KR20200136039A - 전극 제작을 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

전극 제작을 위한 조성물 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200136039A
KR20200136039A KR1020207032841A KR20207032841A KR20200136039A KR 20200136039 A KR20200136039 A KR 20200136039A KR 1020207032841 A KR1020207032841 A KR 1020207032841A KR 20207032841 A KR20207032841 A KR 20207032841A KR 20200136039 A KR20200136039 A KR 20200136039A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
electrode
standalone
roll mill
wet
Prior art date
Application number
KR1020207032841A
Other languages
English (en)
Inventor
푸 장
마이클 위솜
Original Assignee
나비타스 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 나비타스 시스템즈, 엘엘씨 filed Critical 나비타스 시스템즈, 엘엘씨
Publication of KR20200136039A publication Critical patent/KR20200136039A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/16—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
    • 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
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • 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
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/443—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds
    • H01B3/445—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds from vinylfluorides or other fluoroethylenic compounds
    • 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
    • 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
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

종래의 건식 프로세스 제작 기술을 개선하는 프로세스에 의해 전극용의 독립형 전극 필름을 제작하고 이용하는 조성물 및 방법이 제공된다. 초기 독립형 필름을 형성하기 위한 프로세스가 제공된다. 초기 독립형 필름은 액체 처리 보조제의 존재하에 압축되어 전극 필름으로 되며, 이에 의해 액체 처리 보조제의 존재는 롤 밀 통과 횟수를 감소시켜 전극에서 이용하기에 적합한, 비교적 증가된 필름 다공성과 기계적 강도를 갖는 견고한 전극 필름을 달성한다.

Description

전극 제작을 위한 조성물 및 방법
관련 출원의 상호참조
본 출원은, 참조에 의해 그 전체 내용을 본 명세서에 포함시키는, 2018년 4월 13일 출원된 미국 가출원 번호 제62/657,211호에 의존하며 그 우선권을 주장한다.
정부 권리 진술
본 개시내용은 미국 에너지 국(Department of Energy)에 의해 수여된 계약 번호 DE-EE0005385호에 따른 정부 지원하에 생성되었다. 정부는 본 발명에서 소정의 권한을 가진다.
분야
본 개시내용은 우수한 기계적 속성을 갖는 전극을 형성하기 위한 배터리 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 리튬 이온 배터리에 이용하기에 적합한 얇은 전극을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
재충전식 리튬 이온 배터리는, 전기/하이브리드 차량, 휴대폰 및 카메라에 전력을 공급하는 것 등의 필수 응용에서 점점 더 많이 이용되고 있다. 이들 배터리 시스템을 재충전하는 것은, 배터리 방전 동안에 디바이스에 전력을 공급하는데 이용되는 전극들 사이 및 그 전극들에서의 화학 반응을 역전시킴으로써 추가 전력을 전달할 수 있도록 배터리를 준비하는 전기 에너지를 이용하여 달성된다.
전기화학적 전지에서 이용하기 위한 전형적인 전극 제조 기술은 활성 전극 재료의 형성을 포함하며, 이 재료는 그 다음, 전도성 기판 상에 코팅되거나 압출된다. 활성 전극 재료는 활성 재료를 결합시키는 역할을 하는 바인더(binder)와 혼합된다. 이들 바인더는 일반적으로 폴리머 또는 수지이다. 적절한 바인더의 형성을 보조하기 위해, 제형(formulation)은 용매, 가소제 또는 액체 등의 첨가제를 이용하여 바인더 재료를 용해시켜 전도성 기판에 효과적으로 코팅될 수 있는 습식 슬러리(wet slurry)를 형성한다. 바인더의 접착 속성을 개선하기 위해 활성 재료와 조합하기 전에 또는 조합 동안에 바인더 재료를 피브릴화(fibrillate)하는 것이 유리하다. 활성탄 또는 기타의 다공성 탄소 재료 등의 첨가제는, 바인더를 피브릴화하는 역할을 하는 압출기 또는 기타의 장치에서 바인더 재료와 함께 도입될 수 있다. 피브릴화되면, 바인더 재료는 활성 재료에 대한 지원을 향상시킨다.
기존 배터리에서, 폴리머 바인더는 용매에 용해되어 주변 활성 입자를 코팅한다. 용매가 제거되면 폴리머가 끈적거리게 되고 기판에 대한 접착력이나 입자 사이의 응집력을 제공한다. 이 프로세스 동안에, 용매는 습식 슬러리로서 바인더 재료와 상호혼합된 상태로 유지된다. 압출 또는 코팅에 이어, 이러한 첨가제의 계속적인 존재는 일반적으로 전지 성능에 해를 끼치므로 습식 슬러리가 건조되어 용매를 제거한다. 불행히도, 건조 프로세스는 일반적인 제조 조건의 짧은 시간 하에서 완전히 달성하기 어렵기 때문에 빠른 건조 시간이 요구된다. 이것은, 전극에 잔존 첨가제와 불순물이 남아 있게 할 수 있다.
건조 바인더 제형은, 고 전단 혼합(high shear mixing)을 거칠 때 바인더를 피브릴화하는 역할을 하는 첨가제를 바인더에 포함시킴으로써 건조 단계를 감소시키거나 제거하는 것을 시도해 왔다. 피브릴화된 바인더는 재료를 함께 고정하는 거미줄형 구조를 생성한다. 활성탄(AC)은 바인더 피브릴화를 촉진하는데 이용되는 전형적인 첨가제이다; 그러나, 전극의 개선된 속성을 촉진할 수 있는 대체 다공성 탄소 재료를 추가함으로써 이에 관해 현재의 기술이 개선되었다(예를 들어, WO/2017/197299 참조). 이들 피브릴화 첨가제의 이용은 활성탄에 의해 부여되는 전극에 대한 기생 질량과 비용을 감소시킨다.
이들 발전에도 불구하고, 건식 롤 밀링 프로세스(dry roll milling process)를 이용하여 전기화학적 전지에서 이용하기에 적합한 전극을 제작할 때 비교적 불량한 다공성 또는 기계적 강도가 발생한다. 리튬 이온 배터리에서 이용하기에 적합한 것과 같은 비교적 얇은 전기화학적 전극을 생산하려는 경우, 전극 재료가 반복적으로 롤 밀을 통해 통과되어야 하므로 수율이 감소하고 처리 비용이 추가된다. 따라서, 재충전가능한 배터리의 전극에 이용되는 재료의 기계적 속성과 가공성을 개선시키기 위한 새로운 재료와 방법이 필요하다.
전기화학적 활성 재료의 필름을 포함하는 전극을 달성하기 위한 프로세스가 제공된다. 이 프로세스는, 건식 프로세스 전극 제조 기술을 보완하여 빠른 처리량 등의 건식 프로세스 전극 형성의 이점과 함께 최종 전극 필름을 생성하는 시간과 단계를 감소시키는 동시에 다공성 및 전극 성능을 개선시키는 것 양쪽 모두를 허용한다. 본 명세서에 제공되는 프로세스는, 건식 프로세스에 의해 형성된 독립형 전극 필름(free standing electrode film)을 액체 처리 보조제와 접촉시켜 습윤 독립형 필름을 형성하는 단계, 및 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 전극 필름이 형성될 때까지 1회 이상 수행되고, 전극 필름은 초기 독립형 필름에 비해 약 75% 이하, 임의로 50% 이하, 임의로 25% 이하의 최종 원하는 두께를 포함하며, 상기 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 형성을 위해 비습윤(예를 들어, 건조) 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 더 적은 통과를 요구하고, 전극 필름은 초기 독립형 필름에 비해 약 75% 이하의 상기 두께를 포함한다. 임의로, 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 약 100 마이크로미터 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 롤 밀을 통한 1 내지 10회 통과를 요구한다. 생성된 전극 필름은 임의로 약 35% 내지 약 45%의 다공성을 갖는다. 임의로, 전극 필름은 약 9.1 N/mm2의 영률(Young’s modulus)을 특징으로 한다. 액체 처리 보조제는 임의로 알코올이다. 임의로, 액체 처리 보조제는 용매이고, 용매는 임의로 20 ℃에서 약 30 dynes/cm 이하의 표면 장력을 포함한다. 본 명세서에서 제공된 프로세스에 이용되는 액체 처리 보조제의 예시적인 예는, 아세톤, 디메틸 카보네이트, 에틸 알코올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
도 1은 대조군(control)과 관련하여 액체 처리 보조제의 이용으로 캘린더링된(calendered) 조성적으로 동일한 전극 필름의 기공 크기 분포를 나타낸다;
도 2는 대조군과 관련하여 액체 처리 보조제의 이용으로 캘린더링된 조성적으로 동일한 전극 필름을 이용하여 제작된 캐소드의 반쪽-전지 성능을 나타낸다;
도 3은 본 명세서에서 제공된 일부 양태에 따라 액체 처리 보조제(B)로 생성된 필름과 비교하여 액체 처리 보조제(A) 없이 생성된 예시적인 캐소드 필름의 표면의 현미경 사진을 양쪽 모두 2000x 확대하여 나타낸다;
도 4는 PTFE 바인더의 균일한 분포를 나타내는 본 명세서에 제공된 일부 양태에 따라 액체 처리 보조제를 이용하여 처리된 필름의 단면 이미지(550x 확대)를 나타낸다.
리튬 이온 전지용 전극의 제작은, 전형적으로 캐소드에 대해서는 ~100 μm 및 애노드에 대해서는 ~50 μm의 두께를 가진 활성 재료 층을 생성하는 것을 포함한다. 기존에 울트라 커패시터 전극에 이용된 활성탄 대신 다공성 대체물을 이용하는 건식 프로세스는 이들 전극을 생성하는데 요구되는 바인더와 용매의 양을 감소시키는 동시에 잔류 수분 함량을 감소시키는데에도 도움이 되는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 전극 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 것은 피브릴화된 바인더 구조에 응력을 도입하여, 독립형 필름을 통해 전파되어 파열과 균열로 이어져 이용불가능하게 한다. 또한, 롤 밀링은 비교적 좁은 기공 크기 분포와 더 작은 평균 기공 크기에서 알 수 있는 바와 같이 필름 재료의 기공 크기를 감소시킨다. 본 개시내용의 발명자들은, 필름이 롤 밀을 통과하기 전에 또는 동안에 건조 필름에 액체 처리 보조제를 첨가하는 것은 개선된 다공성 및 기계적 강도를 갖는 얇은 전극의 최종 형성을 허용한다는 것을 발견했다. 액체 처리 보조제의 첨가는 또한, 원하는 필름 두께를 달성하는데 필요한 롤 밀의 통과 횟수를 감소시킴으로써 전체 필름 속성을 개선하는 것으로 밝혀졌다.
본 명세서에 사용될 때, "흡착(absorbing)"이란: 리튬과 활성 재료의 인터칼레이션(intercalation) 또는 삽입(insertion) 또는 전환 합금 반응(conversion alloying reaction)을 의미할 수 있다. 흡착이란 본 명세서에서 "리튬화(lithiation)"라고 할 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "탈착(desorbing)"이란: 리튬과 활성 재료의 탈-인터칼레이션 또는 탈-삽입 또는 전환 탈-합금 반응을 의미할 수 있다. 탈착은 본 명세서에서 "탈리튬화(delithiation)"라고 할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, 리튬-이온 전지의 맥락에서, "캐소드"는 양의 전극을 의미하고 "애노드"는 음의 전극을 의미한다.
본 명세서에서 사용될 때, "활성 재료"는, 리튬을 흡착 또는 탈착하는 등에 의한 전기화학적 전지의 전기화학적 충전/방전 반응에 참여하는 재료이다.
본 명세서에서 사용될 때, "피브릴화가능"이란, 피브릴의 형성으로 처리할 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, "상호혼합(intermixing)"이란, 대량의 성분을 혼합하는 것에 의한 혼합물의 형성을 의미할 수 있다. 상호혼합이란, 피브릴화를 시작하는 고 전단 혼합(high-shear mixing)을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "기계적 강도"란, 재료가 파손 또는 변형없이 가해진 하중을 견딜 수 있는 능력을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "표면 거칠기"란, 이상적인 형태로부터의 실제 표면의 법선 벡터의 편차에 의해 정의되는 거칠기 또는 표면 질감을 의미할 수 있다. 표면 거칠기는, 다양한 높이, 깊이 및 간격의 일련의 봉우리 및 골/기공으로 이루어진 복잡한 모양을 포함할 수 있다.
본 명세서에 제공되는 일부 양태에 따른 프로세스는, 임의로 유체를 배제하는 프로세스(예를 들어, 건식 프로세스)에 의해, 초기 독립형 전극 필름을 형성함으로써, 활성 전극 재료가 캘린더링되어 초기 독립형 필름을 형성하는 단계, 초기 독립형 필름을 액체 처리 보조제와 접촉시켜 독립형 필름, 임의로 충분히 습윤된 독립형 필름을 형성하는 단계, 및 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시켜 최종의 원하는 두께를 달성하는 단계를 포함하고, 여기서, 초기 독립형 필름을 액체 처리 보조제와 접촉시키는 것에 의해, 처리 보조제가 없는 상태에서의 동일한 필름 재료 프로세스에 비해 최종의 원하는 두께를 달성하기 위해 롤 밀을 통한 통과 횟수가 더 적게 필요하게 된다.
프로세스에서 초기 독립형 필름은 액체 처리 보조제와 접촉된다. 액체 처리 보조제는 임의로, 습윤, 충분히 습윤 또는 실질적으로 포화된 독립형 필름을 형성하기에 충분한 양으로 및 충분한 시간 동안 초기 독립형 필름과 접촉된다. 액체 처리 보조제는 임의로 초기 독립형 필름의 표면 상에 분무되거나, 초기 독립형 필름 상에 층을 형성하거나, 롤 밀의 하나 이상의 컴포넌트로부터 배출되거나, 습윤 독립형 필름이 형성될 때까지 액체 처리 보조제에 초기 독립형 필름이 침지되거나 그 상부에서 층을 형성한다.
액체 처리 보조제는 임의로, 원하는 증발 레이트, 표면 장력, 증기압 또는 이들의 조합을 갖는다. 임의로, 액체 처리 보조제는 21 ℃에서 2 밀리미터 수은(mmHg) 이상의 증기압을 갖는다. 임의로 21 ℃에서의 증기압은 10 mmHg 이상이다. 임의로 21 ℃에서의 증기압은 20 mmHg 이상이다. 임의로 21 ℃에서의 증기압은 30 mmHg 이상이다. 임의로 21 ℃에서의 증기압은 35 mmHg 이상이다. 임의로, 액체 처리 보조제는, 21 ℃에서, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 100, 125, 150, 175 또는 200 이상의 mmHg로 측정된 증기압을 갖는다. 일부 양태에서, 액체 처리 보조제는, 21 ℃에서 30 내지 50의 mmHg로 측정된 증기압을 갖는다.
액체 처리 보조제는 표면 장력을 특징으로 한다. 임의로, 적절한 액체 처리 보조제는 센티미터 당 30 dyne(dynes/cm) 미만의 표면 장력을 갖는다. 임의로, 적절한 처리 보조제는 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 또는 20 이하의 dynes/cm로 측정된 표면 장력을 갖는다.
일부 양태에서, 액체 처리 보조제는, 21 ℃에서, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 100, 125, 150, 175 또는 200 이상의 mmHg로 측정된 증기압을 가지며, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21 또는 20 이하의 dynes/cm로 측정된 표면 장력을 갖는다. 임의로, 액체 처리 보조제는, 21 ℃에서, 2 이상의, 임의로 30 이상의 mmHg로 측정된 증기압, 및 29 dynes/cm 미만의 표면 장력을 양쪽 모두를 갖는다.
액체 처리 보조제는 임의로, 표준 온도 및 압력에서 증발 레이트를 특징으로 한다. 증발 레이트는 임의로, 부틸 아세테이트에 비해 1x 초과 4x 미만으로서 정의되는 중간 증발 레이트이다. 증발 레이트는 임의로, 부틸 아세테이트에 대해 4x 이상으로서 정의되는 빠른 증발 레이트이다. 증발 레이트는 일부 양태에서 빠르거나 중간이다. 임의로, 액체 처리 보조제는 중간 증발 레이트, 21 ℃에서 30 이상의 mmHg로 측정된 증기압, 및 29 dynes/cm 미만의 표면 장력을 특징으로 한다. 임의로, 액체 처리 보조제는 중간 증발 레이트, 21 ℃에서 35 이상의 mmHg로 측정된 증기압, 및 24 dynes/cm 미만의 표면 장력을 특징으로 한다.
액체 처리 보조제의 예시적인 예는, 알코올, 탄산염(carbonate), 케톤, 아세테이트, 또는 기타 적절한 처리 보조제를 포함한다. 액체 처리 보조제의 특정한 비제한적인 예는, 아세톤, 디메틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 아니솔(anisole), 에탄올, 및 이소프로필 알코올을 포함한다. 압연(rolling) 동안 시스템의 온도가 상승되면, 처리 보조제의 표면 장력도 30 dynes/cm 이하의 범위 내에 있도록 변화할 수 있다. 이러한 액체 처리 보조제의 예시적인 예는, N-메틸-2-피리리돈(pyrilidone)이며, 이것은 약 100 ℃ 이상의 압연 온도에서 기능하는 것으로 밝혀졌다. 물은 임의로 액체 처리 보조제로서 제외된다. 예시적인 처리 보조제의 특성이 표 1에 예시되어 있다.
표 1:
Figure pct00001
액체 처리 보조제의 조합들이 동시에 또는 순차적으로 이용될 수 있다. 예시적으로, 1, 2, 3, 4 또는 그 이상의 액체 처리 보조제가 이용될 수 있다.
독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 캘린더 압력(calender pressure)에서 수행된다. 캘린더 압력은 임의로, 선형 인치당 1000 파운드 내지 선형 인치당 7000 파운드이다.
습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 임의로 압연 온도에서 수행된다. 압연 온도는 임의로 약 0 ℃ 내지 약 100 ℃, 또는 그 사이의 임의의 값 또는 범위이다. 압연 온도는 임의로 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 임의로 약 25 ℃ 내지 약 30 ℃이다. 압연 온도는 임의로 약 25 ℃, 약 50 ℃ 또는 약 100 ℃이다.
초기 독립형 필름은 임의로, 실질적으로 포화되거나 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계 이전에 또는 그 동안에 액체 처리 보조제로 충분히 습윤된다. 본 명세서에서 사용될 때, 포화된이란, 임의의 추가 액체 처리 보조제의 첨가가 독립형 필름과 연관되거나 그 내부의 액체 처리 보조제의 양을 증가시키지 않을 충분한 양으로 액체 처리 보조제가 독립형 필름의 한쪽 면 또는 양쪽 면과 접촉하는 것으로서 정의된다.
액체 처리 보조제가 사용될 때, 최종 전극 필름의 원하는 두께를 달성하기 위한 통과 횟수는, 임의로 10 미만, 임의로 9 미만, 임의로 8 미만, 임의로 7 미만, 임의로 6 미만, 임의로 5 미만, 임의로 4 미만, 임의로 3 미만, 임의로 2 미만이고, 캘린더 압력은 선형 인치 당 1000 파운드 내지 선형 인치 당 7000 파운드이다. 일부 양태에서, 최종 원하는 두께는 포화 전극 필름을 롤 밀에 1회 통과시킴으로써 달성될 수 있다.
최종 전극 필름을 생성하기 위해 초기 필름을 캘린더링하는데 있어서 액체 처리 보조제를 이용하는 이점은, 롤 밀을 통한 감소된 통과 횟수가 최종 필름의 다공성, 비틀림 및 기계적 강도를 개선시킴으로써, 전극으로서 이용될 때 더 효율적인 기능, 두꺼운 전극 필름 이용, 또는 양쪽 모두를 허용한다. 따라서, 일부 양태에서, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 액체 처리 보조제와의 캘린더링 후 전극 필름은, 임의로 약 30 nm 초과, 임의로 약 35 nm 초과, 임의로 약 40 nm 초과, 임의로 약 45 nm 초과, 임의로 약 50 nm 초과의 평균 기공 직경을 갖는다. 이 평균 기공 직경의 증가는, 큰 직경(100 nm)을 갖는 증가된 수의 기공 및 작은 직경(30 nm 이하)을 갖는 더 적은 수의 기공 때문에 발생한다. 기공 크기를 기술하기 위해 "직경"이라는 단어를 이용하는 것은, 기공 개구가 완벽하게 원형임을 의미하기 위한 의도가 아니다. 직경은 기공 개구의 평균 단면 치수이다.
액체 처리 보조제는, 임의로, 전극 필름을 전류 콜렉터에 라미네이팅하기 전에 제거된다. 제거는 임의로 원하는 온도 및 원하는 대기에서 건조시킴으로써 가능하다. 임의로 약 25 ℃의 주변 온도에서 공기 중에서 건조시킴으로써 액체 처리 보조제가 제거된다. 임의로, 액체 처리 보조제는 관례상 또는 적외선 에너지로의 노출 등에 의해 전극 필름을 가열함으로써 제거된다.
본 명세서에 설명된 바와 같이 처리 보조제를 이용한 캘린더링 프로세스에 의해 형성된 전극 필름은 임의로 약 3 nm 내지 약 20 ㎛ 이상의 기공 직경 분포를 갖는다. 임의로, 약 3 nm 내지 약 18 ㎛의 기공 직경 분포, 임의로 약 10 nm 내지 약 20 ㎛ 이상의 기공 직경 분포.
전극 필름의 전체 다공성은, 임의로 25% 이상, 임의로 35% 이상, 임의로 45% 이상, 임의로 35% 내지 45%, 임의로 30% 내지 35%, 임의로 약 30% 내지 약 45%이다.
본 명세서에서 설명된 액체 처리 보조제의 이용에 의해 형성된 전극 필름은 처리 보조제의 존재하에 캘린더링되지 않은 필름에 비해 더 낮은 비틀림을 특징으로 한다. 전극 필름은, 임의로 7 이하, 임의로 6 이하, 임의로 5 이하, 임의로 4 이하의 비틀림을 갖는다.
프로세스는 하나 이상의 활성 전극 재료를 포함하는 초기 독립형 필름을 형성하는 것을 포함한다. 활성 전극 재료는 임의로, 금속 산화물, 금속 포스페이트, 황산염, 또는 전기화학적 활성 재료가 리튬을 흡착 및 탈착할 수 있는 재료인 기타의 적절한 전기화학적 활성 재료이다. 임의로, 활성 전극 재료는 리튬 금속 산화물, 리튬 금속 포스페이트 등이다. 예시적인 예는, 니켈 망간 코발트(NMC622, NMC811, NMC532)(일명 NCM 또는 NMC), 리튬 황, 리튬 망간 스피넬(LMO), 리튬 니켈 망간 스피넬(LNMO), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(NCA), 리튬 철 인산염(LFP), 리튬 철 망간 인산염(LMFP), 리튬 코발트 산화물(LCO) 및 흑연 포뮬러스(graphite formulas) 또는 이들의 조합을 포함하지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 특정한 예에서, 전기화학적 활성 재료는, 임의로 하나 이상의 다른 재료를 제외한, 하나 이상의 LMFP 또는 NMC 재료이다.
본 명세서에 제공된 프로세스는, WO/2017/197299 또는 미국 특허 번호: 7,352,558, 7,384,433, 7,295,423, 및 8,072,734에서 설명된 건식 프로세스에 의해 생성된 것들 등의 전기화학적 활성 재료와 함께 이용될 수 있다.
본 명세서에 제공된 액체 처리 보조제의 존재하에 캘린더링 전에 초기 독립형 필름의 형성에서, 초기 독립형 필름은 용매가 없는 건식 프로세스 또는 슬러리의 형성에 의해 형성된다. 따라서, 초기 독립형 필름은 고체 처리 첨가제를 포함한다. 임의로, 본 명세서에 이용된 프로세스에서 고체 처리 첨가제는 활성탄이 아니다. 고체 처리 첨가제는 임의로, PTFE 섬유에서 발견되는 것의 10% 내지 250% 이내의 치수 규모의 표면 거칠기를 갖는다. 이러한 표면은, 거칠기가 고체 처리 첨가제의 표면 상의 복수의 언덕과 계곡으로서 정의되는 치수 스케일로 거칠다. 본 개시내용의 일부 양태에서, 표면 거칠기는 다공성 표면 구조, 임의로 높은 다공성을 갖는 표면 구조를 정의한다. 고체 처리 첨가제에 관한 고-다공성은, 약 0.8 mL/g 내지 약 2.5 mL/g의 누적 기공 체적을 갖는, 또는 약 1500 kg/m3 내지 약 2500 kg/m3 밀도의 다공성 구조를 갖는, 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 기공 직경으로서 정의된다. 임의로, 누적 기공 체적은 약 1.0 mL/g 내지 약 2.5 mL/g, 임의로 약 1.2 mL/g 내지 약 2.2 mL/g, 임의로 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 기공 직경을 갖는다. 일부 양태에서, 고체 처리 첨가제는, 임의로 0.8 mL/g 이상, 임의로 약 0.9 mL/g, 1.0 mL/g, 1.1 mL/g, 1.2 mL/g, 1.3 mL/g, 1.4 mL/g, 1.5 mL/g, 1.6 mL/g, 1.7 mL/g, 임의로 1.8 mL/g, 1.9 mL/g, 2.0 mL/g, 2.1 mL/g, 2.2 mL/g, 2.3 mL/g, 2.4 mL/g, 2.5 mL/g의 누적 기공 체적을 갖는다. 비교를 위해, 활성탄은 약 0.9 mL/g의 기공 체적을 가진다. 고체 처리 첨가제는 예를 들어, 제한없이, 약 30 체적% 내지 약 40 체적%, 또는 이들 사이의 임의의 값 또는 범위, 임의로 약 35 체적% 내지 약 40 체적%, 임의로 약 30 체적%, 31체적%, 32 체적%, 33 체적%, 34 체적%, 35 체적%, 36 체적%, 37 체적%, 38 체적%, 39 체적%, 40 체적%의 다공성을 가질 수 있다.
본 개시내용의 일부 양태에서, 고체 처리 첨가제는 캘린더링 동안 다공성을 유지할 수 있다. 예를 들어, 고체 처리 첨가제의 다공성은 캘린더링 전의 다공성의 절반 미만만큼 감소한다. 고체 처리 첨가제는, 임의로, 바인더를 피브릴화하기 위해 본 기술분야에서 전형적으로 이용되는 고 에너지 혼합을 견디기에 충분한 기계적 강도를 갖는다. 본 명세서에 사용될 때, 고체 처리 첨가제의 충분한 기계적 강도란, 첨가제가 상호혼합 동안에 파쇄되지 않고 미세물을 생성하는 능력으로서 정의될 수 있다. 이들 거친 및/또는 다공성 고체 처리 첨가제는, 미국 특허 번호 8,072,734호에서 설명된 것 등의 낮은 또는 비-용매 프로세스를 이용하여 전극 재료가 형성될 때 전반적인 가공성과 기계적 강도를 크게 개선시켰다.
본 명세서에서 이용된 고체 처리 첨가제의 예는, 활성탄(AC), 또는 입자 크기 분포가 임의로 약 3 마이크로미터(μm) 내지 약 5 μm 범위에서 피크를 갖는 실리카-템플릿의 고 다공성이고 임의로 흑연화된 탄소 재료를 포함한다. 일부 양태에서, 고체 처리 첨가제의 BET 면적은 통상적인 AC보다 훨씬 적고 재료는 활성화되지 않으므로 AC보다 친수성이 적다. 흑연화 프로세스는, AC를 형성하는데 이용되는 열분해된 고도로 가교된 셀룰로오스 전구체 소스(pyrolized highly-cross linked cellulosic precursor source)에 필적하는 기계적 강도를 부여한다. 다공성 탄소 등의 고체 처리 첨가제의 예시적인 예는, Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG, Kleinostheim, Germany에 의해 POROCARB로서 판매된다.
본 명세서에서 고체 처리 첨가제로 이용하기 위한 예시적인 다공성 탄소 입자에 대한 제조 방법은, 독일 공개 특허 출원 DE 10 2010 005 954 A1 및 미국 특허 9,174,878호에서 찾을 수 있다. 일반적으로, 응집된 또는 집결된 금속 산화물 나노입자의 다공성 금속 산화물 템플릿은 먼저, 검댕 퇴적 프로세스(soot deposition process)를 통해 출발 화합물의 가수분해 또는 열분해에 의해 생성된다. 기공은 탄소 전구체 물질과 함께 침투된다. 탄화 후, 템플릿은 에칭에 의해 다시 제거된다. 남은 것은 판상의(platelet-like) 또는 플레이크-모양의(flake-like) 형태를 가진 계층적 기공 구조를 가진 다공성 탄소 생성물이다.
본 개시내용의 일부 양태에서, 고체 처리 첨가제는, 입자 강도, 입자 형태 또는 표면 거칠기 등의 속성과 관련하여 활성탄과 유사한 기계적 속성을 갖는 경질 탄소이며, 이것은 전극 가공성에 기여할 수 있지만 더 낮은 다공성, 더 낮은 표면적(예를 들어, 가스 흡착에 의해 측정) 또는 활성탄보다 적은 흡습성을 갖는다. 경질 탄소의 예시적인 예는, LBV-1 Hard Carbon from Sumitomo Bakelite Co., LTD로서 판매된다. 이러한 재료는 고도로 가교된 셀룰로오스 전구체를 열분해하여 획득될 수 있다. 상업용 '활성탄' 재료는 입자 크기 감소 및 분류 전에 기공-형성 활성화 프로세스를 거치는 반면, 원하는 예시적인 고체 처리 첨가제는 활성화 프로세스를 배제함으로써 형성될 수 있다. 예시적인 고체 처리 첨가제는 임의로, 상업용 활성탄에 대한 800 m2/g 초과의 면적에 비해, 200 m2/g 미만의 BET 표면적, 바람직하게는 20 m2/g 미만의 BET 표면적을 갖는다.
고체 처리 첨가제는 입자 직경을 가지고 있다. 50 ㎛ 이하의 입자 직경이 이용되는 것이 바람직하다. 임의로, 고체 처리 첨가제는, 1 ㎛ 내지 50㎛, 임의로 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 임의로 1 ㎛ 내지 25 ㎛, 임의로 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 임의로 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 임의로 3 ㎛ 내지 10 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
고체 처리 첨가제는 임의로 전극 형성에 이용되는 바인더의 양의 20 내지 75 중량%의 농도로 존재한다. 임의로, 고체 처리 첨가제는, 바인더의 양의 30% 내지 60%, 임의로 40% 내지 70%, 임의로 50% 내지 70%의 중량%로 존재한다. 본 개시내용의 일부 양태에서, 고체 처리 첨가제는 활성탄을 배제하기 위해 이용된다. 임의로, 고체 처리 첨가제는 소정 양의 활성탄 대신 이용되지만, 고체 처리 첨가제와 활성탄은 함께 이용된다.
고체 처리 첨가제는 임의로 전체 전극 재료에 관한 농도로 존재한다. 고체 처리 첨가제의 전체 중량% 농도는, 임의로 2% 내지 10%, 임의로 2% 내지 6%, 임의로 4% 내지 8%, 임의로 5%이다. 본 개시내용의 일부 양태에서, 고체 처리 첨가제의 전체 농도는, 임의로 LFP, NMC, LMFP 등의 활성 전극 재료와 블렌딩될 때, 임의로 5 중량% 이상, 임의로 5 중량% 내지 8 중량% 이상이다.
일부 양태에서, 전극 필름 재료는 전도성 탄소를 포함한다. 활성탄과 전도성 탄소 각각은, 비교적 어느 정도 전도성이 있는 것으로 이해된다. 그러나, 일반적으로, 전기화학적 목적을 위해, 전도성 탄소는, 쉽게 분산되거나 및/또는 전극을 통해 전자적 접속을 제공하기 위해 전극 재료를 건조 코팅할 수 있는 작은(<1 μm) 재료이다. (예를 들어, 여과 모델을 통한 전자 수송). 따라서, 본 명세서에서 이용되는 전도성 탄소는 본 명세서에서 달리 설명되지 않는 한 활성탄(AC)이 아니다. 분산된 전도성 탄소 네트워크는 일부 경우에 "진주 사슬(chain of pearls)"로서 기술될 수 있다. 다른 경우에 전도성 탄소는 분말을 감싸거나 및/또는 거미줄 유형 네트워크를 형성할 수 있는 높은 종횡비의 섬유 또는 판상일 수 있다. 일부 양태에서, 전극은 전도성 탄소의 조합을 이용할 수 있다. 반면, 활성탄이란 일반적으로 매우 큰 표면적의 미세다공성 재료를 말한다. 전도성 탄소는 다공성일 수도 있고 아닐 수도 있지만, 많은 경우에 표면적이 높되 활성탄의 경우처럼 작은 입자의 외부로 인해 내부 기공 체적보다 표면적이 더 많다. 상업용 활성탄은 일반적으로 전도성 탄소보다 훨씬 큰 입자이다.
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리비닐리디엔 플루오라이드(PVdF) 분말 등의 바인더들은 블렌딩되어 활성 재료로 되고, 고전단 하에서 피브릴화될 수 있다. 바인더 재료는 임의로, 피브릴화가능한 플루오로폴리머, 임의로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함한다. 다른 가능한 피브릴화가능한 바인더는, 초고분자량 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 공중합체, 폴리머 블렌드 등을 포함한다. 임의로, 바인더 재료는 전술된 것들의 임의의 조합이다. 피브릴화 후, 전극 필름 재료는 롤 밀에 공급됨으로써 처리되어 초기 독립형 필름이 될 수 있다.
임의로, 초기 독립형 필름을 형성하는데 이용하기 위한 전극 필름 재료는, 활성 전극 재료, 고체 처리 보조제 및 바인더를 특정한 순서로 조합함으로써 형성된다. 고체 처리 첨가제를 활성 전극 재료 또는 피브릴화가능한 바인더에 분산시키고 후속해서 이전에 생략된 활성 전극 재료 또는 피브릴화가능한 바인더를 상호혼합하는 것은, 결과 전극의 처리 특성 및 전기화학적 속성을 개선시킨다는 것이 발견되었다. 따라서, 결과 필름의 요소들의 조합은 특정한 순서 및 분산 속성을 요구하여 고체 처리 첨가제와 전체 재료 세트의 상호혼합이 최적이 아니게 되었다. 전극 재료의 가공성의 큰 개선은, 먼저 고체 처리 첨가제를, 다른 것과 조합하기 전에 바인더 또는 활성 전극 재료와 상호혼합함으로써 달성된다.
본 개시내용의 일부 양태에서, 전극 필름 재료의 자유 유동 분말(free flowing powder)을 형성하는 것은, 활성 전극 재료와 고체 처리 첨가제를 조합하는 것을 포함한다. 활성 재료는 임의로, 본 명세서에서 설명된 임의의 이러한 전기화학적 활성 재료, 임의로 100 wt% NMC, 80 wt% NMC, 60 wt% NMC, 50 wt% NMC, 40 wt% NMC 또는 20 wt% NMC를 포함한다. 임의로, NMC와 블렌딩된 활성 재료는 LMFP이다. 처리 첨가제는 임의로 POROCARB로 판매되는 다공성 탄소 첨가제를 포함한다. 고체 처리 첨가제는 활성 전극 재료와 함께 상호혼합에 의해 분산될 수 있다. 상호혼합은, 1분 동안 약 5,000 RPM 내지 약 500 RPM, 임의로 1분 동안 약 2,000 RPM 내지 약 4,000 RPM, 임의로 1분 동안 약 3,000 RPM에서 발생할 수 있다. 상호혼합은, 약 -20 ℃ 내지 약 10 ℃, 임의로 -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 또는 10 ℃에서 5분 동안 냉각하는 것을 포함할 수 있다. 상호혼합 및 냉각은, 1회, 2회 또는 3회 반복되어 고체 처리 첨가제를 활성 전극 재료에 분산시킬 수 있다. 일부 양태에서, 상호혼합 및 냉각은, 탭 밀도(tap density)가 약 0.99g/cm3 내지 약 1.1g/cm3로 측정될 때까지 반복될 수 있다. 그 다음, 피브릴화가능한 바인더가 고체 처리 첨가제 및 활성 전극 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 피브릴화가능한 바인더는, 약 25,000 RPM 내지 약 10,000 RPM에서 상호혼합, 임의로 30초 동안 약 18,000 RPM에서 상호혼합된 후 약 -20 ℃ 내지 약 10 ℃에서, 임의로 -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 또는 10 ℃에서 10분 동안 냉각된다. 일부 양태에서, 피브릴화가능한 바인더는, 약 2,000 RPM 내지 약 4,000 RPM에서 상호혼합, 임의로 1분 동안 약 3,000 RPM에서 상호혼합된 후 약 -20 ℃ 내지 약 10 ℃에서, 임의로 -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 또는 10 ℃에서 10분 동안 냉각된다. 고 전단 혼합은 바인더를 피브릴화하는 역할을 한다. 피브릴화가능한 바인더와 고체 처리 첨가제 및 활성 전극 재료 혼합물의 상호혼합 및 후속 냉각은, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6회 반복되어 자유 유동 분말 형태의 전극 필름 재료를 형성할 수 있다. 일부 양태에서, 상호혼합 및 냉각은, 탭 밀도가 약 0.73g/cm3 내지 약 0.81g/cm3로 측정될 때까지 반복될 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 전극 필름 재료의 자유 유동 분말을 형성하는 것은 활성 재료와 조합하기 전에 피브릴화가능한 바인더 및 고체 처리 첨가제를 조합하는 것을 포함한다. 고체 처리 첨가제는 피브릴화가능한 바인더와 함께 상호혼합에 의해 분산될 수 있다. 피브릴화가능한 바인더는, 약 25,000 RPM 내지 약 10,000 RPM에서 상호혼합, 임의로 30초 동안 약 18,000 RPM에서 상호혼합된 후 약 -20 ℃ 내지 약 10 ℃에서, 임의로 -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 또는 10 ℃에서 10분 동안 냉각될 수 있다. 일부 양태에서, 피브릴화가능한 바인더는, 약 2,000 RPM 내지 약 4,000 RPM에서 상호혼합, 임의로 1분 동안 약 3,000 RPM에서 상호혼합된 후 약 -20 ℃ 내지 약 10 ℃에서, 임의로 -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 또는 10 ℃에서 10분 동안 냉각된다. 고 전단 혼합은 바인더를 피브릴화하는 역할을 한다. 피브릴화가능한 바인더와 고체 처리 첨가제의 상호혼합 및 후속 냉각은, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6회 반복되어 바인더를 피브릴화하고 고체 처리 첨가제를 피브릴화가능한 바인더와 함께 분산시킬 수 있다. 일부 양태에서, 상호혼합 및 냉각은, 탭 밀도가 약 0.73g/cm3 내지 약 0.81g/cm3로 측정될 때까지 반복될 수 있다. 그 다음, 활성 전극 재료가 고체 처리 첨가제 및 피브릴화가능한 바인더에 첨가되고 상호혼합될 수 있다. 상호혼합은, 1분 동안 약 5,000 RPM 내지 약 500 RPM, 임의로 1분 동안 약 2,000 RPM 내지 약 4,000 RPM, 임의로 1분 동안 약 3,000 RPM에서 발생할 수 있다. 상호혼합에 후속하여, 약 -20 ℃ 내지 약 10 ℃, 임의로 -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 또는 10 ℃에서 5분 동안 냉각하는 것이 뒤따를 수 있다. 상호혼합 및 냉각이, 1, 2 또는 3회 반복되어 고체 처리 첨가제 및 피브릴화가능한 바인더 조합을 활성 전극 재료에 분산시켜 자유 유동 분말 형태의 전극 전구체 재료를 형성할 수 있다. 일부 양태에서, 상호혼합 및 냉각은, 탭 밀도가 약 0.99g/cm3 내지 약 1.1g/cm3로 측정될 때까지 반복될 수 있다.
전극 필름 재료는 자유 유동 분말인 것으로 이해된다. 자유 유동 분말은, 원한다면 체(sieve)를 통과할 수 있는 입자의 크기에 의해 측정되는 원하는 입자 크기로 임의로 체질된다. 전극 필름 재료는 초기 전극 필름으로 형성되기 전에 또는 형성될 때 바람직하게는 주변 대기보다 더 많은 물 또는 다른 액체 용매를 함유하지 않으며, 바람직하게는 예를 들어 용매, 물, 에탄올 등을 포함한 임의의 액체의 1% 미만을 함유한다. 고체 처리 첨가제를 이용하고 본 명세서에 설명된 방법에 의해 형성된 재료의 개선된 가공성은, 더욱 신속한 전체 전극 제조를 제공하는 재료의 건조 양태에 의해 더욱 개선된다.
전극 필름 재료는 후속해서, 캘린더링되어 초기 독립형 필름으로 되기 전에 355 마이크론 체를 통과할 수 있다. 일단 전극 전구체 재료가 형성되고 나면, 전극 전구체 재료는 롤 밀에 공급되고 캘린더링되어 초기 독립형 필름을 형성한다. 초기 독립형 필름은, 유압 하에서 소정의 롤 온도 및 롤 속도로 자유 유동 전극 필름 재료를 캘린더링함으로써 형성될 수 있다. 롤 온도는 약 실온(20 ℃) 내지 약 180 ℃일 수 있다. 롤 온도가 높을수록 더 낮은 온도에 비해 1회째 통과에서 독립형 필름이 더 얇아질 수 있다. 또한, 롤 속도는 분당 약 0.17 미터 내지 분당 약 1.3 미터로 설정될 수 있다. 더 느린 롤 속도는 더 빠른 롤 속도에 비해 1회째 통과에서 초기 독립형 필름이 더 얇아질 수 있다. 제곱 인치당 약 1,000 파운드(psi) 내지 약 7,000 psi의 유압이 이용될 수 있다. 더 높은 압력은 더 낮은 압력에 비해 1회째 통과에서 더 얇은 초기 독립형 필름을 생성할 수 있다. 롤 밀을 추가로 통과하는 것은, 원하는 두께와 로딩이 획득될 때까지 초기 독립형 필름 두께를 지속적으로 감소시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 양태에서, 예를 들어, 제한없이, 초기 독립형 필름 두께는, 약 150 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 임의로 150 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 본 개시내용의 일부 양태에서, 예를 들어, 제한없이, 원하는 로딩은, 약 19 mg/cm2 내지 약 21 mg/cm2, 임의로 약 19 mg/cm2, 임의로 약 20 mg/cm2, 또는 임의로 약 21 mg/cm2일 수 있다. 초기 독립형 필름 두께는, 약 40 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 임의로 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 임의로 약 100 ㎛ 이하, 임의로 약 50 ㎛ 이하일 수 있다.
초기 독립형 필름의 형성, 액체 처리 보조제와 접촉 및 전극 필름의 형성에 후속하여, 일부 양태에서, 전극 필름은, 전류 콜렉터, 임의로 전도성 금속을 포함하는 전류 콜렉터에 라미네이팅된다. 전류 콜렉터는, 알루미늄 호일, 구리 호일 또는 임의로 또 다른 전도성 금속 호일일 수 있다. 라미네이션은, 금속 호일 전류 콜렉터와 함께 전극 필름을 소정의 유압 하에서 소정의 롤 온도 및 롤 속도로 압연함으로써 발생할 수 있다. 롤 온도는, 임의로, 약 100 ℃, 임의로 80 ℃, 임의로 약 90 ℃, 임의로 80 ℃ 내지 100 ℃이다. 롤 온도가 높을수록 블리스터링(blistering) 및 불량한 접착의 가능성이 커지는 것으로 이해될 것이다. 마찬가지로, 롤 온도가 낮을수록 접착이 악화된다. 추가적으로, 롤 속도는, 분당 약 0.17 미터 내지 분당 약 1.3 미터, 임의로 분당 약 0.5 미터일 수 있다. 마지막으로, 유압은 약 500 psi 내지 약 2,000 psi로 설정될 수 있다. 압력은 기판에 대한 접착을 촉진하도록 설정되지만, 화학적 속성, 예를 들어, 로딩 및 다공성이 변경되지 않도록 설정된다. 압력이 너무 높게 설정되면 화학적 속성이 영향을 받지만, 압력이 너무 낮게 설정되면 접착이 발생하지 않을 수 있다.
프로세스들 및 이렇게 생산된 전극 필름은, 리튬 이온 전지 또는 기타의 전지에 이용하기에 적절한 우수한 전기화학적 속성을 결과 전극에 대해 생성하는 건식 제조 방법을 달성한다.
본 개시내용의 다양한 양태는 다음과 같은 비제한적 예에 의해 예시된다. 이들 예는 예시의 목적을 위한 것이며 본 개시내용의 임의의 실시에 관한 제한이 아니다. 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 여기서 예시된 시약 및 재료는, 달리 표시되지 않는 한, 상업적 출처로부터 획득된다.
실험
예 1
캐소드에서 이용되는 전극 활성 재료는 다음과 같은 양의 재료를 이용하여 형성되며, 여기서 퍼센트는 중량%이다:
표 2:
Figure pct00002
전극은, 전기화학적 활성 재료, 고체 처리 첨가제 및 전도성 탄소를 혼합하고 혼합물을 3,000 RPM에서 1분 동안 회전(spinning)시킴으로써 형성된다. 회전은, 회전들 사이에서 -20 ℃에서의 5분 동안의 냉각을 동반하며 2회 더 반복된다. 바인더가 혼합물에 첨가되고 30초 동안 18,000 RPM에서 블렌딩된다. 블렌딩은 블렌딩들 사이에서 -20 ℃에서의 10분 동안의 냉각을 동반하며 5회 더 반복된다. 마지막으로, 블렌딩된 재료는 355 마이크론 체를 통과한다.
한 대조군으로서, 초기 독립형 전극 필름은 그 다음, 초기 독립형 필름을 획득하기 위해 약 130 ℃의 환경에서 상기 혼합 절차에 의해 생성된 체질된 재료를 수직 롤 밀을 통해 통과시킴으로써 형성된다. 생성된 초기 독립형 필름은 약 50 ℃의 환경에서 수평 롤 밀을 통해 통과되거나 초기 독립형 필름이 약 50 ℃로 가열되는 경우 원하는 두께와 로딩이 획득될 때까지 밀 보조기를 통과한다; 베이스라인 연구의 경우 액체 처리 보조제가 없을시 추가 처리가 없다. 임의의 필름 또는 환경을 가열하는 것은, 임의의 가능한 프로세스에 의해, 예를 들어 적외선 복사(IR) 또는 기타의 알려진 가열 프로세스를 적용함으로써 수행될 수 있다.
라미네이션의 경우, 준비된 전류 콜렉터(예를 들어, Al 호일)를 2개의 전극 필름들 사이에 배치되거나 단일 전극 필름과 접촉하고 80 ℃까지 가열된 수평 밀을 통해 통과된다.
처리 보조제를 이용한 필름 제작 ― 초기 독립형 필름이 50 ℃의 수평 롤 밀을 통과할 때 이소프로필 알코올(IPA)로 포화되고 4000-7000 PSI의 압력에서 압축되는 것을 제외하고는, 원하는 두께와 로딩이 획득될 때까지 상기와 동일한 초기 독립형 필름의 상기 준비 및 형성이 반복된다. 이들 파라미터는 100 마이크론 독립형 필름에 도달하는데 필요한 통과 횟수를 제한하도록 선택되었다(표 3 및 표 4). 여기서 필름이 밀을 통해 압출될 때 IPA의 증발 레이트를 증가시키기 위해 이용되는 50 ℃ 롤 온도가 이용되었다. 여기서 밀은 0.65 미터/분으로 작동하여 1회 통과에 100 마이크론을 획득될 수 있으며, 속도가 빠를수록 통과 당 두께 감소가 적어진다. 전극을 형성하기 위한 라미네이션을 위해, 준비된 Al 호일이 2개의 독립형 필름들 사이에 배치하거나 하나의 독립형 필름과 접촉되고 거미줄 방향으로 100 ℃로 가열된 수평 밀을 통해 통과된다.
표 3: 필름 축소 이전에 추가되거나 제거된 IPA의 양.
Figure pct00003
표 4: 처리 보조제로서 IPA를 이용하여 100 마이크론 독립형 필름 타겟에 도달하기 위한 통과 횟수.
Figure pct00004
유사한 프로세스가 애노드 형성에 이용된다. 84% 흑연, 4% AC 또는 처리 첨가제, 4% 전도성 탄소, 8% 바인더(PTFE 또는 PTFE/PVDF/PE 블렌드)를 포함하는 애노드가 형성된다. 애노드는, 캐소드 재료와 유사한 프로세스들, 분말 혼합물을 캘린더링하여 실온에서 독립형 필름을 형성하고(다공성 ~35%); 필름을 Cu 호일 상에 라미네이팅(다공성 ~25%)함으로써 형성된다.
캐소드에서, 액체 처리 보조제를 이용하지 않는 경우에 비해 액체 처리 보조제를 이용하는 것의 이점은, 피브릴화된 PTFE 바인더에 기초한 '건식 프로세스' 전극의 개선된 가공성과 기계적 강도이다. 액체 처리 보조제를 이용하지 않는 것에 비한 이점은, 더 적은 첨가제, 더 적은 바인더의 이용, 더 빠른 전해질 습윤, 및 밀링 작업 후의 개선된 전극 균일성의 가능성이다. 또한, 본 명세서에 제공된 액체 처리 보조제로 습윤시키면, 필름에서 더 높은 다공성이 촉진되어 이온 수송을 더 좋게 용이화하고 주어진 두께 및 다공성의 전극에 대한 전류 밀도 및 레이트 유지율이 개선된다. 개선된 인장 속성(tensile property)은 대규모 동작에서 릴-대-릴 처리(reel-to-reel processing)를 허용한다.
수평 롤 밀의 통과 횟수는 액체 처리 보조제의 이용에 의해 크게 감소된다. IPA 및 상기 캐소드에 대해, 100 마이크로미터 두께의 필름을 달성하기 위한 비교 결과가 표 5에 제시되어 있다.
표 5: 초기 독립형 필름이 형성된 후 롤 밀을 통과하는 횟수; 기하학적 계산을 통해 획득된 다공성 값.
Figure pct00005
다공성 증가, 기공 크기 분포 및 평균 기공 직경은 수은 침투(mercury intrusion)에 의해 분석된다. 도 1에 예시된 바와 같이 액체 처리 보조제를 이용하여 캘린더링된 필름의 기공 크기 분포의 플롯은, 더 큰 기공 구조(100nm)의 양이 증가하고 작은 기공 구조(30nm)의 양이 감소함을 나타낸다. 결과적인 더 높은 비율의 큰 기공 크기는, 결과 캐소드에서의 개선된 레이트 유지 및 더 두꺼운 기능 전극의 형성을 허용한다.
표 6: 기판에 라미네이팅되지 않은 독립형 캐소드의 수은 다공성측정 데이터.
Figure pct00006
독립형 필름의 연신율(elongation) 증가와 영률(Young’s Modulus) 감소는 표 7에 나와있는 인장 테스팅을 통해 알 수 있다.
표 7: 100 마이크론 독립형 캐소드 필름의 인장 측정.
Figure pct00007
본 명세서에 설명된 바와 같이 액체 처리 보조제를 이용하여 형성된 필름을 이용해 제조된 전극의 레이트 능력은 낮은 레이트에서 베이스라인 전지에 필적한다. 또한, 2C보다 높은 레이트에서 개선이 나타났다. 위에서 생성된 캐소드는 반쪽 전지에서 테스팅되었다. 로딩 3.2-3.3 mAh/cm²; 컷-오프 전압 4.2-2.7V; 0.2C에서 충전되고, 0.2C, 0.5C, 1C, 2C, 5C, 10C에서 방전된 결과는 도 2에 예시되어 있다. 베이스라인과 IPA의 존재하의 처리 양쪽 모두는 유사한 다공성과 로딩을 보여준다.
표면의 현미경 사진은, IPA없이 반복된 캘린더링이 독립형 필름의 표면을 매끄럽게 하고 일부 다공성을 채우는 것을 보여준다. 이 표면 채움(compaction)은 IPA의 존재하에 캘린더링될 때 감소됨으로써 결과적인 다공성을 증가시킨다. 액체 처리 보조제의 이용은 또한, 전극 필름의 파열을 감소시킴으로써 라이프 사이클과 첫 사이클 가역성을 개선시키는 역할을 한다.
IPA 처리된 필름의 단면 이미지는, 필름 전체에 걸쳐 불소의 균일한 분포를 보여주며, 이것은 필름이 IPA의 존재하에 캘린더링될 때 PTFE 바인더의 균일한 분포를 나타낸다. 결과가 도 4에 예시되어 있다.
필름 품질이나 처리 시간의 감소없이 IPA 등의 처리 보조제의 존재하에 처리될 때 더 큰 포맷의 전지가 획득될 수 있다. 47 cm2는 IPA 습윤 단계를 이용하지 않고 일관되게 획득되는 가장 큰 포맷인 반면, IPA를 이용하면 162 cm2의 필름이 용이하게 달성될 수 있다.
본 개시내용에서 도시되고 설명된 것들에 추가하여, 본 개시내용의 다양한 수정은 상기 설명의 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이러한 수정도 역시 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
특정한 양태(들)의 전술된 설명은 본질적으로 단지 예시일 뿐이며, 본 개시내용의 범위, 그 적용, 또는 물론 달라질 수 있는 용도를 제한하려는 의도는 결코 없다. 재료 및 프로세스는 본 명세서에 포함된 비제한적인 정의 및 용어와 관련하여 설명된 것이다. 이들 정의 및 용어는 본 개시내용의 범위 또는 실시에 관한 제한으로서 기능하도록 설계된 것이 아니고 단지 예시와 설명 목적만으로 제시된 것이다. 프로세스들 또는 조성물들이 개개의 단계들의 순서로서 또는 특정한 재료를 이용하여 설명되었지만, 단계들 또는 재료들은 서로 바꾸어 이루어질 수 있어서, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 용이하게 이해하는 바와 같이, 본 개시내용의 설명은 많은 방식들로 배열된 복수의 부분 또는 단계들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
비록, 용어, "제1", "제2", "제3" 등이, 다양한 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소, 컴포넌트, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다. 이들 용어들은, 하나의 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션을 또 다른 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션과 구분하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 논의되는 "제1 요소", "컴포넌트", "영역", "층", 또는 "섹션"은, 본 발명의 교시로부터 벗어나지 않고 제2(또는 다른) 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션이라 명명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 본 개시내용의 특정한 양태를 설명하기 위한 목적일 뿐이며, 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용될 때, 단수 형태, "한(a)", "하나의(an)", "그 하나의(the)"는, 내용상 명확하게 달리 표시하지 않는 한, "적어도 하나"를 포함한, 복수 형태도 역시 포함하는 것을 의도한다. "또는"은 "및/또는"을 의미한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "및/또는"은 연관된 나열 항목들 중 하나 이상의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다. 용어 "포함하다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)", 또는 "포함하다(include)" 및/또는 "포함하는(including)"은, 본 명세서에서 사용될 때, 진술된 피처, 영역, 완전체, 단계, 동작, 요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 피처, 영역, 완전체, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트, 및/또는 이들의 그룹의 존재나 추가를 배제하는 것은 아니라는 것을 더 이해할 것이다. 용어 "또는 이들의 조합"은 전술된 요소 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 의미한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 (기술적 및 과학적 용어를 포함한) 모든 용어는 본 개시내용이 속하는 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 가진다. 흔히 사용되는 사전에 정의된 것들과 같은 용어들은, 관련 기술 및 본 개시내용의 정황에서의 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시내용에서 명시적으로 특별히 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적 의미로 해석되어서는 안될 것임을 또한 이해하여야 한다.
모든 시약(reagent)은 달리 명시되지 않는 한 본 기술분야에 공지된 공급원에 의해 획득될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서 언급된 특허, 간행물 및 출원은 본 개시내용이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들의 수준을 나타낸다. 이들 특허, 간행물 및 출원은, 마치 각각의 개개의 특허, 간행물 또는 출원이 구체적으로 및 개별적으로 참조에 의해 본 명세서에 포함된 것과 동일한 정도로 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
전술된 설명은 본 개시내용의 특정한 양태를 예시하는 것이지만, 그 실시에 대한 제한을 의미하지는 않는다.

Claims (59)

  1. 전극에 이용하기에 적합한 필름을 형성하기 위한 프로세스로서,
    초기 독립형(free standing) 필름을 형성하는 단계 - 상기 형성하는 단계는 임의로,
    a) 전극 전구체 재료를 형성하기 위해 피브릴화가능한 바인더(fibrillizable binder)와 고체 처리 첨가제(임의로 탄소 입자들) 또는 활성 전극 재료를 조합하는 단계;
    b) 상기 전극 전구체 재료를 상호혼합(intermix)하는 단계;
    c) 상기 전극 전구체 재료를 상기 고체 처리 첨가제 또는 상기 활성 전극 재료와 조합하는 단계; 및
    d) 전극 필름 재료 - 상기 전극 필름 재료는 상기 피브릴화가능한 바인더, 및 상기 처리 첨가제들과 상기 활성 전극 재료 중 적어도 하나를 포함함 - 를 형성하기 위해 상기 피브릴화가능한 바인더 또는 상기 활성 전극 재료를 상기 전극 전구체 재료와 상호혼합하는 단계를 포함함 -;
    상기 전극 필름 재료를 초기 독립형 필름으로 캘린더링하는 단계;
    상기 초기 독립형 필름을 액체 처리 보조제와 접촉시켜 습윤 독립형 필름을 형성하는 단계; 및
    상기 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계
    를 포함하고, 상기 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 전극 필름이 형성될 때까지 1회 이상 반복되고, 상기 전극 필름은 상기 초기 독립형 필름에 비해, 약 75% 이하, 임의로 50% 이하, 임의로 25% 이하의 최종 원하는 두께를 포함하며, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 상기 초기 독립형 필름에 비해 약 75% 이하의 상기 두께를 포함하는 상기 전극 필름을 형성하기 위해 건조 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 더 적은 통과를 요구하는, 프로세스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더 및 상기 활성 전극 재료는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 전구체 재료를 형성하고, 상기 전극 전구체 재료 및 상기 처리 첨가제는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 필름 재료를 형성하는, 프로세스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더 및 상기 고체 처리 첨가제는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 전구체 재료를 형성하고, 상기 전극 전구체 재료 및 상기 고체 처리 첨가제는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 필름 재료를 형성하는, 프로세스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더 및 상기 활성 전극 재료는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 전구체 재료를 형성하고, 상기 전극 전구체 재료 및 상기 활성 전극 재료는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 필름 재료를 형성하는, 프로세스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 약 100 마이크로미터 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 롤 밀을 통한 1 내지 10회 통과를 요구하는, 프로세스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 약 100 마이크로미터 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 롤 밀을 통한 1 내지 5회 통과를 요구하는, 프로세스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 약 400 마이크로미터 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 건조 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 5회 적은 통과 횟수를 요구하는, 프로세스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전극 필름은 약 35% 내지 약 45%의 다공성을 포함하는, 프로세스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전극 필름은 약 9.1 N/mm2의 영률(Young’s modulus)을 포함하는, 프로세스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 알코올인, 프로세스.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 용매이고, 상기 용매는 20 ℃에서 약 30 dynes/cm 이하의 표면 장력을 포함하는, 프로세스.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 1보다 큰 증발 레이트를 포함하는, 프로세스.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 아세톤, 디메틸 카보네이트, 에틸 알코올, 아니솔, 에탄올, 아니솔, 이소프로필 알코올, 또는 이들의 임의의 조합인, 프로세스.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 이소프로필 알코올인, 프로세스.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료를 상기 초기 독립형 필름으로 캘린더링하는 단계는 약 130 ℃의 환경에서 이루어지는, 프로세스.
  16. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 상기 습윤 독립형 필름을 약 50 ℃까지 가열하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 가열하는 단계는 IR 열로 가열하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  18. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는,
    상기 습윤 독립형 필름을 50 ℃ 이상까지 가열하는 단계; 및
    제곱 인치 당 약 4000 내지 약 7000 파운드의 압력에서 상기 롤 밀로 상기 습윤 독립형 필름을 압축하는 단계
    를 더 포함하는, 프로세스.
  19. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤 밀은 분당 약 0.65 미터의 롤 속도를 포함하는, 프로세스.
  20. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극을 형성하기 위해 상기 전극 필름을 전류 콜렉터에 라미네이팅하는 단계를 더 포함하는, 프로세스.
  21. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료는 전도성 탄소를 포함하는, 프로세스.
  22. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상호혼합 단계는 1 중량%보다 큰 양에서 용매의 부재하에서 이루어지는, 프로세스.
  23. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름은 100 마이크로미터 이하, 임의로 50 마이크로미터 이하의 두께를 포함하는, 프로세스.
  24. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 전극 재료는 리튬화 및 탈리튬화될 수 있는, 프로세스.
  25. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료를 체질(sieving)하는 단계를 더 포함하는, 프로세스.
  26. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 전극 재료는 리튬 금속 산화물, 리튬 금속 인산염(임의로 리튬 망간 인산화 철), 또는 이들의 조합들을 포함하는, 프로세스.
  27. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는, 프로세스.
  28. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료는 단일의 피브릴화가능한 바인더를 포함하고, 상기 피브릴화가능한 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하거나 이로 구성되는, 프로세스.
  29. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 프로세스에 의해 형성된 상기 전극 필름을 포함하는 캐소드를 포함하는 전기화학적 전지.
  30. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 프로세스에 의해 형성된 상기 전극 필름을 포함하는 애노드를 포함하는 전기화학적 전지.
  31. 전극을 형성하기 위한 프로세스로서,
    전극 필름 재료를 획득하는 단계;
    상기 전극 필름 재료를 초기 독립형 필름으로 캘린더링하는 단계;
    상기 초기 독립형 필름을 액체 처리 보조제와 접촉시켜 습윤 독립형 필름을 형성하는 단계; 및
    상기 습윤 독립형 필름을 롤 밀을 통해 통과시키는 단계
    를 포함하고, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 상기 초기 독립형 필름에 비해, 약 50% 이하, 임의로 25% 이하, 임의로 100 마이크로미터 이하의 두께를 포함하는 전극 필름이 형성될 때까지 1회 이상 수행되고, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 상기 초기 독립형 필름에 비해 약 50% 이하의 두께를 포함하는 상기 전극 필름을 형성하기 위해 상기 액체 처리 보조제가 없는 초기 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 약 1회 내지 10회 더 적은 통과를 요구하는, 프로세스.
  32. 제31항에 있어서, 상기 전극 필름 재료를 획득하는 단계는,
    전극 전구체 재료를 형성하기 위해 피브릴화가능한 바인더와 탄소 입자들 또는 활성 전극 재료를 조합하는 단계;
    상기 전극 전구체 재료를 상호혼합하는 단계;
    상기 전극 전구체 재료를 상기 탄소 입자들 또는 상기 활성 전극 재료와 조합하는 단계;
    상기 전극 필름 재료를 형성하기 위해 상기 피브릴화가능한 바인더 또는 상기 활성 전극 재료를 상기 전극 전구체 재료와 상호혼합하는 단계 - 상기 전극 필름 재료는 상기 피브릴화가능한 바인더, 및 상기 탄소 입자들과 상기 활성 전극 재료 중 적어도 하나를 포함함 -
    를 더 포함하는, 프로세스.
  33. 제32항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더 및 상기 활성 전극 재료는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 전구체 재료를 형성하고, 상기 전극 전구체 재료 및 상기 탄소 입자들은 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 필름 재료를 형성하는, 프로세스.
  34. 제32항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더 및 상기 탄소 입자들은 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 전구체 재료를 형성하고, 상기 전극 전구체 재료 및 상기 탄소 입자들은 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 필름 재료를 형성하는, 프로세스.
  35. 제32항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더 및 상기 활성 전극 재료는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 전구체 재료를 형성하고, 상기 전극 전구체 재료 및 상기 활성 전극 재료는 조합되고 상호혼합되어 상기 전극 필름 재료를 형성하는, 프로세스.
  36. 제32항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계를 반복하는 것은 약 50% 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 건조 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 3회 적은 통과 횟수를 요구하는, 프로세스.
  37. 제32항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계를 반복하는 것은 약 50% 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 건조 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 4회 적은 통과 횟수를 요구하는, 프로세스.
  38. 제32항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계를 반복하는 것은 약 50% 이하의 상기 두께를 달성하기 위해 상기 건조 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 것보다 5회 적은 통과 횟수를 요구하는, 프로세스.
  39. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 알코올인, 프로세스.
  40. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 20 ℃에서 약 30 dynes/cm 이하의 표면 장력을 포함하는, 프로세스.
  41. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 1보다 큰 증발 레이트를 포함하는, 프로세스.
  42. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 아세톤, 디메틸 카보네이트, 에틸 알코올, 에탄올, 아니솔, 이소프로필 알코올, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나인, 프로세스.
  43. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 처리 보조제는 이소프로필 알코올인, 프로세스.
  44. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료를 초기 독립형 필름으로 캘린더링하는 단계는 약 130 ℃의 환경에서 이루어지는, 프로세스.
  45. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는 상기 습윤 독립형 필름을 약 50 ℃까지 가열하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  46. 제45항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 가열하는 단계는 IR 열로 가열하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  47. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 습윤 독립형 필름을 상기 롤 밀을 통해 통과시키는 단계는,
    상기 습윤 독립형 필름을 50 ℃ 이상까지 가열하는 단계; 및
    제곱 인치 당 약 4000 내지 약 7000 파운드의 압력에서 상기 롤 밀로 상기 습윤 독립형 필름을 압축하는 단계
    를 더 포함하는, 프로세스.
  48. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축하는 단계는 분당 약 0.65 미터의 롤 속도에서 이루어지는, 프로세스.
  49. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극을 형성하기 위해 상기 전극 필름을 전류 콜렉터에 라미네이팅하는 단계를 더 포함하는, 프로세스.
  50. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료는 전도성 탄소를 포함하는, 프로세스.
  51. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상호혼합하는 단계는 1%보다 큰 용매의 부재하에서 이루어지는, 프로세스.
  52. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름은 100 마이크로미터 이하, 임의로 50 마이크로미터 이하의 두께를 포함하는, 프로세스.
  53. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 전극 재료는 리튬화 및 탈리튬화될 수 있는, 프로세스.
  54. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료를 체질하는 단계를 더 포함하는, 프로세스.
  55. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 전극 재료는 리튬 금속 산화물, 리튬 금속 인산염(임의로 리튬 망간 인산화 철), 또는 이들의 조합들을 포함하는, 프로세스.
  56. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피브릴화가능한 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는, 프로세스.
  57. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름 재료는 단일의 피브릴화가능한 바인더를 포함하고, 상기 피브릴화가능한 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하거나 이로 구성되는, 프로세스.
  58. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항의 프로세스에 의해 형성된 상기 전극 필름을 포함하는 캐소드를 포함하는 전기화학적 전지.
  59. 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항의 프로세스에 의해 형성된 상기 전극 필름을 포함하는 애노드를 포함하는 전기화학적 전지.
KR1020207032841A 2018-04-13 2019-04-15 전극 제작을 위한 조성물 및 방법 KR20200136039A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862657211P 2018-04-13 2018-04-13
US62/657,211 2018-04-13
PCT/US2019/027443 WO2019200374A1 (en) 2018-04-13 2019-04-15 Compositions and methods for electrode fabrication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200136039A true KR20200136039A (ko) 2020-12-04

Family

ID=68164573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207032841A KR20200136039A (ko) 2018-04-13 2019-04-15 전극 제작을 위한 조성물 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210155766A1 (ko)
EP (1) EP3776601A4 (ko)
KR (1) KR20200136039A (ko)
WO (1) WO2019200374A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12021216B2 (en) 2022-05-12 2024-06-25 Sk On Co., Ltd. Method and apparatus for preparing dry electrode sheet for secondary battery, dry electrode sheet for secondary battery and secondary battery comprising the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3197832B1 (en) 2014-09-25 2022-06-22 Drexel University Physical forms of mxene materials exhibiting novel electrical and optical characteristics
EP4115460A1 (en) * 2020-03-02 2023-01-11 Navitas Systems LLC Compositions and methods for electrochemical cell component fabrication
CN113036072A (zh) * 2021-03-03 2021-06-25 昆山宝创新能源科技有限公司 干电极及其制备方法
DE102021207601A1 (de) 2021-07-16 2023-01-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Elektrode einer Batteriezelle
TW202320375A (zh) * 2021-09-09 2023-05-16 美商科慕Ｆｃ有限責任公司 用於高電壓鋰離子二次電池的陰極及用於製造其之乾式法
WO2023215818A2 (en) * 2022-05-05 2023-11-09 Drexel University Battery cathodes containing mxenes processed from water-based slurries
CN114914404A (zh) * 2022-05-16 2022-08-16 上海联净自动化科技有限公司 干法电极生产方法以及装置
FR3142295A1 (fr) * 2022-11-17 2024-05-24 Saft Élément électrochimique rechargeable au lithium pour applications à l'aviation
WO2024173252A1 (en) * 2023-02-13 2024-08-22 Worcester Polytechnic Institute Electrode structure by dry manufacturing

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070122698A1 (en) * 2004-04-02 2007-05-31 Maxwell Technologies, Inc. Dry-particle based adhesive and dry film and methods of making same
US20120040243A1 (en) * 2003-07-09 2012-02-16 Maxwell Technologies, Inc. Electrode formation from a powdered mixture
US20050241137A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 Tdk Corporation Electrode, electrochemical device, and method of making electrode
US7245478B2 (en) * 2004-08-16 2007-07-17 Maxwell Technologies, Inc. Enhanced breakdown voltage electrode
US20080089006A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-17 Maxwell Technologies, Inc. Electrode for energy storage device
DE102012203019A1 (de) * 2012-02-28 2013-08-29 Technische Universität Dresden Kathode für Lithium-haltige Batterien und lösungsmittelfreies Verfahren zu deren Herstellung
CN103632845A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯/有机薄膜复合集流体、其制备方法、电化学电极及电化学电池或电容器
EP3138144B1 (en) * 2014-05-01 2018-07-25 Basf Se Electrode fabrication methods and associated articles
WO2016163115A1 (ja) * 2015-04-10 2016-10-13 株式会社豊田自動織機 非水電解質二次電池用負極及び非水電解質二次電池
US10923707B2 (en) * 2015-06-26 2021-02-16 Florida State University Research Foundation, Inc. Dry process method for producing electrodes for electrochemical devices and electrodes for electrochemical devices
US20200313191A1 (en) * 2016-05-12 2020-10-01 Navitas Systems, Llc Compositions and methods for electrode fabrication
US10847780B2 (en) * 2016-09-16 2020-11-24 Pacesetter, Inc. Battery electrode and methods of making

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12021216B2 (en) 2022-05-12 2024-06-25 Sk On Co., Ltd. Method and apparatus for preparing dry electrode sheet for secondary battery, dry electrode sheet for secondary battery and secondary battery comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP3776601A4 (en) 2021-12-22
WO2019200374A1 (en) 2019-10-17
US20210155766A1 (en) 2021-05-27
EP3776601A1 (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200136039A (ko) 전극 제작을 위한 조성물 및 방법
US20240105913A1 (en) Dry process formation of solid state lithium ion cell
Han et al. Nitrogen-doped carbonized polyimide microsphere as a novel anode material for high performance lithium ion capacitors
TWI653779B (zh) Electrode material for metal air battery
EP2950375B1 (en) Ultra-fine fibrous carbon for non-aqueous electrolyte secondary battery, ultra-fine fibrous carbon aggregate, composite body, and electrode active material layer
JP5389652B2 (ja) リチウム系二次電池用負極、炭素系負極活物質の製造方法及びリチウム系二次電池及びその用途
CN108352253A (zh) 用于混合超级电容器-电池系统的活性碳粉
CN106025191B (zh) 锂离子二次电池用正极活性物质、锂离子二次电池用正极以及锂离子二次电池
CN116995210A (zh) 包含碳化硅和碳颗粒的复合物
WO2022138942A1 (ja) 固体二次電池用シートの製造方法及び固体二次電池用結着剤
US20200313191A1 (en) Compositions and methods for electrode fabrication
US20230076834A1 (en) Compositions and methods for electro-chemical cell component fabrication
TW201246669A (en) Electrode for a lithium battery and lithium battery
EP3412818B1 (en) Carbon fiber aggregate and method for manufacturing same, electrode mixture layer for non-aqueous-electrolyte secondary cell, electrode for non-aqueous-electrolyte secondary cell, and non-aqueous-electrolyte secondary cell
EP4210140A1 (en) All-solid-state secondary cell mixture, all-solid-state secondary cell mixture sheet, method for manufacturing same, and all-solid-state secondary cell
Saroja et al. Design of porous calcium phosphate based gel polymer electrolyte for Quasi-solid state sodium ion battery
WO2014065082A1 (ja) リチウム空気電池正極用炭素材料及びリチウム空気電池
WO2022138940A1 (ja) 単層カーボンナノチューブとｐｔｆｅとを複合した結着剤並びにそれを用いた電極作製用組成物及び二次電池
KR20220016496A (ko) 실리콘-지배적 배터리 전극
KR101673171B1 (ko) 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP7240801B2 (ja) 非水電解質二次電池用正極合剤層、それを含む非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池
KR102700484B1 (ko) 도전재 마스터 배치 및 이를 이용하여 제조된 건식 전극
EP4029829A1 (en) Method for producing graphene nanosheets
WO2023182030A1 (ja) 電極、非水電解質二次電池、および電極の製造方法
KR20240128941A (ko) 애노드 전극을 위한 신규한 복합재

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal