KR20190078576A - 전도성 플레이크-강화, 폴리머-안정화 전극 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

전도성 플레이크-강화, 폴리머-안정화 전극 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190078576A
KR20190078576A KR1020197012235A KR20197012235A KR20190078576A KR 20190078576 A KR20190078576 A KR 20190078576A KR 1020197012235 A KR1020197012235 A KR 1020197012235A KR 20197012235 A KR20197012235 A KR 20197012235A KR 20190078576 A KR20190078576 A KR 20190078576A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode film
particles
conductive
group
foil
Prior art date
Application number
KR1020197012235A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102479910B1 (ko
Inventor
샤오티안 장
신웨이 쿠이
빈 시에
웨이싱 첸
샤오징 리우
Original Assignee
어드벤 인더스트리스 인코포레이티드
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 어드벤 인더스트리스 인코포레이티드 filed Critical 어드벤 인더스트리스 인코포레이티드
Publication of KR20190078576A publication Critical patent/KR20190078576A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102479910B1 publication Critical patent/KR102479910B1/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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/38—Carbon pastes or blends; Binders or additives therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/42—Powders or particles, e.g. composition thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/68—Current collectors characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0411—Methods of deposition of the material by extrusion
    • 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
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • 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
    • 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
    • H01M4/62—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
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • 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
    • 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
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • 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
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/8668—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
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/8673—Electrically conductive fillers
    • 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
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8864—Extrusion
    • 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
    • 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
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • 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
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

폴리머-안정화 입자 전극을 강화시키기 위하여 전도성 플레이크를 사용함으로써, 높은 인장 강도 및 낮은 전기 저항을 갖는 전극 필름이 제조된다. 신규한 조성물 및 저에너지 방법이 본 발명에 개시된다. 상기 방법은 입자성 재료 및 피브릴화 가능한 폴리머를 전도성 플레이크와 혼합 및 블렌딩하여 페이스트로 만드는 단계, 폴리머를 피브릴화시키는 단계, 및 페이스트를 자기지지형 전극 필름으로 압출 및 압연하는 단계를 포함한다.

Description

전도성 플레이크-강화, 폴리머-안정화 전극 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 폴리머-안정화(polymer stabilized) 입자 전극을 강화시키기 위한 조성물, 및 특히 에너지 저장 장치에서 이러한 조성물 및 전극을 제조하는 저에너지 방법에 관한 것이다.
커패시터(예컨대, 전기 이중층 커패시터 및 리튬-이온 커패시터), 배터리(예컨대, 리튬-이온 배터리 및 리튬-황 배터리), 연료 전지, 수소 저장 장치 등을 비롯하여 현대 기술에 전력을 공급하는데 사용되는 에너지 저장 장치는 다양하다. 울트라 커패티서 및 수퍼 커패시터라고도 하는 전기 이중층 커패시터(EDLCs)는 기존 커패시터보다 단위 체적 및 단위 중량당 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 에너지 저장 장치이다. 리튬-이온 배터리는 EDLCs에 비해 훨씬 높은 에너지 밀도를 갖지만, 전력 밀도는 훨씬 낮고, 사이클 수명은 짧다. 리튬-이온 캐패시터는 EDLCs와 리튬-이온 배터리의 하이브리드 구조를 갖는다. 각 유형의 장치는 동일하거나 서로 상이한 활성 재료로부터 제조될 수 있는 양극 및 음극과 관련이 있다. 이러한 전극을 제조하기 위한 조성물 및 방법은 다양한 용도를 위하여 구성된 장치의 성능 및 비용에 매우 중요하다.
현재 흔히 이용되는 전극의 제조 기술은 전극 필름을 제조하기 위하여 슬러리 코팅 및/또는 페이스트 압출 공정을 수반한다. 이들 공정은 둘다 전극 필름을 형성하기 위하여 폴리머 또는 수지를 전형적으로 포함하는 바인더와 활성 재료 입자 및 전도성 재료 입자를 결합한다. 바인더는 생성된 전극 필름 내에 또는 전극 필름과 전극 필름이 도포되는 집전체(전형적으로 Al 호일 또는 Cu 호일) 사이에 응집력을 제공한다.
슬러리 코팅 공정에서, 바인더, 활성 입자 및 전도성 입자의 생성된 습식 슬러리 내의 바인더를 용해시키기 위하여 액체 윤활제, 전형적으로 유기, 수성, 또는 수성 및 유기 용매의 혼합물이 사용된다. 습식 슬러리를 닥터 블레이드 또는 슬롯 다이를 통해 집전체 상에 코팅하고, 그 후 필름을 건조시켜 용매를 증발시키고 제거한다. 그러나, 이러한 슬러리-코팅 전극 필름은 뻣뻣한(rigid) 다공성 구조를 가지며, 집전체로부터의 균열 또는 입자 파쇄에 취약하다. 따라서, 장기간 사용이 어렵고, 전극의 에너지, 전력, 사이클 수명 및 제조 일관성을 저해한다. 또한, 전극 필름 두께가 감소함에 따라, 균일한 층을 달성하는 것이 점점더 어려워지므로, 고비용 공정, 큰 자본, 및 높은 품질 관리를 초래한다. 또한, 전극 필름 제조의 슬러리 방법은 집전체에 쉬운 적용 및 강도를 위해 바람직한 단단한(robust) 자기지지형 전극 필름을 제조할 수 없다.
균열 및 입자 파쇄에 대한 전극의 저항성을 개선하기 위하여, 자기지지형 전극 필름의 제조에 페이스트 압출 공정이 채택되어왔다. 자기지지형 필름에서, 활성 입자(예를 들어, EDLCs에서의 활성탄 입자)는 피브릴화 폴리머 바인더(전형적으로, 폴리테트라플루오로에틸렌: PTFE)에 의해 모놀리스(monoliths)로 통합된다. 압출된 전극 필름을 형성하는 종래 페이스트 압출 공정에서, 바인더 및 활성 입자는 건조 형태만으로 또는 보다 전형적으로는 액체 윤활제의 존재하에 전단 조건에서 습윤 형태로 함께 블렌딩된다. 액체 윤활제는 탄화수소, 소포제, 계면활성제, 고비점 용매, 분산 보조제, 물, 톨루엔, 크실렌, 알코올, 글리콜, 케톤, 나프타, 아세테이트, 피롤리돈, 및 Isopars™을 포함할 수 있다. 생성된 재료는 바인더가 피브릴화되어 압출 시트를 형성하는 압출기 장치 내로 재료가 도입되도록 하는 반죽-유사 성질을 갖는다. 압출 시트는 여러 번 가열 및 가압 하에 캘린더링 또는 압연되어, 집전체 상에 압착되어 전극이 되기 전의 전극 필름을 생성한다.
페이스트 압출 공정에서, 피브릴화 가능한(fibrillatable) 폴리머, 특히 PTFE와 같은 플루오로폴리머는 입자 안정화제로서 광범위하게 사용되어 왔다. 피브릴화 가능한 폴리머와 활성 입자의 혼합물에 전단력을 적용하면, 피브릴화 가능한 폴리머를 피브릴화시키고, 입자를 한데 고정하는 상호연결된 거미줄 같은 자기지지형 필름을 형성한다. 폴리머-안정화 전극 필름은 매우 유연하다.
