４は、本発明の第二実施形態の陽極の見取り図で、円柱形電極で、円柱形リチウムイオン二次電池に適用される。該陽極は、平らな平面を有する円柱形基板１１’及び炭素ナノチューブ２２からなる炭素ナノチューブのマトリックス１２を含み、該炭素ナノチューブのマトリックス１２は、前記図１中の炭素ナノチューブのマトリックス１２を一定の形状に切って円柱形基板１１’の表面に移植して成り、或は円柱形シリコン基底に成長された炭素ナノチューブのマトリックス１２を円柱形基板１１’の表面に移植して成り、移植する際にシリコン基底１０を除いて炭素ナノチューブのマトリックス１２だけを基板１１’の表面に移植させ、該炭素ナノチューブのマトリックス１２と該基板１１’とのよい接続をするように、該基板１１’は陽極と外電路との接続に用いられ、該基板１１’によってリチウムイオン二次電池と外電路間に電流の通路が形成される。
【００１８】
図５を参照されたい。図５は炭素ナノチューブ２２の見取り図である。炭素ナノチューブ２２は、多層の炭素ナノチューブで、数層のグラファイトを巻いて円筒状の構造を有し、前記リチウムイオンが該グラファイト層内部或はグラファイト層間の空げきに吸蔵され、リチウムイオンに対する吸蔵電場がグラファイトに相当するが、中空多層構造のために、同様の条件下で、リチウムイオンに対する吸蔵量がグラファイトにより多いことになる。
【００１９】
本発明のリチウムイオン二次電池の電解液は、溶剤を炭酸プロピレン（Propylene Carbonate, PC）、炭酸エチレン（Ethylene Carbonate, EC）及び炭酸メチル（Dimethyl Carbonate, DEC）などとし、溶質をLiPF6、LiBF4、LiClO4などとする。
【００２０】
本発明のリチウムイオン二次電池は、また、他の変化形式があり、例えば陽極の面積を増加するように複数の炭素ナノチューブのマトリックスを平行に置き、陽極の高さを増加するように二層或は二層以上の炭素ナノチューブのマトリックスを積層し、かつ前記陽極に適用するように陰極を変えることによって、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を変え、或は各炭素ナノチューブの直径及びその間の空げきを変え、或は電解液の組成を変え、或はリチウムイオンを便利に透過するようにイオン伝導層を変えるなどの変更は、いずれも本発明に関した変化形式の範囲に属するものとする。
【００２１】
総じて、本発明は特許の要件として十分に進歩性を備えているので、法により登録すべきである。また、前記は単なる本願におけるより好ましい実施形態にすぎず、本発明の請求範囲を限定するものではない。本発明の技術を熟知している者が本考案の思想に基づきなしうる修飾或いは変更は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリチウムイオン二次電池の見取り図である。
【図２】 炭素ナノチューブのマトリックスの見取り図である。
【図３】 本発明のリチウムイオン二次電池の第一実施形態の陽極の見取り図である。
【図４】 本発明のリチウムイオン二次電池の第二実施形態の陽極の見取り図である。
【図５】 多層の炭素ナノチューブの見取り図である。
【符号の説明】
１ 陽極
３ イオン伝導層
５ 陰極
１０ シリコン基底
１１，１１’ 基板
１２ 炭素ナノチューブのマトリックス
２２ 炭素ナノチューブ
Claims (19)
- 少なくとも一つの第一の炭素ナノチューブのマトリックスを含む陽極と、
ＬｉｘＣｏｙＮｉｚＯ２ナノ粒子を含む陰極と、
該陽極と陰極の接続及び隔離をするため、陽極と陰極の間に置いたイオン伝導層と、
を含み、該炭素ナノチューブのマトリックスは複数の多層の炭素ナノチューブを含み、該ＬｉｘＣｏｙＮｉｚＯ２のナノ粒子の粒径は１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 前記第一の炭素ナノチューブのマトリックスに平行した第二の炭素ナノチューブのマトリックスを有することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記第一の炭素ナノチューブのマトリックスの上に積層した第二の炭素ナノチューブのマトリックスを有することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記複数の多層の炭素ナノチューブの外径は、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記近接した多層の炭素ナノチューブ間の間隔は、２０ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記複数の多層の炭素ナノチューブ内部にリチウムイオンが吸蔵されることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記複数の多層の炭素ナノチューブは数層のグラファイトを巻いて円筒状の構造を有し、前記リチウムイオンが該グラファイト層内部、あるいは該グラファイト層間に吸蔵されることを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記リチウムイオンは、前記近接した多層の炭素ナノチューブ間に吸蔵されることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記炭素ナノチューブのマトリックスは、化学気相成長法によって得られることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記ＬｉｘＣｏｙＮｉｚＯ２ナノ粒子は、焼結法によって得られることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
- 平らな平面を有する金属基板と、
該金属基板の平面に対して垂直に設置された第一の炭素ナノチューブのマトリックスと、
を含み、該炭素ナノチューブのマトリックスは複数の多層の炭素ナノチューブを含み、複数のリチウムイオンが該炭素ナノチューブのマトリックス内部に吸蔵されることを特徴とするリチウムイオン二次電池の陽極。 - 前記第一の炭素ナノチューブのマトリックスに平行した第二の炭素ナノチューブのマトリックスを有することを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記第一の炭素ナノチューブのマトリックスの上に積層された第二の炭素ナノチューブのマトリックスを有することを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記多層の炭素ナノチューブは数層のグラファイトを巻いて円筒状の構造を有することを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記リチウムイオンが前記グラファイト層内部に吸蔵されることを特徴とする請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記リチウムイオンが前記炭素ナノチューブ内部に吸蔵されることを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記リチウムイオンは、前記近接した多層の炭素ナノチューブ間の空げきに吸蔵されることを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記多層の炭素ナノチューブの外径は、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
- 前記近接した多層の炭素ナノチューブ間の間隔は、２０ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の陽極。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW092100154A TWI236778B (en) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | Lithium ion battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004214162A JP2004214162A (ja) | 2004-07-29 |
| JP4160436B2 true JP4160436B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=32679855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003106946A Expired - Fee Related JP4160436B2 (ja) | 2003-01-06 | 2003-04-10 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7060390B2 (ja) |
| JP (1) | JP4160436B2 (ja) |
| TW (1) | TWI236778B (ja) |
Families Citing this family (76)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1282180A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-05 | Xoliox SA | Process for producing Li4Ti5O12 and electrode materials |
| DE60334610D1 (de) * | 2002-03-08 | 2010-12-02 | Altair Nanomaterials Inc | Verfahren zur herstellung nanoskaliger und submikronskaliger lithium-übergangsmetalloxide |
| TWI236778B (en) * | 2003-01-06 | 2005-07-21 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Lithium ion battery |
| US20040234844A1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-11-25 | Phoenix Innovation, Inc. | Novel carbon nanotube lithium battery |
| JP4252847B2 (ja) * | 2003-06-09 | 2009-04-08 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| KR20060091521A (ko) | 2005-02-15 | 2006-08-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브의 형성방법 및 이를 이용한 전계방출소자의제조방법 |
| RU2282919C1 (ru) | 2005-09-30 | 2006-08-27 | Александр Константинович Филиппов | Углеродсодержащий материал для литий-ионного аккумулятора и литий-ионный аккумулятор |
| MX2008005136A (es) * | 2005-10-21 | 2008-10-31 | Altairnano Inc | Baterias de ion de litio. |
| FR2895572B1 (fr) * | 2005-12-23 | 2008-02-15 | Commissariat Energie Atomique | Materiau a base de nanotubes de carbone et de silicium utilisable dans des electrodes negatives pour accumulateur au lithium |
| US20070258192A1 (en) * | 2006-05-05 | 2007-11-08 | Joel Schindall | Engineered structure for charge storage and method of making |
| US7488671B2 (en) * | 2006-05-26 | 2009-02-10 | General Electric Company | Nanostructure arrays and methods of making same |
| US20080212261A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-09-04 | Rensselaer Polytechnic Institute | Energy storage devices and composite articles associated with the same |
| JP5272297B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2013-08-28 | 日産自動車株式会社 | 電池用電極 |
| WO2008089454A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Altair Nanotechnologies, Inc. | Methods for improving lithium ion battery safety |
| KR20090129500A (ko) * | 2007-03-30 | 2009-12-16 | 알타이어나노 인코포레이티드 | 리튬 이온 전지의 제조방법 |
| US9076570B2 (en) * | 2007-04-13 | 2015-07-07 | Rochester Institute Of Technology | Nano-composite structures, methods of making, and use thereof |
| US9249502B2 (en) * | 2008-06-20 | 2016-02-02 | Sakti3, Inc. | Method for high volume manufacture of electrochemical cells using physical vapor deposition |
| US7945344B2 (en) * | 2008-06-20 | 2011-05-17 | SAKT13, Inc. | Computational method for design and manufacture of electrochemical systems |
| US8822078B2 (en) | 2008-09-29 | 2014-09-02 | Rochester Institute Of Technology | Freestanding carbon nanotube paper, methods of its making, and devices containing the same |
| US20100178568A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-15 | Nokia Corporation | Process for producing carbon nanostructure on a flexible substrate, and energy storage devices comprising flexible carbon nanostructure electrodes |
| US9406985B2 (en) * | 2009-01-13 | 2016-08-02 | Nokia Technologies Oy | High efficiency energy conversion and storage systems using carbon nanostructured materials |
| US20100216023A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-08-26 | Di Wei | Process for producing carbon nanostructure on a flexible substrate, and energy storage devices comprising flexible carbon nanostructure electrodes |
| US20100261058A1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-10-14 | Applied Materials, Inc. | Composite materials containing metallized carbon nanotubes and nanofibers |
