JP7438195B2 - イオン性液体電解質および電極圧力を有する再充電可能電池 - Google Patents
イオン性液体電解質および電極圧力を有する再充電可能電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7438195B2 JP7438195B2 JP2021512276A JP2021512276A JP7438195B2 JP 7438195 B2 JP7438195 B2 JP 7438195B2 JP 2021512276 A JP2021512276 A JP 2021512276A JP 2021512276 A JP2021512276 A JP 2021512276A JP 7438195 B2 JP7438195 B2 JP 7438195B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- ionic liquid
- pressure
- active material
- item
- 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.)
- Active
Links
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims description 89
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims description 51
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 70
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 31
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 25
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 13
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1 IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O Piperidinium(1+) Chemical compound C1CC[NH2+]CC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O Pyrrolidinium ion Chemical compound C1CC[NH2+]C1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- UVCPHBWNKAXVPC-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-1-methylpiperidin-1-ium Chemical compound CCCC[N+]1(C)CCCCC1 UVCPHBWNKAXVPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PXELHGDYRQLRQO-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCCC[N+]1(C)CCCC1 PXELHGDYRQLRQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WACRAFUNNYGNEQ-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-methylpiperidin-1-ium Chemical compound CC[N+]1(C)CCCCC1 WACRAFUNNYGNEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NIHOUJYFWMURBG-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CC[N+]1(C)CCCC1 NIHOUJYFWMURBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IRGDPGYNHSIIJJ-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-2,3-dimethylimidazol-3-ium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1C IRGDPGYNHSIIJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1 NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OGLIVJFAKNJZRE-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-propylpiperidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCCC1 OGLIVJFAKNJZRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YQFWGCSKGJMGHE-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-propylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCC1 YQFWGCSKGJMGHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UINDRJHZBAGQFD-UHFFFAOYSA-O 2-ethyl-3-methyl-1h-imidazol-3-ium Chemical compound CCC1=[NH+]C=CN1C UINDRJHZBAGQFD-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- SIQHSJOKAUDDLN-UHFFFAOYSA-O 2-methyl-3-propyl-1h-imidazol-3-ium Chemical compound CCCN1C=C[NH+]=C1C SIQHSJOKAUDDLN-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910020808 NaBF Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 4
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 claims description 4
- BXHHZLMBMOBPEH-UHFFFAOYSA-N diethyl-(2-methoxyethyl)-methylazanium Chemical compound CC[N+](C)(CC)CCOC BXHHZLMBMOBPEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 4
- GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N sodium metatitanate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Ti](=O)O[Ti](=O)O[Ti]([O-])=O GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000319 transition metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWIXDAMPMRGBBN-UHFFFAOYSA-M 4-methylbenzenesulfonate;tributyl(methyl)phosphanium Chemical compound CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CCCC[P+](C)(CCCC)CCCC VWIXDAMPMRGBBN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N sodium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Na+].[O-][Nb](=O)=O UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 description 44
