KR20180048954A - 에너지 저장 장치들을 위한 혼합 바인더들을 갖는 고용량 애노드 전극들 - Google Patents

에너지 저장 장치들을 위한 혼합 바인더들을 갖는 고용량 애노드 전극들 Download PDF

Info

Publication number
KR20180048954A
KR20180048954A KR1020187009220A KR20187009220A KR20180048954A KR 20180048954 A KR20180048954 A KR 20180048954A KR 1020187009220 A KR1020187009220 A KR 1020187009220A KR 20187009220 A KR20187009220 A KR 20187009220A KR 20180048954 A KR20180048954 A KR 20180048954A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
binder
anode
silicon
pvdf
hybrid
Prior art date
Application number
KR1020187009220A
Other languages
English (en)
Inventor
준 왕
로니 윌킨스
폴 지오넷
Original Assignee
에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨 filed Critical 에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨
Publication of KR20180048954A publication Critical patent/KR20180048954A/ko

Links

Images

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
    • H01M10/05—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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • 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
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • 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
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • 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
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • 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
    • Y02E60/122—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

하이브리드 바인더를 10중량% 내지 90중량%의 블랜딩 비율로 포함하고, 리튬-이온 배터리에 사용하기 위한 실리콘 애노드가 제공된다. 재충전 가능한 리튬-이온 셀에 사용하기 위한 실리콘 애노드에서의 하이브리드 바인더의 조합은, 사이클 수명을 연장시키고, 접착력과 제 1 사이클 효율 간에 밸런싱 효과와 같은 예상치 못한 결과를 나타낸다.

Description

에너지 저장 장치들을 위한 혼합 바인더들을 갖는 고용량 애노드 전극들
본 개시는 리튬 이온 배터리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 셀 사이클 수명, 제 1 사이클 효율 및 접착 강도를 향상시키는 하이브리드 바인더를 갖는 실리콘 애노드의 제조에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 9월 29일자로 출원된 "에너지 저장 장치들을 위한 고용량 애노드 전극들"이라는 명칭의 미국 가출원 제62/234,571호를 우선권 주장하며, 모든 목적들을 위해 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
리튬-이온(Li-ion) 배터리는 전기화학 반응으로부터 에너지를 생산하는 일종의 재충전 가능한 배터리다. 통상적인 리튬-이온 배터리들에서, 셀은 양극(또는 캐소드, cathode)를 위한 리튬 금속 산화물 또는 리튬 금속 인삼연, 음극(또는 애노드, anode)를 위한 탄소/흑연(graphite), 전해질을 위한 유기 용매(organic solvent)의 리튬 염, 및 전극들이 닿지 않도록 보장하는 다공성의 세퍼레이터를 구비한다. 재충전 가능한 리튬-이온 배터리들에서, 음극은 리튬 금속 보다 높은 리튬 화학 포텐셜에서 상당량의 리튬을 저장할 수 있다. 리튬-이온 배터리가 충전되면, 리튬 이온들은 방전시 양극에서 음극으로 이동하며, 그 반대의 경우도 마찬가지다.
최근, 실리콘(Si)은 리튬-이온 배터리들에서 애노드 전기 활성 물질로 사용될 수 있음이 밝혀졌고, 실리콘은 합금, 급속간 화합물, 산화물 등으로 존재할 수 있다. 실리콘계 애노드 물질들은 비교적 다량의 리튬과 합금할 수 있다. 그러나, 실리콘은 리튬이 내부로 섞일 때, 비교적 큰 체적 변화를 겪는다. 이 체적 변화는, 용량 손실, 수명 감소 및 배터리 구조에 대한 기계적 손상을 야기할 수 있기 때문에 배터리 시스템에서 불리할 수 있다.
리튬-이온 배터리 시스템에서 애노드로서 실리콘의 잠재적인 장점 때문에, 종래 기술은 기계적 손상 및 팽창의 문제를 극복하기 위한 시도를 하였다. 실리콘 애노드들과 관련된 체적 변화를 완화시키기 위해, 바인더들이 사용되었다. 카복시 메틸셀룰로스(CMC, carboxyl methylcellulose), 스타이렌 부타디엔 러버(SBR, styrene butadiene rubber), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF, polyvinylidene fluoride), 폴리아크릴 산(PAA, polyacrylic acid), 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile) 및 알지네이트(alginate)와 같은 바인더들의 사용은, 제한된 성공으로 실리콘 애노드에 적용되었다.
실리콘 애노드와 관련된 몇 가지 어려움들을 극복하기 위한 하나의 접근법은 강성 바인더를 제공하는 것이다. 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 리튬-이온 셀들에서 흑연 애노드들과 함께 일반적으로 사용되는 바인더는, 실리콘 애노드들의 상대적으로 큰 체적 변화로 인해, 연속적인 충전 사이클들에 걸쳐, 실리콘 애노드 물질을 접착력 있게 함께 바인드하지 않는다. 따라서, 예를 들어, 카복시 메틸셀룰로스(CMC), 폴리아크릴 산(PAA) 및 카복시메틸 셀룰로스 및 스타이렌 부타디엔 합성물(CMC/SBR)과 같은 종래의 수성의 바인더(water based binder)들은 경질(rigid)이고, 실리콘 애노드의 체적 팽창 문제를 방해하는 추가 강도를 제공하고, 실리콘과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 실리콘계 애노드의 바인더는 사이클 안정성에 영향을 미치고, 복합 전극의 성능에 영향을 미친다.
본 발명자들은 상기 접근법에 대한 잠재적인 문제점들을 인식하였다. 즉, 실리콘 애노드들에 수성의 바인더를 사용하여 배터리의 초기 사이클들에 비해 용량이 향상될 수 있지만, 접착 불량이 발생할 수 있다. 높은 접착 특성을 나타낼 수 있는 PVDF와 같은 비수계 바인더(non-aqueous based binder)들의 사용은 실리콘 애노드들과 관련된 체적 변화를 견디지 못하는 것으로 알려져 있다. 또한, PVDF는 예를 들어, NMP와 같은 유기 용매에만 용해될 수 있다. PAA 및 CMC와 같은 수계 바인더(aqueous based binder)는 물에 용해될 수 있다. 적당한 점도의 기능성 슬러리를 형성하기 위해, PVDF 바인더들이 용매계 시스템에 사용되고, PAA 및 CMC 바인더들이 수계 시스템에 사용되는 것이 당업계에 공지되어 있다. 따라서, 각각의 양립 불가능한 용해도로 인해 수계 시스템 바인더 또는 비수계 용매 시스템 바인더 중 어느 하나를 선택할 때, 이전의 방법들이 제한될 수 있다. 이와 같이, 종래의 접근법들은 제 1 사이클 효율에 대한 접착 강도를 희생시키거나, 그 반대일 수 있으며, 따라서, 접착 강도, 사이클 안정성 및 제 1 사이클 효율 간의 균형을 맞추지 못할 수 있다.
상기 이슈들을 부분적으로 제기하기 위해, 본 발명자들에 의해 인식된 하나의 접근법은 실리콘을 포함하는 애노드를 제조하는 단계를 포함하고, 여기서 애노드는 10중량% 내지 90중량%의 블랜딩 비율을 갖는다. 파우더를 함유한 실리콘은 하이브리드 바인더(hybrid binder)와 혼합되어, 구리 전류 컬렉터(copper current collector) 상에 얇은 코팅을 준비할 수 있다. 실리콘/하이브리드 바인더 적층물은 압축되어 애노드를 제조할 수 있다. 리튬-이온 셀 어셈블리는 캐소드, 준비된 애노드, 세퍼레이터 및 전해질 용액을 포함한다. 예상 밖에, 실리콘/하이브리드 바인더 애노드를 갖는 셀은 접착 강도, 사이클링 안정성 및 제 1 사이클 효율 사이의 균형 및 최적화를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 하이브리드 바인더계 실리콘 애노드는 이전에 생각된 비상용성 바인더, 예를 들어, 수성의 바인더들 및 유기 용매계 바인더들 사이의 특성들 사이의 최적화를 가능하게 한다. 바인더들의 비율은 바인더들의 긍정적인 특성들을 나타낼 수 있는 방식으로 선택될 수 있으며, 조합 중 개별 바인더들의 잠재적인 부정적인 특성을 완화시킨다.
상기 요약은 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들의 선택을 단순화한 형태로 소개하기 위해 제공되는 것으로 이해될 수 있다. 이는 청구된 주제의 핵심 또는 본질적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 그 범위는 상세한 설명을 따르는 청구범위에 의해서 고유하게 정의된다. 또한, 청구된 주제는 임의의 단점 또는 본 개시의 임의의 부분을 해결하는 구현에 제한되지 않는다.
도 1은 실리콘 애노드와 함께 사용하기 위한 하이브리드 바인더를 제조(produce)하는 예시적인 방법의 순서도를 도시한다.
도 2는 접착 강도 및 제 1 사이클 효율 사이의 예상 밖의 균형을 제공하기 위한 하이브리드 바인더를 갖는 실리콘 애노드를 제조하는 예시적인 방법의 순서도이다.
도 3은 하이브리드 바인더를 갖는 실리콘 애노드를 포함하는 리튬-이온 셀의 실시 예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 PVDF 및 PAA의 하이브리드 바인더를 비롯한 다양한 바인더들의 접착 강도에 대한 예시적인 차트를 도시한다.
도 5는 PVDF, PAA, PVDF/PAA, CMC 및 PAN계 실리콘 애노드의 제 1 사이클 콜럼빅 효율(columbic efficiency)에 대한 예시적인 차트를 도시한다.
도 6은 PVDF 및 PVDF/PAA계 실리콘 애노드의 리튬-이온 단일 레이어 파우치 셀의 사이클 수명을 도시한다.
도 7은 PAA 및 PVdF+PAA계 실리콘 애노드 절반 셀 코인 셀들의 제 1 사이클 용량 비교를 도시한다.
본 개시의 양태들은 이제 예시되고 상술된 실시 예들을 참조하여 설명될 것이다. 하나 이상의 실시 예들에서 실질적으로 동일할 수 있는 구성 요소들, 처리 단계들 및 다른 요소들은 동등하게 식별되고, 최소의 반복으로 설명된다. 그러나, 동등하게 식별된 요소들은 또한 어느 정도 다를 수 있음에 유의해야 한다.
본 발명은, 리튬, 양극, 세퍼레이터 및 리튬 염과 적어도 하나의 유기 용매로 구성된 수계 또는 비수계 전해질 용액을 사이에 끼우거나(intercalate) 분리할 수 있는 실리콘 애노드를 포함하는 리튬-이온 재충전 가능한 배터리에 관한 것이다. 실리콘 애노드는 도2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 리튬-이온 셀의 사이클 수명을 향상시키기 위해 하이브리드 바인더로 제작(fabricate)될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 바인더의 제작은, 예를 들어 수성의 바인더(water-based binder) 및 비수성의 바인더(non-water based binder)의 예상 밖의 조합을 허용한다. 실리콘 애노드의 통상적인 수성의 바인더들 또는 비수성의 바인더들과 비교하여, 하이브리드 바인더의 사용은, 도 4에 도시된 바와 같이 수성의 바인더들을 갖는 실리콘 애노드들보다 접착 강도를 향상시킬 수 있다. 하이브리드 바인더를 실리콘 애노드에 첨가(add)하는 것은 도 5에 예시된 바와 같이 비수성의 바인더들을 갖는 실리콘 애노드들에 비해 제 1 사이클 콜럼빅 효율을 향상시킬 수 있다. 하이브리드 바인더계 실리콘 애노드는, 또한 도 6에 도시된 바와 같이 PVDF계 실리콘 애노드들보다 용량 보유(capacity retention)의 증가를 나타낼 수 있다. 따라서, 수성의 또는 용매계 시스템에 적용될 수 있는 하이브리드 바인더와 실린더 애노드의 독특한 조합은, 예를 들어, 접착 강도 및 제 1 사이클 효율의 균형을 가능하게 한다. 본 발명은 하이브리드계 실리콘 애노드를 제조하는 방법과, 수성의 바인더들 및 용매계 바인더들에 대한 사전 지식에 위배되는 조합을 허용한다. 실리콘 애노드를 갖는 바인더들의 예상 밖의 조합은, 리튬-이온 셀들의 순환 가능성을 연장시키는 예상 밖의 결과를 보여주며, 상기 바인더들의 부정적인 영향을 감소시키면서, 각각의 개별 바인더의 긍정적인 특성들의 유지를 보여준다.
도 1을 참조하면, 실리콘 애노드와 함께 사용하기 위한 하이브리드 바인더를 준비하기 위한 예시적인 방법(100)이 제공된다. 일 예에서, 하이브리드 바인더는 PVDF 및 PAA의 혼합물일 수 있다. 다른 예에서, PVDF/PAN, PAN/PAA 및 PVDF/CMC의 혼합물들은 또한 하이브리드 바인더들로서 준비될 수 있다. 다른 예에서, 하이브리드 바인더는 수성 시스템 바인더(예를 들어, 수용성 바인더(water soluble binder)) 및 용매 시스템 바인더(예를 들어, NMP 용해성 바인더(NMP soluble binder))의 조합일 수 있다.
단계(102)에서, 바인더는 용매에 용해될 수 있다. 일 예에서, PVDF는 NMP와 같은 용매에 용해될 수 있다. 또 다른 예에서, 물에 호환되는 PVDF(water-compatible PVDF)가 사용될 때, PVDF는 수성의 용매에 용해될 수 있다. 또 다른 예에서, PAA는 물과 같은 수계 시스템에 용해될 수 있다. 용해 공정은 열 및/또는 교반을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 일 예에서, 혼합 온도는 실온(23℃) 내지 60℃일 수 있고, 연속적인 교반 하에서 8시간 내지 16시간 동안 적용될 수 있다.
단계(104)에서, 제 2 바인더는 제 1 바인더 및 용매 혼합물에 첨가될 수 있다. 일 예에서, PAA는 PVDF 및 NMP의 혼합물에 첨가된다. PAA에 대한 PVDF의 질량 비율은 예를 들어 0.1:1 내지 9:1의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 질량 비율은 2:1일 수 있다. 바인더들의 NMP 혼합물의 다른 예들은, PVDF/PAN 및 PAN/PAA를 포함한다. 상기 블랜드들의 블랜딩 비율은 약 10중량% 내지 90중량%일 수 있다(예를 들어, PVDF 대 PAA의 비 또는 하이브리드 바인더의 제 1 성분 대 제 2 성분의 비). 일 예에서, 폴리머들의 조합은 블랜드이고, 폴리머들은 가교-결합(cross-link)되지 않는다. 다른 예에서, PVDF는 CMC 및 물의 혼합물에 첨가될 수 있거나, CMC는 PVDF 및 물의 혼합물에 첨가될 수 있다. 이와 같이, PVDF는 유기 용매에 한정되지 않으며, PAA는 수성 시스템에 한정되지 않는다.
단계(106)에서, 용매 중 바인더들의 혼합물은 추가로 처리될 수 있다. 예를 들어, 제 2 바인더의 표면은 용해성을 촉진하도록 조작될 수 있다. 정상적으로 양립할 수 없는 바인더들을 단순히 혼합하는 것은 기능성 슬러리를 만드는 것으로 충분하지 않다. 하이브리드 바인더의 표면은 용매 시스템에 따라 소수성 또는 친수성일 수 있는데, 예를 들어, 하이브리드 바인더의 표면은 수성 용매 시스템(aqueous solvent system)에서 친수성일 수 있고, 하이브리드 바인더의 표면은 비수성의 용매 시스템에서 소수성일 수 있다. 일 예에서, 혼합물을 교반 및/또는 가열하여 제 2 바인더를 용해시킬 수 있다. 일 예에서, 혼합물 중 제 2 바인더는 60℃에서 8시간 동안 교반 하에 용해될 수 있다. 다른 예에서, NMP 용매 시스템(NMP solvent system)과 양립 가능한 PAA 바인더가 사용된다.
단계(108)에서, 바인더들의 혼합물은 실온으로 냉각될 수 있다.
단계(110)에서, 하이브리드 바인더가 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로, 전통적으로 수성의 바인더들은 유기 용매계 시스템에서 예상 밖으로 사용될 수 있으며, 전통적으로 용매계 바인더들은 수성 용매계 시스템에서 예상 밖으로 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 예를 들어, 하이브리드 바인더를 갖는 실리콘 바인더를 제작하는 방법(100)이 제공된다. 리튬-이온 배터리에 사용하기 위한 전기 활성 물질(electroactive material)인 실리콘은 상대적으로 많은 양의 리튬과 합금할 수 있다.
단계(202)에서, 실리콘 전기 활성 물질이 얻어질 수 있다. 다른 예에서, 실리콘 산화물이 얻어질 수 있다. 또 다른 예에서, 실리콘 전기 활성 물질은 나노 입자 또는 나노와이어일 수 있다. 제공된 실시 예에서, 실리콘 전기 활성 물질은 실리콘 흑연 합성물 파우더로 존재할 수 있다. 다른 예에서, 실리콘은 실리콘, 합금 또는 금속간 화합물, 또는 산화물, 탄화물, 질화물, 황화물, 인화물, 실레나이드(selenide), 텔루라이드(telluride), 안티모나이드(antimonide) 또는 이들의 실리콘 혼합물로서 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 전기 활성 물질은 열을 가하면 전기 활성 물질의 1차 및/또는 2차 입자들에 탄소를 증착시키는 탄소질의 전구체(carbonaceous precursor)를 포함할 수 있다. 전극 활성 물질 1차 및 2차 입자들은 그 표면들 상에 탄소질의 증착물(deposit)들을 포함할 수 있다.
단계(204)에서, 슬러리 혼합물이 만들어질 수 있다. 슬러리는 실리콘 전기 활성 물질을 방법(100)에서 얻어진 하이브리드 바인더, 예를 들어 비수성 액체 또는 수성 액체와 함께 혼합함으로써 만들어질 수 있다. 하이브리드 바인더는 실리콘 전기 활성 물질과 혼합될 수 있다. 일 예에서, 바인더는 PVDF 및 PAA로서 10중량% 내지 90중량%의 블랜딩 비율로 존재할 수 있다. 다른 예에서, PVDF 대 PAA의 질량 비율은 2:1이다. 또 다른 예에서, 바인더는 수성의 PVDF 및 CMC로 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 바인더는 NMP계 PAN 및 PAA로 존재할 수 있다. 하이브리드 바인더는 애노드 전기 활성 물질의 2중량% 내지 15중량%의 중량%로 존재할 수 있고, 예를 들어, 실리콘 함량에 기초할 수 있다. 또한, 다른 예에서, 하이브리드 바인더는 5중량% 내지 12중량%로 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 하이브리드 바인더는 10중량%일 수 있다. 또 다른 예에서, 전도성 첨가제들이 또한 첨가될 수 있으며, 예를 들어, 전도성 첨가제는 실리콘 전기 활성 물질과 기계적으로 혼합될 수 있다. 전도성 첨가제는 탄소 블랙(carbon black), 기상 성장 탄소 섬유(vapor grown carbon fiber)들, 그래핀 입자(graphene particle)들 또는 팽창 흑연(expanded graphite)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전도성 첨가제는 5중량% 이하로 존재할 수 있다. 다른 예에서, 어떠한 전도성 첨가제도 존재하지 않을 수 있다. 일 예에서, 전도성 첨가제는 애노드 전기 활성 물질과 혼합될 수 있다.
단계(206)에서, 실리콘 전기 활성 물질을 하이브리드 바인더와 혼합하여 제조된 슬러리를 구리(Cu) 전류 컬렉터 상에 코팅한다. 슬러리는 단계(208)에서 전류 컬렉터 상에서 건조되고, 압축되어 실리콘 애노드를 제작한다. 일 예에서, 슬러리는 구리 전류 컬렉터의 양면에 코팅될 수 있다. 다른 예에서, 슬러리는 구리 전류 컬렉터의 일 면에 코팅될 수 있다.
단계(210)에서, 실리콘 전기 활성 물질 및 바인더로 코팅된 실리콘 애노드를 리튬-이온 셀에 조립할 수 있다. 리튬-이온 셀은 상술한 바와 같이 제조된 캐소드 전류 컬렉터, 세퍼레이터, 전해질 및 실리콘 양극을 포함하는 캐소드를 포함할 수 있다. 리튬-이온 셀은 개선된 사이클 수명과, 접착 강도 및 제 1 사이클 효율의 균형을 나타낼 수 있다.
방법(200)에 따라 실리콘 애노드를 제작하는 일 예시는, 전기화학적 활성 물질, 표면 코팅 및 2 내지 15 중량%의 범위의 하이브리드 바인더를 포함할 수 있다. 실리콘 전기화학적 활성 물질은, 실리콘 및 흑연의 합성물과 같은 애노드 파우더로부터 준비될 수 있고, 실리콘 파우더는 흑연 베이스 상에 성장된 실리콘 나노와이어들을 포함한다. 애노드 파우더는 하이브리드 바인더와 조합될 수 있으며, 바인더는 2:1 질량 비율로 PVDF 및 PAA의 조합일 수 있다. 애노드 파우더 및 하이브리드 바인더 혼합물은 구리 전류 컬렉터 상에 코팅된 다음, 캘린더링(calender)되어 애노드를 제작할 수 있다. 일 예에서, 실리콘 애노드는 예비-리튬화될 수 있다(pre-lithiated).
따라서, 방법(200)은 용매 기반 시스템 또는 수계 시스템에서 하이브리드 바인더를 사용하여 강화된 실리콘 애노드를 제작하는 독특한 접근법을 제공한다. 마이크로 겔들의 형성을 피하기 위해 순차적으로 방법(100) 및 방법(200)을 수행할 수 있음을 알 수 있으며, 예를 들어, 하이브리드 바인더는 애노드에 통합(integration)되기 전에 완전하게 형성된다.
도 3은 리튬-이온 셀에서 실리콘 애노드를 제작하는 단계들을 나타내는 개략도(300)를 도시한다. 다른 예에서, 실리콘 애노드 대신에 탄소 애노드가 사용될 수 있다.
도 2와 관련하여 설명된 실리콘 애노드(302)가 얻어진다. 실리콘 애노드(302)는 완전하게 제작된 전극일 수 있다. 따라서, 일부 실시 예에서, 실리콘 양극(302)은 더 이상의 처리 없이 리튬-이온 셀에 포함될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그 다음, 실리콘 애노드는 도 2의 방법(200)에서 단계(210)에서 개략적으로 설명된 바와 같이 리튬-이온 셀(310)로 조립될 수 있다. 리튬-이온 셀은 캐소드(304), 세퍼레이터(306) 및 실리콘 애노드(308)를 포함할 수 있다. 또한, 음영 박스로 도시된 전해질(312, electrolyte)은 리튬-이온 셀 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 전해질은 양 전극들과 접촉할 수 있다.
캐소드(304)는 캐소드 전류 컬렉터 상에 캐소드 활성 물질을 구비할 수 있다. 캐소드 활성 물질은 NCA, 리튬 산화물, 예를 들어 리튬 금속 산화물, 리튬 이온을 끼우거나(intercalate)/해체(de-intercalate)할 수 있는 물질 중 하나일 수 있다. 또한, 애노드 활성 물질에는 바인더가 혼합될 수 있다.
세퍼레이터(306)는 본원의 리튬-이온 셀을 위한 세퍼레이터의 소스 물질 또는 형태(morphology)에 특별한 제한은 없다. 또한, 세퍼레이터는 애노드 및 캐소드를 물리적으로 접촉하지 않도록 분리시키는 역할을 한다. 바람직한 세퍼레이터는 높은 이온 투과성, 낮은 전기 저항성, 전해질 용액에 대한 우수한 안정성 및 우수한 액체 보유 특성을 갖는다. 세퍼레이터를 위한 물질들의 예는, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀(polyolefin)들 또는 세라믹 코팅된 물질(ceramic coated material)로 만들어진 다공성 필름 또는 부직포(nonwoven fabric)로부터 선택될 수 있다.
전해질(312)은 리튬 염, 유기 탄산염과 같은 유기 용매 및 첨가제들을 포함할 수 있다. 전해질은 리튬-이온 셀 전체에 존재하고, 애노드, 캐소드 및 세퍼레이터와 물리적으로 접촉한다. 리튬 염의 몰 농도는 0.5 내지 2.0mol/L일 수 있다. 리튬 염은 LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(CF3CF2SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2), LiBOB, LiTFSi, 및 LiC(CF3SO2)3로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, 전해질은 비양성자성 용매(aprotic solvent)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 및 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate), 감마-발레로락톤(γ-valerolactone), 메틸 아세테이트(methyl acetate), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate), 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran), 2-메틸 테트라 하이드로퓨란(2-methyl tetrahydrofuran), 테트라하이드로피란(tetrahydropyran), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디메톡시에탄(dimethoxymethane), 에틸렌 메틸 인산염(ethylene methyl phosphate), (에틸 에틸렌 인산염(ethyl ethylene phosphate), 트리메틸 인산염(trimethyl phosphate), 트리에틸 인산염(triethyl phosphate), 그것들의 할로겐화물(halides thereof), 비닐 에틸렌 탄산염(vinyl ethylene carbonate) 및 플루오르 에틸렌 탄산염(fluoroethylenecarbonate), 폴리(에틸렌 글리콜)(poly(ethylene glycol)), 디아크릴레이트(diacrylate), 및 그것들의 조합들로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
따라서, 실리콘 애노드, 캐소드, 세퍼레이트 및 전해질을 포함하는 리튬-이온 전지가 제작될 수 있다. 리튬-이온 셀은 일 예에서 프리즘형 셀(prismatic cell)로 제작될 수 있다. 다른 예에서, 리튬-이온 셀은 파우치 셀일 수 있다. 하이브리드 바인더 및 실리콘 애노드의 예기치 않은 조합으로 인한 개선된 사이클 수명 성능, 접착 강도 및 제 1 사이클 효율의 균형의 예상 밖의 결과를 제공하기 위해, 리튬-이온 셀은 재충전 가능한 배터리에 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 차트(400)는 종래의 수성의 바인더들 CMC 및 PAA와, PVDF 및 PAA의 하이브리드 바인더와, PVDF 각각에 대한 접착 강도들을 나타낸다. 2:1의 질량 비율을 갖는 PVDF 및 PAA의 혼합 바인더는, 14.8g/in의 접착 강도를 나타내고, 이는 CMC계 샘플의 약 2배이고, PAA계 샘플의 약 4배이다. 일 예에서, 혼합 바인더를 갖는 실리콘 애노드는 PVDF계 실리콘 애노드의 접착 강도의 70%이상을 나타냈다. 이와 같이 하이브리드 바인더 실리콘 애노드에서, PAA 및 CMC 바인더계 실리콘 애노드들과 비교하여, 접착 강도의 현저한 증가가 나타났다. 또 다른 예에서, 혼합 바인더를 갖는 실리콘 애노드는, PVDF 바인더와 비교하여 약 32%의 접착 감소를 나타냈다. 도 5에서 후술되는 바와 같이, 혼합 바인더 애노드는 PVDF계 애노드와 비교하여 상당히 더 큰 제 1 사이클 효율을 나타내었다.
도 5를 참조하면, 차트(500)는, 다양한 바인더들을 갖는 실리콘 애노드의 제 1 사이클 콜럼빅 효율(first cycle columbic efficiency)을 나타내는 것으로 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, PVDF 및 PAA의 하이브리드 바인더로 조립된 셀들의 제 1 사이클 효율은 PVDF계 실리콘 애노드들보다 상당히 개선될 수 있다. 동일한 실리콘 애노드에서 혼합 바인더들을 사용하면 제 1 사이클 수명 효율이 약 13.6% 증가하고, PVDF계 실리콘 애노드 셀들에 비해 셀 용량과 에너지가 증가했다. 이는 고에너지 재충전 가능한 배터리들의 핵심 속성인, 단위 측정 당 셀 에너지 밀도 측면에서 현저한 이득을 나타낸다. 이러한 방식으로, 혼합 바인더 애노드들은 접착 강도 및 제 1 사이클 효율 사이의 균형을 보인다.
도 6은 다양한 바인더들로 코팅된 예시적인 실리콘 애노드 전극들의 사이클 수명의 그래프(600)를 도시한다. 전극들은 단일 레이어 파우치 셀들에 내장되고, 수명을 테스트하여 성능을 비교했다. 라인들(602, 604)는 상이한 조건들 하에서 테스트된 PVDF/PAA 파우치 셀들을 나타내고, 라인들(606, 608)은 상이한 조건들 하에서 처리된 PVDF 파우치 셀들을 나타내고, 파우치 셀들은 실온에서 3.0V 내지 4.3V 및 100% 방전 깊이(DOD, depth of discharge)에서 C/2 충전 및 방전으로 테스트되었다. 혼합 바인더들을 갖는 셀들은 75% 보유에 도달하기 전에, PVDF보다 용량 보유가 대략 4% 더 높았다. 따라서, 하이브리드 바인더를 갖는 셀들은 67% 보유 전에 예상 밖의 더 나은 사이클 수명을 나타낸다.
도 7을 참조하면, PAA 및 PVdF+PAA계 실리콘 바인더들의 제 1 사이클 용량 비교를 도시하는 차트(700)가 도시된다. 도시된 바와 같이, PAA계 실리콘 애노드는 FCC(제 1 충전 용량)에 대해 100% 및 FDC(제 1 방전 용량)에 대해 100%의 정규화된 용량 퍼센티지(normalized capacity percentage)를 나타낸다. 반복된 예시들에서, 하이브리드 바인더 PVdF+PAA게 실리콘 애노드는, FCC에 대한 증가된 정규화된 용량 및 FDC에 대한 증가된 용량으로 상당히 높은 용량을 나타내고, 거의 동일한 효율을 유지한다. 특히, 1900mAh/g 파우더에 대한 하프 셀 코인 셀 데이터를 사용하여, 하이브리드 PVDF+PAA계 실리콘 애노드 바인더는 대략 84-85%의 사이클 효율을 유지하면서, 타겟 FCC/FDC에 기초하여 상당히 높은 용량을 갖는 것으로 나타났다.
강력한 접착을 허용하는 PVDF 바인더와, 증가된 제 1 사이클 효율을 제공하는 PAA 바인더의 유연성 및 고유 복원력의 조합은, 고에너지 밀도 재충전 가능한 셀들에서 사용되는 실리콘/하이브리드 바인더 애노드에서 예상치 못한 특성들을 제공한다. 그러므로, 실리콘 애노드 활성 물질과 조합된 하이브리드 바인더는 유연한 바인더 조합을 갖는 애노드를 제공하고, 유연한 바인더 조합은, 초기 용량 감소를 초래하는 셀의 초기 사이클 동안 애노드가 팽창 및 수축함에 따라 초기 분쇄(initial pulverization)하도록 허용할 수 있다. 이전에 양립 불가능한 2개의 바인더들의 조합은, 접착 강도 및 제 1 사이클 효율 사이의 균형을 보다 양호하게 하는 상승 작용의 효과(synergistic effect)를 제공하고, 또한 사이클 수명 증가의 예상 밖의 결과를 보여준다.
상술한 바와 같이, 리튬-이온 배터리가 개시된다. 리튬-이온 배터리는, 캐소드 전류 컬렉터 및 상기 캐소드 전류 컬렉터의 일면 또는 양면 상에 배치된 전기 활성 캐소드 물질(electroactive cathode material)을 포함하는 캐소드, 애노드 전류 컬렉터 및 상기 애노드 전류 컬렉터의 일면 또는 양면 상에 배치된 실리콘 전기 활성 애노드 물질을 포함하는 애노드 -상기 실리콘 전기 활성 애노드 물질은 하이브리드 바인더를 구비하고, 상기 하이브리드 바인더는 수계 바인더 및 비수계 바인더를 구비하고, 상기 하이브리드 바인더는 10중량% 내지 90중량%의 혼합 비율을 포함함-, 상기 캐소드 및 애노드 사이에 세퍼레이터 물질, 및 상기 캐소드, 애노드 및 세퍼레이터에 접촉하는 전해질을 포함한다.
또한, 리튬-이온 셀에 사용되는 애노드의 준비 방법이 개시된다. 상기 방법은, 상기 음극 활성 물질을 수용하는 단계 -상기 음극 활성 물질은 실리콘 및 흑연의 파우더 합성물임-, 혼합물을 형성하기 위해, 상기 음극 활성 물질을 하이브리드 바인더와 0.1:1 내지 9:1의 질량 비율 범위로 조합하는 단계 -상기 하이브리드 바인더는 비수계 바인더 및 수계 바인더의 조합임-, 적층물을 형성하기 위해, 상기 혼합물을 구리 전류 컬렉터 상에 코팅하는 단계, 및 애노드를 산출(yield)하기 위해, 상기 적층물을 압축하는 단계를 포함한다.
이러한 방식으로, 리튬-이온 셀들은 실리콘 애노드들을 사용하여 만들어지고, 애노드는 PVDF/PAA, PVDF/CMC, PVDF/PAN 또는 PAN/PAA와 같은 하이브리드 바인더와 실리콘 전기 활성 물질을 포함한다. 하이브리드 바인더를 사용하는 개시된 방법은, PAA가 용매계 시스템에서 사용되거나, PVDF가 예를 들어 수성의 시스템에서 사용되는 것을 허용한다. 이러한 방식으로, 바인더들은 더 이상 특정 용매에 한정되지 않을 수 있다. 예상 밖의 바인더들의 조합으로, 이전의 비가용성 바인더(non-soluble binder)들의 블랜딩을 허용하여, 각각의 바인더들의 특성들을 최적화하여, 실리콘 애노드의 체적 변화들을 보다 잘 견뎌내면서 접착력을 더 뛰어나게 한다.
마지막으로, 본원에 기술된 물품들, 시스템들 및 방법들은 본 개시의 실시 예들이며, 다양한 변형 및 확장이 또한 고려될 수 있는 비제한적인 실시 예임이 이해될 수 있다. 따라서, 본 개시는 여기에 개시된 물품들, 시스템들 및 방법들의 모든 신규하고, 명백하지 않은 조합들 및 부조합들뿐만 아니라, 임의의 및 모든 등가물들을 포함한다.

Claims (20)

  1. 캐소드 전류 컬렉터 및 상기 캐소드 전류 컬렉터의 일면 또는 양면 상에 배치된 전기 활성 캐소드 물질을 포함하는 캐소드;
    애노드 전류 컬렉터 및 상기 애노드 전류 컬렉터의 일면 또는 양면 상에 배치된 실리콘 전기 활성 애노드 물질을 포함하는 애노드 -상기 실리콘 전기 활성 애노드 물질은 하이브리드 바인더를 구비하고, 상기 하이브리드 바인더는 수계 바인더 및 비수계 바인더를 구비하고, 상기 하이브리드 바인더는 10중량% 내지 90중량%의 혼합 비율을 포함함-;
    상기 캐소드 및 애노드 사이에 세퍼레이터 물질; 및
    상기 캐소드, 애노드 및 세퍼레이터에 접촉하는 전해질을 포함하는 리튬-이온 배터리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수계 바인더는, 카복시 메틸셀룰로스(CMC), 카복시 메틸셀룰로스 및 스타이렌 부타디엔(CMC/SBR)의 합성물, 또는 폴리아크릴 산(PAA)을 포함하는 리튬-이온 배터리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    비수계 바인더는, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 포함하는 리튬-이온 배터리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더는 PVDF 및 PAA의 조합인 리튬-이온 배터리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 PVDF 및 PAA의 질량 비율은 2:1인 리튬-이온 배터리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더의 표면은 용매 시스템에 따라 소수성 또는 친수성인 리튬-이온 배터리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드 전류 컬렉터는 구리인 리튬-이온 배터리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더는 15중량% 미만의 중량%로 존재하는 리튬-이온 배터리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더는 10중량%로 존재하는 리튬-이온 배터리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 전기 활성 애노드 물질은 탄소계 전도성 첨가제를 더 포함하는 리튬-이온 배터리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더는 수성의 시스템에서 PVDF 및 CMC의 조합인 리튬-이온 배터리.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더는 NMP계 시스템에서 PAN 및 PAA의 조합인 리튬-이온 배터리.
  13. 리튬-이온 셀에 사용하기 위한 애노드의 준비 방법으로서,
    음극 활성 물질을 수용하는 단계 -상기 음극 활성 물질은 실리콘 및 흑연의 파우더 합성물임-;
    혼합물을 형성하기 위해, 상기 음극 활성 물질을 하이브리드 바인더와 0.1:1 내지 9:1의 질량 비율 범위로 조합하는 단계 -상기 하이브리드 바인더는 비수계 바인더 및 수계 바인더의 조합임-;
    적층물을 형성하기 위해, 상기 혼합물을 구리 전류 컬렉터 상에 코팅하는 단계; 및
    애노드를 산출하기 위해, 상기 적층물을 압축하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더는 10중량%로 존재하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 질량 비율은 2:1인 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더의 표면은 용매 시스템에 따라 친수성 또는 소수성인 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 비수계 바인더가 PVDF이고, 상기 수계 바인더가 PAA인 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 PAA는 23℃ 내지 60℃에서 8시간 내지 16시간 동안 교반 하에서 상기 PVDF에 첨가되는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 PVDF 및 PAA가 NMP 용매에서 조합되는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 하이브리드 바인더가 수성 용매 또는 유기 용매에 존재하는 방법.
KR1020187009220A 2015-09-29 2016-09-29 에너지 저장 장치들을 위한 혼합 바인더들을 갖는 고용량 애노드 전극들 KR20180048954A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562234571P 2015-09-29 2015-09-29
US62/234,571 2015-09-29
PCT/US2016/054512 WO2017059117A1 (en) 2015-09-29 2016-09-29 High capacity anode electrodes with mixed binders for energy storage devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180048954A true KR20180048954A (ko) 2018-05-10

Family

ID=58427877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187009220A KR20180048954A (ko) 2015-09-29 2016-09-29 에너지 저장 장치들을 위한 혼합 바인더들을 갖는 고용량 애노드 전극들

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10862158B2 (ko)
EP (1) EP3357121A4 (ko)
JP (1) JP2018529206A (ko)
KR (1) KR20180048954A (ko)
CN (1) CN108028421B (ko)
CA (1) CA3000686A1 (ko)
TW (1) TW201721944A (ko)
WO (1) WO2017059117A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3048821B1 (fr) * 2016-03-08 2021-12-17 Commissariat Energie Atomique Encre comprenant un melange d'acides polyacryliques pour la realisation d'une electrode de batterie lithium-ion, et electrode obtenue avec une telle encre
KR102056455B1 (ko) * 2016-07-15 2019-12-16 주식회사 엘지화학 음극 및 이를 포함하는 이차 전지
CN109786855A (zh) * 2019-03-19 2019-05-21 泰顺永庆电力技术有限公司 锂离子电池的制备方法
CN111816870B (zh) * 2019-04-10 2022-03-29 惠州市赛能电池有限公司 一种锂电池负极粘结剂及其制备方法和应用
EP3767710A1 (en) * 2019-07-15 2021-01-20 Arkema France Waterbased pvdf slurry formulation for silicon graphite anodes
CN112447960B (zh) * 2020-12-01 2022-02-18 浙江锋锂新能源科技有限公司 一种硅负极的制备方法及锂离子电池的制备方法
CN112563483A (zh) * 2020-12-14 2021-03-26 广西卓能新能源科技有限公司 一种锂离子电池正极活性物浆料及制备方法
JP2022102102A (ja) * 2020-12-25 2022-07-07 株式会社日本製鋼所 リチウムイオン電池用の負極、リチウムイオン電池、リチウムイオン電池用の負極の製造方法、およびリチウムイオン電池の製造方法
CN117165227B (zh) * 2023-09-04 2024-11-08 湖北大学 用于硅碳动力电池的预锂化粘结剂、硅碳电极的制备方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3555213B2 (ja) * 1995-02-09 2004-08-18 宇部興産株式会社 非水二次電池
JPH1145720A (ja) 1997-07-25 1999-02-16 Hitachi Maxell Ltd リチウム二次電池
US7318984B2 (en) * 2002-05-17 2008-01-15 Nitto Denko Corporation Adhesive composition-supporting separator for battery and electrode/separator laminate obtained by using the same
TW200410439A (en) * 2002-11-22 2004-06-16 Kureha Chemical Ind Co Ltd Binder composition for electrode of nonaqueous electrolyte battery, and use thereof
US7785661B2 (en) * 2003-12-19 2010-08-31 Conocophillips Company Methods of preparing composite carbon-graphite-silicon particles and using same
KR100727248B1 (ko) 2007-02-05 2007-06-11 주식회사 엘지화학 다공성 활성층이 코팅된 유기/무기 복합 분리막 및 이를구비한 전기화학소자
KR101041126B1 (ko) 2007-11-28 2011-06-13 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US7931984B2 (en) * 2007-11-28 2011-04-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative electrode for rechargeable lithium battery, and rechargeable lithium battery including the same
CN101740747B (zh) 2008-11-27 2012-09-05 比亚迪股份有限公司 一种硅负极和含有该硅负极的锂离子电池
GB0908089D0 (en) 2009-05-11 2009-06-24 Nexeon Ltd A binder for lithium ion rechargaable battery cells
JP5684235B2 (ja) 2010-03-30 2015-03-11 株式会社クレハ 非水電解質二次電池用合剤、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池
CN102290577B (zh) 2011-07-25 2016-03-23 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池的负极
GB2493375A (en) * 2011-08-03 2013-02-06 Leclancha S A Aqueous slurry for battery electrodes
KR101478814B1 (ko) * 2012-12-20 2015-01-05 한밭대학교 산학협력단 서로 다른 크기의 활물질로 이루어진 복수의 코팅층을 갖는 전극 구조체 및 이를 포함하는 이차전지.
KR20140147052A (ko) * 2013-06-18 2014-12-29 주식회사 엘지화학 애노드용 바인더 용액, 그를 포함하는 애노드용 활물질 슬러리, 그 활물질 슬러리를 이용한 애노드 및 이를 포함하는 전기화학소자
EP3480877A4 (en) * 2016-06-29 2020-01-29 Zeon Corporation BINDER COMPOSITION FOR ELECTRODES FROM WATER-FREE SECONDARY BATTERY, SLUDGE COMPOSITION FOR ELECTRODES FROM WATER-FREE SECONDARY BATTERY, ELECTRODES FOR WATER-FREE SECONDARY BATTERY AND WATER-FREE SECONDARY

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017059117A1 (en) 2017-04-06
CN108028421B (zh) 2021-06-25
EP3357121A4 (en) 2019-05-01
EP3357121A1 (en) 2018-08-08
CN108028421A (zh) 2018-05-11
CA3000686A1 (en) 2017-04-06
JP2018529206A (ja) 2018-10-04
TW201721944A (zh) 2017-06-16
US20180261881A1 (en) 2018-09-13
US10862158B2 (en) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10862158B2 (en) High capacity anode electrodes with mixed binders for energy storage devices
US10109851B2 (en) Composite cathode active material, method of preparing the same, and cathode and lithium battery including the composite cathode active material
CN107004844B (zh) 含有pvdf粘结剂的预锂化的硅阳极
US10622625B2 (en) Positive electrode and secondary battery including the same
JP7193449B2 (ja) 多孔質ケイ素材料および導電性ポリマーバインダー電極
JP2016042460A (ja) リチウム二次電池用正極および負極、そしてこれらの製造方法
KR20120069314A (ko) 접착력 개선된 리튬 이차전지용 음극
CN112216876B (zh) 锂离子电池重复单元、锂离子电池及其使用方法、电池模组和汽车
KR101669110B1 (ko) 음극 활물질 조성물, 이를 이용한 음극 극판의 제조방법 및 리튬 이차 전지
KR102419750B1 (ko) 리튬 이온 배터리 내 신규한 실리콘/그래핀 애노드를 위한 전도성 중합체 결합제
KR20190099884A (ko) 리튬 이차 전지용 바인더 조성물 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US12074325B2 (en) All-solid-state battery comprising lithium storage layer having multilayer structure and method of manufacturing same
KR20220099852A (ko) 리튬 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 전지
KR20160035334A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US20230207793A1 (en) Negative electrode for secondary battery and secondary battery including the same
US20230223548A1 (en) Secondary battery having low cell resistance and excellent lifespan characteristics
US20230268555A1 (en) Prevention of gassing in si dominant lithium-ion batteries
KR102732230B1 (ko) 다공성 실리콘 물질 및 전도성 중합체 결합제 전극
KR20190057979A (ko) 양극활물질 조성물, 이로부터 제조된 양극 및 이를 채용한 이차전지
KR20240159270A (ko) 이차전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 및 이를 포함하는 이차전지
CN116799152A (zh) 一种负极极片、锂离子电池及其制备方法