| US20100285358A1 (en) | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Amprius, Inc. | Electrode Including Nanostructures for Rechargeable Cells |
| US8450012B2 (en) * | 2009-05-27 | 2013-05-28 | Amprius, Inc. | Interconnected hollow nanostructures containing high capacity active materials for use in rechargeable batteries |
| US20100330419A1 (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-30 | Yi Cui | Electrospinning to fabricate battery electrodes |
| US8357464B2 (en) | 2011-04-01 | 2013-01-22 | Sakti3, Inc. | Electric vehicle propulsion system and method utilizing solid-state rechargeable electrochemical cells |
| US9005806B2 (en) * | 2009-10-15 | 2015-04-14 | Nokia Corporation | Nano-structured lithium-sulfur battery and method of making same |
| US8568914B2 (en) * | 2009-10-29 | 2013-10-29 | Uchicago Argonne, Llc | Autogenic pressure reactions for battery materials manufacture |
| US8580438B2 (en) * | 2009-12-15 | 2013-11-12 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Monolithic three-dimensional electrochemical energy storage system on aerogel or nanotube scaffold |
| WO2011075489A1 (en) | 2009-12-18 | 2011-06-23 | Designed Nanotubes, LLC | High performance energy storage and collection devices containing exfoliated microtubules and spatially controlled attached nanoscale particles and layers |
| US20110159374A1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-06-30 | Jacob Conner | Electrochemical cell |
| US20110171371A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-14 | CNano Technology Limited | Enhanced Electrode Composition for Li ion Battery |
| US9780365B2 (en) | 2010-03-03 | 2017-10-03 | Amprius, Inc. | High-capacity electrodes with active material coatings on multilayered nanostructured templates |
| US9172088B2 (en) | 2010-05-24 | 2015-10-27 | Amprius, Inc. | Multidimensional electrochemically active structures for battery electrodes |
| JP2013522859A (ja) * | 2010-03-22 | 2013-06-13 | アンプリウス、インコーポレイテッド | 電気化学的活物質のナノ構造の相互接続 |
| WO2012067943A1 (en) | 2010-11-15 | 2012-05-24 | Amprius, Inc. | Electrolytes for rechargeable batteries |
| WO2012070184A1 (ja) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | 株式会社アルバック | リチウム硫黄二次電池用の正極及びその形成方法 |
| US9214709B2 (en) | 2010-12-21 | 2015-12-15 | CastCAP Systems Corporation | Battery-capacitor hybrid energy storage system for high temperature applications |
| US8760851B2 (en) | 2010-12-21 | 2014-06-24 | Fastcap Systems Corporation | Electrochemical double-layer capacitor for high temperature applications |
| US9001495B2 (en) | 2011-02-23 | 2015-04-07 | Fastcap Systems Corporation | High power and high energy electrodes using carbon nanotubes |
| US10770745B2 (en) | 2011-11-09 | 2020-09-08 | Sakti3, Inc. | Monolithically integrated thin-film solid state lithium battery device having multiple layers of lithium electrochemical cells |
| CN104271880A (zh) | 2011-05-24 | 2015-01-07 | 快帽系统公司 | 用于高温应用的具有可再充电能量存储器的电力系统 |
| US9269504B2 (en) * | 2011-05-25 | 2016-02-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electrode, method for producing electrode, and energy device, electronic device, and transportation device including electrode |
| WO2012170749A2 (en) | 2011-06-07 | 2012-12-13 | Fastcap Systems Corporation | Energy storage media for ultracapacitors |
| EP2729948A4 (en) | 2011-07-08 | 2015-03-04 | Fastcap Systems Corp | HIGH-TEMPERATURE -NERGY-STORAGE DEVICE |
| US9558894B2 (en) | 2011-07-08 | 2017-01-31 | Fastcap Systems Corporation | Advanced electrolyte systems and their use in energy storage devices |
| US9017634B2 (en) | 2011-08-19 | 2015-04-28 | Fastcap Systems Corporation | In-line manufacture of carbon nanotubes |
