JP7371248B2 - ガス/湿分透過比が改善された電池 - Google Patents
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Description
本開示は、ガス透過性の湿分透過性に対する比が改善された電池に関する。
リチウムイオン電池などの電池は、自動乗物及び携帯電話を含む様々な電子デバイスに電力を供給するために使用されている。過去数十年にわたって電池の性能は大幅に向上したが、電池性能の幾つかの特徴(例えば、電池寿命、電池出力など)の改善が依然として必要である。
対象となる実施形態は、この要旨ではなく、特許請求の範囲によって規定される。この要旨は、様々な態様の概要であり、以下の「詳細な説明」セクションでさらに説明される幾つかの概念を紹介する。この要旨は、特許請求された主題の重要な又は本質的な特徴を特定することが意図されておらず、特許請求された主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図されていない。主題は、明細書全体、いずれか又はすべての図面、及び各特許請求の範囲の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
本開示の幾つかの実施形態は、添付の図面を参照して、例としてのみ本明細書に記載されている。ここで詳細に図面を具体的に参照すると、示されている実施形態は、例として、そして本開示の実施形態の例示的な議論の目的のためであることが強調される。これに関して、図面とともに取られた記載は、本開示の実施形態がどのように実施されうるかを当業者に明らかにする。
開示された利点及び改善の中で、本開示の他の目的及び利点は、添付の図と併せて以下の説明から明らかになるであろう。本開示の詳細な実施形態は、本明細書に開示されている。しかしながら、開示された実施形態は、様々な形態で具体化されうる開示の単なる例示であることが理解されるべきである。さらに、本開示の様々な実施形態に関して与えられた実施例のそれぞれは、例示的であり、限定的ではないことが意図されている。
本開示による例示的な非限定的な膜サンプルを、本明細書に記載されるように試験した。結果を以下の表1に示す。表1は、以下の番号が付けられた各サンプル(すなわち、サンプル膜1~5及び比較サンプル膜1~2のそれぞれ)について、結晶化度、CO2透過性、湿分透過性及びCO2/湿分透過性比の試験結果を示している。
(態様)
(態様1)
ハウジング、
正極、
負極、
電解質、及び、
少なくとも1つのフルオロポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記ハウジングは開口部を含み、
前記正極は、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されており、
前記負極は、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されており、
前記電解質は、前記正極と前記負極の間に配置されており、
前記電解質は、電池の動作中に少なくとも1つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも1つのガスは、二酸化炭素(「CO 2 」)、水素(H 2 )、一酸化炭素(CO)又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、前記ハウジングの開口部を覆い、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、85%~100%の結晶化度を有し、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、2.0g/cm 3 ~2.2g/cm 3 の密度を有し、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、0.5を超えるCO 2 透過性の湿分透過性に対する比を有する、
電池。
(態様2)
前記電池は二次電池である、態様1記載の電池。
(態様3)
前記二次電池はリチウムイオン電池である、態様2記載の電池。
(態様4)
前記正極は、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(「NMC」)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(「NCA」)、リチウムマンガン酸化物(「LMO」)、リン酸鉄リチウム(「LFP」)、コバルト酸リチウム(「LCO」)又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる、先行の態様のいずれか1項記載の電池。
(態様5)
前記負極は、リチウム、グラファイト、チタン酸リチウム(「LTO」)、スズ-コバルト合金又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる、先行の態様のいずれか1項記載の電池。
(態様6)
前記電解質は電解液の形態であり、前記電解液は少なくとも1つの溶媒及び少なくとも1つの電解塩を含む、態様1記載の電池。
(態様7)
前記電解液の少なくとも1つの溶媒は少なくとも1つの有機溶媒を含む、先行の態様のいずれか1項記載の電池。
(態様8)
前記電解質の少なくとも1つの有機溶媒は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)又はそれらの混合物から選ばれる、態様7記載の電池。
(態様9)
前記電解質は少なくとも1つの添加剤を含み、前記少なくとも1つの添加剤は、電池の動作中にCO 2 、H 2 、CO又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる少なくとも1つのガスを放出するように構成されている、先行の態様のいずれかの1項記載の電池。
(態様10)
前記電解質は少なくとも1つのセパレータ内に含浸されている、先行の態様のいずれか1項記載の電池。
(態様11)
前記少なくとも1つのセパレータは、ポリプロピレン、ポリエチレン、少なくとも1つのテトラフルオロエチレン(TFE)ポリマー又はコポリマー、少なくとも1つのフッ化ビニリデンのホモポリマー、少なくとも1つのヘキサフルオロプロピレン(HFP)-フッ化ビニリデンコポリマー又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる少なくとも1つの材料を含む、態様10記載の電池。
(態様12)
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、以下の少なくとも1つ:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、高密度化PTFE(dPTFE)、延伸PTFE(ePTFE)、ペルフルオロアルコキシアルカン(PFA)、フッ素化エチレン-プロピレン(FEP)、ポリエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン(ECTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)又はそれらの任意の組み合わせを含む、先行の態様のいずれか1項記載の電池。
(態様13)
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、0.5より大きくそして1.5未満のCO 2 透過性の湿分透過性に対する比を有する、先行の態様のいずれか1項記載の電池。
(態様14)
ハウジング、及び、
少なくとも1つのフルオロポリマー膜、
を含む、デバイスであって、
前記ハウジングは開口部を含み、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は前記ハウジングの開口部を覆い、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、85%~100%の結晶化度を有し、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、2.0g/cm 3 ~2.2g/cm 3 の密度を有し、そして、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、0.5を超えるCO 2 透過性の湿分透過性に対する比を有し、
電池である、デバイス。
Claims (14)
- ハウジング、
正極、
負極、
電解質、及び、
少なくとも1つのフルオロポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記ハウジングは開口部を含み、
前記正極は、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されており、
前記負極は、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されており、
前記電解質は、前記正極と前記負極の間に配置されており、
前記電解質は、電池の動作中に少なくとも1つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも1つのガスは、二酸化炭素(「CO2」)、水素(H2)、一酸化炭素(CO)又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、前記ハウジングの開口部を覆い、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、85%~100%の結晶化度を有し、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、2.0g/cm3~2.1g/cm3の密度を有し、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、0.5を超えるCO2透過性の湿分透過性に対する比を有する、
電池。 - 前記電池は二次電池である、請求項1記載の電池。
- 前記二次電池はリチウムイオン電池である、請求項2記載の電池。
- 前記正極は、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(「NMC」)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(「NCA」)、リチウムマンガン酸化物(「LMO」)、リン酸鉄リチウム(「LFP」)、コバルト酸リチウム(「LCO」)又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる、請求項1~3のいずれか1項記載の電池。
- 前記負極は、リチウム、グラファイト、チタン酸リチウム(「LTO」)、スズ-コバルト合金又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる、請求項1~4のいずれか1項記載の電池。
- 前記電解質は電解液の形態であり、前記電解液は少なくとも1つの溶媒及び少なくとも1つの電解塩を含む、請求項1記載の電池。
- 前記電解液の少なくとも1つの溶媒は少なくとも1つの有機溶媒を含む、請求項6記載の電池。
- 前記電解質の少なくとも1つの有機溶媒は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)又はそれらの混合物から選ばれる、請求項7記載の電池。
- 前記電解質は少なくとも1つの添加剤を含み、前記少なくとも1つの添加剤は、電池の動作中にCO2、H2、CO又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる少なくとも1つのガスを放出するように構成されている、請求項1~8のいずれかの1項記載の電池。
- 前記電解質は少なくとも1つのセパレータ内に含浸されている、請求項1~9のいずれか1項記載の電池。
- 前記少なくとも1つのセパレータは、ポリプロピレン、ポリエチレン、少なくとも1つのテトラフルオロエチレン(TFE)ポリマー又はコポリマー、少なくとも1つのフッ化ビニリデンのホモポリマー、少なくとも1つのヘキサフルオロプロピレン(HFP)-フッ化ビニリデンコポリマー又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる少なくとも1つの材料を含む、請求項10記載の電池。
- 前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、以下の少なくとも1つ:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、高密度化PTFE(dPTFE)、延伸PTFE(ePTFE)、ペルフルオロアルコキシアルカン(PFA)、フッ素化エチレン-プロピレン(FEP)、ポリエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン(ECTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1~11のいずれか1項記載の電池。
- 前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、0.5より大きくそして1.5未満のCO2透過性の湿分透過性に対する比を有する、請求項1~12のいずれか1項記載の電池。
- ハウジング、及び、
少なくとも1つのフルオロポリマー膜、
を含む、デバイスであって、
前記ハウジングは開口部を含み、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は前記ハウジングの開口部を覆い、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、85%~100%の結晶化度を有し、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、2.0g/cm3~2.1g/cm3の密度を有し、そして、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー膜は、0.5を超えるCO2透過性の湿分透過性に対する比を有し、
電池である、デバイス。
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