필름이 집전체에 일단 부착되면, 생성된 전극은 균열 및 입자 파쇄에 대한 높은 저항성을 갖는다. 그러나, 자기지지형 전극 필름 자체의 제조 중에, 비록 유연하지만, 이는 본질적으로 부드럽고 집전체에 부착되기 전에 쉽게 찢어지거나 파손된다. 따라서, 제조, 가공, 취급, 및 다른 제품으로의 제조를 용이하게 하기 위하여, 페이스트 압출 전극 제조 공정에서 전극 필름의 인장 강도를 증가시키는 것이 바람직하다.
선행 기술에서, 소결은 PTFE와 활성 입자 사이의 연결을 강화시키는데 사용된다. 소결된 페이스트는 그 후 연신되어 전극 필름이 된다(미국 특허 제4,194,040호, 미국 특허 제3,864,124호 및 미국 특허 제4,862,328호). 또 다른 선행 기술에서, 제2 폴리머가 PTFE-활성 입자 시스템 내로 첨가되어 삼원 시스템을 형성한다(미국 특허 제6,127,474호). 제2 폴리머는 더 강한 섬유를 형성하여 초기(primary) 입자들 자체를 소결할 필요 없이 원래의 시스템을 강화시킨다. 두 경우 모두, 블렌딩, 압출 및 압연 고정에서 조성물을 연화시키고 압출시키기에 충분한 열을 필요로 한다. 또한, 상기 제2 폴리머는 비전도성 재료이다. 많은 양, 전형적으로 7 wt.% 이상의 제2 폴리머를 첨가할 경우, 전극 필름의 전도성을 상당히 희생시킨다. 더욱이, 열에 의해 제2 폴리머를 압착할 때, 제2 폴리머는 활성 입자의 표면을 차단하는 연장된 필름/직물(cloth)을 형성하는 경향이 있으므로, 활성 입자를 부분적으로 비활성화시키고, 이는 전극 또는 장치 전체의 성능을 희생시킨다.
선행 기술에서, 건조 바인더 및 건조 활성 입자는 블렌딩되어 가공 윤활제를 첨가하지 않고 고온에서 페이스트를 형성한다 (미국 특허 제7,295,423 B1호). 그러나, 이 공정은 압출 및 열간 압연 중에 정밀한 온도 제어 및 비교적 높은 온도 및 압력을 필요로 하여, 다소 복잡하고 높은 에너지를 소비하는 공정으로 유도한다. 열을 가하면 일반적으로 폴리머를 연화시키고, 그로써 (압출 및 압연 단계에서) 피브릴화 공정을 용이하게 한다. 따라서, 온도는 폴리머의 연화점 보다 높아야 한다. 사용된 폴리머의 유형에 따라, 온도는 일반적으로 100℃ 내지 300℃ 범위에서 상이하다(미국 특허 제6,127,474호 및 미국 특허 제7,295,423 B1호). 소결 방법에서(미국 특허 제4,194,040호, 미국 특허 제3,864,124호 및 미국 특허 제4,862,328호), 사용된 온도는 폴리머를 용융시키는 온도 보다 훨씬 높은, 전형적으로 300℃ 초과이다.
산업 분야에서, 압출기 또는 압연기는 금속 또는 합금으로 만들어져 매우 쉽게 열을 발산하기 때문에 피브릴화 공정 또는 압출 및 압연 공정에서 온도를 정확하게 제어하는 것은 어렵다. 이를 막기 위하여, 비가열 압연기(non-heated rollers)보다 훨씬 비싼 가열 압연기(heated rollers)가 사용된다.
대기 조건에서 압연 및 압출 중에 필요한 고온을 유지하면 높은 에너지 소비가 발생한다.
따라서, 페이스트 압출 전극 제조 공정을 사용하여 양호한 전도성을 보이는 폴리머-안정화 활성 입자 전극 필름을 강화시키기 위한 개선된 조성물 및 방법이 당업계에 여전히 요구된다.
본 발명은 페이스트 압출 전극 제조 공정을 이용하여 안정한 입자 전극 필름을 형성하기 위하여 전도성 플레이크를 사용하는 신규한 조성물 및 저에너지 소비 방법에 관한 것이다.
본 발명은 (a) 전도성 플레이크를 활성 입자, 적어도 1종의 피브릴화 가능한 폴리머, 및 구형 전도성 탄소 입자와 혼합 및 블렌딩하여 페이스트를 형성하는 단계; (b) 상기 페이스트를 압출된 생성물로 압출하는 단계; (c) 상기 압출된 생성물을 캘린더링 또는 압연하여 자기지지형 전극 필름을 제조하는 단계를 포함한다. 바람직한 일 구현예에서, 상기 방법은 단계 (b) 전에 액체 윤활제 중에서 전도성 플레이크를 활성 입자, 적어도 1종의 피브릴화 가능한 폴리머, 및 구형 전도성 탄소 입자와 혼합 및 블렌딩하여 페이스트를 형성하는 단계를 더 포함한다.
전극 필름의 인장 강도는 플레이크 치수 및 플레이크 농도에 따라 적어도 30% 내지 16배 증가한다. 강화된 필름 구조체는 가열의 필요 없이 또는 최소한의 열을 필요로 하여, 전극 필름을 제조, 처리, 취급, 및 다른 제품으로 제조하는 것을 용이하게 한다. 전도성 플레이크에 의해 제공된 3차원 전도성 매트릭스는 전기 저항을 70% 넘게 감소시킨다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명의 다양한 구현예가 예시적으로 도시되고 기술된 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것임을 이해하여야 한다. 이해되는 바와 같이, 본 발명은 다른 및 상이한 구현예를 가질 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 여러가지 다른 측면에서 변형이 가능하다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 제한적인 것이 아니라 본질적으로 예시된 것으로 간주되어야 한다.
앞서 간략하게 기술된 본 발명의 추가적인 상세한 설명은 본 발명의 특정 구현예의 이하 도면을 참조하여 뒤따를 것이다. 도면은 본 발명의 단지 전형적인 구현예이므로, 범위를 제한하는 것으로 여겨서는 안된다.
도 1은 폴리머-안정화 전극 필름을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 흐름 공정도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 전극 필름 구조의 전형적인 일례를 확대한 개략 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 전극 필름 구조의 전형적인 일례를 확대한 개략 평면도이다.
도면은 반드시 축척이 필요한 것은 아니고 어떤 경우에는 더욱 명확하게 특정 기능을 묘사하기 위하여 비율이 과장되었을 수 있다.
이하의 설명 및 여기에 기술된 구현예는 본 발명의 다양한 측면의 원리의 일례, 또는 예들, 특정 구현예를 예시하는 방식으로 제공된다. 이러한 예들은 원리들 및 본 발명을 다양한 측면에서 설명하려는 목적으로 제공된 것이지 제한하려는 것이 아니다.
정의
본원에서 사용된 전극 필름이라 함은 집전체에 부착되지 않은, 적어도 활성 입자 및 1종 이상의 바인더를 함유하는 페이스트로부터 압출 및 압착된 자기지지형 필름을 지칭한다. 본원에서 사용된 집전체(current collector)라는 용어는 전극 필름으로부터 전자를 전도시키는데 사용되는 고도의 전도성 호일, 예를 들어 Al, Cu, Ti 등의 호일을 지칭한다. 본원에서 사용된 전극이라는 용어는 집전체 상에 부착된 전극 필름의 시트를 지칭한다. 본원에서 사용된 활성 입자라는 용어는 전극을 형성하는 분말 또는 입자 형태의 활성 재료를 지칭한다. 예를 들어, EDLCs에서 활성 입자는 활성탄 입자일 수 있다. 다른 예로서, 리튬-황 배터리에서 활성 입자는 황-함침 활성탄 입자일 수 있다.
본원에서 사용된 피브릴화 가능한 폴리머라는 용어는 긴 섬유로 전단될(sheared) 수 있는 임의의 폴리머를 지칭한다. 구형 전도성 입자는 전극에만 전도성을 추가하는 입자들로 간주되며, 전형적으로는 구형 입자이다.
전도성 플레이크 -강화, 폴리머 -안정화 전극 필름의 제조방법
본 발명은 페이스트-압출 전극 제조 공정 중에 3차원 전도성 매트릭스를 형성하면서 폴리머-안정화 입자 전극 필름을 강화시키기 위하여 전도성 플레이크를 사용하는 신규한 조성물 및 저에너지 소비 방법에 관한 것이다.
본 조성물 및 방법은 가열에 대한 최소의 필요성 내지 필요성이 전혀 없이, 전극 필름의 인장 강도를 30% 내지 1600% 개선하는 것으로 나타났다. 전도성 플레이크에 의해 제공된 3차원 전도성 매트릭스는 생성된 전극의 전기 저항을 70% 넘게 감소시키는 것으로 나타났다.
본 발명의 방법의 일 구현예는 (a) 전도성 플레이크를 활성 입자, 적어도 1종의 피브릴화 가능한 폴리머, 및 구형 전도성 입자와 혼합 및 블렌딩하여 페이스트를 형성하는 단계; (b) 상기 페이스트를 압출된 생성물으로 압출하는 단계; (c) 상기 압출된 생성물을 캘린더링 또는 압연하여 자기지지형 전극 필름을 제조하는 단계를 포함한다. 바람직한 일 구현예에서, 상기 방법은 단계 (b) 전에 액체 윤활제를 단계 (a)의 나머지 성분들과 혼합 및 블렌딩하여 페이스트를 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 페이스트-압출 전극 제조 방법의 일 구현예는 도 1에 기술되었다. 단계 1에서, 활성 입자(101), 적어도 1종의 피브릴화 가능한 폴리머(102), 및 전도성 입자(103)는 전도성 플레이크(104)과 함께 혼합되어 조성물(100)을 형성한다. 바람직한 일 구현예에서, 혼합 및 블렌딩 공정을 용이하게 하기 위하여 액체 윤활제(105)가 상기 조성물(100)에 첨가되어 혼합물(111)을 형성한다. 혼합물(111)은 혼합되고 블렌딩되어(110) 예비-피브릴화된(pre-fibrillated) 페이스트(112)를 형성한다.
활성 입자(101)는 분말 또는 입자 형태의 활성 재료이다. 상기 조성물(100) 중 활성 입자의 농도는 중량 백분률(wt.%)을 기준으로 60 % 내지 99 % 범위, 좋기로는 80 wt.% 내지 90 wt.% 범위이다. 활성 입자는 입자 크기가 1 내지 50 마이크론, 좋기로는 5 내지 20 마이크론 범위일 수 있다. 적합한 활성 입자(101)는 비제한적으로 활성탄 입자, 황-함침 활성탄 입자, 리튬-산소 함유 화합물, 안정화 리튬 금속 분말, 금속 산화물 입자, 금속 황화물 입자, 금속 질화물 입자 및 이들의 조합을 포함한다.
적어도 1종의 피브릴화 가능한 폴리머(102)는 상기 조성물(100)에 약 0.1 wt.% 내지 15 wt.%의 양으로, 좋기로는 3 wt.% 내지 10 wt.%의 양으로 포함된다. 피브릴화 가능한 폴리머는 압출(120) 및 압연(130) 후에 거미줄 같은 매트릭스를 형성하여 활성 입자(101) 및 전도성 입자(103)를 한데 고정하여 전극 필름을 형성하는 입자 안정화제로 사용된다. 피브릴화 가능한 폴리머(102)는 비제한적으로 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 코폴리머, 다양한 폴리머 블렌드, 천연 또는 합성 고무, 폴리아미드, 폴리우레탄, 액체 수지, 실리콘, 엘라스토머 폴리머, 올레핀 폴리머 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
구형 전도성 입자(103)는 입자 크기가 1 마이크론 미만, 전형적으로 0.01 마이크론 내지 0.1 마이크론 범위일 수 있다. 서브마이크론 전도성 입자(103)는 좋기로는 구형 탄소 입자이고, 비제한적으로 카본 블랙 입자, 수퍼 P 카본 입자, 수퍼 C65 카본 입자; 및 이들의 조합이다. 상기 조성물(100) 중 서브마이크론 구형 전도성 입자의 농도는 0.1 wt.% 내지 15 wt.% 범위, 좋기로는 1 wt.% 내지 10 wt.% 범위일 수 있다.
도 1의 전도성 플레이크(104)를 참조하면, 본 조성물에 사용되는 전도성 플레이크는 금속 플레이크, 좋기로는 알루미늄 플레이크, 흑연 플레이크, 그래핀, 팽창 흑연 플레이크, 전도성 폴리머 플레이크; 및 이들의 조합을 포함한다. 상기 조성물(100)에 전도성 플레이크를 0.01 wt.% 내지 10 wt.%, 좋기로는 0.1 wt.% 내지 5 wt.% 첨가하면, 놀랍게도 전극 필름(131)의 인장 강도가 상당히 증가한다는 것을 본 발명자들이 알게 되었다. 실시예 1 내지 9에서 보인 바와 같이, 전도성 플레이크 없이 만들어진 유사한 조성물들은 전형적으로 약 0.03 kg/mm2의 인장 강도를 갖는 반면, 전도성 플레이크를 갖는 본 발명의 필름은 0.04 kg/mm2 초과, 더욱 좋기로는 0.05 kg/mm2 내지 0.5 kg/mm2의 인장 강도를 갖는 것으로 나타났다.
인장 강도의 증가는 플레이크 치수에 따라 달라진다. 본 발명의 목적에 사용되는 전도성 플레이크는 직경이 1 내지 40 마이크론 범위, 좋기로는 직경이 5 내지 20 마이크론 범위이다. 전도성 플레이크의 두께는 좋기로는 0.001 마이크론 미만 내지 5 마이크론 범위이고, 가장 바람직한 두께는 1 마이크론 미만이다. 이하 실시예 1 내지 4에서 보인 바와 같이, 전도성 플레이크의 직경이 6 마이크로에서 15 마이크론으로 증가하면 100 마이크론 두께의 전극 필름의 인장 강도가 80% 증가하는 것으로 나타났다. 더욱 좋기로는 평판인 플레이크의 형태는 압출(120) 및 압연(130) 공정 중에 피브릴화 가능한 폴리머를 미세하게 전단하는 것을 촉진하고 향상시킨다. 이는 전도성 플레이크를 첨가하지 않은 것들에 비해 더 강한 폴리머 매트릭스를 생성한다. 또한, 전도성 플레이크와 폴리머 섬유 사이에 밀착된 결합(coherent bond)이 형성되어, 전체 매트릭스의 강도를 증가시키는 것이 관찰되었다.
한편, 전도성 플레이크의 직경이 더 증가하면 생성되는 전극 필름의 인장 강도가 감소되는 것으로 나타났는데, 이는 전극 필름에 포함된 전도성 플레이크의 감소된 양 때문이다(실시예 5). 인장 강도의 증가는 플레이크 농도에 따라 달라진다. 실시예 1 및 2에서 보인 바와 같이, 전도성 플레이크의 중량 백분율이 2 wt.% 내지 5 wt.%으로 증가하면 전극 필름의 인장 강도가 증가한다.
서브마이크론 구형 전도성 입자(103)는 압출(120) 및 압연(130) 중에 피브릴화 폴리머 섬유에 부착되어, 피브릴화, 또는 압연 방향을 따라 전기 전도성을 제공한다. 그러나, 이들 전도성 입자(103)는 좋기로는 구형이고 작기(서브마이크론) 때문에, 전극 필름의 전도성은 필름의 두께에 걸쳐 제한될 수 있다. 마이크론 크기의 전도성 플레이크와 피브릴화 폴리머 섬유 사이의 강한 접착력은 유리하게는 필름의 길이를 따라, 특히 전극 필름의 두께를 따라 큰 전도성 경로를 형성함으로써, 전도성 플레이크를 통해, 필름 두께에 걸쳐 전도성 입자를 연결하는 3차원 전도성 매트릭스를 형성한다. 이는 결국 생성되는 전극 필름(131), 그 결과 전체 전극의 전기 저항을 감소시킨다. 실시예 10 내지 11에서, 150 마이크론 두께의 전극 필름으로부터 만들어진 80 패럿 전기 이중층 커패시터의 전기 저항은, 조성물에 5 wt.%의 전도성 플레이크가 첨가된 경우, 70% 넘게 감소한다.
전도성 플레이크의 첨가는 또한 놀랍게도 자기지지형 필름의 개선된 강도를 보였다. 일부 리튬-이온 배터리 제조를 위한 슬러리 방법이 전도성을 개선하기 위하여 흑연 플레이크를 사용하였으나, 슬러리 방법에서 필름 강도의 필요성이나 요구가 있었던 것은 아니었다.
조성물(100)을 전기 전도성 자기지지형 전극 필름(131)으로 제조하는 방법은 조성물(100)의 성분들을 건조 형태만으로, 또는 보다 전형적으로는 물 또는 다른 액체 윤활제(105)의 존재하에 전단 조건에서 습윤 형태로 혼합하고 블렌딩하는(110) 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 그 후 블렌딩되고 예비-피브릴화된 페이스트(112)를 압출 공정(120) 및 캘린더링 또는 압연 공정(130)을 통해 가열의 필요 없이 또는 최소한의 가열을 필요로 하여 전극 필름(131)으로 가공하는 단계를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단계 2에서 상기 예비-피브릴화된 페이스트(112)는 압출되어, 좋기로는 압출된 시트 형태의, 압출된 생성물(121)이 된다. 단계 3에서 상기 압출된 생성물(121)은 여러 번 캘린더링 또는 압연되어(130) 자기지지형 전극 필름(131)을 형성한다.
바람직한 일 구현예에서, 블렌딩(110) 공정 중에 예비-피브릴화를 돕기 위하여, 및 압출(120) 공정 및 압연 공정(130) 중에 피브릴화를 돕기 위하여, 액체 윤활제(105)가 상기 조성물(100)에 첨가된다. 본 발명의 바람직한 액체 윤활제(105)는 비제한적으로 물, 고비점 용매, 소포제, 분산 보조제, 피롤리돈 미네랄 스피릿, 케톤, 계면활성제, 나프타, 아세테이트, 알코올, 글리콜, 톨루엔, 아세톤, 클로로포름, 자일렌, Isopars™, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
바람직한 일 구현예에서, 본 조성물(100)은 활성 입자로서 80 wt.% 내지 85 wt.%의 6-마이크론 활성탄(210), 피브릴화 가능한 폴리머로서 5 wt.% 내지 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(220), 구형 전도성 입자로서 5 wt.% 내지 10 wt.%의 수퍼 P 카본 입자(230), 및 전도성 플레이크로서 2 wt.% 내지 5 wt.%의 흑연 플레이크(240)를 포함한다. 에탄올은 바람직한 액체 윤활제로서 사용될 수 있다. 혼합물(111)을 전극 필름으로 제조할 경우, 블렌딩(110), 압출(120) 또는 압연 공정(130) 중에 가열이 필요하지 않으므로, 단순한 저에너지-소비 페이스트-압출 전극 제조방법이다.
페이스트를 전극으로 가공하거나 제조하는 것을 용이하게 하기 위하여 전극 필름은 0.01 kg/mm2 초과, 좋기로는 0.03 kg/mm2 초과의 인장 강도를 갖는 것이 산업계에서 바람직하다. 도 2에 도시한 바와 같이 전도성 플레이크(240)를 구조(201) 내에 첨가하면, 본 조성물로부터 만들어지는 본 전극 필름의 인장 강도는 0.04 kg/mm2 초과, 대부분의 실험 시험에서 0.09 kg/mm2 초과(실시예 1 내지 7)의 인장 강도를 나타낸다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 조성물은 활성 입자(310)로서 80 wt.% 내지 85 wt.%의 6-마이크론 활성탄, 피브릴화 가능한 폴리머로서 3 wt.% 내지 5 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(320) 및 2 wt.% 내지 3 wt.%의 폴리에틸렌(321), 구형 전도성 입자로서 5 wt.% 내지 10 wt.%의 수퍼 P 카본 입자(330), 및 전도성 플레이크로서 2 wt.% 내지 5 wt.%의 흑연 플레이크(340)를 포함한다. 톨루엔 또는 아세탄을 액체 윤활제(105)로서 사용한다. 이 혼합물(111)을 전극 필름으로 제조할 경우, 블렌딩(110), 압출(120) 또는 압연(130) 공정 중에 가열이 필요하지 않다.
따라서, 본 발명은 소결을 위해 또는 다른 바인더 첨가 및 가열을 위해 요구되는 것보다 비교적 낮은 에너지 소비량을 나타낸다. 본 발명의 대부분의 측면에서, 열은 필요하지 않으며, 만약 열이 사용된다면, 이는 밀폐된 챔버와 같이 닫힌 환경에서 수행될 수 있고 가열이 제한되고 제어될 수 있는 블렌딩 단계에 국한된다. 이는 과도한 열을 요구하고 제한된 가열 제어를 제공하였던 압출 및 압연 단계에서의 종래의 가열과는 대조적이다.