| WO2013040067A1 (en) | 2011-09-12 | 2013-03-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Encapsulated sulfur cathodes for rechargeable lithium batteries |
| US8648019B2 (en) | 2011-09-28 | 2014-02-11 | Uchicago Argonne, Llc | Materials as additives for advanced lubrication |
| US20130130126A1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-23 | Giner, Inc. | Electrochemical cell for high-voltage operation and electrode coatings for use in the same |
| US8301285B2 (en) | 2011-10-31 | 2012-10-30 | Sakti3, Inc. | Computer aided solid state battery design method and manufacture of same using selected combinations of characteristics |
| BR112014010635B1 (pt) | 2011-11-03 | 2020-12-29 | Fastcap Systems Corporation | sistema de registro em log |
| US9127344B2 (en) | 2011-11-08 | 2015-09-08 | Sakti3, Inc. | Thermal evaporation process for manufacture of solid state battery devices |
| CN102664241A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-09-12 | 东莞新能德科技有限公司 | 一种锂离子电池及其制备方法 |
| CN102593433B (zh) * | 2012-02-27 | 2014-08-13 | 清华大学 | 一种用于锂硫二次电池的定向碳纳米管复合正极材料 |
| CN103303983B (zh) * | 2012-03-06 | 2016-11-16 | 深圳市润麒麟科技发展有限公司 | 一种尖晶石相超细亚铬酸镍粉体及其制备方法 |
| US9627717B1 (en) | 2012-10-16 | 2017-04-18 | Sakti3, Inc. | Embedded solid-state battery |
| CN102983308A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-20 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 碳纳米管阵列/氧化镍纳米颗粒同轴复合负极材料及其制备方法 |
| CN103464162B (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-11 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种Co和Al2O3复合的纳米管阵列膜催化剂的制备方法及其应用 |
| US10872737B2 (en) | 2013-10-09 | 2020-12-22 | Fastcap Systems Corporation | Advanced electrolytes for high temperature energy storage device |
| US11270850B2 (en) | 2013-12-20 | 2022-03-08 | Fastcap Systems Corporation | Ultracapacitors with high frequency response |
| EA038707B1 (ru) | 2013-12-20 | 2021-10-07 | Фасткэп Системз Корпорейшн | Устройство электромагнитной телеметрии |
| JP7182758B2 (ja) | 2014-05-12 | 2022-12-05 | アンプリウス テクノロジーズ インコーポレイテッド | リチウムバッテリのためのアノードおよびその製造方法 |
| WO2016057983A2 (en) | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Fascap Systems Corporation | Nanostructured electrode for energy storage device |
| US9627709B2 (en) | 2014-10-15 | 2017-04-18 | Sakti3, Inc. | Amorphous cathode material for battery device |
| KR20220159480A (ko) | 2015-01-27 | 2022-12-02 | 패스트캡 시스템즈 코포레이션 | 넓은 온도 범위 울트라커패시터 |
| CN108475762B (zh) | 2016-01-04 | 2021-07-23 | 空中客车新加坡私人有限公司 | 具有催化剂的iv-vi族化合物石墨烯阳极 |
| US11186732B2 (en) | 2016-06-27 | 2021-11-30 | Ironwood 12 Llc | Vertically-aligned carbon nanotube substrate having increased surface area |
| US10876201B2 (en) * | 2016-06-27 | 2020-12-29 | Ironwood 12 Llc | Broadband fluorescence amplification assembly |
| KR20190083368A (ko) | 2016-12-02 | 2019-07-11 | 패스트캡 시스템즈 코포레이션 | 복합 전극 |
| US11081731B2 (en) | 2017-10-18 | 2021-08-03 | International Business Machines Corporation | High-capacity rechargeable batteries |
| US11557765B2 (en) | 2019-07-05 | 2023-01-17 | Fastcap Systems Corporation | Electrodes for energy storage devices |
| US11437614B2 (en) | 2019-12-09 | 2022-09-06 | International Business Machines Corporation | Energy storage device containing a pre-lithiated silicon based anode and a carbon nanotube based cathode |
| RU2020128455A (ru) * | 2020-08-26 | 2022-02-28 | Олег Петрович Могучев | Ионопроводящая система аккумулятора |
| CN114284463B (zh) * | 2020-09-27 | 2023-11-14 | 好风光储能技术(成都)有限公司 | 一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5879836A (en) | 1993-09-10 | 1999-03-09 | Hyperion Catalysis International Inc. | Lithium battery with electrodes containing carbon fibrils |
| FR2715508B1 (fr) | 1994-01-21 | 1996-03-29 | Renata Ag | Générateur électrochimique primaire ou secondaire à électrode nanoparticulaire. |
| US6749648B1 (en) * | 2000-06-19 | 2004-06-15 | Nanagram Corporation | Lithium metal oxides |
| JPH11329414A (ja) | 1998-03-31 | 1999-11-30 | Aventis Res & Technol Gmbh & Co Kg | リチウム電池および電極 |
| US6280697B1 (en) * | 1999-03-01 | 2001-08-28 | The University Of North Carolina-Chapel Hill | Nanotube-based high energy material and method |
| KR100350535B1 (ko) | 1999-12-10 | 2002-08-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그의 제조 방법 |
| JP3912583B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2007-05-09 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 配向性カーボンナノチューブ膜の製造方法 |
| JP3520921B2 (ja) * | 2001-03-27 | 2004-04-19 | 日本電気株式会社 | 二次電池用負極およびそれを用いた二次電池 |
| TWI236778B (en) * | 2003-01-06 | 2005-07-21 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Lithium ion battery |
-
2003
- 2003-01-06 TW TW092100154A patent/TWI236778B/zh not_active IP Right Cessation
- 2003-03-31 US US10/404,467 patent/US7060390B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-10 JP JP2003106946A patent/JP4160436B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-12-02 US US11/293,341 patent/US7682750B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004214162A (ja) | 2004-07-29 |
| US7682750B2 (en) | 2010-03-23 |
| US20040131937A1 (en) | 2004-07-08 |
| TWI236778B (en) | 2005-07-21 |
| TW200412686A (en) | 2004-07-16 |
| US20060204853A1 (en) | 2006-09-14 |
| US7060390B2 (en) | 2006-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4160436B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| US10454094B2 (en) | Cathode active material for lithium-ion secondary battery and preparation method thereof, cathode pole piece for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery | |
| WO2018177175A1 (zh) | 一种电池电极及其制备方法和电池 | |
| TWI521773B (zh) | 以矽爲基底的多孔性陽極活性材料、彼之製法、及含該陽極活性材料之鋰二次電池 | |
| JP5015173B2 (ja) | リチウム電池の陰極に利用可能なカーボンナノチューブ及びシリコンベースの材料 | |
| US20210184204A1 (en) | Negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery comprising silicon oxide composite and manufacturing method thereof | |
| JP2023130342A (ja) | シリコン含有複合体、その製造方法、それを利用した炭素複合体、それを含んだ電極、該リチウム電池及び該電子素子 | |
| KR101830334B1 (ko) | 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 이차 전지 | |
| KR101182433B1 (ko) | 음극 활물질, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 전지 | |
| KR102211835B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| TWI474544B (zh) | 鋰離子電池負極，其製備方法和應用該負極的鋰離子電池 | |
| JP2003100284A (ja) | リチウム二次電池 | |
| KR20200090058A (ko) | 리튬이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함한 리튬이차전지 | |
| JP2018113187A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極材料及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
| KR20160076060A (ko) | 비수 전해질 이차전지용 음극재, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 비수 전해질 이차전지 | |
| KR102308691B1 (ko) | 비수전해질 이차전지용 음극재, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 비수전해질 이차전지 | |
| US20030207178A1 (en) | Method of preparing electrode composition having a carbon-containing-coated metal oxide, electrode composition and electrochemical cell | |
| TWI551545B (zh) | 氧化矽－碳複合材料及其製法 | |
| KR101568458B1 (ko) | 이차전지용 음극활물질 및 그 제조 방법 | |
| CN110783551A (zh) | 锂电极材料及其制备方法，以及含有该材料的电池 | |
| KR101501804B1 (ko) | 규소계 음극 활물질 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| KR101436569B1 (ko) | 리튬이차전지용 음극활물질 및 이를 이용한 리튬이차전지 | |
| JP5531347B2 (ja) | 自己支持形金属硫化物系２次元ナノ構造体の負極活物質及びその製造方法 | |
| JP5318921B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用黒鉛粒子 | |
| KR101298128B1 (ko) | 리튬이차전지 음극용 주석-주석산화물 하이브리드 나노구조물과 그의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080206 |
|
| 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: 20080617 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080717 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |