KR20090055224A - 폴리이미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 금속 전지 및 그 제조방법에 있어서, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극; 양극 집전체; 및 상기 음극 표면에 고분자 피막을 형성시키는 첨가제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조방법은 리튬을 음극으로 사용하는 전지의 리튬 음극의 표면에 폴리아미드 보호피막을 성형함으로써 리튬 표면에 치밀한 구조를 갖는 부동태 피막이 두껍게 성장하는 것을 억제함으로써 초기 전압 지연 현상을 억제하도록 하는 효과가 있다.
전지, 리튬, 티오닐클로라이드, 폴리아미드

Description

폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조 방법{Lithium Metal Battery Comprising Polyamide Film And Method of Producing Thereof}
본 발명은 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬을 음극으로 사용하는 전지의 리튬 전극 표면에 폴리아미드 보호피막을 형성함으로써 장기 저장 후의 방전 또는 저온 방전 시에 나타나는 전지의 초기 전압 지연(voltage delay) 현상을 억제시킬 수 있는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속히 발전함에 따라 고성능 및 고안전성의 이차 전지에 대한 수요가 최근 급격히 증가하고 있다. 특히, 전기, 전자 제품의 경박단소 및 휴대화 추세에 따라 핵심 부품인 이차 전지도 경량화 및 소형화가 요구되고 있다. 또한, 자동차의 대량 보급에 따른 대기 오염 및 소음 등의 환경 공해 문제 및 석유 고갈에 따른 새로운 형태의 에너지 수급원의 필요성이 대두됨에 따라 이를 해결할 수 있는 전기 자동차의 개발 필요성이 증가되어 왔으며 이들의 동력원으로서 고출력, 고에너지 밀도를 갖는 전지의 개발이 요구되고 있다.
이와 같은 요구에 부응하여 최근 가장 많은 각광을 받고 있는 고성능의 차세대 첨단 신형 전지중의 하나가 리튬 금속 전지(Lithium Metal Battery; LMB)이다.
리튬 금속 전지란 음극으로 리튬 금속을 사용하는 전지로서, 리튬은 지구상에 존재하는 금속중 가장 가볍기 때문에 단위 질량당 전기 용량이 가장 크며, 열역학적 산화 전위의 값이 커서 전압이 높은 전지를 만들 수 있는 물질이다. 따라서, 제한된 양의 화학 물질로 최대한의 에너지를 낼 수 있도록 해야 하는 전지에서는 가장 잠재력이 큰 음극 물질로 오래 전부터 연구되어 오고 있다.
이러한 리튬을 음극으로 사용하는 전지중 리튬-티오닐클로라이드(Li-SOCl2) 전지는 현재까지 실용화되어 있는 화학 전지들 중에서 가장 높은 에너지 밀도를 가지고 있는 전지로서, 다른 화학 전지들에 비해 고전압, 고에너지 밀도를 가지고 있으며, 저장 특성이 우수하고 작동 온도 범위가 넓다는 장점을 가지고 있다. 리튬-티오닐클로라이드 전지는 리튬 금속의 음극과, 부직 유리 섬유 재질의 세퍼레이터(seperator)와, 전극 반응시 반응 표면적을 제공하는 카본 양극 집전체와, 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4)와 같은 전해질염을 용해한 티오닐클로라이드(SOCl2)의 전해액으로 구성된다.
이러한 리튬-티오닐클로라이드 전지는 리튬 전극과 전해액이 접촉하게 되면 리튬 전극의 표면에 염화리튬을 주성분으로 하는 부동태 피막이 형성되며, 그 구조는 음극 제조 과정에서의 리튬 표면 처리 방법에 따라 달라진다. 표면 처리를 전혀 하지 않은 리튬 전극을 이용하여 전지를 제조하게 되면 리튬 전극의 표면에 부동태 피막이 작은 입자(grain) 위주로 치밀하게(compact) 형성되며, 시간이 경과함에 따라 피막의 두께가 증가하게 된다. 부동태 피막이 치밀한 구조를 갖게 되면, 방전 초기에 방전 전압이 현저히 낮은 값을 나타내다가, 시간이 지남에 따라 서서히 증가하여 정상적인 방전 전압에 도달하게 되는 초기 전압 지연 현상이 발생하는데, 이러한 초기 전압 지연 현상은 전지를 전원으로 사용하는 장비의 구동을 불가능하게 한다.
따라서, 이러한 초기 전압 지연 문제를 해결하기 위해 대부분의 리튬-티오닐클로라이드 전지 제조 업체는 NMP(N-Methylpyrrolidone)에 시아노아크릴레이트 모노머(monomer)가 용해된 용액을 톨루엔(toluene)등으로 희석한 후, 스프레이나 침지 등의 방법으로 리튬 전극 표면에 도포하고 건조함으로써, 리튬 전극 표면에 시아노아크릴레이트 폴리머(polymer)막을 형성시키는 방법을 사용하고 있다. 시아노아크릴레이트 박막이 형성된 리튬 음극을 이용하여 전지를 제조하게 되면 리튬 음극 표면에 부동태 피막이 상대적으로 큰 입자(grain) 위주로 엉성하게(porous) 형성되어 초기 전압 지연 현상을 억제할 수 있다.
그러나, 엉성한 구조의 부동태 피막이 형성된 전지를 고온에 저장하게 되면 큰 염화리튬 입자들 사이의 빈 공극(pore)이 새로 생성된 염화리튬 입자들에 의해 채워지면서 부동태 피막이 두껍고 치밀한 구조를 갖게 된다.
따라서, 표면 처리를 하지 않은 경우보다 더 심한 초기 전압 지연 현상이 나타나게 된다. 또한, 전지를 고온에서 저장하게 되면 리튬 전극에 도포된 시아노아크릴레이트가 분해되어 생성된 시안화수소 등의 가스로 인해 전지 내부의 압력이 상승하게 되어 전해액이 전지 외부로 누설되는 문제가 발생할 수 있다.
상술한 바와 같이 리튬-티오닐클로라이드 전지는 다른 전지들에 비해 월등히 높은 에너지 밀도와 우수한 저온방전 특성을 가짐에도 불구하고 리튬 전극 표면에 형성되는 부동태 피막으로 인한 초기 전압 지연이라는 문제점을 안고 있다. 그러나, 전지의 다른 성능 열화를 유발하지 않으면서 초기 전압 지연 현상을 억제하는 방법은 아직까지 개발되지 못하고 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 폴리아미드를 리튬 음극의 표면에 박막의 형태로 성형함으로써 리튬 음극 표면에 치밀한 구조를 갖는 부동태 피막이 두껍게 성장하는 것을 방지할 수 있어 초기 전압 지연 현상을 방지할 수 있는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 내화학성과 내열성으로 인해 고온에서도 전해액에 의해 분해되지 않는 폴리아미드를 리튬 음극의 표면 처리제로 사용함으로써 고온 저장 중 전지의 내부 압력을 상승시키는 가스 발생 현상을 방지할 수 있는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 리튬 금속 전지에 있어서, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극; 양극 집전체; 및 상기 음극 표면에 고분자 피막을 형성시키는 첨가제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 상기 첨가제는 폴리아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 상기 첨가제는 폴리아미드, 유기 용제 및 희석제를 포함하는 것을 특 징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 상기 유기용제는 디메틸플루오라이드(Dimethylfluoride; DMF) 또는 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide; DMAc)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 상기 희석제는 에틸아세테이트(Ethylacetate), 톨루엔(Toluene) 및 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran) 중에서 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 상기 음극과 상기 양극 집전체 사이에는 세퍼레이터(Seperator)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 상기 음극과 상기 양극 집전체 사이에는 티오닐클로라이드(SOCl2)를 포함하는 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 리튬 음극과, 양극 집전체를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법에 있어서, 폴리아미드를 포함하는 첨가제를 상기 음극의 표면에 도포하여 보호피막을 형성시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 첨가제는 분말 형태의 폴리아미드를 유기용제와 교반하여 폴리아미드 용액을 제조하는 단계; 및 상기 폴리아미드 용액을 희석제를 사용하여 희석시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조방법은 리튬을 음극으로 사용하는 전지의 리튬 음극의 표면에 폴리아미드 보호피막을 성형함으로써 리튬 표면에 치밀한 구조를 갖는 부동태 피막이 두껍게 성장하는 것을 억제함으로써 초기 전압 지연 현상을 억제하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조방법은 우수한 내화학성과 내열성으로 인해 고온에서도 전해액에 의해 분해되지 않는 폴리아미드를 표면 처리제로 사용함으로써 고온 저장 중 전지의 내부 압력을 상승시키는 가스의 발생 원인을 제거함으로써 전해액이 외부로 누설되는 사고를 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지 및 그 제조방법을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조 방법을 도시한 공정 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 리튬 음극을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법은 두장의 리튬 포일(Foil)(11, 12) 사이에 망상형의 니켈막(13)을 삽입한 리튬 음극(10)을 마련한다(S100).
이러한 리튬 음극(10) 표면에 폴리아미드 보호피막(20)을 형성하는데, 폴리아미드는 우수한 내화학성과 내열성으로 인해 고온에서도 전해액에 의해 분해되지 않는 특성이 있으며, 폴리아미드 보호피막(20)을 형성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 분말 형태의 폴리아미드를 디메틸플루오라이드(Dimethylfluoride; DMF) 또는 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide; DMAc) 등의 유기 용제에 투입하고 완전히 용해될 때까지 교반하여 폴리아미드 용액을 제조한다(S200).
제조된 폴리아미드 용액에 에틸아세테이트(Ethylacetate), 톨루엔(Toluene), 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran) 등의 희석제를 추가 투입 희석시켜 표면 처리제를 제조한다(S300).
상기한 용제 및 희석제는 폴리아미드 분말을 단순히 물리적으로 용해시킬 뿐 화학적으로 반응하지 않기 때문에 각 물질들의 혼합 비율은 특별히 제한을 받지 않으며, 적용할 도포 방법 및 건조 방법에 따라 적절한 수준의 점도를 갖도록 조절한다. 그러나, 실시 예로서, 폴리아미드와 디메틸아세트아미드를 1:2의 무게비로 혼합하여 폴리아미드 용액을 제조한 후 테트라하이드로푸란과 디메틸아세스아미트가 동일 무게비로 혼합되도록 하여 폴리아미드가 약 20wt%가 되도록 한다. 즉, 폴리아 미드와 디메틸아세트아미드 및 테트라하이드로푸란이 1:2:2의 무게비로 혼합되도록 한다. 또한, 코팅액의 점도는 5∼20cps가 되도록 한다.
상기한 방법으로 제조된 표면 처리제를 분사(spraying) 또는 침지(dipping) 등의 방법으로 리튬 전극(10)의 표면에 도포하여 폴리아미드 보호피막(20)을 형성한 후(S400) 자연 건조 또는 근적외선(NIR) 건조 등의 방법으로 1차 건조시키고, 소정의 시간동안 진공 건조 방식으로 2차 건조시켜 폴리아미드 보호피막(20)에 남아있는 미량의 유기 용제를 제거한다(S500). 여기서, 표면 처리제의 도포 두께는 도포 및 건조 전후의 극판 무게 증가량에 따라 조절하는데, 이는 전지의 크기에 따라 리튬 전극(10)의 표면적이 달라지기 때문이다. 또한, 예를 들어, 약 250㎠ 면적의 리튬 전극(10) 한면에 표면 처리제를 1cc 정도 도포할 경우 자연 건조시에는 약 10∼20분의 건조 시간이 소요되며, 근적외선 건조시에는 수십초 정도의 건조 시간이 소요된다. 이렇게 형성된 보호피막(20)은 리튬 전극(10)의 방전 현상에 영향을 미치지 않을 정도의 두께, 예를들어 1∼25㎛의 두께로 형성하며, 바람직하게는 5㎛ 정도의 두께로 형성한다.
이후, 양극 집전체와 표면에 폴리아미드 보호피막이 형성된 리튬 음극 사이에 유리 섬유 재질의 세퍼레이터(seperator)를 형성하고, 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4)와 같은 전해질염을 용해한 티오닐클로라이드(SOCl2)를 전해액으로 이용하여 리튬-티오닐클로라이드 전지의 제조를 완료한다.
리튬-티오닐클로라이드 전극을 제조하는 방법의 일 예로서 표면에 폴리아미 드 보호피막이 형성된 리튬 음극을 수납 용기 안쪽벽에 두르고, 리튬 음극 안쪽에는 세퍼레이터를 둘러 고정한다. 그리고, 양극 집전체를 원통형으로 성형하고 원통형으로 성형된 양극 내부에 집전을 위한 금속봉을 삽입하여 리튬 음극과 세퍼레이터가 들어있는 금속 수납 용기에 삽입하여 전극을 제조한다.
또한, 리튬-티오닐클로라이드 전극을 제조하는 다른 예로서 양극 집전체와 폴리아미드 보호피막이 표면에 형성된 리튬 음극을 얇고 긴 시트(sheet) 형태로 제조하고 양극 집전체와 음극 사이에 세퍼레이터를 형성한 후 나선형으로 감아서 전지 셀을 제조하고, 이를 금속 용기에 수납하여 전극을 제조한다.
한편, 상기 양극 양극 집전체는 아세틸렌 블록 또는 케첸 블록 등과 같은 카본 분말을 이소프로필 알콜, PEFE(polytetrafluoroethylene), 물 등과 함께 혼합한 다음, 상기 혼합물을 건조 및 분쇄하여 분말상으로 하고, 이렇게 제조된 분말을 니켈 등의 극판 기재로 사용할 금속망 위에 펼쳐 놓고 롤러 사이로 통과시킴으로써 압연 코팅시켜 제조한다.
도 3은 리튬 음극에 표면 처리를 하지 않은 종래 금속 전지의 방전 거동을 도시한 그래프도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 음극의 표면에 보호피막을 형성한 리튬 금속 전지의 방전 거동을 도시한 그래프도이며, 모두 -20℃에서 2A의 방전 특성을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 리튬 전극에 표면 처리를 하지 않은 경우(도 3 도시), 초기 전압 지연 현상이 약 1분 30초 이상 발생하는데 비해, 본 발명에 따라 리튬 전극에 폴리아미드 보호피막을 형성한 경우(도 4 도시), 초기 전압 지연 현상은 거의 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다.
이처럼 본 발명은 리튬을 음극으로 사용하는 전지의 리튬 음극의 표면에 폴리아미드 보호피막을 성형함으로써 리튬 표면에 치밀한 구조를 갖는 부동태 피막이 두껍게 성장하는 것을 억제함으로써 초기 전압 지연 현상을 억제하는 장점이 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 금속 전지의 제조 방법을 도시한 공정 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 금속 전지의 리튬 음극을 도시한 단면도.
도 3은 리튬 음극에 표면 처리를 하지 않은 종래 금속 전지의 방전 거동을 도시한 그래프도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 음극의 표면에 보호피막을 형성한 리튬 금속 전지의 방전 거동을 도시한 그래프도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 리튬 음극 11, 12: 리튬 포일
20: 보호 피막

Claims (11)

  1. 리튬 금속 전지에 있어서,
    리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극;
    양극 집전체; 및
    상기 음극 표면에 고분자 피막을 형성시키는 첨가제;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 폴리아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 폴리아미드, 유기 용제 및 희석제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기용제는 디메틸플루오라이드(Dimethylfluoride; DMF) 또는 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide; DMAc)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 희석제는 에틸아세테이트(Ethylacetate), 톨루엔(Toluene) 및 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran) 중에서 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극과 상기 양극 집전체 사이에는 세퍼레이터(Seperator)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극과 상기 양극 집전체 사이에는 티오닐클로라이드(SOCl2)를 포함하 는 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지.
  8. 리튬 음극과, 양극 집전체를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법에 있어서,
    폴리아미드를 포함하는 첨가제를 상기 음극의 표면에 도포하여 보호피막을 형성시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 첨가제는 :
    분말 형태의 폴리아미드를 유기용제와 교반하여 폴리아미드 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 폴리아미드 용액을 희석제를 사용하여 희석시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기용제는 디메틸플루오라이드(Dimethylfluoride; DMF) 또는 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide; DMAc)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 희석제는 에틸아세테이트(Ethylacetate), 톨루엔(Toluene) 및 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran) 중에서 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드를 포함하는 리튬 금속 전지의 제조방법.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180036573A (ko) 2016-09-30 2018-04-09 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
KR20180101043A (ko) 2017-03-03 2018-09-12 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
CN111736495A (zh) * 2020-02-25 2020-10-02 济南沛华信息科技有限公司 智能仪表控制方法及装置
CN113437358A (zh) * 2021-07-19 2021-09-24 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种电解液添加剂及其在可充锂亚硫酰氯电池中的应用
CN114094181A (zh) * 2020-08-25 2022-02-25 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种锂离子电解液、制备方法以及锂离子电池
CN114242953A (zh) * 2021-12-22 2022-03-25 北京理工大学重庆创新中心 金属锂负极及其制备方法和应用
CN114293185A (zh) * 2021-12-29 2022-04-08 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种锂金属处理方法及其应用
US11489191B2 (en) 2017-12-14 2022-11-01 Lg Energy Solution, Ltd. Continuous manufacturing method of lithium rechargeable battery forming passive film on surface of lithium metal electrode and lithium rechargeable battery manufactured therefrom

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180036573A (ko) 2016-09-30 2018-04-09 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
US11322777B2 (en) 2016-09-30 2022-05-03 Lg Energy Solution, Ltd. Lithium secondary battery
KR20180101043A (ko) 2017-03-03 2018-09-12 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
US11935999B2 (en) 2017-03-03 2024-03-19 Lg Energy Solution, Ltd. Lithium secondary battery
US11489191B2 (en) 2017-12-14 2022-11-01 Lg Energy Solution, Ltd. Continuous manufacturing method of lithium rechargeable battery forming passive film on surface of lithium metal electrode and lithium rechargeable battery manufactured therefrom
CN111736495A (zh) * 2020-02-25 2020-10-02 济南沛华信息科技有限公司 智能仪表控制方法及装置
CN114094181A (zh) * 2020-08-25 2022-02-25 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种锂离子电解液、制备方法以及锂离子电池
CN114094181B (zh) * 2020-08-25 2024-05-14 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种锂离子电解液、制备方法以及锂离子电池
CN113437358A (zh) * 2021-07-19 2021-09-24 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种电解液添加剂及其在可充锂亚硫酰氯电池中的应用
CN114242953A (zh) * 2021-12-22 2022-03-25 北京理工大学重庆创新中心 金属锂负极及其制备方法和应用
CN114242953B (zh) * 2021-12-22 2023-07-21 北京理工大学重庆创新中心 金属锂负极及其制备方法和应用
CN114293185A (zh) * 2021-12-29 2022-04-08 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种锂金属处理方法及其应用

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