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 43
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 36
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 27
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 16
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 9
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 7
- 229910011279 LiCoPO4 Inorganic materials 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 5
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Chemical group 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004712 air sac Anatomy 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 150000001640 boron group elements Chemical class 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 3
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NONFLFDSOSZQHR-UHFFFAOYSA-N 3-(trimethylsilyl)propionic acid Chemical compound C[Si](C)(C)CCC(O)=O NONFLFDSOSZQHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910011281 LiCoPO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- ANFWGAAJBJPAHX-UHFFFAOYSA-N bis(fluorosulfonyl)azanide;1-ethyl-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound CC[N+]=1C=CN(C)C=1.FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O ANFWGAAJBJPAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 229920001688 coating polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DOYSIZKQWJYULQ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,2-pentafluoro-n-(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)ethanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F DOYSIZKQWJYULQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZFMOJHVRFMOIGF-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethoxy-1,3,5,2,4,6-trioxatriborinane Chemical compound COB1OB(OC)OB(OC)O1 ZFMOJHVRFMOIGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GBBSAMQTQCPOBF-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethyl-1,3,5,2,4,6-trioxatriborinane Chemical compound CB1OB(C)OB(C)O1 GBBSAMQTQCPOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100024058 Flap endonuclease GEN homolog 1 Human genes 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000833646 Homo sapiens Flap endonuclease GEN homolog 1 Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013275 LiMPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015014 LiNiCoAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013210 LiNiMnCoO Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150044561 SEND1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000318 alkali metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000316 alkaline earth metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N aluminum lithium cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Co++].[Ni++] NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001605 fetal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBWRUMICILYTAT-UHFFFAOYSA-K lithium;cobalt(2+);phosphate Chemical class [Li+].[Co+2].[O-]P([O-])([O-])=O SBWRUMICILYTAT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- CJYZTOPVWURGAI-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;manganese(3+);oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Mn].[Mn+3] CJYZTOPVWURGAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- GBPVMEKUJUKTBA-UHFFFAOYSA-N methyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCC(F)(F)F GBPVMEKUJUKTBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N n-fluorosulfonylsulfamoyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)NS(F)(=O)=O KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001317 nickel manganese cobalt oxide (NMC) Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910001495 sodium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003836 solid-state method Methods 0.000 description 1
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Inorganic materials [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000326 transition metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000385 transition metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- XKFPGUWSSPXXMF-UHFFFAOYSA-N tributyl(methyl)phosphanium Chemical compound CCCC[P+](C)(CCCC)CCCC XKFPGUWSSPXXMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SYUQQUMHOZQROL-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyl dihydrogen phosphite Chemical compound C[Si](C)(C)OP(O)O SYUQQUMHOZQROL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IIVDETMOCZWPPU-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyloxyboronic acid Chemical compound C[Si](C)(C)OB(O)O IIVDETMOCZWPPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
-
- 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
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- 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
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- 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
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0468—Compression means for stacks of electrodes and separators
-
- 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
-
- 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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- 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
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- 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
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- 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
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- 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
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- 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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- 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
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- 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
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- 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
-
- 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
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
- H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
- H01M50/183—Sealing members
- H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0045—Room temperature molten salts comprising at least one organic ion
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Description
本出願は、米国特許法第119条(e)項の下、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「イオン性液体電解質および電極圧力を有する再充電可能電池(RECHARGEABLE BATTERY WITH IONIC LIQUID ELECTROLYTE AND ELECTRODE PRESSURE)」と題する2018年8月30日に出願された米国仮特許出願第62/725,087号に基づく優先権を主張する。
本開示は、イオン性液体電解質を使用して高電圧で動作するアルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池に関する。この電池はまた、電極に圧力を印加する。
多くの再充電可能電池は有機液体電解質を含有する。有機液体電解質は、種々の電圧で動作することができ、かつ他の利点を有するが、有機液体電解質の主な不利な点は、特に電池が損傷されるまたは多数回充放電された場合に発火しやすいことである。有機液体電解質の別の不利な点は、長期間の充電/放電過程の際、特に充電電圧が4.4Vまたはそれよりも高い場合にガスを発生しやすいことである。ガスの発生は、ほとんどの場合電解質の分解から生じる。ガスの存在は、電池構造体を妨害することによって電池に問題を引き起こし、多くの場合、充電/放電サイクル数が増加するにつれて電池の容量が減少するか(容量フェード)、または電池の欠陥が生じて全く動作しなくなる。したがって、従来の炭酸塩有機液体電解質は、4.4Vまたはそれよりも高くで動作する電池には好適でない。
本開示は、イオン性液体およびアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含む電解質を含む、アルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池を提供する。この電池はまた、電解質と接触する表面を含む負極を含む。負極はまた、負極活物質を含む。この電池はさらに、電解質と接触する表面を含む正極を含む。正極はまた、正極活物質を含む。この電池はまた、正極と負極の間の電子絶縁性セパレータ、ならびに電解質、電極およびセパレータを囲むケーシングを含む。この電池はさらに、電解質と接触する電極の表面の少なくとも一部分に圧力を印加する圧力印加システムを含む。
i)圧力印加システムは、電池の内部のシールおよび圧力印加構造体を含んでもよい、
i-a)圧力印加構造体は、プレートおよびクランプまたはねじを含んでもよい、
i-b)圧力印加構造体は、圧力ブラダーを含んでもよい、
ii)電池は、ガス移動領域を含んでもよい、
iii)電池は、1V~8Vの間(これらの値を含む)の動作電圧を有してもよい、
iv)圧力印加構造体は、電解質と接触する電極の表面の少なくとも90%に圧力を印加してもよい、
v)圧力印加構造体によって印加される圧力は、圧力が印加される任意の点の間で5%を超えて変動しなくてよい、
vi)圧力印加構造体によって印加される圧力は、50psi~90psiの間であってもよい、
vii)圧力印加構造体によって印加される圧力は、70psi~75psiの間であってもよい、
viii)電池は、C/2での10サイクル目の容量と比較して、C/2での110サイクルにわたって1%~50%の間の容量フェードを示し得る、
ix)電池は、圧力印加システムを欠く以外は同一の電池と比較して、C/2での10サイクル目の容量と比較して、C/2での110サイクルにわたって50%~1%の間の容量フェードを示し得る、
x)イオン性液体は、窒素(N)ベースのイオン性液体を含んでもよい、
x-a)Nベースのイオン性液体は、アンモニウムイオン性液体を含んでもよい、
x-a-1)アンモニウムイオン性液体は、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウムを含んでもよい、
x-b)Nベースのイオン性液体は、イミダゾリウムイオン性液体を含んでもよい、
x-b-1)イミダゾリウムイオン性液体は、エチルメチルイミダゾリウム(EMIm)、メチルプロピルイミダゾリウム、(PMIm)、ブチルメチルイミダゾリウム(BMIm)もしくは1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリウムまたはこれらの任意の組合せを含んでもよい、
x-c)Nベースのイオン性液体は、ピペリジニウムイオン性液体を含んでもよい、
x-c-1)ピペリジニウムイオン性液体は、エチルメチルピペリジニウム(EMPip)、メチルプロピルピペリジニウム(PMPip)、もしくはブチルメチルピペリジニウム(BMPip)またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。
x-d)Nベースのイオン性液体は、ピロリジニウムイオン性液体を含んでもよい、
x-d-1)ピロリジニウムイオン性液体は、エチルメチルピロリジニウム(EMPyr)、メチルプロピルピロリジニウム(PMPyr)、もしくはブチルメチルピロリジニウム(BMPyr)またはこれらの任意の組合せを含んでもよい、
xi)イオン性液体は、リン(P)ベースのイオン性液体を含んでもよい、
xi-a)Pベースのイオン性液体は、ホスホニウムイオン性液体を含んでもよい、
xi-a-1)ホスホニウムイオン性液体は、PR3R’ホスホニウム(Rはブチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルであり、R’はメチルまたは(CH2)13CH3である)もしくはトリブチル(メチル)ホスホニウムトシレートまたはこれらの任意の組合せを含む、
xii)アルカリ金属塩は、LiF2NO4S2、LiCF2SO3、LiNSO2(F3)2、LiNSO2(F2CF3)2、LiC2F6NO4S2もしくはNaBF4またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。
xiii)負極活物質は、金属、炭素、チタン酸リチウムもしくはナトリウムもしくはニオブ酸(niobiate)リチウムもしくはナトリウム、またはリチウムもしくはナトリウム合金を含んでもよい、
xiv)正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属-遷移金属リン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩もしくはバナジン酸塩、またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属-多金属-酸化物もしくはリン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩もしくはバナジン酸塩を含んでもよい、
xv)正極活物質は、一般化学式AxMyEz(XO4)qおよび結晶構造を有するアトライタ混合された活物質を含んでもよく、Aはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、Mは電気化学的に活性な金属であり、Eは結晶構造でAと同じ構造位置に位置し、かつ電気化学的に非活性な金属、ホウ素族元素もしくはケイ素(Si)またはこれらの任意の合金もしくは組合せであり、Xはリン(P)または硫黄(S)またはこれらの組合せであり、0<x≦1、y>0、z≧0、q>0であって、かつx、y、zおよびqの相対値が一般化学式が電荷平衡になるような値である、
xv-a)Aはリチウム(Li)またはナトリウム(Na)であってもよい、
xv-b-1)AはLiであってもよい、
xv-b-2)AはNaであってもよい。
xv-c)Mは遷移金属、またはそれらの合金もしくは任意の組合せであってもよい、
xv-c-1)Mは鉄(Fe)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、バナジウム(V)もしくはチタンまたはこれらの合金もしくは任意の組合せであってもよい、
xv-c-2)MはCoまたはその合金であってもよい、
xv-c-3)MはCoとFeの組合せであってもよい、
xv-c-4)MはCoとCrの組合せであってもよい、
xv-c-5)MはCo、FeおよびCrの組合せであってもよい、
xv-d)zは0より大きくてもよい、
xv-d-1)EはSiであってもよい、
xv-d-2)Eは電気化学的に非活性な金属であってもよい。
xv-d-2-A)電気化学的に非活性な金属は、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)もしくはストロンチウム(Sr)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)もしくはランタン(La)またはこれらの任意の合金もしくは組合せであってもよい
xv-d-3)Eはホウ素族元素であってもよい、
xv-d-3-A)ホウ素族元素は、アルミニウム(Al)またはガリウム(Ga)またはこれらの組合せであってもよい、
xv-e)XはPであってもよい。
xv-f)XはSであってもよい。
xv-g)XはSiであってもよい。
本開示は、イオン性液体電解質を使用して高電圧で動作し、かつ電極に圧力も印加するアルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池に関する。
電池構造体
電池材料
アトライタ混合された正極活物質
電池の使用
外部圧力を有するパウチ型セル
本明細書に開示されるアトライタ混合方法を使用してLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4を合成した。正極を形成するために、90wt%のLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4、5wt%のポリフッ化ビニリデン(PVdF)および5wt%の導電性炭素をN-メチル-2-ピロリドン溶液中で混合し、Al箔に被覆した。負極を形成するために、94wt%のグラファイト、5wt%のPVdFおよび1wt%の導電性炭素をN-メチル-2-ピロリドン溶液中で混合し、Cu箔に被覆した。電解質を形成するために、LiF2NO4S2(LiFSI)を1.2mol/Lの濃度のN-メチル-N-プロピルピロリジニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(Py13-FSI)に溶解した。パウチ型セルをドライルームで組み立てた。ねじ圧(図3に示される通り)および空気圧(図4に示される通り)を別々にパウチ型セルに印加した。ねじ圧および空気圧を用いたパウチ型セルのサイクル安定性を25℃で比較し、結果を図13に提示する。
イオン性液体電解質を含むコイン型セル
電極および電解質を実施例1の通り調製した。コイン型セルをアルゴン(Ar)が充填されたグローブボックスで組み立てた。図14は、25℃でのコイン型セルの典型的なサイクル安定性およびクーロン効率を示す。C/2レートで120mAh/gの可逆容量が得られ、100サイクル後に97%を上回る容量が保持された。
イオン性液体電解質を含むGEN1パウチ型セル
電極および電解質を実施例1の通り調製した。32mAhのパウチ型セルをドライルームで組み立てた。図15は、25℃でのこの32mAhのパウチ型セルの典型的なサイクル安定性を示す。C/2レートで105mAh/gの可逆容量が得られ、100サイクル後に98%を上回る容量が保持された。
電極を実施例1の通り調製した。EC/EMC中1.2mol/LのLiPF6を含有する電解質を調製し、イオン性液体の代わりに使用した。32mAhのパウチ型セルをドライルームで組み立てた。図16は、EC系電解質を含むこの32mAhのパウチ型セルの25℃での典型的なサイクル安定性を示す。C/2レートで最初のサイクルで120mAh/gの容量が得られたが、100サイクル後に17%の容量しか保持されなかった。
イオン性液体電解質を含むGEN2パウチ型セル
電極および電解質を実施例1の通り調製した。1.2Ahのパウチ型セルをドライルームで組み立てた。図17は、25℃でのこの1.2Ahのパウチ型セルの典型的なサイクル安定性を示す。C/2レートで120mAh/gの可逆容量が得られ、47サイクル後に約93%の容量が保持された。図18は、C/2レートで47サイクル後のこの1.2Ahのパウチ型セルの写真である。明白なガス発生は観察されなかった。
電極を実施例1の通り調製した。EC/EMC中1.2mol/LのLiPF6を含有する電解質を調製し、イオン性液体の代わりに使用した。1.2Ahのパウチ型セルをドライルームで組み立てた。図19は、EC系電解質を含むこの1.2Ahのパウチ型セルの25℃での典型的なサイクル安定性を示す。C/2レートで最初のサイクルで118mAh/gの容量が得られたが、50サイクル後に33%の容量しか保持されなかった。図20は、C/2レートで50サイクル後のこの1.2Ahのパウチ型セルの写真である。実質的なガス発生が観察された。
アトライタ混合されたLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4(6:1比)
930gのLiH2PO4、675gのCo(OH)2、160gのFeC2O4・2H2O、28.5gのCr2O3、23gのCr(OOCCH3)3および500μm未満の寸法を有する76.3gのアセチレンブラックを真空下で120℃で終夜事前乾燥し、次いで9.5Lの容器体積、直径19mmの11.3kgの鋼ボール(6:1のボール:前駆体のw:w比)を有するアトライタに入れた。アトライタを400rpmで6~12時間操作した。アトライタ混合された前駆体をオーブンに移し、次いでN2下で700℃まで12時間加熱して、オーブンで自然冷却させた。加熱処理後、約1.4kgの最終生成物を得て、次いで38μmのふるいで選別した。得られた物質のXRD分析を図21に提示する。XRDデータにより、わずか6時間の混合後であってもLiCoPO4と同じ構造を有する活物質が生成されたことが確認される。
アトライタ混合されたLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4(8:1比)
723gのLiH2PO4、525gのCo(OH)2、122gのFeC2O4・2H2O、22.2gのCr2O3、17.9gのCr(OOCCH3)3および500μm未満の寸法を有する59.4gのアセチレンブラックを、まず真空下で120℃で終夜事前乾燥し、次いで、9.5Lの容器体積、直径19mmの11.8kgの鋼ボール(8:1のボール:前駆体のw:w比)を有するアトライタに入れた。アトライタを400rpmで12時間操作した。アトライタ混合された前駆体をオーブンに移し、次いでN2下で700℃まで12時間加熱して、オーブンで自然冷却させた。加熱処理後、約1.1kgの最終生成物を得て、次いで38μmのふるいで選別した。得られた物質のXRD分析を図22に提示する。XRDデータにより、LiCoPO4と同じ構造を有する活物質が生成されたことが確認される。
アトライタ混合されたLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4(10:1比)
578gのLiH2PO4、420gのCo(OH)2、97.6gのFeC2O4・2H2O、17.7gのCr2O3、14.3gのCr(OOCCH3)3および500μm未満の寸法を有する47.5gのアセチレンブラックを、まず真空下で120℃で終夜事前乾燥し、次いで9.5Lの容器体積、直径19mmの11.8kgの鋼ボール(10:1のボール:前駆体のw:w比)を有するアトライタに入れた。アトライタを400rpmで12時間操作した。アトライタ混合された前駆体をオーブンに移し、次いでN2下で700℃まで12時間加熱して、オーブンで自然冷却させた。加熱処理後、約0.9kgの最終生成物を得て、次いで38μmのふるいで選別した。得られた物質のXRD分析を図23に提示する。XRDデータにより、LiCoPO4と同じ構造を有する活物質が生成されたことが確認される。
アトライタ混合されたLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4(12:1比)
483gのLiH2PO4、351gのCo(OH)2、81.5gのFeC2O4・2H2O、14.8gのCr2O3、12.0gのCr(OOCCH3)3および500μm未満の寸法を有する39.8gのアセチレンブラックをまず真空下で120℃で終夜事前乾燥し、次いで9.5Lの容器体積、直径19mmの11.8kgの鋼ボール(12:1のボール:前駆体のw:w比)を有するアトライタに入れた。アトライタを400rpmで12時間操作した。アトライタ混合された前駆体をオーブンに移し、次いでN2下で700℃まで12時間加熱して、オーブンで自然冷却させた。加熱処理後、約0.73kgの最終生成物を得て、次いで38μmのふるいで選別した。得られた物質のXRD分析を図24に提示する。XRDデータにより、LiCoPO4と同じ構造を有する活物質が生成されたことが確認される。
アトライタ混合されたLiCo0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4(14:1比)
413gのLiH2PO4、301gのCo(OH)2、70gのFeC2O4・2H2O、12.7gのCr2O3、10.3gのCr(OOCCH3)3および500μm未満の寸法を有する34gのアセチレンブラックをまず真空下で120℃で終夜事前乾燥し、次いで9.5Lの容器体積、直径19mmの11.8kgの鋼ボール(14:1のボール:前駆体のw:w比)を有するアトライタに入れた。アトライタを400rpmで12時間操作した。アトライタ混合された前駆体をオーブンに移し、次いでN2下で700℃まで12時間加熱して、オーブンで自然冷却させた。加熱処理後、約0.62kgの最終生成物を得て、次いで38μmのふるいで選別した。得られた物質のXRD分析を図25に提示する。XRDデータにより、LiCoPO4と同じ構造を有する活物質が生成されたことが確認される。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
アルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池であって、
イオン性液体およびアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含む電解質、
前記電解質と接触する表面を含む負極であり、負極活物質を含む負極、
前記電解質と接触する表面を含む正極であり、正極活物質を含む正極、
前記正極と前記負極の間の電子絶縁性セパレータ、
前記電解質、電極およびセパレータを囲むケーシング、ならびに
前記電解質と接触する前記電極の表面の少なくとも一部分に圧力を印加するように動作可能な圧力印加システム
を含む、アルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池。
(項目2)
前記圧力印加システムが、前記電池の内部のシールおよび圧力印加構造体を含む、項目1に記載の電池。
(項目3)
前記圧力印加構造体が、プレートおよびクランプまたはねじを含む、項目2に記載の電池。
(項目4)
前記圧力印加構造体が、圧力ブラダーを含む、項目2に記載の電池。
(項目5)
ガス移動領域をさらに含む、項目1に記載の電池。
(項目6)
1V~8Vの間(これらの値を含む)の動作電圧を有する、項目1に記載の電池。
(項目7)
前記圧力印加構造体が、前記電解質と接触する前記電極の前記表面の少なくとも90%に圧力を印加する、項目1に記載の電池。
(項目8)
前記圧力印加構造体によって印加される圧力が、前記圧力が印加される任意の点の間で5%を超えて変動することはない、項目1に記載の電池。
(項目9)
前記圧力印加構造体によって印加される前記圧力が、50psi~90psiの間である、項目1に記載の電池。
(項目10)
前記圧力印加構造体によって印加される前記圧力が、70psi~75psiの間である、項目1に記載の電池。
(項目11)
C/2での10サイクル目の容量と比較して、C/2での110サイクルにわたって1%~50%の間の容量フェードを示す、項目1に記載の電池。
(項目12)
圧力印加システムを欠く以外は同一の電池と比較して、C/2での10サイクル目の容量と比較して、C/2での110サイクルにわたって50%~1%の間の容量フェードを示す、項目1に記載の電池。
(項目13)
前記イオン性液体が、窒素(N)ベースのイオン性液体を含む、項目1に記載の電池。
(項目14)
前記Nベースのイオン性液体が、アンモニウムイオン性液体を含む、項目13に記載の電池。
(項目15)
前記アンモニウムイオン性液体が、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウムを含む、項目14に記載の電池。
(項目16)
前記Nベースのイオン性液体が、イミダゾリウムイオン性液体を含む、項目13に記載の電池。
(項目17)
前記イミダゾリウムイオン性液体が、エチルメチルイミダゾリウム(EMIm)、メチルプロピルイミダゾリウム(PMIm)、ブチルメチルイミダゾリウム(BMIm)もしくは1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリウムまたはこれらの任意の組合せを含む、項目16に記載の電池。
(項目18)
前記Nベースのイオン性液体が、ピペリジニウムイオン性液体を含む、項目13に記載の電池。
(項目19)
前記ピペリジニウムイオン性液体が、エチルメチルピペリジニウム(EMPip)、メチルプロピルピペリジニウム(PMPip)、もしくはブチルメチルピペリジニウム(BMPip)またはこれらの任意の組合せを含む、項目18に記載の電池。
(項目20)
前記Nベースのイオン性液体が、ピロリジニウムイオン性液体を含む、項目13に記載の電池。
(項目21)
前記ピロリジニウムイオン性液体が、エチルメチルピロリジニウム(EMPyr)、メチルプロピルピロリジニウム(PMPyr)、もしくはブチルメチルピロリジニウム(BMPyr)またはこれらの任意の組合せを含む、項目20に記載の電池。
(項目22)
前記イオン性液体が、リン(P)ベースのイオン性液体を含む、項目1に記載の電池。
(項目23)
前記Pベースのイオン性液体が、ホスホニウムイオン性液体を含む、項目22に記載の電池。
(項目24)
前記ホスホニウムイオン性液体が、PR 3 R’ホスホニウム(Rはブチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルであり、R’はメチルまたは(CH 2 ) 13 CH 3 である)もしくはトリブチル(メチル)ホスホニウムトシレートまたはこれらの任意の組合せを含む、項目23に記載の電池。
(項目25)
前記アルカリ金属塩が、LiF 2 NO 4 S 2 、LiCF 2 SO 3 、LiNSO 2 (F 3 ) 2 、LiNSO 2 (F 2 CF 3 ) 2 、LiC 2 F 6 NO 4 S 2 もしくはNaBF 4 またはこれらの任意の組合せを含む、項目1に記載の電池。
(項目26)
前記負極活物質が、金属、炭素、チタン酸リチウムもしくはナトリウムもしくはニオブ酸リチウムもしくはナトリウム、またはリチウムもしくはナトリウム合金を含む、項目1に記載の電池。
(項目27)
前記正極活物質が、リチウム遷移金属酸化物、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属-遷移金属リン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩もしくはバナジン酸塩、またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属-多金属-酸化物もしくはリン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩もしくはバナジン酸塩を含む、項目1に記載の電池。
(項目28)
前記正極活物質が、一般化学式A x M y E z (XO 4 ) q および結晶構造を有するアトライタ混合された活物質を含み、Aはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、Mは電気化学的に活性な金属であり、Eは前記結晶構造でAと同じ構造位置に位置し、かつ電気化学的に非活性な金属、ホウ素族元素もしくはケイ素(Si)またはこれらの任意の合金もしくは組合せであり、Xはリン(P)または硫黄(S)またはこれらの組合せであり、0<x≦1、y>0、z≧0、q>0であって、かつx、y、zおよびqの相対値が上記一般化学式が電荷平衡になるような値である、項目1に記載の電池。
(項目29)
Aがリチウム(Li)またはナトリウム(Na)である、項目28に記載の電池。
(項目30)
AがLiである、項目29に記載の電池。
(項目31)
AがNaである、項目29に記載の電池。
(項目32)
Mが遷移金属、またはそれらの合金もしくは任意の組合せである、項目28に記載の電池。
(項目33)
Mが鉄(Fe)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、バナジウム(V)もしくはチタン(Ti)またはこれらの合金もしくは任意の組合せである、項目32に記載の電池。
(項目34)
MがCoまたはその合金である、項目32に記載の電池。
(項目35)
MがCoとFeの組合せである、項目32に記載の電池。
(項目36)
MがCoとCrの組合せである、項目32に記載の電池。
(項目37)
MがCo、FeおよびCrの組合せである、項目32に記載の電池。
(項目38)
z>0である、項目28に記載の電池。
(項目39)
EがSiである、項目38に記載の電池。
(項目40)
Eが電気化学的に非活性な金属である、項目38に記載の電池。
(項目41)
前記電気化学的に非活性な金属が、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)もしくはストロンチウム(Sr)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)もしくはランタン(La)またはこれらの任意の合金もしくは組合せである、項目40に記載の電池。
(項目42)
Eがホウ素族元素である、項目38に記載の電池。
(項目43)
前記ホウ素族元素が、アルミニウム(Al)またはガリウム(Ga)またはこれらの組合せである、項目42に記載の電池。
(項目44)
XがPである、項目28に記載の電池。
(項目45)
XがSである、項目28に記載の電池。
(項目46)
XがSiである、項目28に記載の電池。
Claims (20)
- アルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池であって、
イオン性液体およびアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含む電解質、
前記電解質と接触する表面を含む負極であり、負極活物質を含む負極、
前記電解質と接触する表面を含む正極であり、正極活物質を含む正極、
前記正極と前記負極の間の電子絶縁性セパレータ、
前記電解質、電極およびセパレータを囲むケーシング、ならびに
前記電解質と接触する前記電極の表面の少なくとも一部分に圧力を印加するように動作可能な圧力印加システム
を含む、アルカリ金属またはアルカリ土類金属再充電可能電池。 - 前記圧力印加システムが、前記電池の内部のシールおよび圧力印加構造体を含む、請求項1に記載の電池。
- 前記圧力印加構造体が、プレートおよびクランプまたはねじを含む、請求項2に記載の電池。
- 前記圧力印加構造体が、圧力ブラダーを含む、請求項2に記載の電池。
- ガス移動領域をさらに含む、請求項1に記載の電池。
- 前記圧力印加システムが、前記電解質と接触する前記電極の前記表面の少なくとも90%に圧力を印加する、請求項1に記載の電池。
- 前記圧力印加システムによって印加される圧力が、前記圧力が印加される任意の点の間で5%を超えて変動することはない、請求項1に記載の電池。
- 前記圧力印加システムによって印加される前記圧力が、50psi~90psiの間である、請求項1に記載の電池。
- C/2での10サイクル目の容量と比較して、C/2での110サイクルにわたって1%~50%の間の容量フェードを示す、請求項1に記載の電池。
- 圧力印加システムを欠く以外は同一の電池と比較して、C/2での10サイクル目の容量と比較して、C/2での110サイクルにわたって50%~1%の間の容量フェードを示す、請求項1に記載の電池。
- 前記イオン性液体が、窒素(N)ベースのイオン性液体を含む、請求項1に記載の電池。
- 前記Nベースのイオン性液体が、アンモニウムイオン性液体、イミダゾリウムイオン性液体、ピペリジニウムイオン性液体、ピロリジニウムイオン性液体またはこれらの任意の組合せを含む、請求項11に記載の電池。
- 前記Nベースのイオン性液体が、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム、エチルメチルイミダゾリウム(EMIm)、メチルプロピルイミダゾリウム(PMIm)、ブチルメチルイミダゾリウム(BMIm)、1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、エチルメチルピペリジニウム(EMPip)、メチルプロピルピペリジニウム(PMPip)、ブチルメチルピペリジニウム(BMPip)、エチルメチルピロリジニウム(EMPyr)、メチルプロピルピロリジニウム(PMPyr)、ブチルメチルピロリジニウム(BMPyr)またはこれらの任意の組合せを含む、請求項12に記載の電池。
- 前記イオン性液体が、リン(P)ベースのイオン性液体を含む、請求項1に記載の電池。
- 前記Pベースのイオン性液体が、ホスホニウムイオン性液体を含む、請求項14に記載の電池。
- 前記ホスホニウムイオン性液体が、PR3R’ホスホニウム(Rはブチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルであり、R’はメチルまたは(CH2)13CH3である)もしくはトリブチル(メチル)ホスホニウムトシレートまたはこれらの任意の組合せを含む、請求項15に記載の電池。
- 前記アルカリ金属塩が、LiF2NO4S2、LiCF2SO3、LiNSO2(F3)2、LiNSO2(F2CF3)2、LiC2F6NO4S2もしくはNaBF4またはこれらの任意の組合せを含む、請求項1に記載の電池。
- 前記負極活物質が、金属、炭素、チタン酸リチウムもしくはナトリウムもしくはニオブ酸リチウムもしくはナトリウム、またはリチウムもしくはナトリウム合金を含む、請求項1に記載の電池。
- 前記正極活物質が、リチウム遷移金属酸化物、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属-遷移金属リン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩もしくはバナジン酸塩、またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属-多金属-酸化物もしくはリン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩もしくはバナジン酸塩を含む、請求項1に記載の電池。
- 前記正極活物質が、一般化学式AxMyEz(XO4)qおよび結晶構造を有するアトライタ混合された活物質を含み、Aはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、Mは電気化学的に活性な金属であり、Eは前記結晶構造でAと同じ構造位置に位置し、かつ電気化学的に非活性な金属、ホウ素族元素もしくはケイ素(Si)またはこれらの任意の合金もしくは組合せであり、Xはリン(P)または硫黄(S)またはこれらの組合せであり、0<x≦1、y>0、z≧0、q>0であって、かつx、y、zおよびqの相対値が上記一般化学式が電荷平衡になるような値である、請求項1に記載の電池。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862725087P | 2018-08-30 | 2018-08-30 | |
US62/725,087 | 2018-08-30 | ||
PCT/US2019/048742 WO2020047210A1 (en) | 2018-08-30 | 2019-08-29 | Rechargeable battery with ionic liquid electrolyte and electrode pressure |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021535570A JP2021535570A (ja) | 2021-12-16 |
JPWO2020047210A5 JPWO2020047210A5 (ja) | 2022-09-06 |
JP7438195B2 true JP7438195B2 (ja) | 2024-02-26 |
Family
ID=69643050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021512276A Active JP7438195B2 (ja) | 2018-08-30 | 2019-08-29 | イオン性液体電解質および電極圧力を有する再充電可能電池 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210184263A1 (ja) |
EP (1) | EP3844827A4 (ja) |
JP (1) | JP7438195B2 (ja) |
KR (1) | KR20210060495A (ja) |
CN (1) | CN113169314A (ja) |
CA (1) | CA3109523A1 (ja) |
WO (1) | WO2020047210A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012089444A (ja) | 2010-10-22 | 2012-05-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | リチウム二次電池及びそれを搭載した車両 |
WO2013008321A1 (ja) | 2011-07-13 | 2013-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電池モジュール |
JP2017010933A (ja) | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 蓄電装置の充電方法及び蓄電装置の製造方法、並びにバッテリーモジュール及び車両 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4371591A (en) * | 1980-05-05 | 1983-02-01 | General Battery Corporation | Manifold vented battery cover |
US5626990A (en) * | 1996-02-02 | 1997-05-06 | Portable Energy Products, Inc. | Recombinant lead acid battery and method of making same |
CN1146062C (zh) * | 1998-02-10 | 2004-04-14 | 三星电管株式会社 | 正极活性材料及其制造方法以及使用该材料的锂二次电池 |
CA2308896A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-18 | Allan James Robertson | Phosphonium salts |
US20030113613A1 (en) * | 2001-12-17 | 2003-06-19 | Takeuchi Esther S. | High energy density rechargeable cell for medical device applications |
AU2004240178A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-09 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Zwitterionic additives for electrochemical devices |
US8427113B2 (en) * | 2007-08-01 | 2013-04-23 | Intersil Americas LLC | Voltage converter with combined buck converter and capacitive voltage divider |
FR2935547B1 (fr) * | 2008-08-29 | 2011-03-25 | Commissariat Energie Atomique | Electrolytes liquides ioniques et dispositifs electrochimiques tels que des accumulateurs les comprenant. |
US9225038B2 (en) * | 2010-09-16 | 2015-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solid battery and method for regenerating the same |
JP2012142155A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | リチウム二次電池、正極活物質、正極、電動工具、電動車両および電力貯蔵システム |
JP5590418B2 (ja) * | 2011-08-06 | 2014-09-17 | 株式会社デンソー | 非水電解質二次電池 |
KR20140053451A (ko) * | 2012-10-25 | 2014-05-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | 복합양극활물질, 그 제조방법 및 이를 채용한 양극과 리튬전지 |
JP2014139921A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-07-31 | Ethionic Es Inc | 電解質組成物、作製方法、およびこれから形成される電池デバイス |
CN104764907A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-07-08 | 江苏乐能电池股份有限公司 | 一种软包装锂离子化成夹具 |
US10026995B2 (en) * | 2016-01-15 | 2018-07-17 | Nanotek Instruments, Inc. | Method of producing alkali metal or alkali-ion batteries having high volumetric and gravimetric energy densities |
US20170229737A1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-08-10 | University Of Notre Dame Du Lac | Ion transport in binary-salt ionic liquids |
-
2019
- 2019-08-29 CA CA3109523A patent/CA3109523A1/en active Pending
- 2019-08-29 EP EP19855756.3A patent/EP3844827A4/en active Pending
- 2019-08-29 JP JP2021512276A patent/JP7438195B2/ja active Active
- 2019-08-29 CN CN201980070890.4A patent/CN113169314A/zh active Pending
- 2019-08-29 KR KR1020217009272A patent/KR20210060495A/ko active Search and Examination
- 2019-08-29 WO PCT/US2019/048742 patent/WO2020047210A1/en unknown
-
2021
- 2021-02-24 US US17/184,436 patent/US20210184263A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012089444A (ja) | 2010-10-22 | 2012-05-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | リチウム二次電池及びそれを搭載した車両 |
WO2013008321A1 (ja) | 2011-07-13 | 2013-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電池モジュール |
JP2017010933A (ja) | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 蓄電装置の充電方法及び蓄電装置の製造方法、並びにバッテリーモジュール及び車両 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20210060495A (ko) | 2021-05-26 |
US20210184263A1 (en) | 2021-06-17 |
CN113169314A (zh) | 2021-07-23 |
WO2020047210A1 (en) | 2020-03-05 |
EP3844827A4 (en) | 2022-06-01 |
EP3844827A1 (en) | 2021-07-07 |
CA3109523A1 (en) | 2020-03-05 |
JP2021535570A (ja) | 2021-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7232353B2 (ja) | 再充電可能なバッテリーセル | |
US8951448B2 (en) | Cathode material for lithium secondary battery, lithium secondary battery, and secondary battery module using the battery | |
JP5235282B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極活物質及び電池 | |
KR101601917B1 (ko) | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이들의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
JP6244415B2 (ja) | 充電池用アノード材料としてのMSnxナノ粒子を製造する方法 | |
JP2017224625A (ja) | 非水電解質二次電池用負極活物質、非水電解質二次電池、電池パック及び車 | |
JP2013524440A (ja) | ドープされた正極活物質、およびそれより構成されるリチウムイオン二次電池 | |
KR20110104029A (ko) | 고방전 용량 리튬 이온 배터리용 포지티브 전극 재료 | |
JP7443340B2 (ja) | コーティングされたリチウムイオン再充電可能電池活物質 | |
US20150214539A1 (en) | Doped nickelate compounds | |
US10205168B2 (en) | Sodium transition metal silicates | |
JP6275694B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
US10164255B2 (en) | Silicon material and negative electrode of secondary battery | |
JP5544981B2 (ja) | 電極活物質の製造方法 | |
JP7438195B2 (ja) | イオン性液体電解質および電極圧力を有する再充電可能電池 | |
KR20150116222A (ko) | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
JP5311123B2 (ja) | 非水電解質電池 | |
US20210184209A1 (en) | Coated lithium ion rechargeable battery active materials | |
US10217990B2 (en) | Silicon material and negative electrode of secondary battery | |
JP5598684B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極活物質、正極及び電池 | |
Arote | Lithium-ion and Lithium–Sulfur Batteries: Fundamentals to performance | |
정유라 | Study on passivation film stability on LiNi0. 5Co0. 2Mn0. 3O2 electrode using linear sweep thermammetry (LSTA) | |
WO2013065513A1 (ja) | 非水電解質二次電池の正極活物質及び非水電解質二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220829 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220829 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231107 |
|
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: 20240115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240213 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7438195 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |