KR20230171477A - 반고체 전극을 갖는 전기화학 전지 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

반고체 전극을 갖는 전기화학 전지 및 그것의 제조 방법 Download PDF

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제프리 쿠란
트리스탄 도허티
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24엠 테크놀로지즈, 인크.
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Abstract

본원에 기술된 실시양태는 일반적으로 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 전극을 갖는 전기화학 전지에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 전기화학 전지는 포지티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 포지티브 전극 및 네거티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 네거티브 전극을 포함한다. 분리기가 반고체 포지티브 전극과 반고체 네거티브 전극 사이에 배치된다. 반고체 포지티브 전극 및 반고체 네거티브 전극 중 적어도 하나는 적어도 약 250 ㎛의 두께를 가질 수 있다.

Description

반고체 전극을 갖는 전기화학 전지 및 그것의 제조 방법 {ELECTROCHEMICAL CELLS HAVING SEMI-SOLID ELECTRODES AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}
<관련 출원과의 교차-참조>
본 출원은 2014년 11월 5일에 출원된 발명의 명칭 "Electrochemical Cells Having Semi-Solid Electrodes and Methods of Manufacturing the Same"의 U.S. 가출원 제62/075,373호의 우선권 및 이익을 주장하며, 상기 가출원의 개시 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본원에 기술된 실시양태는 일반적으로 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 전극을 갖는 전기화학 전지, 이러한 전기화학 전지의 적층체, 및 이러한 전기화학 전지 적층체의 형성 방법에 관한 것이다.
배터리는 전형적으로 고체 전극, 분리기, 전해질, 및 부수적 성분, 예컨대, 예를 들어, 포장, 열 관리, 전지 밸런싱, 전류 캐리어의 단자 내로의 통합, 및/또는 다른 이러한 성분으로 구성된다. 전극은 전형적으로 활성 물질, 전도성 물질, 결합제 및 다른 첨가제를 포함한다.
일부 공지된 배터리 제조 방법은, 금속성 기판 (예를 들어, 집전체)을 용매 중에 용해 또는 분산된 활성 물질, 전도성 첨가제 및 결합제로 구성된 슬러리로 코팅하고, 용매를 증발시키고, 건조된 고체 매트릭스를 특정된 두께로 캘린더링하는 것을 포함한다. 이어서, 전극을 절단하고, 다른 성분과 함께 포장하고, 전해질을 함침시키고, 이어서 전체 포장체를 밀봉한다.
이러한 공지된 방법은 일반적으로 전극의 캐스팅과 같은 복잡하고 비용이 많이 드는 제조 단계를 포함하며, 제한된 두께, 예를 들어 100 ㎛ 미만 (최종 단일 면 코팅 두께)의 전극에만 적합하다. 이들 제한된 두께의 전극의 공지된 제조 방법은 더 낮은 용량, 더 낮은 에너지 밀도 및 높은 불활성 성분 대 활성 물질 비를 갖는 배터리를 초래한다. 게다가, 공지된 전극 배합물에 사용되는 결합제는 전극의 비틀림도(tortuosity)를 증가시키고 이온 전도도를 감소시킬 수 있다.
활성 물질 대 불활성 물질의 비를 증가시키기 위해, 일반적으로 전극 활성 물질 (즉, 애노드 배합물 슬러리 및 캐소드 배합물 슬러리)을 집전체의 양쪽 면 상에 코팅함으로써 통상의 전기화학 전지를 형성한다. 분리기를 전극들 사이, 즉 애노드와 캐소드 사이에 배치하여, 통상의 전기화학 전지를 형성한다. 복수의 이러한 전기화학 전지들을, 일반적으로 그들 사이에 배치된 이격자와 함께, 서로의 위에 적층하여, 전기화학 전지 적층체를 형성할 수 있다. 이로 인해 활성 물질 대 불활성 물질 비에 긍정적인 영향이 미쳐지지만, 제조 공정이 복잡해진다. 게다가, 전기화학 배터리를 조립하는 데 요구되는 시간이 상당할 수 있다. 이로 인해, 온도 변동 또는 습기에의 전극 물질의 노출이 증가하여, 전극 물질이 열화됨으로써, 전극의 전자 특성이 열화될 수 있다.
따라서, 더 긴 사이클 수명, 증가된 에너지 밀도, 충전 용량 및 전체 성능을 갖는 신규한 전기화학 배터리 및 전극을 개발하는 것이 에너지 저장 시스템 개발의 지속적인 목표이다.
<요약>
본원에 기술된 실시양태는 일반적으로 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 전극을 갖는 전기화학 전지에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 전기화학 전지는 포지티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 포지티브 전극 및 네거티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 네거티브 전극을 포함한다. 분리기는 반고체 포지티브 전극과 반고체 네거티브 전극 사이에 배치된다. 반고체 포지티브 전극 및 반고체 네거티브 전극 중 적어도 하나는 적어도 약 250 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
도 1은 한 실시양태에 따른 전기화학 전지의 개략적 도해이다.
도 2는 한 실시양태에 따른 파우치 내의 전기화학 전지의 투시도이다.
도 3은 파우치가 제거된 상태의, 도 2의 전기화학 전지를 도시한다.
도 4는 도 3의 전기화학 전지의 분해도이다.
도 5는 한 실시양태에 따른, 복수의 전기화학 전지를 포함하는 파우치 내의 전기화학 전지 적층체를 도시한다.
도 6은 파우치가 제거된 상태의, 도 5의 전기화학 전지 적층체를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 바와 같은 선 AA를 따라 취해진, 도 5의 도시된 전기화학 전지 적층체의 측단면도를 도시한다.
도 8은 한 실시양태에 따른, 하나의 포지티브 집전체 및 하나의 네거티브 집전체가 나머지 포지티브 및 네거티브 집전체의 탭보다 훨씬 더 긴 탭을 갖는 것인 전기화학 전지 적층체의 투시도이다.
도 9는 도 8에서 화살표 B에 의해 도시된, 도 8의 전기화학 전지 적층체의 일부분의 측면도이다.
도 10은 한 실시양태에 따른, 전기화학 전지 적층체의 형성 방법의 개략적 흐름도를 도시한다.
도 11a 내지 11i는 한 실시양태에 따른 전기화학 전지를 제조하는 공정의 단계를 도시한다.
가전용 배터리는 리튬-이온 배터리 기술의 진보와 더불어 에너지 밀도가 점차 증가하고 있다. 제조된 배터리의 저장된 에너지 또는 충전 용량은 (1) 활성 물질의 고유 충전 용량 (mAh/g) (2) 전극의 부피 (㎤) (즉, 전극 두께, 전극 면적, 및 층 (적층체)의 개수의 곱), 및 (3) 전극 매질 중 활성 물질의 로딩 (예를 들어, 전극 매질 ㎤ 당 활성 물질의 그램)의 함수이다. 그러므로, 상업적 매력의 향상 (예를 들어, 증가된 에너지 밀도 및 감소된 비용)을 위해, 면적 충전 용량 (mAh/㎠)을 증가시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 면적 충전 용량은, 예를 들어, 더 높은 고유 충전 용량을 갖는 활성 물질을 사용하고/거나, 전체 전극 배합물 중 활성 전하 저장 물질의 상대 백분율 (즉, "로딩")을 증가시키고/거나, 임의의 주어진 배터리 형태 인자에 사용되는 전극 물질의 상대 백분율을 증가시키는 것에 의해 증가될 수 있다. 달리 말해서, 활성 전하 저장 성분 (예를 들어, 전극) 대 불활성 성분 (예를 들어, 분리기 및 집전체) 비가 증가하면, 배터리의 전체 성능에 기여하지 않는 성분이 제거되거나 감소됨으로써 배터리의 전체 에너지 밀도가 증가된다. 면적 충전 용량의 증가 및 그러므로 불활성 성분의 상대 백분율의 감소를 달성하는 하나의 방안은 전극의 두께를 증가시키는 것이다.
본원에 기술된 반고체 전극은 (i) 반고체 전극의 감소된 비틀림도 및 더 높은 전자 전도도로 인해 더 두껍게 (예를 들어, 250 ㎛ 초과 내지 2,000 ㎛ 이하 또는 심지어는 그 초과로), (ii) 더 높은 활성 물질의 로딩을 갖도록, (iii) 더 적은 개수의 장비를 이용하는 단순화된 제조 공정에 의해 제조될 수 있다. 이들 반고체 전극은 고착된 또는 유동성 구조로 형성될 수 있고, 활성 성분에 대한 불활성 성분의 부피, 질량 및 비용 기여를 감소시킴으로써, 반고체 전극을 사용하여 제조한 배터리의 상업적 매력을 향상시킨다. 일부 실시양태에서, 본원에 기술된 반고체 전극은 결합제를 함유하지 않고/거나 통상의 배터리 제조에 사용되는 결합제를 사용하지 않는다. 대신에, 통상의 전극에서 결합제에 의해 통상적으로 점유되는 전극의 부피가 이제는, 1) 비틀림도를 감소시키고 이온 확산에 이용가능한 전체 염을 증가시킴으로써, 높은 비율로 사용 시에 두꺼운 통상의 전극에서 전형적인 염 고갈 효과에 대응하는 효과를 갖는 전해질, 2) 배터리의 충전 용량을 증가시키는 효과를 갖는 활성 물질, 또는 3) 전극의 전자 전도도를 증가시킴으로써, 두꺼운 통상의 전극의 높은 내부 임피던스에 대응하는 효과를 갖는 전도성 첨가제에 의해 점유된다. 본원에 기술된 반고체 전극의 감소된 비틀림도 및 더 높은 전자 전도도는 반고체 전극으로부터 형성된 전기화학 전지의 우수한 속도 역량(rate capability) 및 충전 용량을 초래한다.
본원에 기술된 반고체 전극은 통상의 전극보다 훨씬 더 두껍게 제조될 수 있기 때문에, 통상의 전극을 포함하는 전기화학 전지 적층체로부터 형성된 유사한 배터리에 비해, 반고체 전극을 포함하는 전기화학 전지 적층체로부터 형성된 배터리에서 활성 물질 (즉, 반고체 캐소드 및/또는 애노드) 대 불활성 물질 (즉, 집전체 및 분리기) 비가 훨씬 더 높을 수 있다. 이로 인해 본원에 기술된 반고체 전극을 포함하는 배터리의 전체 충전 용량 및 에너지 밀도가 상당히 증가된다. 두꺼운 반고체 전극 및 그의 다양한 배합물을 이용하는 전기화학 전지의 예는 2015년 3월 31일에 허여된 발명의 명칭 "Semi-Solid Electrodes Having High Rate Capability,"의 U.S. 특허 제8,993,159호 ("'159 특허"라고도 지칭됨), 2014년 3월 10일에 출원된 발명의 명칭 "Asymmetric Battery Having a Semi-Solid Cathode and High Energy Density Anode,"의 U.S. 특허 공개 제2014/0315097호 ("'097 공개"라고도 지칭됨), 및 2014년 7월 21일에 출원된 발명의 명칭 "Semi-Solid Electrodes with Gel Polymer Additive,"의 U.S. 특허 공개 제2015/0024279호 ("'279 공개"라고도 지칭됨)에 기술되어 있고, 상기 특허 및 공개의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본원에 기술된 반고체 전극은 전해질이 슬러리 배합물에 포함되도록 슬러리로서 배합된다. 이는, 전기화학 전지가 용기, 예를 들어 파우치 또는 캔 내에 배치된 후에 전해질이 일반적으로 전기화학 전지에 첨가되는 것인 통상의 전극, 예를 들어 캘린더링된 전극과 반대된다. 반고체 전극이 더 긴 시간 동안 주위 환경에 노출되면 전해질의 증발이 촉진됨으로써, 전기화학 전지의 물리적 특성 (예를 들어, 유동성) 및/또는 전자 특성 (예를 들어, 전도도, 충전 용량, 에너지 밀도 등)이 영향받을 수 있다. 더욱이, 주위 환경 중의 수분은 또한 전해질의 성능에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 전해질 증발 및/또는 열화를 제한하기 위해 가장 짧은 시간 내에, 본원에 기술된 반고체 전극을 포함하는 전기화학 전지를 조립하는 것이 유익할 것이다. 그러나, 일부 경우에, 반고체 전극을 집전체 (예를 들어, 금속 호일)의 양쪽 면 상에 배치하는 데에는 상당한 시간이 소요될 수 있다. 더욱이, 이러한 전기화학 전지로부터 전기화학 전지 적층체를 형성하기 위해, 이격자를 종종 인접한 전기화학 전지들 사이에 배치하는데, 이로 인해 전기화학 전지 내에 포함된 반고체 전극이 주위 분위기에 노출되는 시간이 추가로 증가될 수 있다.
본원에 기술된 전기화학 전지의 실시양태는 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 전극을 포함한다. 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅을 하면 집전체의 양쪽 면 상에 코팅하는 것과 연관된 시간뿐만 아니라 제조상 복잡성이 감소한다. 이어서, 인접한 전기화학 전지의 집전체들이 서로 맞닿도록 전기화학 전지를 적층함으로써, 전기화학 전지 적층체를 쉽게 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전기화학 전지 내에 포함된 포지티브 집전체의 코팅되지 않은 면은 제2 전기화학 전지 내에 포함된 포지티브 집전체의 코팅되지 않은 면과 맞닿을 수 있다. 마찬가지로, 제1 전기화학 전지 내에 포함된 네거티브 집전체의 코팅되지 않은 면은 제3 전기화학 전지 내에 포함된 네거티브 집전체의 코팅되지 않은 면과 맞닿을 수 있고, 기타 등등이다. 이로 인해 전기화학 전지 적층체의 형성에 사용되는 시간이 추가로 감소됨으로써, 전극이 주위 환경에 노출되는 것이 최소화될 수 있다. 전기화학 전지를 형성하는 데 요구되는 짧은 조립 시간으로 인해 또한 전해질 증발이 감소되고/거나 물 투과로 인한 반고체 전극의 열화가 또한 최소화될 수 있다.
일부 실시양태에서, 전기화학 전지는 포지티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 포지티브 전극 및 네거티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 네거티브 전극을 포함한다. 이온-투과성 멤브레인이 반고체 포지티브 전극과 반고체 네거티브 전극 사이에 배치된다. 반고체 포지티브 전극 및 반고체 네거티브 전극 중 적어도 하나는 적어도 약 250 ㎛의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 포지티브 집전체 및/또는 네거티브 집전체는 금속 호일, 예를 들어, 알루미늄 호일 또는 구리 호일을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전기화학 전지는 진공 밀봉된 파우치 내에 배치될 수 있다.
일부 실시양태에서, 전기화학 전지 적층체의 형성 방법은 반고체 캐소드를 포지티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅하고 반고체 애노드를 네거티브 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅하는 것을 포함한다. 분리기를 반고체 캐소드와 반고체 애노드 사이에 배치하여 제1 전기화학 전지를 형성한다. 제2 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지와 상당히 유사하게 형성한다. 게다가, 제3 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지와 상당히 유사하게 형성하고, 기타 등등이다. 제2 전기화학 전지의 포지티브 집전체의 코팅되지 않은 면이 제1 전기화학 전지의 포지티브 집전체의 코팅되지 않은 면 상에 배치되도록 제2 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지 상에 배치한다. 마찬가지로, 제3 전기화학 전지의 네거티브 집전체의 코팅되지 않은 면이 제1 전기화학 전지의 네거티브 집전체의 코팅되지 않은 면 상에 배치되도록 제3 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지 상에 배치함으로써, 전기화학 전지 적층체를 형성한다. 일부 실시양태에서, 임의의 제1 전기화학 전지, 제2 전기화학 전지, 및 제3 전기화학 전지의 반고체 캐소드 및/또는 반고체 애노드 내에 포함된 전해질의 증발이 최소화되도록, 전기화학 전지 적층체를 형성하는 데 요구되는 시간이 충분히 감소될 수 있다.
반고체 전극의 혼합 및 형성은 일반적으로 (i) 원료 이송 및/또는 공급, (ii) 혼합, (iii) 혼합된 슬러리 이송, (iv) 분배 및/또는 압출, 및 (v) 형성을 포함한다. 일부 실시양태에서, 공정의 여러 단계를 동시에 및/또는 동일한 장비를 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 혼합 및 슬러리의 이송을 동시에 압출기를 사용하여 수행할 수 있다. 공정의 각각의 단계는 하나 이상의 가능한 실시양태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공정의 각각의 단계를 수동으로 또는 임의의 다양한 공정 장비를 사용하여 수행할 수 있다. 각각의 단계는 또한 하나 이상의 부-공정(sub-process), 및 임의로, 공정 품질을 모니터링하기 위한 검사 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 공정 조건은 적어도 약 0.80, 적어도 약 0.90, 적어도 약 0.95, 또는 적어도 약 0.975의 혼합 지수를 갖는 제조 슬러리가 제조되도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 공정 조건은 적어도 약 10-6 S/cm, 적어도 약 10-5 S/cm, 적어도 약 10-4 S/cm, 적어도 약 10-3 S/cm, 또는 적어도 약 10-2 S/cm의 전자 전도도를 갖는 제조 슬러리가 생성되도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 공정 조건은 1,000 s-1의 겉보기 전단 속도에서 약 100,000 Pa-s 미만, 약 10,000 Pa-s 미만, 또는 약 1,000 Pa-s 미만의 실온에서의 겉보기 점도를 갖는 제조 슬러리가 제조되도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 공정 조건은 본원에 기술된 바와 같은 둘 이상의 특성을 갖는 제조 슬러리가 제조되도록 선택될 수 있다. 본원에 기술된 반고체 전극 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있는 시스템 및 방법의 예는 2013년 3월 15일에 출원된 발명의 명칭 "Electrochemical Slurry Compositions and Methods for Preparing the Same"의 U.S. 특허 공개 제2013/0337319호 ("'319 공개"라고도 지칭됨)에 기술되어 있으며, 상기 공개의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본원에 사용된 용어 "약" 및 "대략"은 일반적으로 언급된 값의 플러스 또는 마이너스 10%를 의미하고, 예를 들어 약 250 ㎛는 225 ㎛ 내지 275 ㎛를 포함할 것이고, 약 1,000 ㎛는 900 ㎛ 내지 1,100 ㎛를 포함할 것이다.
본원에 사용된 용어 "반고체"는, 액체상과 고체상의 혼합물인 물질, 예를 들어, 예컨대, 입자 현탁액, 콜로이드성 현탁액, 에멀젼, 겔, 또는 미셀을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "활성화된 탄소 네트워크" 및 "네트워크화된 탄소"는 전극의 일반적인 정성적 상태에 관한 것이다. 예를 들어, 활성화된 탄소 네트워크 (또는 네트워크화된 탄소)를 갖는 전극은, 전극 내의 탄소 입자가 입자들 사이에서 전극의 두께 및 길이를 통한 전기적 접촉 및 전기 전도를 용이하게 하는 개별 입자 모폴로지 및 서로에 대한 배열을 갖도록 한 것이다. 역으로, 용어 "불활성화된 탄소 네트워크" 및 "비-네트워크화된 탄소"는 탄소 입자가 전극을 통한 적절한 전기 전도를 제공하도록 충분히 연결되지는 않을 수 있는 개별 입자 섬(island) 또는 다중-입자 응결 섬으로서 존재하는 것인 전극에 관한 것이다.
도 1은 전기화학 전지(100)의 개략적 도해를 도시한다. 전기화학 전지(100)는 포지티브 집전체(110) 및 네거티브 집전체(120)를 포함한다. 반고체 캐소드(140)는 포지티브 집전체(110) 상에 배치되고, 반고체 애노드(150)는 네거티브 집전체(120) 상에 배치된다. 분리기(130)는 반고체 캐소드(140)와 반고체 애노드(150) 사이에 배치된다. 반고체 캐소드(140)와 반고체 애노드(150) 중 적어도 하나는 적어도 약 250 ㎛, 예를 들어, 약 250 ㎛ 내지 약 2,000 ㎛의 범위의 두께를 갖는다.
포지티브 집전체(110) 및 네거티브 집전체(120)는 전자 전도성이며 전지의 작동 조건 하에 전기화학적으로 불활성인 임의의 집전체일 수 있다. 리튬 전지를 위한 전형적인 집전체는 네거티브 집전체(120)의 경우에 구리, 알루미늄, 또는 티타늄, 및 포지티브 집전체(110)의 경우에 알루미늄을 시트 또는 메쉬 또는 그의 임의의 조합의 형태로 포함한다. 집전체 물질은 전기화학 전지(100)의 반고체 캐소드(140) 및 반고체 애노드(150)의 작동 전위에서 안정하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 비-수성 리튬 시스템에서, 포지티브 집전체(110)는 알루미늄, 또는 Li/Li+에 대해 2.5 내지 5.0 V의 작동 전위에서 전기화학적으로 용해되지 않는 전도성 물질로 코팅된 알루미늄을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 백금, 금, 니켈, 전도성 금속 산화물, 예컨대 산화바나듐, 및 탄소를 포함한다. 네거티브 집전체(120)는 구리를 포함할 수 있거나, 리튬, 탄소 및/또는 또 다른 전도체 상에 배치된 이러한 물질을 포함하는 코팅과 합금 또는 금속간 화합물을 형성하지 않는 다른 금속을 포함할 수 있다. 각각의 포지티브 집전체(110) 및 네거티브 집전체(120)는 약 20 마이크로미터 미만, 예를 들어, 약 1 마이크로미터, 2 마이크로미터, 3 마이크로미터, 4 마이크로미터, 5 마이크로미터, 6 마이크로미터, 7 마이크로미터, 8 마이크로미터, 9 마이크로미터, 10 마이크로미터, 12 마이크로미터, 14 마이크로미터, 16 마이크로미터, 또는 18 마이크로미터 (그들 사이의 모든 범위를 포함함)의 두께를 가질 수 있다. 이러한 얇은 포지티브 집전체(110) 및 네거티브 집전체(120)를 사용하면 전기화학 전지(100)의 비용 및 전체 중량이 상당히 감소될 수 있다.
전기화학 전지(100) 내에 포함된 반고체 캐소드(140)와 반고체 애노드(150)는 분리기(130)에 의해 분리된다. 분리기(130)는 이온 수송을 할 수 있는 임의의 통상의 멤브레인, 즉 이온-투과성 멤브레인일 수 있다. 일부 실시양태에서, 분리기(130)는 그를 통한 이온의 수송을 허용하는 액체 불투과성 멤브레인, 즉 고체 또는 겔 이온 전도체이다. 일부 실시양태에서, 분리기(130)는, 반고체 캐소드(140) 전기활성 물질과 반고체 애노드(150) 전기활성 물질 사이의 이온의 왕복을 허용하면서도 전자의 전달을 방지하는, 액체 전해질이 주입된 다공성 중합체 멤브레인이다. 일부 실시양태에서, 분리기(130)는 반고체 캐소드(140) 및 반고체 애노드(150) 조성물을 형성하는 입자가 멤브레인을 횡단하는 것을 방지하는 미세다공성 멤브레인이다. 일부 실시양태에서, 분리기(130)는, 임의로 특정 온도 초과에서 융해 또는 "폐쇄"되어 더 이상 작동 이온을 투과시키지 않는 능력을 갖는, 리튬 이온 배터리 산업에서 사용되고 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지된 유형의 단일 또는 다층 미세다공성 분리기이다. 일부 실시양태에서, 분리기(130)는, 리튬 염이 착화되어 리튬 전도도를 제공하는 것인 폴리에틸렌옥시드 (PEO) 중합체, 또는 양성자 전도체인 나피온(Nafion)™ 멤브레인을 포함할 수 있다. 예를 들어, PEO 기재의 전해질이 분리기(130)로서 사용될 수 있고, 이는, 임의로 지지 층으로서의 유리 섬유 분리기와 같은 다른 멤브레인에 의해 안정화된, 핀홀-비함유 고체 이온 전도체이다. PEO는 또한 포지티브 또는 네거티브 전극 산화환원 조성물에서 슬러리 안정화제, 분산제 등으로서 사용될 수 있다. PEO는 전형적인 알킬 카르보네이트-기재의 전해질과 접촉 시에 안정하다. 이는 특히, Li 금속에 대해 약 3.6 V 미만인 포지티브 전극에서의 전지 전위를 갖는 인산염-기재의 전지 화학에서 유용할 수 있다. 산화환원 전지의 작동 온도는 멤브레인의 이온 전도도를 개선하기 위해 필요에 따라 상승될 수 있다.
반고체 캐소드(140)는, 예를 들어, 활성 물질 및/또는 전도성 물질을 포함할 수 있는 이온-저장 고체상 물질을 포함할 수 있다. 이온-저장 고체상 물질의 양은 약 0 부피% 내지 약 80 부피%의 범위일 수 있다. 캐소드(140)는 활성 물질, 예컨대, 예를 들어, 리튬 보유 화합물 (예를 들어, 리튬 철 인산염 (LFP), LiCoO2, Mg로 도핑된 LiCoO2, LiNiO2, Li(Ni, Co, Al)O2 ("NCA"로서 공지됨), Li(Ni, Mn, Co)O2 ("NMC"로서 공지됨), LiMn2O4 및 그것의 유도체 등)을 포함할 수 있다. 캐소드(140)는 또한 전도성 물질, 예컨대, 예를 들어, 흑연, 탄소 분말, 열분해 탄소, 카본블랙, 탄소 섬유, 탄소 마이크로섬유, 탄소 나노튜브 (CNT), 단일벽 CNT, 다중벽 CNT, "버키 볼(bucky ball)"을 포함하는 풀러렌 탄소, 그래핀 시트 및/또는 그래핀 시트의 응집체, 임의의 다른 전도성 물질, 그의 합금 또는 조합을 포함할 수 있다. 캐소드(140)는 또한 비-수성 액체 전해질, 예컨대, 예를 들어, 에틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, SSDE, 또는 본원에 기술된 임의의 다른 전해질 또는 그의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 또한, 예를 들어, 활성 물질 및/또는 전도성 물질을 포함할 수 있는 이온-저장 고체상 물질을 포함할 수 있다. 이온-저장 고체상 물질의 양은 약 0 부피% 내지 약 80 부피%의 범위일 수 있다. 반고체 애노드(150)는 애노드 활성 물질, 예컨대, 예를 들어, 리튬 금속, 탄소, 리튬-삽입된 탄소, 질화리튬, 리튬 합금, 및 규소, 비스무트, 붕소, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 산화주석, 안티모니, 알루미늄, 산화티타늄, 몰리브데넘, 게르마늄, 망가니즈, 니오븀, 바나듐, 탄탈럼, 금, 백금, 철, 구리, 크로뮴, 니켈, 코발트, 지르코늄, 이트륨, 산화몰리브데넘, 산화게르마늄, 산화규소, 탄화규소의 리튬 합금 형성 화합물, 임의의 다른 물질 또는 그의 합금, 및 그의 임의의 다른 조합을 포함할 수 있다.
반고체 애노드(150)는 또한 탄소질 물질, 예컨대, 예를 들어, 흑연, 탄소 분말, 열분해 탄소, 카본블랙, 탄소 섬유, 탄소 마이크로섬유, 탄소 나노튜브 (CNT), 단일벽 CNT, 다중벽 CNT, "버키 볼"을 포함하는 풀러렌 탄소, 그래핀 시트 및/또는 그래핀 시트의 응집체, 임의의 다른 탄소질 물질 또는 그의 조합일 수 있는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 또한 비-수성 액체 전해질, 예컨대, 예를 들어, 에틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 또는 본원에 기술된 임의의 다른 전해질 또는 그의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150)는 활성 물질 및 임의로 전도성 물질을 비-수성 액체 전해질 중에 현탁된 미립자 형태로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150) 입자 (예를 들어, 캐소드 또는 애노드 입자)는 적어도 약 1 ㎛의 유효 직경을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 유효 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 적어도 약 10 ㎛ 이상의 유효 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 1 ㎛ 미만의 유효 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 0.5 ㎛ 미만의 유효 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 0.25 ㎛ 미만의 유효 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 0.1 ㎛ 미만의 유효 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 0.05 ㎛ 미만의 유효 직경을 갖는다. 다른 실시양태에서, 캐소드 또는 애노드 입자는 약 0.01 ㎛ 미만의 유효 직경을 갖는다.
일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140)는 약 20% 내지 약 80 부피%의 활성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140)는 약 40 부피% 내지 약 75 부피%, 약 50 부피% 내지 약 75 부피%, 약 60 부피% 내지 약 75 부피%, 또는 약 60 부피% 내지 약 80 부피%의 활성 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140)는 약 0 부피% 내지 약 25 부피%의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140)는 약 1.0 부피% 내지 약 6 부피%, 약 6 부피% 내지 약 12 부피%, 또는 약 2 부피% 내지 약 15 부피%의 전도성 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140)는 약 20 부피% 내지 약 70 부피%의 전해질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140)는 약 30 부피% 내지 약 60 부피%, 약 40 부피% 내지 약 50 부피%, 또는 약 20 부피% 내지 약 40 부피%의 전해질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 약 20 부피% 내지 약 80 부피%의 활성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 약 40 부피% 내지 약 75 부피%, 약 50 부피% 내지 약 75 부피%, 약 60 부피% 내지 약 75 부피%, 또는 약 60 부피% 내지 약 80 부피%의 활성 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 약 0 부피% 내지 약 20 부피%의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 약 1 부피% 내지 약 10 부피%, 1 부피% 내지 약 6 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 2 부피%, 약 2 부피% 내지 약 6 부피%, 또는 약 2 부피% 내지 약 4 부피%의 전도성 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 약 20 부피% 내지 약 70 부피%의 전해질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 약 30 부피% 내지 약 60 부피%, 약 40 부피% 내지 약 50 부피%, 또는 약 20 부피% 내지 약 40 부피%의 전해질을 포함할 수 있다.
반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150) 조성물, 그의 다양한 배합물, 및 그로부터 형성된 전기화학 전지에서 사용될 수 있는 활성 물질, 전도성 물질, 및/또는 전해질의 예는 '159 특허, 2014년 5월 13일에 허여된 발명의 명칭 "High Energy Density Redox Flow Device"의 U.S. 특허 제8,722,226호 ("226 특허"라고도 지칭됨) 및 2010년 12월 16일에 출원된 발명의 명칭 "High Energy Density Redox Flow Device"의 U.S. 특허 공개 제2011/0200848호 ("'848 공개"라고도 지칭됨)에 기술되어 있고, 상기 특허 및 공개의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
일부 실시양태에서, 반고체 애노드(150)는 또한 약 1 부피% 내지 약 30 부피%의 고용량 물질을 포함할 수 있다. 이러한 고용량 물질은, 예를 들어, 규소, 비스무트, 붕소, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 안티모니, 알루미늄, 산화티타늄, 몰리브데넘, 게르마늄, 망가니즈, 니오븀, 바나듐, 탄탈럼, 철, 구리, 금, 백금, 크로뮴, 니켈, 코발트, 지르코늄, 이트륨, 산화몰리브데넘, 산화게르마늄, 산화규소, 탄화규소, 임의의 다른 고용량 물질 또는 그의 합금, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반고체는 약 1 부피% 내지 약 5 부피%, 약 1 부피% 내지 약 10 부피%, 또는 약 1 부피% 내지 약 20 부피%의 고용량 물질을 포함할 수 있다. 반고체 애노드(150), 그의 다양한 배합물 및 그로부터 형성된 전기화학 전지 내에 포함될 수 있는 고용량 물질의 예는 '097 공개에 기술되어 있다.
전기화학 전지(100)는 본원에 반고체 캐소드(140) 및 반고체 애노드(150)를 포함하는 것으로 기술되어 있지만, 일부 실시양태에서, 하나의 반고체 전극만을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 캐소드(140)는 반고체 캐소드일 수 있고 애노드(150)는 통상의 고체 애노드 (예를 들어, 고용량 고체 애노드)일 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시양태에서, 캐소드(140)는 고체 캐소드일 수 있고 애노드(150)는 반고체 애노드일 수 있다.
일부 실시양태에서, 반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150) 중 적어도 하나 내에 포함된 전해질은 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%의 겔-중합체 첨가제를 포함할 수 있다. 반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150) 배합물, 및 그로부터의 전기화학 전지 내에 포함될 수 있는 겔 중합체 첨가제의 예는 '279 공개에 기술되어 있다.
일부 실시양태에서, 캐소드(140) 및/또는 애노드(150) 반고체 현탁액은 초기에 유동성일 수 있고, "고착"에 의해 비-유동성으로 될 수 있다. 일부 실시양태에서, 고착은 광중합의 작용에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 고착은 반고체 캐소드 및/또는 반고체 애노드로부터 형성된 전기화학 전지(100)의 비-충전 포지티브 및/또는 네거티브 전기활성 대역에 의해 투과된 파장을 갖는 전자기 복사선의 작용에 의해 수행된다. 일부 실시양태에서, 반고체 현탁액은 가열에 의해 고착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 고착을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 첨가제가 반고체 현탁액에 첨가된다.
일부 실시양태에서, 주입 가능한 유동성 반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150)는 "가소화"에 의해 비-유동성으로 된다. 일부 실시양태에서, 주입 가능한 유동성 반고체 현탁액의 레올로지 특성은 희석제, 증점제 및/또는 가소제의 첨가에 의해 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들 작용제는 가공성을 증진시키고, 유동 조건 및 포지티브 및 네거티브 전기활성 대역 충전 작업 하에 반고체 현탁액의 조성 균일성을 유지하는 것을 돕는다. 일부 실시양태에서는, 가공 요건을 수용하도록 유동성 반고체 현탁액의 유동 특성을 조정하기 위해 하나 이상의 첨가제가 유동성 반고체 현탁액에 첨가된다.
작동 이온에 대한 저장 호스트인 네거티브 및/또는 포지티브 이온-저장 물질을 사용하는 시스템은, 상기 물질이 물질의 모든 다른 구성성분을 전해질에 대해 실질적으로 불용성으로 유지하면서도 작동 이온을 흡수하거나 방출할 수 있는 것을 의미하며, 이는 전해질이 전기화학적 조성물 생성물로 오염되지 않기 때문에 특히 유리하다. 또한, 네거티브 및/또는 포지티브 리튬 이온-저장 물질을 사용하는 시스템이 비-수성 전기화학적 조성물 사용 시에 특히 유리하다.
일부 실시양태에서, 반고체 이온-저장 산화환원 조성물은 통상의 리튬-이온 배터리에서 작용하는 것으로 밝혀진 물질을 포함한다. 일부 실시양태에서, 포지티브 반고체 전기활성 물질은 리튬 포지티브 전기활성 물질을 함유하고, 리튬 양이온은 네거티브 전극과 포지티브 전극 사이에서 왕복하여 액체 전해질 중에 현탁된 고체 호스트 입자 내로 삽입된다.
반고체 캐소드(140)는 포지티브 집전체(110)의 한쪽 면 상에만 코팅된다. 마찬가지로, 반고체 애노드(150)는 네거티브 집전체(120)의 한쪽 면 상에만 코팅된다. 예를 들어, 반고체 전극은 캐스팅, 드롭 코팅, 가압, 롤 가압되거나 달리 임의의 다른 적합한 방법에 의해 집전체 상에 배치될 수 있다. 반고체 전극을 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅하면 전기화학 전지(100)의 형성을 위한 시간이 상당히 감소될 수 있다. 이로 인해 반고체 캐소드(140) 및/또는 반고체 애노드(150) 슬러리 배합물 중에 포함된 전해질의 증발이 상당히 저감될 수 있다. 게다가, 주위 환경 중에 존재하는 수분에의 전해질의 노출이 최소화됨으로써, 전해질의 열화가 방지될 수 있다.
복수의 전기화학 전지(100)를 전지 적층체로서 배치하여 전기화학 전지 적층체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 전기화학 전지(100)는 제1 전기화학 전지(100)일 수 있다. 전지 적층체는 제2 전기화학 전지 (도시되지 않음) 및 제3 전기화학 전지 (도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 각각의 제2 전기화학 전지 및 제3 전기화학 전지는 제1 전기화학 전지(100)와 상당히 유사할 수 있다. 제2 전기화학 전지 내에 포함된 포지티브 집전체(110)의 코팅되지 않은 표면은 제1 전기화학 전지(100) 내에 포함된 포지티브 집전체(110)의 코팅되지 않은 표면 상에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제3 전기화학 전지 내에 포함된 네거티브 집전체(120)의 코팅되지 않은 표면은 제1 전기화학 전지(100) 내에 포함된 네거티브 집전체(120)의 코팅되지 않은 표면 상에 배치될 수 있다. 임의의 개수의 전기화학 전지(100)가 전지 적층체 내에 포함될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이 복수의 전기화학 전지(100)를 적층하면 전기화학 전지 적층체를 형성하는 데 요구되는 시간이 현저히 감소된다. 이로 인해 본원에 기술된 바와 같은 전해질의 증발 및/또는 열화가 최소화될 수 있다.
도 2 내지 4는 포지티브 집전체(210) 및 네거티브 집전체(220)를 포함하는 전기화학 전지(200)를 도시한다. 반고체 캐소드(240)는 포지티브 집전체(210) 상에 배치되고 반고체 애노드(250)는 네거티브 집전체(220) 상에 배치된다. 분리기(230)는 반고체 캐소드(240)와 반고체 애노드(250) 사이에 배치된다. 전기화학 전지(200)는 파우치(260) 내에 배치된다.
포지티브 집전체(210)는 금속 호일, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄 호일, 또는 전기화학 전지(200) 내에 포함된 포지티브 집전체(210)와 관련하여 기술되는 임의의 다른 물질로부터 형성될 수 있다. 포지티브 집전체(210)는 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 예를 들어, 약 25 ㎛, 약 30 ㎛, 또는 약 35 ㎛의 범위 (그들 사이의 모든 범위를 포함함)의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 포지티브 집전체(210)는 약 20 ㎛ 미만, 예를 들어, 약 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 14 ㎛, 16 ㎛, 또는 약 18 ㎛ (그들 사이의 모든 범위를 포함함)의 두께를 가질 수 있다. 포지티브 집전체(210)는 포지티브 리드(214)와 결합된 탭(212)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 탭(212)은 포지티브 리드(214)와의 결합을 위해 요망되는 길이로 절단될 수 있다. 포지티브 리드는 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 초음파 용접, 클램핑, 크림핑, 접착 테이프 등에 의해 탭(212)과 결합될 수 있는 전도 금속 (예를 들어, 구리 또는 알루미늄)의 스트립일 수 있다. 링(216)은 포지티브 리드(214)의 일부분 주위에 감기고, 전기화학 전지(200)가 파우치(260) 내에 배치될 때 파우치(260)의 가장자리에 맞추어 정렬된다. 따라서 파우치(260)가 밀봉될 때, 링(216)은 파우치(260)가 열적으로 밀봉 가능한 것을 보장한다. 링(216)은 절연 물질, 예를 들어, 엄선된 플라스틱, 예컨대 서린(Surlyn), 또는 임의의 다른 적합한 물질로부터 형성될 수 있다.
네거티브 집전체(220)는 금속 호일, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄 호일, 또는 전기화학 전지(200) 내에 포함된 네거티브 집전체(220)와 관련하여 기술되는 임의의 다른 물질로부터 형성될 수 있다. 네거티브 집전체(220)는 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 예를 들어, 약 25 ㎛, 약 30 ㎛, 또는 약 35 ㎛의 범위 (그들 사이의 모든 범위를 포함함)의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 네거티브 집전체(220)는 약 20 ㎛ 미만, 예를 들어, 약 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 14 ㎛, 16 ㎛, 또는 약 18 ㎛ (그들 사이의 모든 범위를 포함함)의 두께를 가질 수 있다. 네거티브 집전체(220)는 또한 네거티브 리드(224)와 결합된 탭(222)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 탭(222)은 네거티브 리드(224)와의 결합을 위해 요망되는 길이로 절단될 수 있다. 네거티브 리드(224)는 포지티브 리드(214)와 상당히 유사할 수 있고, 본원에 추가로 상세하게 기술되어 있지 않다. 링(226)은 네거티브 리드(224)의 일부분 주위에 감기고, 전기화학 전지(200)가 파우치(260) 내에 배치될 때 파우치(260)의 가장자리에 맞추어 정렬된다. 따라서 파우치(260)가 밀봉될 때, 링(226)은 파우치(260)가 열적으로 밀봉 가능한 것을 보장한다. 링(226)은 절연 물질, 예를 들어, 엄선된 플라스틱, 예컨대 서린, 또는 임의의 다른 적합한 물질로부터 형성될 수 있다.
분리기(230)는 이온-투과성 멤브레인일 수 있고 전기화학 전지(200) 내에 포함된 분리기(230)와 관련하여 기술되는 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 분리기(230)는 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 예를 들어 약 15 ㎛, 약 20 ㎛, 또는 약 25 ㎛ (그들 사이의 모든 범위를 포함함)의 두께를 가질 수 있다.
반고체 캐소드(240)는 분리기(230)에 가까이 있는 포지티브 집전체(210)의 제1 표면 상에 배치, 예를 들어 코팅된다. 분리기(230)에서 멀리 있는 포지티브 집전체(210)의 제2 표면은 코팅되지 않은 채로 있다. 마찬가지로, 반고체 애노드(250)는 분리기(230)에 가까이 있는 네거티브 집전체(220)의 제1 표면 상에 배치, 예를 들어 코팅된다. 분리기(230)에서 멀리 있는 네거티브 집전체(220)의 제2 표면은 코팅되지 않은 채로 있다. 달리 말해서, 반고체 캐소드(240) 및 반고체 애노드(250)는 각각 포지티브 집전체(210) 및 네거티브 집전체(220)의 한쪽 면 상에만 코팅된다. 한쪽 면만 코팅하면, 전기화학 전지(200)를 제조하는 데 요구되는 시간이 감소된다. 이로 인해 반고체 캐소드(240) 및/또는 반고체 애노드(250) 배합물 중에 포함된 전해질의 증발 및/또는 열화 (예를 들어 주위 습기로 인함)가 저감된다. 반고체 캐소드(240) 및 반고체 애노드(250)를 각각 전기화학 전지(100) 내에 포함된 반고체 캐소드(140) 및 반고체 애노드(150)와 관련하여 기술된 바와 같은 임의의 성분 (예를 들어, 활성 물질 및/또는 전도성 물질, 전해질, 첨가제, 겔 중합체 등)을 사용하여 배합할 수 있다. 더욱이, 각각의 반고체 캐소드(240) 및/또는 반고체 애노드(250)는 적어도 약 250 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 반고체 캐소드(240) 및/또는 반고체 애노드(250)는 약 250 ㎛ 내지 약 2,000 ㎛의 범위의 두께를 가질 수 있다.
제조된 전기화학 전지(200)는 전기화학 전지(200) 물질을 환경으로부터 기밀 격리시킬 수 있는 다면형(prismatic) 파우치(260) 내에 진공 밀봉될 수 있다. 따라서, 파우치(260)는 전해질 용매 및/또는 부식성 염과 같은 위험 물질이 주위 환경에 누출되는 것을 회피하는 역할을 할 수 있고, 전지 내로의 물 및/또는 산소의 침투를 방지할 수 있다. 파우치(260)의 다른 기능은, 예를 들어, 내부 층의 압축 포장, 안전성 및 취급을 위한 전압 격리, 및 전기화학 전지(200) 조립체의 기계적 보호를 포함할 수 있다.
전형적인 파우치 물질은 예를 들어, 2층 또는 3층 고체 필름-유사 층으로서 형성된, 접착제에 의해 함께 결합된 라미네이트 (예를 들어, 다층 시트)를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 단어 "라미네이트"는 또한 서로 화학적으로 접착되지 않은 물질의 층을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 층들은 서로 면적 접촉할 수 있고 다른 결합 방법, 예컨대, 예를 들어, 열 밀봉에 의해 결합될 수 있다. 일부 실시양태에서, 파우치(260)는 폴리프로필렌, 예를 들어, 캐스트 프로필렌으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 적어도 플라스틱 물질로 형성된 제1 또는 내부 층 및 전자 전도 물질로 형성된 제2 층을 포함해서 전지의 전기화학적 기능성 요소로서 사용될 수 있는 다층 라미네이트 시트를 포함하는 케이싱 또는 파우치를 갖는 전기화학 전지가 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 파우치의 전자 전도 물질 (예를 들어, 금속 호일)은 전지를 위한 집전체로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속 호일은 통과(pass-through) 탭으로서 사용될 수 있다. 따라서, 전지 파우치의 다층 또는 라미네이트 시트(들)는 포장 물질로서 작용하는 외에도 전지의 전기화학적 기능성 물질로서 사용될 수 있다. 다층 라미네이트 시트를 포함하는 케이싱 또는 파우치를 갖는 전기화학 전지를 제조하는 시스템, 장치, 및 방법은 2014년 11월 17일에 출원된 발명의 명칭 "Electrochemical Cells and Methods of Manufacturing the Same"의 U.S. 특허 공개 제2015/0171406호 ("'406 공개"라고도 지칭됨)에 기술되어 있고, 상기 공개의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
복수의 전기화학 전지(200), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 전기화학 전지는 전기화학 전지 적층체로서 배치되어, 예를 들어, 전기화학 배터리를 형성할 수 있다. 이제 도 5 내지 7을 참조하자면, 전기화학 전지 적층체(3000)가 그것 내에 배치된 복수의 전기화학 전지를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 전기화학 전지 적층체(3000)는 파우치(360), 예를 들어 도 2 내지 4와 관련하여 기술된 파우치(260)와 상당히 유사할 수 있는, 그러므로 본원에 추가로 상세하게 기술되지 않는 진공 밀봉된 파우치 내에 배치될 수 있다.
전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 각각의 복수의 전기화학 전지, 예를 들어 제2 전기화학 전지(300b) (도 6)는 전기화학 전지(100, 또는 200)와 상당히 유사할 수 있다. 복수의 전기화학 전지 내에 포함된 각각의 집전체는 탭을 포함한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 전기화학 전지(300b)의 포지티브 집전체(310b) (도 7)는 탭(312b)을 포함하고, 제2 전기화학 전지(300b)의 네거티브 집전체(320b)는 탭(322b)을 포함한다. 복수의 전기화학 전지 내에 포함된 포지티브 집전체의 각각의 탭은 포지티브 배일(313) 내에서 함께 결합되고, 이어서 이는 포지티브 리드(314)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 포지티브 집전체의 각각의 탭은 서로의 위에 굽혀져서 포지티브 배일(313)을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 포지티브 배일(313) 내에 포함된 탭은 포지티브 리드(314)와의 결합에 요망되는 길이로 절단될 수 있다. 일부 실시양태에서, 전지의 내부를 향해 배치된 전지(300) 내에 포함된 포지티브 집전체(310) 및/또는 네거티브 집전체(320)는 최외부 전기화학 전지(300) 내에 포함된 포지티브 집전체(310)의 탭(312) 및/또는 네거티브 집전체(320)의 탭(322)보다 훨씬 더 짧은 탭을 가질 수 있다. 예를 들어, 전기화학 전지(300c) 내에 포함된 포지티브 집전체(310c)의 탭은 각각 전기화학 전지(300a 및 300b) 내에 포함된 포지티브 집전체(310a 및 310b)의 탭보다 훨씬 더 길 수 있다. 마찬가지로, 전기화학 전지(300a) 내에 포함된 네거티브 집전체(320a)의 탭은 각각 전기화학 전지(300b 및 300c) 내에 포함된 네거티브 집전체(320b 및 320c)의 탭보다 훨씬 더 길 수 있다. 이러한 실시양태에서, 더 짧은 탭은, 예를 들어, 초음파 용접, 클램핑, 크림핑, 접착 테이프 등을 통해 더 긴 탭에 결합되어 배일 (즉, 배일(313 및 323))을 형성할 수 있다. 이어서 최외부 포지티브 집전체 및 최외부 네거티브 집전체 (예를 들어, 포지티브 집전체(310c) 및 네거티브 집전체(310a))의 더 긴 탭은 포지티브 리드(314) 및 네거티브 리드(324)에 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 탭을 형성하는 데 요구되는 물질의 양이 감소됨으로써, 전기화학 전지(300)의 비용 및/또는 전체 중량이 감소될 수 있다. 일부 실시양태에서, 최내부 전기화학 전지(300)의 포지티브 집전체(310) 및 네거티브 집전체의 탭은 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 나머지 전기화학 전지의 포지티브 집전체(310) 및 네거티브 집전체(320)의 탭(310 및 320)보다 더 길 수 있다. 일부 실시양태에서, 더 긴 탭을 포함하는 포지티브 집전체(310) 및/또는 네거티브 집전체(320)는 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 다른 전기화학 전지(300) 내에 포함된 포지티브 집전체(310) 및/또는 네거티브 집전체(320)보다 훨씬 더 두꺼울 수 있다. 일부 실시양태에서, 각각의 포지티브 집전체(310) 및 네거티브 집전체(320)는 파우치(360)로부터 밖으로 연장될 정도로 충분히 길 수 있는 (예를 들어, 각각 최외부 포지티브 집전체(310) 및 최외부 네거티브 집전체(320)의 포지티브 탭(312) 및 네거티브 탭(322)과 대략 동일한 길이의) 탭을 가질 수 있다. 이러한 실시양태에서, 예를 들어, 각각의 포지티브 집전체(310)의 탭은, 예를 들어, 초음파 용접, 클램핑, 크림핑, 접착 테이프 등을 통해 함께 결합되어 포지티브 배일 (예를 들어, 배일(313))을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 각각의 네거티브 집전체(320)의 탭은 본원에 기술된 바와 같이 함께 결합되어 네거티브 배일 (예를 들어, 배일(323))을 형성할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 포지티브 배일 (각각의 포지티브 집전체의 탭을 포함함) 및 네거티브 배일 (각각의 네거티브 집전체의 탭을 포함함)은 파우치로부터 밖으로 연장될 수 있고, 전기화학 전지 적층체(3000)를 전기적으로 접속시키는 데 사용될 수 있다. 달리 말해서, 이러한 실시양태에서, 포지티브 리드(314) 및 네거티브 리드(324)가 전기화학 전지 적층체 내에 포함되지 않도록, 전기화학 전지 적층체(3000)는 포지티브 배일 및 네거티브 배일을 통해 외부 전자 성분에 직접 전기적으로 결합될 수 있다.
포지티브 리드(314)는 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 초음파 용접, 클램핑, 크림핑, 접착 테이프 등에 의해 포지티브 배일(313)에 결합될 수 있는 전도 금속 (예를 들어, 구리 또는 알루미늄)의 스트립일 수 있다. 링(316)은 포지티브 리드(314)의 일부분 주위에 감기고 전기화학 전지(300)가 파우치(360) 내에 배치될 때 파우치(360)의 가장자리에 맞추어 정렬된다. 따라서 파우치(360)가 밀봉될 때, 링(316)은 파우치(360)가 열적으로 밀봉 가능한 것을 보장한다. 링(316)은 절연 물질, 예를 들어, 엄선된 플라스틱, 예컨대 서린, 또는 임의의 다른 적합한 물질로부터 형성될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 전기화학 전지 내에 포함된 네거티브 집전체의 각각의 탭은 네거티브 배일(323) 내에서 함께 결합하고, 이어서 이는 네거티브 리드(324)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 네거티브 집전체의 각각의 탭은 서로의 위에 굽혀져서 네거티브 배일(323)을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 네거티브 배일(323) 내에 포함된 탭은 포지티브 리드(314)와의 결합을 위해 요망되는 길이로 절단될 수 있다. 네거티브 리드(324)는 포지티브 리드(314)와 상당히 유사할 수 있고, 그러므로 본원에 추가로 상세하게 기술되지 않는다. 게다가, 링(326)은 네거티브 리드(324)의 일부분 주위에 감기고 전기화학 전지(300)가 파우치(360) 내에 배치될 때 파우치(360)의 가장자리에 맞추어 정렬된다. 링(326)은 링(316)과 상당히 유사할 수 있고, 그러므로 본원에 추가로 상세하게 기술되지 않는다.
도 7은 선 AA (도 6)를 따라 취해진 전기화학 전지 적층체(3000)의 일부분의 측단면도를 도시한다. 전기화학 전지 적층체(3000)의 일부분은 제1 전기화학 전지(300a), 제2 전기화학 전지(300b) 및 제3 전기화학 전지(300c)를 포함한다. 제1 전기화학 전지(300a)는 제1 포지티브 집전체(310a), 제1 네거티브 집전체(320a) 및 제1 분리기(330a)를 포함한다. 제1 반고체 캐소드(340a)는 제1 분리기(330a) 쪽을 향하는 제1 포지티브 집전체(310a)의 한쪽 면 상에만 배치된다. 마찬가지로, 제1 반고체 애노드(350a)는 제1 분리기(330a) 쪽을 향하는 제1 네거티브 집전체(320a)의 한쪽 면 상에만 배치된다. 제1 분리기(330a)는 제1 반고체 캐소드(340a)와 제1 반고체 애노드(350a) 사이에 배치된다.
제2 전기화학 전지(300b)는 제2 포지티브 집전체(310b), 제2 네거티브 집전체(320b) 및 제2 분리기(330b)를 포함한다. 제2 반고체 캐소드(340b)는 제2 분리기(330b) 쪽을 향하는 제2 포지티브 집전체(310b)의 한쪽 면 상에만 배치된다. 마찬가지로, 제2 반고체 애노드(350b)는 제2 분리기(330b) 쪽을 향하는 제2 네거티브 집전체(320b)의 한쪽 면 상에만 배치된다. 제2 분리기(330b)는 제2 반고체 캐소드(340b)와 제2 반고체 애노드(350b) 사이에 배치된다.
제3 전기화학 전지(300c)는 제3 포지티브 집전체(310c), 제3 네거티브 집전체(320c) 및 제3 분리기(330c)를 포함한다. 제3 반고체 캐소드(340c)는 제3 분리기(330c) 쪽을 향하는 제3 포지티브 집전체(310c)의 한쪽 면 상에만 배치된다. 마찬가지로, 제3 반고체 애노드(350c)는 제3 분리기(330c) 쪽을 향하는 제3 네거티브 집전체(320c)의 한쪽 면 상에만 배치된다. 제3 분리기(330c)는 제3 반고체 캐소드(340c)와 제3 반고체 애노드(350c) 사이에 배치된다.
제1 전기화학 전지(300a), 제2 전기화학 전지(300b), 및 제3 전기화학 전지(300c)는 서로 상당히 유사할 수 있다. 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 각각의 전기화학 전지 내에 포함된 포지티브 집전체, 네거티브 집전체, 및 분리기는 전기화학 전지(100) 내에 포함된 포지티브 집전체(110), 네거티브 집전체(120) 및 분리기(130)와 관련하여 기술되는 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 게다가, 전기화학 전지 적층체(3000)의 각각의 전기화학 전지 내에 포함된 반고체 캐소드 및 반고체 애노드는 전기화학 전지(100) 내에 포함된 반고체 캐소드(140) 및 반고체 애노드(150)과 관련하여 기술되는 임의의 물질 또는 방법에 의해 배합될 수 있다.
제2 포지티브 집전체(310b)의 코팅되지 않은 면이 제1 포지티브 집전체(310a)의 코팅되지 않은 면에 인접하여 맞닿도록, 제2 전기화학 전지(300b)는 제1 전기화학 전지(300a) 상에 배치된다. 마찬가지로, 제3 네거티브 집전체(320c)의 코팅되지 않은 면이 제1 네거티브 집전체(320a)의 코팅되지 않은 면에 인접하여 맞닿도록, 제3 전기화학 전지(300c)는 제1 전기화학 전지(300a) 상에 배치된다. 전기화학 전지 적층체(3000)가 8개의 전기화학 전지를 포함하는 것으로 도시되어 있지만 (도 6), 임의의 개수의 전기화학 전지가 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함될 수 있다. 본원에 도시되어 있지는 않지만, 일부 실시양태에서, 이격자, 예를 들어, 전기 및/또는 열 절연 이격자가 각각의 인접한 전기화학 전지들 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이격자는 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 각각의 전기화학 전지 상에 적층체 압력을 가하도록 구성될 수 있다. 적합한 이격자는, 예를 들어, 폼 패드, 고무 패드, 플라스틱 시트, 종이 또는 판지 스트립 등을 포함할 수 있다.
통상의 전기화학 전지 적층체에 비해, 전기화학 전지 적층체(3000)는 더 짧은 시간 내에 형성될 수 있다. 이로 인해 본원에 기술된 바와 같이 전해질의 증발 및/또는 열화가 최소화될 수 있다. 전기화학 전지 적층체(3000)는, 집전체의 양쪽 면 상에 코팅된 본원에 기술된 반고체 전극을 포함하는 유사한 크기의 전기화학 전지 적층체에 비해, 더 작은 활성 물질 대 불활성 물질 비를 가질 수 있다. 그러나, 집전체의 양쪽 면 상에 코팅된 통상의 전극을 포함하는 통상의 전기화학 전지 적층체에 비해, 전기화학 전지 적층체는 여전히 더 높은 활성 물질 대 불활성 물질 비를 가질 수 있다. 이는, 일반적으로 약 200 ㎛보다 더 두껍게 제조될 수 없는 통상의 전극에 비해, 반고체 전극은 훨씬 더 두껍게, 예를 들어 약 250 ㎛ 내지 약 2,000 ㎛의 범위로 제조될 수 있기 때문이다. 따라서, 필적할 만한 에너지 밀도 및 충전 용량을 제공하는 통상의 전기화학 전지 적층체에 비해, 전기화학 전지 적층체(3000)는 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 더 적은 개수의 전기화학 전지 (예를 들어, 전기화학 전지(300))를 사용하여 요망되는 에너지 밀도 및 충전 용량을 제공할 수 있다. 게다가, 전기화학 전지 적층체(300) 내에 포함된, 단일 면이 코팅된 전기화학 전지(300)는 통상의 전지 내에 포함될 수 없는 안전성 또는 보호성 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안전성 주변부 또는 벽이 반고체 캐소드(230) 및 반고체 애노드(240)를 보호하기 위해 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 집전체 (즉, 포지티브 집전체(310) 및 네거티브 집전체(320))의 가장자리 주위에 배치될 수 있다. 더욱이, 전기화학 전지 적층체(3000) 내에 포함된 인접한 전기화학 전지들 사이의 약간의 정렬불량은 용인될 수 있어서, 전기화학 전지 적층체(3000)는 통상의 전기화학 전지 적층체에 비해 더 짧은 시간 내에 형성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 전기화학 전지 적층체는 복수의 포지티브 및 네거티브 집전체를 포함하는 복수의 전지 적층체를 포함할 수 있다. 복수의 포지티브 집전체 중 하나 및 복수의 네거티브 집전체 중 하나는 나머지 집전체의 탭보다 훨씬 더 긴 탭을 가질 수 있고 리드가 요구되지 않도록 외부 전자제품과의 접속을 위해 전기화학 전지 파우치로부터 밖으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 이제 도 8을 참조하자면, 전기화학 전지 적층체(4000)는 그것 내에 배치된 복수의 전기화학 전지를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 전기화학 전지 적층체(4000)는 파우치 (도시되지 않음), 예를 들어 도 2 내지 4와 관련하여 기술된 파우치(260)와 상당히 유사할 수 있는 진공 밀봉된 파우치 내에 배치될 수 있다.
전기화학 전지 적층체(4000) 내에 포함된 각각의 복수의 전기화학 전지는 전기화학 전지(100, 200, 또는 300)와 상당히 유사할 수 있고, 그러므로 본원에 추가로 상세하게 기술되지 않는다. 복수의 전기화학 전지 내에 포함된 각각의 집전체는 탭을 포함한다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 최외부 포지티브 집전체(410b)는 나머지 포지티브 집전체의 탭보다 훨씬 더 긴 탭(412b)을 포함할 수 있다. 포지티브 집전체의 탭은 배일(413) 내에서 함께 결합될 수 있고 결합 메커니즘(413), 예컨대, 예를 들어, 초음파 용접, 클램핑, 크림핑, 접착 테이프 등에 의해 서로 결합될 수 있다. 마찬가지로, 최외부 네거티브 집전체(420a)는 나머지 네거티브 집전체의 탭보다 훨씬 더 긴 탭(422a)을 포함할 수 있다. 네거티브 집전체의 탭은 배일(423) 내에서 함께 결합될 수 있고 결합 메커니즘(425), 예컨대, 예를 들어, 초음파 용접, 클램핑, 크림핑, 접착 테이프 등에 의해 서로 결합된다. 이러한 방식으로, 각각 나머지 탭보다 훨씬 더 긴 포지티브 집전체(410b)의 탭(412b) 및 네거티브 집전체(420b)의 탭(422a)이 배일 및 파우치로부터 밖으로 연장되도록, 포지티브 집전체 및 네거티브 집전체의 각각의 탭은 서로 전자적으로 결합된다. 따라서, 포지티브 탭(412b) 및 네거티브 탭(422a)은 임의의 부수적인 성분 (예를 들어, 리드)가 사용되지 않도록 외부 전자제품과의 전자적 접속을 위해 사용될 수 있다.
더욱 확장하여, 도 9는 네거티브 집전체의 배일을 포함하는, 도 8에서 화살표 B에 의해 도시된 전기화학 전지 적층체(4000)의 일부분의 측면도를 도시한다. 전기화학 전지 적층체는 8개의 전지 적층체를 포함하고, 각각의 상기 적층체는 포지티브 집전체 및 네거티브 집전체를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전기화학 전지 적층체(4000)는 8개의 네거티브 집전체(422a-h)를 포함한다. 집전체는 배일(423) 내에서 함께 접합되고 본원에 기술된 바와 같은 결합 메커니즘(425)에 의해 서로 결합된다. 네거티브 집전체(420a)의 네거티브 탭(422a) (도 8)은 나머지 네거티브 집전체의 네거티브 탭(422b-h)보다 훨씬 더 길다. 그러므로, 탭(422a)은 전기화학 전지 적층체(4000)를 포장하는 데 사용된 배일 너머로 파우치로부터 밖으로 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 탭(422a)은 전기화학 전지 적층체(4000)를 외부 전자제품과 접속시키는 데 사용될 수 있어서, 전기화학 전지 적층체(4000) 내에 포함된 각각의 네거티브 집전체는 탭(422a)을 통해 외부 전자제품과 전자적 소통을 한다. 따라서, 외부 결합 성분, 예를 들어, 네거티브 리드는 사용되지 않고, 이로 인해 제조는 더 단순해지고 비용이 감소된다.
도 10은 복수의 전기화학 전지를 포함하는 전기화학 전지 적층체를 제조하기 위한 예시적인 방법(400)을 도시하는 흐름도를 도시한다. 방법(400)은 반고체 캐소드를 포지티브 집전체(402)의 한쪽 면 상에 코팅하는 것을 포함한다. 반고체 캐소드는, 예를 들어, 반고체 캐소드(140, 240), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 반고체 캐소드를 포함할 수 있다. 적합한 포지티브 집전체는, 예를 들어, 포지티브 집전체(110, 210), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 포지티브 집전체를 포함할 수 있다. 이어서 반고체 애노드를 네거티브 집전체(404)의 한쪽 면 상에만 코팅한다. 반고체 애노드는 본원에 기술된 임의의 반고체 애노드, 예를 들어, 반고체 애노드 (150, 250), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 반고체 애노드를 포함할 수 있다. 적합한 네거티브 집전체는, 예를 들어, 네거티브 집전체(120, 220), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 네거티브 집전체를 포함할 수 있다. 분리기 (예를 들어, 분리기(130, 230), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 분리기)를 반고체 캐소드와 반고체 애노드 사이에 배치하여 제1 전기화학 전지(406)를 형성한다. 제2 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지(408)와 상당히 유사한 방식으로 형성한다. 게다가, 제3 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지(410)와 상당히 유사한 방식으로 형성한다. 각각의 제1 전기화학 전지, 제2 전기화학 전지, 및 제3 전기화학 전지는 전기화학 전지(100, 200), 또는 본원에 기술된 임의의 다른 전기화학 전지와 상당히 유사할 수 있다.
전기화학 전지 적층체를 형성하기 위해, 제2 전기화학 전지의 포지티브 집전체의 코팅되지 않은 면이 제1 전기화학 전지(412)의 포지티브 집전체의 코팅되지 않은 면 상에 (예를 들어, 인접하게 또는 맞닿게) 배치되도록, 제2 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지 상에 배치한다. 이어서, 제3 전기화학 전지의 네거티브 집전체의 코팅되지 않은 면이 제1 전기화학 전지의 네거티브 집전체의 코팅되지 않은 면 상에 배치되도록, 제3 전기화학 전지를 제1 전기화학 전지 상에 (예를 들어, 인접하게 또는 맞닿게) 배치하여, 전기화학 전지 적층체를 형성한다. 전기화학 전지 적층체는 전기화학 전지 적층체(3000) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 전기화학 전지 적층체와 상당히 유사할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전기화학 전지 적층체를 형성하는 데 요구되는 시간은, 임의의 제1 전기화학 전지, 제2 전기화학 전지 및 제3 전기화학 전지의 반고체 애노드 또는 반고체 캐소드 내에 포함된 전해질의 증발이 상당히 저감되도록, 충분히 짧을 수 있다.
일부 실시양태에서, 방법(400)은 임의로 제1 전기화학 전지의 포지티브 집전체와 제2 전기화학 전지의 포지티브 집전체 사이에 제1 이격자를 배치하고/거나 제3 전기화학 전지의 네거티브 집전체와 제1 전기화학 전지의 네거티브 집전체 사이에 제2 이격자를 배치하는 것을 포함할 수 있다. 이격자는 열 및/또는 전기 절연 물질, 예컨대, 예를 들어, 폼 패드, 고무 패드, 플라스틱 시트, 종이 또는 판지 스트립 등을 포함할 수 있다.
도 11a 내지 11i는 한 실시양태에 따른, 집전체의 한쪽 면 상에만 코팅된 반고체 전극을 갖는 전기화학 전지(500)의 제조 공정의 다양한 단계를 도시한다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 프레임(562) ("이격자 프레임"이라고도 지칭됨)을 전력 연결 탭(512)을 포함하는 집전체(510) 상에 배치한다. 집전체(510)는, 예를 들어, 홀더(565) (본원에 "집전체 홀더"라고도 지칭됨) 상에 놓일 수 있고, 상기 홀더는 집전체(510)를 제자리에 고정하기 위해 홀더(565) 표면에 걸쳐 복수의 작은 구멍 (도시되지 않음)을 통해 임의로 진공을 가할 수 있다. 프레임(562)은 집전체(510)의 위에 놓일 때 아래에 있는 집전체(510)를 노출시킬 수 있는 개구(575)를 갖는다.
도 11b는 프레임(562)의 개구(575)에 의해 한정된 집전체(510)의 노출된 부분 상에 배치된 전극 슬러리(540)를 도시한다. 개구(575)는 완성된 전극(540)의 표면적을 한정하고 프레임(562)의 두께는 완성된 전극(540)의 두께를 한정한다. 도 11c 및 11d는 집전체(510)의 노출된 부분의 표면을 따라 매끄럽게 되거나 펴 발라진 전극 슬러리(540)를 도시한다. 일부 실시양태에서, 블레이드(580) (본원에 "닥터 블레이드"라고도 지칭됨) 또는 직선형 날을 갖는 기기가 전극 슬러리(540)를 펴 바르는 데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 전극 슬러리(540)를 침착시키거나 펴 바르는 동안에 블레이드(580) 또는 홀더(565)를 진동시키기 위해 블레이드(580) 및/또는 홀더(565)를 진동원 (도시되지 않음)에 조작 가능하게 결합시킬 수 있다. 진동은 슬러리 침착 단계 동안 또는 후에 반고체 전극 물질(540)의 분산을 용이하게 할 수 있다.
임의로, 기기 (도시되지 않음), 예컨대, 예를 들어, 광학적 또는 레이저 간섭법, 타원계측법 또는 광학적 또는 레이저 스캐닝 탐침을 포함하는 임의의 비-접촉식 측정 기술을 사용하는 광학적 또는 임의의 분석적 도구를 사용하여, 펴 발라진 전극 슬러리(540)의 표면 모폴로지를 검사하고 임의로 표면 균일도 (예를 들어, 두께)를 측정한다. 블레이드(580)가 전극 슬러리(540)를 펴 바르는 동안에 비-접촉식 기기를 현장에서 알맞게 사용할 수 있다.
도 11e에 도시된 바와 같이, 전극 슬러리(540)를 펴 바른 후에, 프레임(562)을 제거하여, 집전체(510)의 노출된 부분 상에 펴 발라진 전극(540)의 부분만을 남겨 놓을 수 있다. 도 11f에 도시된 바와 같이, 분리기(530)가 전극(540)을 덮도록 분리기(530)를 전극(540) 상에 놓을 수 있다.
상기 도 11a 내지 11f에 도시된 제조 단계는 전극을 집전체 상에 침착시키는 단계를 망라한다. 예를 들어, 전극(540)은 캐소드일 수 있고 집전체(510)는 포지티브 집전체일 수 있다. 반고체 애노드(550)를 네거티브 집전체(520) 상에 배치하기 위해 도 11a 내지 11e에 도시된 제조 단계를 반복할 수 있다. 그러나, 단일 분리기(530)를 전기화학 전지(500)에서 사용하기 때문에, 도 11f에 도시된 제조 단계를 반고체 캐소드 침착 단계 또는 반고체 애노드 침착 단계 중 하나에서만 수행한다.
도 11g에 도시된 바와 같이, 반고체 캐소드(540) 및 반고체 애노드(550) 둘 다를 그것의 각각의 집전체(510 및 520) 상에 배치한 후에, 도시된 바와 같이 반고체 캐소드(540) 및 반고체 애노드(550)가 서로를 향하면서 서로의 위에 있고 분리기(530)에 의해서만 분리되도록, 그것들을 정렬할 수 있다. 도시된 바와 같이, 반고체 애노드(550)는 네거티브 집전체(520)의 아랫면 상에 있기 때문에 보이지 않는다. 조립된 전극-적층체는 도 3에 도시된 도해와 비슷하다.
도 11h에 가장 잘 도시된 바와 같이, 전기화학 전지(500)는, 이후에 도 11i에 도시된 바와 같은 완성된 전기화학 전지(500)를 형성하도록 진공(566) 및 열(567) 밀봉되는 파우치(560) 내부에 배치된 캐소드-분리기-애노드의 단일 적층체를 포함한다. 포지티브 집전체(510)는 전력 연결 탭(512)을 포함하는 반면에, 네거티브 집전체(520)는 전력 연결 탭(522)을 포함한다. 파우치(560) 내의 완성된 전기화학 전지(500)는 도 2에 도시된 전기화학 전지(200)와 상당히 유사할 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 전기화학 전지(500)는 적층되어, 도 5 내지 7에 도시된 전기화학 전지 적층체(3000)와 상당히 유사할 수 있는 전기화학 전지 적층체를 형성할 수 있다.
시스템, 방법 및 장치의 다양한 실시양태가 상기에 기술되었지만, 그것은 예로서 제시된 것일 뿐이지 제한하려는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 상기에 기술된 방법 및 단계가 특정한 순서로 일어나는 특정한 일들을 나타내는 경우에, 본 개시 내용의 이익을 취하는 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 특정한 단계의 순서는 변경될 수 있고 이러한 변경은 본 발명의 변형에 따른 것이라는 것을 알 것이다. 추가적으로, 가능한 경우에 특정한 단계를 병렬식 공정으로 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라 상기에 기술된 바와 같이 순차적으로 수행할 수 있다. 실시양태가 특히 도시되고 기술되었지만, 형태 및 세부 사항에 있어서의 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
예를 들어, 다양한 실시양태가 특정한 특징부 및/또는 성분의 조합을 갖는 것으로 기술되었지만, 본원에 기술된 임의의 실시양태로부터의 임의의 특징부 및/또는 성분의 임의의 조합 또는 부-조합을 갖는 다른 실시양태가 가능하다. 예를 들어, 전기화학 전지의 일부 실시양태가 다면형인 것으로 기술되었지만, 다른 실시양태에서, 전기화학 전지는 곡선형이거나, 구부러지거나, 파형이거나, 임의의 다른 모양을 가질 수 있다. 또한, 다양한 성분들의 구체적인 구성은 또한 다양할 수 있다. 예를 들어, 다양한 성분의 크기 및 구체적인 모양은 도시된 실시양태와 상이할 수 있으면서도 여전히 본원에 기술된 바와 같은 기능을 제공할 수 있다.

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  1. 방법에 있어서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8722226B2 (en) 2008-06-12 2014-05-13 24M Technologies, Inc. High energy density redox flow device
US11909077B2 (en) 2008-06-12 2024-02-20 Massachusetts Institute Of Technology High energy density redox flow device
US9825280B2 (en) 2011-09-07 2017-11-21 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrode cell having a porous current collector and methods of manufacture
US9401501B2 (en) 2012-05-18 2016-07-26 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells and methods of manufacturing the same
US9362583B2 (en) 2012-12-13 2016-06-07 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes having high rate capability
EP2973798B1 (en) 2013-03-15 2020-07-15 24M Technologies, Inc. Asymmetric battery having a semi-solid cathode and high energy density anode
WO2015009990A2 (en) 2013-07-19 2015-01-22 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes with polymer additive
US10230128B2 (en) 2014-04-09 2019-03-12 24M Technologies, Inc. Damage tolerant batteries
JP2016076475A (ja) * 2014-08-06 2016-05-12 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池を有する電子機器及び眼鏡型デバイス
KR20230148383A (ko) 2014-09-19 2023-10-24 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 이차 전지
EP3207579B1 (en) 2014-10-13 2020-01-29 24M Technologies, Inc. Systems and methods for series battery charging and forming
US10497935B2 (en) 2014-11-03 2019-12-03 24M Technologies, Inc. Pre-lithiation of electrode materials in a semi-solid electrode
CA2962788C (en) 2014-11-05 2024-04-09 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells having semi-solid electrodes and methods of manufacturing the same
US10115970B2 (en) 2015-04-14 2018-10-30 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes with porous current collectors and methods of manufacture
US10593952B2 (en) 2015-05-19 2020-03-17 24M Technologies Inc. Mechanical systems and methods for providing edge support and protection in semi-solid electrodes
WO2016205663A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 24M Technologies, Inc. Single pouch battery cells and methods of manufacture
CN113594485A (zh) 2015-06-19 2021-11-02 24M技术公司 电化学电池修复方法
US11005087B2 (en) 2016-01-15 2021-05-11 24M Technologies, Inc. Systems and methods for infusion mixing a slurry based electrode
CN205376656U (zh) * 2016-01-20 2016-07-06 宁德新能源科技有限公司 二次电池
CN109690839B (zh) * 2016-07-22 2022-06-03 魁北克电力公司 柔性电极-隔片元件及其制备方法
US11552368B2 (en) 2017-02-01 2023-01-10 24M Technologies, Inc. Systems and methods for improving safety features in electrochemical cells
US10777852B2 (en) 2017-03-31 2020-09-15 24M Technologies, Inc. Overcharge protection of batteries using current interrupt devices
CN111108576B (zh) 2017-07-31 2023-03-07 24M技术公司 使用形状记忆材料的电流中断设备
US10854869B2 (en) 2017-08-17 2020-12-01 24M Technologies, Inc. Short-circuit protection of battery cells using fuses
JP7029921B2 (ja) * 2017-10-10 2022-03-04 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池用電極
DE102017218158A1 (de) 2017-10-11 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und galvanisches Element umfassend eine Elektrode
WO2019087956A1 (ja) * 2017-10-30 2019-05-09 京セラ株式会社 電気化学セルおよび電気化学セルスタック
CN111712942A (zh) 2018-01-08 2020-09-25 24M技术公司 包括选择性渗透膜的电化学电芯、系统及其制造方法
EP3804006A1 (en) 2018-05-24 2021-04-14 24M Technologies, Inc. High energy-density composition-gradient electrodes and methods of making the same
US11094487B2 (en) 2018-06-25 2021-08-17 24M Technologies, Inc. Current interrupt device based on thermal activation of frangible glass bulb
AU2019301630A1 (en) * 2018-07-09 2020-11-26 24M Technologies, Inc. Continuous and semi-continuous methods of semi-solid electrode and battery manufacturing
US20220131208A1 (en) 2019-03-21 2022-04-28 Hefei Gotion High-Tech Power Energy Co., Ltd. Multilayer composite materials with anisotropic thermal conductivity for high safety pack design
US11631920B2 (en) 2019-06-27 2023-04-18 24M Technologies, Inc. Dual electrolyte electrochemical cells, systems, and methods of manufacturing the same
KR20210006231A (ko) * 2019-07-08 2021-01-18 주식회사 엘지화학 이차전지 및 그의 제조방법
EP4052319A1 (en) 2019-11-01 2022-09-07 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with separator seals, and methods of manufacturing the same
KR20210056779A (ko) * 2019-11-11 2021-05-20 삼성에스디아이 주식회사 전고체 이차전지
JP2023502352A (ja) * 2019-11-20 2023-01-24 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド シングルパウチにおいて直列接続された電気化学セル及びそれを作製する方法
WO2021150602A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-29 24M Technologies, Inc. Apparatuses and processes for forming a semi-solid electrode having high active solids loading and electrochemical cells including the same
US11742525B2 (en) 2020-02-07 2023-08-29 24M Technologies, Inc. Divided energy electrochemical cell systems and methods of producing the same
WO2021168416A1 (en) 2020-02-21 2021-08-26 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with electrode material coupled directly to film and methods of making the same
JP2023528295A (ja) 2020-06-04 2023-07-04 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド １つ又は複数のセグメント化された集電体を有する電気化学セル及びその製造方法
CN113632283A (zh) * 2020-09-30 2021-11-09 宁德新能源科技有限公司 液态电池及具有所述液态电池的电子装置
GB2601795B (en) * 2020-12-10 2024-03-27 Dyson Technology Ltd Electrode structure and method of making an electrode structure
WO2022212404A1 (en) 2021-03-30 2022-10-06 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with reinforced current collectors, and methods of producing the same
JP7372277B2 (ja) 2021-04-01 2023-10-31 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 二次電池用電極の製造方法および湿潤粉体
CA3232684A1 (en) 2021-09-27 2023-03-30 Richard Anthony Slagle Electrochemical stack and method of assembly thereof

Family Cites Families (188)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2208028A (en) 1938-12-10 1940-07-16 Bertie S Harrington Container filling apparatus
US3624628A (en) 1969-11-24 1971-11-30 Mc Graw Edison Co Battery-filling apparatus with electronic signaling unit
US3982966A (en) * 1974-04-01 1976-09-28 Union Carbide Corporation Alkaline cell with double collector positive, negative and third terminal connections
US4080728A (en) 1974-08-08 1978-03-28 Polaroid Corporation Method of making flat battery
US4199912A (en) 1977-10-18 1980-04-29 Diversified Products Corporation Method and apparatus for filling containers with a relatively viscous material
JPS55107225A (en) 1979-02-09 1980-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electric double layer capacitor and method of manufacturing same
US4386019A (en) 1981-07-29 1983-05-31 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of making electrodes for electrochemical cell
EP0147465B1 (en) 1983-06-23 1987-09-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flat battery
GB8333388D0 (en) 1983-12-15 1984-01-25 Raychem Ltd Materials for electrical devices
DE3519573A1 (de) 1985-05-31 1986-12-04 Conradty GmbH & Co Metallelektroden KG, 8505 Röthenbach Elektrode fuer die membran-elektrolyse
JPH0294619A (ja) 1988-09-30 1990-04-05 Elna Co Ltd 電気二重層コンデンサおよびその製造方法
US4925752A (en) 1989-03-03 1990-05-15 Fauteux Denis G Solid state electrochemical cell having porous cathode current collector
JP3397351B2 (ja) 1992-12-18 2003-04-14 キヤノン株式会社 角型あるいはシート型電池及びその製造方法
US5316556A (en) 1993-03-30 1994-05-31 Valence Technology, Inc. Apparatus and method for extruding shear thinning material
EP0639865B1 (en) 1993-06-15 1998-03-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. A method for producing a sheet-like plate
JP3257876B2 (ja) 1993-09-27 2002-02-18 富士写真フイルム株式会社 シート状極板の製造方法および化学電池
US5569520A (en) 1994-01-12 1996-10-29 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Rechargeable lithium battery for use in applications requiring a low to high power output
JP3331735B2 (ja) 1994-04-15 2002-10-07 ソニー株式会社 塗布装置
US5834052A (en) 1995-12-11 1998-11-10 Fuji Photo Film Co., Ltd. Producing electrode sheet with multilayer structure by simultaneous multilayer coating
US5749927A (en) 1996-05-24 1998-05-12 W. R. Grace & Co. -Conn. Continuous process to produce lithium-polymer batteries
US5725822A (en) 1996-05-24 1998-03-10 W. R. Grace & Co.-Conn. Extrusion of electrode material by liquid injection into extruder barrel
CA2207801C (en) 1996-06-19 2004-03-30 Hideki Kaido Nonaqueous electrolyte battery
JPH1027602A (ja) * 1996-07-12 1998-01-27 Yuasa Corp 電極及び積層形電池
US5837397A (en) 1996-11-08 1998-11-17 Gould Electronics Inc. Laminar (flat or paper-type) lithium-ion battery with slurry anodes and slurry cathodes
US5792576A (en) 1996-11-08 1998-08-11 Gould Electronics Inc. Limited rechargeable lithium battery based on a cathode slurry
WO1998042036A1 (fr) 1997-03-19 1998-09-24 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Pile mince non aqueuse
JPH11111265A (ja) 1997-09-30 1999-04-23 Asahi Glass Co Ltd ポリマー電解質二次電池
US6632538B1 (en) 1998-02-05 2003-10-14 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Sheet for cell and cell device
US6291091B1 (en) 1997-12-24 2001-09-18 Ballard Power Systems Inc. Continuous method for manufacturing a Laminated electrolyte and electrode assembly
DE69932655T2 (de) 1998-01-30 2007-08-09 Asahi Glass Co., Ltd. Elektrode für einen Doppelschichtkondensator und Verfahren zur Herstellung
US6306215B1 (en) 1998-03-10 2001-10-23 Valence Technology, Inc. Apparatus for coating current collectors
TW431004B (en) 1998-10-29 2001-04-21 Toshiba Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3830008B2 (ja) 1998-10-30 2006-10-04 ソニー株式会社 非水電解質電池
US6284192B1 (en) 1998-11-02 2001-09-04 Corning Incorporated Extruding electrode material
US6207322B1 (en) 1998-11-16 2001-03-27 Duracell Inc Alkaline cell with semisolid cathode
US6287722B1 (en) 1999-03-02 2001-09-11 E. I. Du Pont Nemours And Co. Continuous melt process for fabricating ionically conductive articles
JP2000260423A (ja) 1999-03-12 2000-09-22 Asahi Chem Ind Co Ltd 電 極
US6296967B1 (en) 1999-09-24 2001-10-02 Electrofuel Inc. Lithium battery structure incorporating lithium pouch cells
US6576365B1 (en) 1999-12-06 2003-06-10 E.C.R. - Electro Chemical Research Ltd. Ultra-thin electrochemical energy storage devices
US6403262B1 (en) 2000-02-10 2002-06-11 Ntk Powerdex, Inc. Li-Ion cell with shielded leads
US6503432B1 (en) 2000-03-02 2003-01-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for forming multilayer articles by melt extrusion
US6368365B1 (en) 2000-03-23 2002-04-09 The Gillette Company Method of making a battery
DE10020031C2 (de) 2000-04-22 2002-05-29 Franz W Winterberg Verfahren zur Herstellung von wiederaufladbaren Lithium-Polymer-Batterien
CH694715A5 (de) 2000-06-14 2005-06-15 Elion Ag Lithium-Flachzelle.
JP3845273B2 (ja) 2000-10-13 2006-11-15 昭和電工パッケージング株式会社 電子部品ケース用包材
KR100378007B1 (ko) 2000-11-22 2003-03-29 삼성에스디아이 주식회사 리튬-황 전지용 양극 및 그를 포함하는 리튬-황 전지
US6589299B2 (en) 2001-02-13 2003-07-08 3M Innovative Properties Company Method for making electrode
EP1244168A1 (en) 2001-03-20 2002-09-25 Francois Sugnaux Mesoporous network electrode for electrochemical cell
JP2002359006A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Mitsubishi Chemicals Corp 二次電池
EP2378589B1 (en) 2001-06-20 2013-08-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Packaging material for battery
US6686569B2 (en) 2001-10-05 2004-02-03 Acorne Enterprises, Llc Roasting oven with dual heating elements
JP2003123832A (ja) 2001-10-11 2003-04-25 Nec Tokin Corp ラミネートフィルム外装蓄電デバイスおよびその製造方法
US6813820B2 (en) 2001-12-19 2004-11-09 3M Innovative Properties Company Method of improving coating uniformity
KR101209358B1 (ko) 2001-12-21 2012-12-07 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 전도성 리튬 저장 전극
DE10203143A1 (de) 2002-01-28 2003-08-07 Epcos Ag Elektroden, deren Herstellung und Kondensatoren mit den Elektroden
JP2003317731A (ja) 2002-04-18 2003-11-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 板型電池およびそれを内蔵するｉｃカード
US6939383B2 (en) 2002-05-03 2005-09-06 3M Innovative Properties Company Method for making electrode
US6916679B2 (en) 2002-08-09 2005-07-12 Infinite Power Solutions, Inc. Methods of and device for encapsulation and termination of electronic devices
JP2004087238A (ja) 2002-08-26 2004-03-18 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池
JP2004158222A (ja) * 2002-11-01 2004-06-03 Mamoru Baba 多層積層電池
EP1568090B1 (en) 2002-12-02 2010-10-13 Bathium Canada Inc. Co-extrusion manufacturing process of thin film electrochemical cell for lithium polymer batteries
KR100874199B1 (ko) 2002-12-26 2008-12-15 후지 주코교 카부시키카이샤 축전장치 및 축전장치의 제조방법
WO2005013377A1 (en) 2003-07-25 2005-02-10 Ge Energy (Usa) Llc Semiconductor elements having zones of reduced oxygen
US20050037262A1 (en) 2003-08-01 2005-02-17 Alain Vallee Cathode material for polymer batteries and method of preparing same
JP4627138B2 (ja) 2003-08-06 2011-02-09 住友軽金属工業株式会社 電池包装用アルミラミネート材料
JP4704669B2 (ja) 2003-08-28 2011-06-15 セイコーインスツル株式会社 平板型電気化学セル及びその製造法
US20050064270A1 (en) 2003-09-24 2005-03-24 Marianowski Leonard G. Fuel cell bipolar separator plate
KR100611940B1 (ko) * 2003-11-21 2006-08-11 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전기화학 전지
US7820329B2 (en) 2004-03-18 2010-10-26 The Procter & Gamble Company Wafer alkaline cell
US7846575B2 (en) 2004-07-30 2010-12-07 Medtronic, Inc. Anode cup and methods of fabrication for medical grade electrochemical cells
JP4711653B2 (ja) 2004-08-31 2011-06-29 三洋電機株式会社 電池
JP2006172773A (ja) 2004-12-13 2006-06-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池
JP2006172766A (ja) 2004-12-13 2006-06-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池およびその製造方法
US8029927B2 (en) 2005-03-22 2011-10-04 Blue Spark Technologies, Inc. Thin printable electrochemical cell utilizing a “picture frame” and methods of making the same
JP2006269288A (ja) 2005-03-24 2006-10-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池
CN100511771C (zh) * 2005-05-10 2009-07-08 松下电器产业株式会社 电池
JP2006324114A (ja) 2005-05-18 2006-11-30 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池
US8404388B2 (en) 2005-08-09 2013-03-26 Polyplus Battery Company Compliant seal structures for protected active metal anodes
US7524577B2 (en) 2005-09-06 2009-04-28 Oak Ridge Micro-Energy, Inc. Long life thin film battery and method therefor
JP2007115678A (ja) 2005-09-22 2007-05-10 Sony Corp 非水電解質電池およびその製造方法
WO2007072736A1 (ja) 2005-12-22 2007-06-28 Showa Denko Packaging Co. 電池用ラミネート外装材及びラミネート電池
JP5200339B2 (ja) 2006-06-16 2013-06-05 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池
JP4873703B2 (ja) 2006-07-27 2012-02-08 日本電信電話株式会社 電気デバイス用パッケージを備えた電気装置
CN101212070A (zh) 2006-12-30 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种叠片式锂离子二次电池及其制备方法
JP5122154B2 (ja) 2007-02-13 2013-01-16 ナミックス株式会社 全固体二次電池
KR100966024B1 (ko) * 2007-04-24 2010-06-24 주식회사 엘지화학 이종의 세퍼레이터를 구비한 전기화학소자
US20080289676A1 (en) 2007-05-25 2008-11-27 Guidotti Ronald Armand Electrode for a thermal battery and method of making the same
US8153328B2 (en) 2007-07-17 2012-04-10 Lawrence Livermore National Security, Llc Carbon fuel cells with carbon corrosion suppression
US20090117457A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Greatbatch Ltd. Electrochemical Cells And Method Of Manufacturing Same
KR100944987B1 (ko) 2007-12-14 2010-03-02 주식회사 엘지화학 신규한 실링부 구조를 포함하는 이차전지
JP4766057B2 (ja) 2008-01-23 2011-09-07 ソニー株式会社 非水電解質電池および非水電解質電池の製造方法
US11909077B2 (en) 2008-06-12 2024-02-20 Massachusetts Institute Of Technology High energy density redox flow device
US8722226B2 (en) 2008-06-12 2014-05-13 24M Technologies, Inc. High energy density redox flow device
US9786944B2 (en) 2008-06-12 2017-10-10 Massachusetts Institute Of Technology High energy density redox flow device
CA2727399C (en) 2008-06-12 2017-11-07 Massachusetts Institute Of Technology High energy density redox flow device
JP4659861B2 (ja) 2008-07-09 2011-03-30 シャープ株式会社 扁平型二次電池およびその製造方法
KR101414334B1 (ko) 2008-08-05 2014-07-02 주식회사 엘지화학 고전압 전기화학 소자 및 이의 제조방법
CN102124592A (zh) 2008-08-25 2011-07-13 松下电器产业株式会社 二次电池的制造方法及二次电池
JP2010062008A (ja) 2008-09-04 2010-03-18 Seiko Epson Corp 電池用電極の製造方法及び電池の製造方法
JP2010073421A (ja) 2008-09-17 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd 双極型電極およびその製造方法
JP5164786B2 (ja) 2008-10-24 2013-03-21 昭和電工パッケージング株式会社 電池ケース用包材及び電池用ケース
KR101679095B1 (ko) 2009-02-05 2016-12-06 이브이티 파워, 아이엔씨. 전기 집전 장치용 ｍｃｍ
US8163429B2 (en) 2009-02-05 2012-04-24 Ini Power Systems, Inc. High efficiency fuel cell system
WO2010118060A1 (en) 2009-04-06 2010-10-14 A123 Systems, Inc. Fuel system using redox flow battery
JP5422842B2 (ja) 2009-04-10 2014-02-19 昭和電工パッケージング株式会社 電気化学デバイス
WO2010137415A1 (ja) 2009-05-28 2010-12-02 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いた電池
JP5504708B2 (ja) 2009-06-25 2014-05-28 日産自動車株式会社 双極型二次電池
JP5397475B2 (ja) * 2009-09-17 2014-01-22 株式会社村田製作所 電池間分離構造体とそれを備えた積層型固体二次電池
JP5310450B2 (ja) 2009-09-30 2013-10-09 三菱マテリアル株式会社 非水系電気化学セルの集電体およびそれを用いた電極
CN102598391A (zh) 2009-11-02 2012-07-18 丰田自动车株式会社 固体电解质电池的制造方法
KR101107082B1 (ko) * 2009-11-24 2012-01-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9331358B2 (en) 2010-01-26 2016-05-03 Apple Inc. Battery with multiple jelly rolls in a single pouch
GB2477552B (en) 2010-02-08 2016-01-27 Qinetiq Ltd Thin electrochemical cell
CN102473880A (zh) 2010-02-10 2012-05-23 株式会社Lg化学 袋型锂二次电池
WO2011127384A1 (en) 2010-04-09 2011-10-13 Massachussetts Institute Of Technology Energy transfer using electrochemically isolated fluids
US20120003547A1 (en) 2010-06-30 2012-01-05 Rishi Raj Electrode Material, Lithium-Ion Battery And Related Methods
WO2012024499A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Massachusetts Institute Of Technology Stationary, fluid redox electrode
US9680135B2 (en) 2010-09-02 2017-06-13 Intellectual Discovery Co., Ltd. Pouch-type flexible film battery
EP2637237A1 (en) 2010-11-02 2013-09-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Coating method and coating apparatus
KR101217562B1 (ko) 2010-11-16 2013-01-02 삼성전자주식회사 가요성 전지 및 이를 포함하는 가요성 전자기기
WO2012077707A1 (ja) 2010-12-08 2012-06-14 財団法人三重県産業支援センター リチウム二次電池の製造方法、積層電池の製造方法及び複合体の製造方法
JP2014507748A (ja) 2010-12-16 2014-03-27 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド スタックフローセル設計及び方法
WO2012088442A2 (en) 2010-12-23 2012-06-28 24M Technologies, Inc. Semi-solid filled battery and method of manufacture
JP5754002B2 (ja) 2011-03-25 2015-07-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 耐熱可撓性電池、および耐熱可撓性電池の製造方法
US9373869B2 (en) 2011-05-27 2016-06-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Bipolar all-solid-state battery
US9548497B2 (en) 2011-06-10 2017-01-17 Eaglepicher Technologies, Llc Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same
US9375804B2 (en) 2011-07-27 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Low pressure electron beam welding of Li-ion battery connections
CN102983369B (zh) 2011-09-06 2015-04-01 中国科学院物理研究所 一种碱金属液流电池及其制备方法和用途
US9825280B2 (en) 2011-09-07 2017-11-21 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrode cell having a porous current collector and methods of manufacture
WO2013102269A1 (en) 2012-01-05 2013-07-11 Electrovaya Inc. Thin film electrochemical cell with a polymer double seal
JP2013145649A (ja) 2012-01-13 2013-07-25 Nissan Motor Co Ltd 組み電気デバイス又は電気デバイスモジュールの製造方法及び当該製造方法によって製造される組み電気デバイス又は電気デバイスモジュール
CA2864620A1 (en) 2012-02-23 2013-08-29 Bp Chemicals Limited Process for the production of acetic acid and dimethyl ether
WO2014007866A2 (en) 2012-03-15 2014-01-09 William Marsh Rice University Methods of making multilayer energy storage devices
US9509176B2 (en) 2012-04-04 2016-11-29 Ihi Inc. Energy storage modeling and control
US9401501B2 (en) 2012-05-18 2016-07-26 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells and methods of manufacturing the same
US9178200B2 (en) * 2012-05-18 2015-11-03 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells and methods of manufacturing the same
US10128536B2 (en) 2012-05-21 2018-11-13 A123 Systems, LLC Multi-cell lithium-ion batteries
US9484569B2 (en) 2012-06-13 2016-11-01 24M Technologies, Inc. Electrochemical slurry compositions and methods for preparing the same
KR101528027B1 (ko) 2012-06-28 2015-06-12 주식회사 엘지화학 전극조립체의 제조공정
US20140008006A1 (en) 2012-07-03 2014-01-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of manufacturing lithium battery
KR102124054B1 (ko) 2012-11-14 2020-06-17 삼성전자주식회사 고분자, 이를 포함하는 리튬 전지용 전극 및 이를 구비한 리튬 전지
US8993159B2 (en) * 2012-12-13 2015-03-31 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes having high rate capability
US9362583B2 (en) 2012-12-13 2016-06-07 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes having high rate capability
DE102013202367B4 (de) 2013-02-14 2024-04-04 Robert Bosch Gmbh Energiespeichermodul mit einem durch eine Folie gebildeten Modulgehäuse und mehreren jeweils in einer Aufnahmetasche des Modulgehäuses angeordneten Speicherzellen, sowie Energiespeicher und Kraftfahrzeug
EP2973798B1 (en) 2013-03-15 2020-07-15 24M Technologies, Inc. Asymmetric battery having a semi-solid cathode and high energy density anode
KR102350354B1 (ko) 2013-03-15 2022-01-14 에노빅스 코오퍼레이션 3차원 배터리들을 위한 분리기들
KR102067764B1 (ko) 2013-05-29 2020-01-20 삼성전자주식회사 리튬 전지용 양극 및 이를 이용한 리튬 전지
WO2015009990A2 (en) 2013-07-19 2015-01-22 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes with polymer additive
WO2015042295A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-26 Ambri Inc. Unified structural and electrical interconnections for high temperature batteries
WO2015057643A1 (en) 2013-10-14 2015-04-23 24M Technologies, Inc. Curved battery container
US10230128B2 (en) 2014-04-09 2019-03-12 24M Technologies, Inc. Damage tolerant batteries
WO2015188113A1 (en) 2014-06-05 2015-12-10 24M Technologies, Inc. Porous semi-solid electrode and methods of manufacturing the same
EP3207579B1 (en) 2014-10-13 2020-01-29 24M Technologies, Inc. Systems and methods for series battery charging and forming
US10497935B2 (en) 2014-11-03 2019-12-03 24M Technologies, Inc. Pre-lithiation of electrode materials in a semi-solid electrode
CA2962788C (en) 2014-11-05 2024-04-09 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells having semi-solid electrodes and methods of manufacturing the same
US20170025674A1 (en) 2015-02-03 2017-01-26 Taison Tan Optimum electronic and ionic conductivity ratios in semi-solid electrodes
EP3259800B1 (en) 2015-02-18 2022-12-07 Shift Clean Solutions Ltd. Lithium ion battery module with cooling system
US10115970B2 (en) 2015-04-14 2018-10-30 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes with porous current collectors and methods of manufacture
US10593952B2 (en) 2015-05-19 2020-03-17 24M Technologies Inc. Mechanical systems and methods for providing edge support and protection in semi-solid electrodes
WO2016205663A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 24M Technologies, Inc. Single pouch battery cells and methods of manufacture
CN113594485A (zh) 2015-06-19 2021-11-02 24M技术公司 电化学电池修复方法
US11005087B2 (en) 2016-01-15 2021-05-11 24M Technologies, Inc. Systems and methods for infusion mixing a slurry based electrode
US20170237111A1 (en) 2016-01-21 2017-08-17 24M Technologies, Inc. Centrally located spacers for electrochemical cells
US20170237112A1 (en) 2016-01-21 2017-08-17 24M Technologies, Inc. Porous spacers for electrochemical cells
WO2017176936A1 (en) 2016-04-05 2017-10-12 Massachusetts Institute Of Technology Lithium metal electrodes and batteries thereof
US11552368B2 (en) 2017-02-01 2023-01-10 24M Technologies, Inc. Systems and methods for improving safety features in electrochemical cells
US10777852B2 (en) 2017-03-31 2020-09-15 24M Technologies, Inc. Overcharge protection of batteries using current interrupt devices
CN111108576B (zh) 2017-07-31 2023-03-07 24M技术公司 使用形状记忆材料的电流中断设备
US10854869B2 (en) 2017-08-17 2020-12-01 24M Technologies, Inc. Short-circuit protection of battery cells using fuses
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EP3804006A1 (en) 2018-05-24 2021-04-14 24M Technologies, Inc. High energy-density composition-gradient electrodes and methods of making the same
US11094487B2 (en) 2018-06-25 2021-08-17 24M Technologies, Inc. Current interrupt device based on thermal activation of frangible glass bulb
AU2019301630A1 (en) 2018-07-09 2020-11-26 24M Technologies, Inc. Continuous and semi-continuous methods of semi-solid electrode and battery manufacturing
CN111384404A (zh) 2018-12-27 2020-07-07 中信国安盟固利动力科技有限公司 一种超轻导电集流体
US11631920B2 (en) 2019-06-27 2023-04-18 24M Technologies, Inc. Dual electrolyte electrochemical cells, systems, and methods of manufacturing the same
WO2021046524A1 (en) 2019-09-06 2021-03-11 24M Technologies, Inc. Overcharge protection in electrochemical cells
EP4052319A1 (en) 2019-11-01 2022-09-07 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with separator seals, and methods of manufacturing the same
JP2023502352A (ja) 2019-11-20 2023-01-24 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド シングルパウチにおいて直列接続された電気化学セル及びそれを作製する方法
WO2021150602A1 (en) 2020-01-21 2021-07-29 24M Technologies, Inc. Apparatuses and processes for forming a semi-solid electrode having high active solids loading and electrochemical cells including the same
US11742525B2 (en) 2020-02-07 2023-08-29 24M Technologies, Inc. Divided energy electrochemical cell systems and methods of producing the same
WO2021168416A1 (en) 2020-02-21 2021-08-26 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with electrode material coupled directly to film and methods of making the same
JP2023528295A (ja) 2020-06-04 2023-07-04 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド １つ又は複数のセグメント化された集電体を有する電気化学セル及びその製造方法
US20220052403A1 (en) 2020-06-17 2022-02-17 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with flame retardant mechanism and methods of producing the same
WO2022067081A1 (en) 2020-09-24 2022-03-31 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes with carbon additives, and methods of making the same
US20220115710A1 (en) 2020-10-09 2022-04-14 24M Technologies, Inc. Methods of continuous and semi-continuous production of electrochemical cells
CN116982165A (zh) 2021-01-22 2023-10-31 24M技术公司 经由在活性材料、导电材料和电解质溶剂的混合物中添加电解质进行的半固体电极的生产
WO2022212404A1 (en) 2021-03-30 2022-10-06 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with reinforced current collectors, and methods of producing the same
WO2022232625A2 (en) 2021-04-29 2022-11-03 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with multiple separators, and methods of producing the same

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