그러나, 대안적 일 구현예에서, 압출(120) 및 압연(130) 공정 중에 최소량의 열을 가열하면, 전극 필름의 최종 구조(301)의 인장 강도를 도 3에 도시하고 실시예 8 내지 9에서 기술한 바와 같이 예를 들어 0.36 kg/mm2 내지 0.50 kg/mm2로 더 증가시킬 수 있다.
본 발명은 페이스트-압출 전극 제조 공정 중에 3차원 전도성 매트릭스를 형성하면서 폴리머-안정화 입자 전극을 강화시키기 위하여 전도성 플레이크를 사용하는 신규한 조성물 및 저에너지 소비 방법을 제공한다. 본 발명은 열 및 요구되는 인장 강도를 달성하기 위하여 사용되는 제2 폴리머의 양을 제한하면서, 전체 전극 또는 장치의 성능을 보존한다.
다시 도 1을 참조하면, 블렌딩 공정(110)은 전형적으로 상기 혼합물(111)에 전단력을 가할 수 있는 블렌딩 머신에서 수행된다. 블렌딩 머신의 예로는 비제한적으로 볼 밀, 제트 밀, 핀 밀, 임팩트 분쇄기(impact pulverizations), 해머 밀, 기계식 교반기, 파쇄기, 및 그라인더가 있다.
본 발명은 다양한 용도를 위한 전극을 형성하기 위하여 집전체 상에 자기지지형 전극 필름(131)을 압착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 집전체는 비제한적으로 금속 또는 합금 호일, 예컨대 알루미늄 호일, 구리 호일, 티타늄 호일; 금속 또는 합금 메쉬, 예컨대 알루미늄 메쉬, 구리 메쉬, 티타늄 메쉬; 전도성 탄소 직물, 에칭된 금속 호일, 및 코팅된 금속 호일을 포함할 수 있다. 에칭된 알루미늄 호일과 같은 에칭된 집전체는 전극 필름(131)의 집전체에 대한 접착력을 증가시키는데 사용될 수 있다. 밀착력(coherence)을 증가시키고 전극 필름(131)과 집전체 사이의 계면 저항을 감소시키기 위하여 얇은 층의 접착 필름이 집전체 상에 코팅될 수 있다. 접착 필름은 Acheson Colloids사(1600 Washington Ave., Port Huron, Mich. 48060, 전화번호: 1-800-984-5581)의 상품명 Electrodag® EEB-012으로 판매되는 제품일 수 있다. 접착 필름은 10 마이크론 미만의 두께를 갖는 탄소 코팅일 수도 있다.
전극 필름(131)을 에너지 저장 장치에 적용하는 것 외에, 이들 자기지지형 필름(131)은, 사용된 활성 입자의 유형에 따라, 빠른 흡수, 탈착, 또는 반응 동력이 요구되는 분야, 또는 재료의 더 양호한 사용 및 소형화가 바람직한 분야, 예컨대 가스 필터, 촉매 지지체, 액체 분리 및 수처리 분야에 사용될 수 있다.
실시예
본 발명은 이하 실시예를 통해 보다 상세하게 기술될 것이다.
실시예 1
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 8 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 2 wt.%의 흑연 플레이크(6 마이크론 직경).
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.05 kg/mm2이다.
실시예 2
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 5 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 5 wt.%의 흑연 플레이크(6 마이크론 직경).
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.09 kg/mm2이다.
비교실시예 3
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 10 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 및 전도성 플레이크 없음. 성분 1) 내지 3)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.03 kg/mm2이다.
실시예 4
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 8 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 2 wt.%의 흑연 플레이크(15 마이크론 직경).
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.09 kg/mm2이다.
실시예 5
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 8 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 2 wt.%의 흑연 플레이크(50 마이크론 직경).
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.04 kg/mm2이다.
실시예 6
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 6 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 4 wt.%의 그래핀. 성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.10 kg/mm2이다.
실시예 7
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 8 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 7 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 5 wt.%의 알루미늄 플레이크(15 마이크론 직경).
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.12 kg/mm2이다.
실시예 8
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 5 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 3 wt.%의 폴리에틸렌; 4) 8 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 5) 4 wt.%의 흑연 플레이크.
성분 1) 내지 5)의 총 중량의 5배의 톨루엔을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.36 kg/mm2이다.
실시예 9
활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 5 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 3 wt.%의 폴리에틸렌; 4) 7 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 5) 5 wt.%의 그래핀.
성분 1) 내지 5)의 총 중량의 5배의 아세톤/에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 전극 필름의 인장 강도는 0.50 kg/mm2이다.
실시예 10
활성탄 전극:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 5 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 5 wt.%의 그래핀.
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 150 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
상기 150 마이크론 두께의 전극 필름을 접착 필름-코팅된 Al 호일(15 ㎛) 상에 압착하여 전극이 되게 하였다.
상기 전극으로부터 80 패럿 전기 이중층 커패시터(EDLCs)를 제조하였다.
80 패럿 EDLCs의 얻어진 전기 저항은 7.5 mΩ이다.
비교실시예 11
활성탄 전극:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 6-마이크론 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 10 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 및 전도성 플레이크 없음.
성분 1) 내지 3)의 총 중량의 5배의 에탄올을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 150 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
상기 150 마이크론 두께의 전극 필름을 접착 필름-코팅된 Al 호일(15 ㎛) 상에 압착하여 전극이 되게 하였다.
상기 전극으로부터 80 패럿 전기 이중층 커패시터(EDLCs)를 제조하였다.
80 패럿 EDLCs의 얻어진 전기 저항은 25 mΩ이다.
실시예 12
황-함침 활성탄 전극 필름:
조성물은 다음을 포함한다: 1) 80 wt.%의 황-함침 활성탄; 2) 10 wt.%의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 3) 7 wt.%의 수퍼 P 탄소 입자; 4) 3 wt.%의 흑연 플레이크.
성분 1) 내지 4)의 총 중량의 5배의 물을 액체 윤활제로서 조성물에 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
블렌딩 후, 상기 혼합물이 페이스트로 변한 다음, 실온에서(열 없이) 100 마이크론 두께의 자기지지형 필름으로 압출 및 압연하였다.
얻어진 자기지지형 필름의 인장 강도는 0.10 kg/mm2이다.
상기 100 마이크론 두께의 전극 필름을 접착 필름-코팅된 Al 호일(15 ㎛) 상에 압착하여 캐소드 리튬-황 배터리의 캐소드가 되게 하였다.
얻어진 캐소드는 cm2당 5 mg 초과의 황 함유량으로 황 당 1,236 mAh/g의 높은 용량을 나타낸다.

Claims (55)

  1. 전극으로서 사용하기에 적합한 전극 필름을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 다음 단계들을 포함하는 것인 방법:
    (a) 예비-피브릴화(pre-fibrillated) 페이스트를 형성하기 위하여, 다음을 포함하는 조성물을 블렌딩하는 단계:
    (i) 60 중량% 초과의 활성 입자;
    (ii) 최대 15 중량%의 적어도 1종의 피브릴화 가능한(fibrillatable) 폴리머 바인더;
    (iii) 최대 15 중량%의 구형 전도성 입자; 및
    (iv) 최대 10 중량%의 전도성 플레이크,
    (b) 상기 페이스트를 압출된 생성물로 압출하는 단계; 및
    (c) 상기 압출된 생성물을 압연하여 전극 필름을 제조하는 단계,
    여기서, 압출 및 압연은 피브릴화 가능한 폴리머 바인더를 피브릴화시키는 역할을 한다.
  2. 제1항에 있어서, 활성 입자는 활성탄 입자, 황-함침 활성탄 입자, 리튬-산소 함유 화합물, 안정화 리튬 금속 분말, 금속 산화물 입자, 금속 황화물 입자, 금속 질화물 입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 활성 입자의 입자 크기는 1 내지 50 마이크론 범위인 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 활성 입자의 입자 크기는 5 내지 20 마이크론 범위인 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 피브릴화 가능한 폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 코폴리머, 다양한 폴리머 블렌드, 천연 또는 합성 고무, 폴리아미드, 폴리우레탄, 액체 수지, 실리콘, 엘라스토머 폴리머, 올레핀 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전도성 입자는 구형 전도성 입자인 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 구성 전도성 입자는 카본 블랙 입자, 수퍼 P 카본 입자, 수퍼 C65 카본 입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 구형 전도성 입자는 입자 크기가 1 마이크론 미만인 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 구형 전도성 입자는 입자 크기가 0.01 마이크론 미만 내지 0.1 마이크론 범위인 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 전도성 플레이크는 금속 플레이크, 좋기로는 알루미늄 플레이크, 흑연 플레이크, 그래핀, 팽창 흑연 플레이크, 전도성 폴리머 플레이크 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 전도성 플레이크는 직경이 1 내지 40 마이크론 범위인 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 전도성 플레이크는 직경이 5 내지 20 마이크론 범위인 것인 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 전도성 플레이크의 두께는 0.001 마이크론 내지 5 마이크론 범위인 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전도성 플레이크의 두께는 1 마이크론 미만인 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 액체 윤활제를 상기 조성물에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 액체 윤활제는 조성물 중 나머지 성분들의 중량의 최대 5배의 비율로 첨가되는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 액체 윤활제는 물, 고비점 용매, 소포제, 분산 보조제, 피롤리돈 미네랄 스피릿, 케톤, 계면활성제, 나프타, 아세테이트, 알코올, 글리콜, 톨루엔, 아세톤, 클로로포름, 자일렌, Isopars™ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  18. 제1항에 있어서, 블렌딩 단계는 상기 조성물에 전단력을 가할 수 있는 블렌딩 머신에서 수행되는 것인 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 블렌딩 머신은 볼 밀, 제트 밀, 핀 밀, 임팩트 분쇄기(impact pulverizations), 해머 밀, 기계식 교반기, 파쇄기 및 그라인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  20. 제1항에 있어서, 피브릴화 조성물을 압출 및 압연하는 단계는 실온에서 수행되는 것인 방법.
  21. 제1항에 있어서, 피브릴화 조성물을 압출 및 압연하는 단계는 상기 피브릴화 가능한 폴리머의 연화점과 동등한 온도 및 압력에서 수행되는 것인 방법.
  22. 제1항에 있어서, 전극 필름은 0.04 kg/mm2 초과의 인장 강도를 갖는 것인 방법.
  23. 제22항에 있어서, 전극 필름은 0.09 kg/mm2 초과의 인장 강도를 갖는 것인 방법.
  24. 제1항에 있어서, 상기 전극 필름을 집전체 상에 압착하여 에너지 저장 장치에 사용되는 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 집전체는 금속 호일, 합금 호일, 금속 메쉬, 합금 메쉬, 전도성 탄소 직물, 에칭된 금속 호일 및 코팅된 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  26. 제25항에 있어서, 금속 호일 및 합금 호일은 알루미늄 호일, 구리 호일 및 티타늄 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  27. 제25항에 있어서, 금속 메쉬 및 합금 메쉬는 알루미늄 메쉬, 구리 메쉬 및 티타늄 메쉬로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  28. 제25항에 있어서, 에칭된 금속 호일은 에칭된 알루미늄 호일, 에칭된 구리 호일 및 에칭된 티타늄 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  29. 제25항에 있어서, 코팅된 금속 호일은 탄소-코팅된 금속 호일 및 접착 필름-코팅된 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  30. 제1항에 있어서, 장치는 에너지 저장 장치, 필터 및 촉매 지지체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  31. 제24항에 있어서, 에너지 저장 장치는 전기 이중층 커패시터, 리튬-황 배터리, 리튬-이온 배터리, 리튬-이온 커패시터, 연료 전지 및 수소 저장 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  32. 전극으로 사용하기에 적합한, 다음을 포함하는 전극 필름:
    (a) 60 중량% 초과의 활성 입자;
    (b) 최대 15 중량%의 적어도 1종의 피브릴화 가능한 폴리머 바인더;
    (c) 최대 15 중량%의 구형 전도성 입자; 및
    (d) 최대 10 중량%의 전도성 플레이크.
  33. 제32항에 있어서, 활성 입자는 활성탄 입자, 황-함침 활성탄 입자, 리튬-산소 함유 화합물, 안정화 리튬 금속 분말, 금속 산화물 입자, 금속 황화물 입자, 금속 질화물 입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  34. 제32항에 있어서, 상기 활성 입자의 입자 크기는 1 내지 50 마이크론 범위인 것인 전극 필름.
  35. 제34항에 있어서, 상기 활성 입자의 입자 크기는 5 내지 20 마이크론 범위인 것인 전극 필름.
  36. 제32항에 있어서, 피브릴화 가능한 폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 코폴리머, 다양한 폴리머 블렌드, 천연 또는 합성 고무, 폴리아미드, 폴리우레탄, 액체 수지, 실리콘, 엘라스토머 폴리머, 올레핀 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  37. 제32항에 있어서, 상기 전도성 입자는 구형 전도성 입자인 것인 전극 필름.
  38. 제37항에 있어서, 구성 전도성 입자는 카본 블랙 입자, 수퍼 P 카본 입자, 수퍼 C65 카본 입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  39. 제38항에 있어서, 구형 전도성 입자는 입자 크기가 1 마이크론 미만인 것인 전극 필름.
  40. 제39항에 있어서, 구형 전도성 입자는 입자 크기가 0.01 마이크론 미만 내지 0.1 마이크론 범위인 것인 전극 필름.
  41. 제32항에 있어서, 전도성 플레이크는 금속 플레이크, 좋기로는 알루미늄 플레이크, 흑연 플레이크, 그래핀, 팽창 흑연 플레이크, 전도성 폴리머 플레이크 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  42. 제41항에 있어서, 전도성 플레이크는 직경이 1 내지 40 마이크론 범위인 것인 전극 필름.
  43. 제42항에 있어서, 전도성 플레이크는 직경이 5 내지 20 마이크론 범위인 것인 전극 필름.
  44. 제42항에 있어서, 상기 전도성 플레이크의 두께는 0.001 마이크론 내지 5 마이크론 범위인 것인 전극 필름.
  45. 제44항에 있어서, 상기 전도성 플레이크의 두께는 1 마이크론 미만인 것인 전극 필름.
  46. 제32항에 있어서, 전극 필름은 0.04 kg/mm2 초과의 인장 강도를 갖는 것인 전극 필름.
  47. 제46항에 있어서, 전극 필름은 0.09 kg/mm2 초과의 인장 강도를 갖는 것인 전극 필름.
  48. 제32항에 있어서, 상기 전극 필름은 집전체 상에 압착되어 에너지 저장 장치에 사용되는 전극을 형성하는 것인 전극 필름.
  49. 제48항에 있어서, 집전체는 금속 호일, 합금 호일, 금속 메쉬, 합금 메쉬, 전도성 탄소 직물, 에칭된 금속 호일 및 코팅된 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  50. 제49항에 있어서, 금속 호일 및 합금 호일은 알루미늄 호일, 구리 호일 및 티타늄 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  51. 제49항에 있어서, 금속 메쉬 및 합금 메쉬는 알루미늄 메쉬, 구리 메쉬 및 티타늄 메쉬로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  52. 제49항에 있어서, 에칭된 금속 호일은 에칭된 알루미늄 호일, 에칭된 구리 호일 및 에칭된 티타늄 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  53. 제49항에 있어서, 코팅된 금속 호일은 탄소-코팅된 금속 호일 및 접착 필름-코팅된 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  54. 제32항에 있어서, 장치는 에너지 저장 장치, 필터 및 촉매 지지체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
  55. 제48항에 있어서, 에너지 저장 장치는 전기 이중층 커패시터, 리튬-황 배터리, 리튬-이온 배터리, 리튬-이온 커패시터, 연료 전지 및 수소 저장 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전극 필름.
KR1020197012235A 2016-10-28 2017-10-11 전도성 플레이크-강화, 폴리머-안정화 전극 조성물 및 그 제조방법 KR102479910B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662414212P 2016-10-28 2016-10-28
US62/414,212 2016-10-28
PCT/CA2017/000221 WO2018076098A1 (en) 2016-10-28 2017-10-11 Conductive-flake strengthened, polymer stabilized electrode composition and method of preparing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190078576A true KR20190078576A (ko) 2019-07-04
KR102479910B1 KR102479910B1 (ko) 2022-12-22

Family

ID=62022960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197012235A KR102479910B1 (ko) 2016-10-28 2017-10-11 전도성 플레이크-강화, 폴리머-안정화 전극 조성물 및 그 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11165053B2 (ko)
EP (1) EP3533095A4 (ko)
JP (1) JP7108607B2 (ko)
KR (1) KR102479910B1 (ko)
CN (1) CN110073531B (ko)
CA (1) CA3041909A1 (ko)
WO (1) WO2018076098A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10847780B2 (en) * 2016-09-16 2020-11-24 Pacesetter, Inc. Battery electrode and methods of making
WO2019139952A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 South Dakota Board Of Regents Layered high capacity electrodes
TWI668902B (zh) * 2018-04-03 2019-08-11 臺灣塑膠工業股份有限公司 電極片與電化學儲能元件
KR102111920B1 (ko) * 2019-03-27 2020-05-18 베스트그래핀(주) 도전성 페이스트 조성물과 이를 이용하여 형성된 외부전극을 가지는 전자부품
CN110571422A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 广州鹏辉能源科技股份有限公司 改性高镍正极材料及其制备方法、高镍正极浆料、电芯、锂离子电池及用电设备
CN110690450B (zh) * 2019-10-24 2023-03-31 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种碳电极及其成型方法和用途
JP7477147B2 (ja) 2020-04-14 2024-05-01 学校法人 関西大学 リチウム硫黄二次電池の正極用バインダ
US20230133395A1 (en) * 2020-10-21 2023-05-04 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode for Secondary Battery, Secondary Battery Including the Same, and Method of Manufacturing Electrode
DE102020131233A1 (de) * 2020-11-25 2022-05-25 Netzsch Trockenmahltechnik Gmbh Verfahren zur herstellung eines homogenisierten gemischs aus kohlenstoff, schwefel und ptfe
DE102020216546A1 (de) 2020-12-23 2022-06-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenpulvermischung einer Batteriezelle
US20230178754A1 (en) * 2021-01-27 2023-06-08 Lg Energy Solution, Ltd. Free-Standing Film For Dry Electrode, Manufacturing Apparatus Thereof, Dry Electrode Including The Same, And Secondary Battery
JPWO2022163186A1 (ko) * 2021-01-27 2022-08-04
CN113675362A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 蜂巢能源科技有限公司 干法制备电极片的方法、系统及应用
DE102021209121B4 (de) 2021-08-19 2023-05-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren zur lösungsmittelfreien Herstellung einer Elektrode und bereitgestellte Elektrode
CN113964288B (zh) * 2021-10-26 2022-06-07 深圳市杰曼科技股份有限公司 纤维膜片及极片的制备方法
CN113896296A (zh) * 2021-11-08 2022-01-07 中机国际工程设计研究院有限责任公司 塑性片内嵌粒子复合电极及其制备方法
CN116682926A (zh) * 2022-02-22 2023-09-01 太仓中科赛诺新能源科技有限公司 一种多孔自支撑体柔性厚电极及其制备方法
DE102022113504A1 (de) * 2022-05-30 2023-11-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Erzeugen eines Recyclats aus Trockenbeschichtungsmaterial, Recyclat, Verfahren zur lösungsmittelfreien Elektrodenherstellung sowie Elektrode

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09171823A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Ngk Insulators Ltd 電気化学素子の活物質体、電気化学素子の活性部材、電気化学素子の活物質体の製造方法および電気化学素子の活性部材の製造方法
EP1091433A1 (en) * 1998-05-27 2001-04-11 TDK Corporation Method of producing an electrode for non-aqueous electrolytic secondary cells
JP2003257416A (ja) * 2002-03-04 2003-09-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd リチウムイオン二次電池用正極および該正極を用いたリチウムイオン二次電池
US20050042513A1 (en) * 2003-08-19 2005-02-24 Curran Patrick Michael Carbon electrode for use in aqueous electrochemical devices and method of preparationo

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4194040A (en) 1969-04-23 1980-03-18 Joseph A. Teti, Jr. Article of fibrillated polytetrafluoroethylene containing high volumes of particulate material and methods of making and using same
CA980038A (en) 1969-04-23 1975-12-16 Dexter Worden Flexible, non-woven compositions and process for producing same
JPH07105316B2 (ja) 1985-08-13 1995-11-13 旭硝子株式会社 電気二重層コンデンサ用分極性電極及びその製造方法
JP2618694B2 (ja) 1988-08-20 1997-06-11 トキコ株式会社 サスペンション制御回路
JPH091134A (ja) 1995-06-16 1997-01-07 Nitto Kogyo Co Ltd 活性炭充填静置型水処理装置
WO2003046243A1 (en) * 2001-11-26 2003-06-05 Integran Technologies Inc. Thermo-mechanical treated lead alloys
US6127474A (en) 1997-08-27 2000-10-03 Andelman; Marc D. Strengthened conductive polymer stabilized electrode composition and method of preparing
US6096453A (en) * 1998-06-19 2000-08-01 Adven Polymers, Inc. Polymeric thin-film reversible electrochemical charge storage devices
JP2000021387A (ja) * 1998-07-01 2000-01-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd シート型電池
JP2000133267A (ja) 1998-10-28 2000-05-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウム二次電池用負極活物質材料およびこれを用いたリチウム二次電池
US20020142214A1 (en) * 2000-02-04 2002-10-03 Pekala Richard W. Multi-layer electrode assembly including a gel-forming polymer and an adhesive resin material
US6589299B2 (en) 2001-02-13 2003-07-08 3M Innovative Properties Company Method for making electrode
JP2003272572A (ja) * 2002-03-20 2003-09-26 Dainippon Printing Co Ltd 電池用外装体と電池の包装方法
DE10237870B4 (de) * 2002-08-19 2013-06-27 Dilo Trading Ag Verfahren zur Herstellung von Batterieelektroden und die Verwendung dieser Batterieelektroden zum Herstellen von Sekundär-Lithium-Batterien sowie Batterieelektroden
US7295423B1 (en) 2003-07-09 2007-11-13 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based adhesive electrode and methods of making same
KR20050063292A (ko) * 2003-12-22 2005-06-28 주식회사 지에이코리아테크 가요성 전면전극 필름과 이를 이용한 네온 플렉스 소자
JP4640013B2 (ja) * 2005-07-25 2011-03-02 Ｔｄｋ株式会社 電気化学素子用電極の製造方法および電気化学素子の製造方法
JP2007095465A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 封口電池及びその製造方法
JP4499795B2 (ja) * 2005-10-11 2010-07-07 昭和電工株式会社 電気二重層キャパシタ用集電体、電気二重層キャパシタ用電極、及び電気二重層キャパシタ、並びにそれらの製造方法
JP5109323B2 (ja) * 2006-09-29 2012-12-26 日本ケミコン株式会社 電気化学素子用電極及びその製造方法、並びに電気化学素子
JP4081125B2 (ja) * 2006-12-27 2008-04-23 株式会社パワーシステム 電気二重層キャパシタ用正電極及び電気二重層キャパシタ
CN101685710B (zh) * 2008-09-26 2012-07-04 通用电气公司 制备组合物、包含组合物的薄片及包含薄片的电极的方法
US9093693B2 (en) * 2009-01-13 2015-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Process for producing nano graphene reinforced composite particles for lithium battery electrodes
AU2011279530A1 (en) * 2010-07-14 2013-01-31 Monash University Material and applications therefor
JP2012109028A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池およびその製造方法
JP5736928B2 (ja) * 2011-04-18 2015-06-17 日立化成株式会社 キャパシタ用導電下地塗料、キャパシタ用電極、並びに電気二重層キャパシタ及びリチウムイオンキャパシタ
JP5952387B2 (ja) 2011-05-03 2016-07-13 アクシオン パワー インターナショナル，インコーポレイテッドＡｘｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ． 電極に用いるカーボンシート製造方法
JP6216965B2 (ja) * 2012-01-31 2017-10-25 住友大阪セメント株式会社 電極材料と電極板及びリチウムイオン電池並びに電極材料の製造方法、電極板の製造方法
WO2013147174A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 三菱レイヨン株式会社 多孔質電極基材、その製造方法及び前駆体シート
CN104521033B (zh) * 2012-03-30 2019-06-14 钟琳达 能量存储器电极及制备方法
CN104247109B (zh) * 2012-04-23 2016-08-24 日本瑞翁株式会社 锂离子二次电池
CN111509227A (zh) 2013-01-25 2020-08-07 帝人株式会社 非水电解质二次电池用的超极细纤维状碳超极细纤维状碳集合物、复合物和电极活性物质层
CN103579578B (zh) * 2013-11-14 2016-03-02 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其负极极片
JP2016001593A (ja) * 2014-05-21 2016-01-07 株式会社リコー 非水系電解液蓄電素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09171823A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Ngk Insulators Ltd 電気化学素子の活物質体、電気化学素子の活性部材、電気化学素子の活物質体の製造方法および電気化学素子の活性部材の製造方法
EP1091433A1 (en) * 1998-05-27 2001-04-11 TDK Corporation Method of producing an electrode for non-aqueous electrolytic secondary cells
JP2003257416A (ja) * 2002-03-04 2003-09-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd リチウムイオン二次電池用正極および該正極を用いたリチウムイオン二次電池
US20050042513A1 (en) * 2003-08-19 2005-02-24 Curran Patrick Michael Carbon electrode for use in aqueous electrochemical devices and method of preparationo

Also Published As

Publication number Publication date
EP3533095A4 (en) 2020-03-25
WO2018076098A1 (en) 2018-05-03
US20190280289A1 (en) 2019-09-12
KR102479910B1 (ko) 2022-12-22
JP7108607B2 (ja) 2022-07-28
US11165053B2 (en) 2021-11-02
CA3041909A1 (en) 2018-05-03
EP3533095A1 (en) 2019-09-04
CN110073531A (zh) 2019-07-30
JP2020501338A (ja) 2020-01-16
CN110073531B (zh) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102479910B1 (ko) 전도성 플레이크-강화, 폴리머-안정화 전극 조성물 및 그 제조방법
KR101724755B1 (ko) 조성물, 이 조성물을 포함하는 시트 및 이 시트를 포함하는 전극의 제조 방법
Ding et al. Peanut shell hybrid sodium ion capacitor with extreme energy–power rivals lithium ion capacitors
KR101056734B1 (ko) 고밀도 슈퍼 커패시터의 전극 및 그의 제조방법
US7567429B2 (en) Electrode material for electric double layer capacitor and process for producing the same
JP4605467B2 (ja) 電気化学素子の製造方法
KR101988691B1 (ko) 에너지 저장장치용 전극과 그 제조방법
US20140030590A1 (en) Solvent-free process based graphene electrode for energy storage devices
JP2020501338A5 (ko)
KR20050075811A (ko) 탄소-다공성 지지체 복합 전극 및 그 제조방법
WO2006118235A1 (ja) 電気化学素子電極
US20210155766A1 (en) Compositions and methods for electrode fabrication
WO2017197299A1 (en) Compositions and methods for electrode fabrication
JP2009212113A (ja) 電気化学素子電極用シートの製造方法
CN111312527A (zh) 电极片及其制备方法、电容器
WO2008054029A1 (en) Electrode membrane, electrode and method for producing the same, and electric double layer capacitor
JP2002175950A (ja) 電気二重層キャパシタ用電極体の製造方法
WO2005001861A1 (ja) 電気二重層キャパシタ用電極の製造方法
JP3580153B2 (ja) 電気二重層キャパシタ用電極の製造方法
TWI467597B (zh) 製造組合物、包含該組合物之片材及包含該片材之電極之方法
JP2017535080A (ja) 高密度炭素電極の用途に適した高密度炭素材料の製造方法
JPWO2009107716A1 (ja) 電気化学素子電極の製造方法
JP2000143225A (ja) 活性炭素材およびその製造法
JP2004031986A (ja) 電気二重層コンデンサ用電極
JP2009212144A (ja) 電気二重層キャパシタ用電極シート

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right