LU103272B1 - Water-based binder System for use in the manufacturing of electrodes for lithium-ion batteries - Google Patents

Water-based binder System for use in the manufacturing of electrodes for lithium-ion batteries

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LU103272B1
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Claims (14)

se Fortmann Tegetnoff Lu10s272 Anspriiche
1. Bindemittel auf Wasserbasis zur Verwendung bei der Herstellung von Elektroden für Lithium-lonen-Batterien, wobei das Bindemittel eine Kombination aus Carboxymethylcellulose (CMC) und mindestens einer anderen Bindemittelverbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die Polyacrylsäure (PAA), Styrol-Butadien- Kautschuk (SBR), Kautschuk auf Acrylatbasis (ABR) und Acrylatbindemittel umfasst.
2. Bindemittel auf Wasserbasis nach Anspruch 1, zusitzlich umfassend pH- und/oder Rheologie-kontrollierende Additive wie Polyethylen-Co-Acrylsdure (PEAA), Phosphorsäure (H3PO4), Zitronensäure (CsHsO7), Ameisensäure (HCOOH), Borsäure (H:BO3), Lithiumdihydrogensulfat (LiH:SO4), Lithiumdihydrogenphosphat (LiH2PO4) oder Ammoniak.
3. Bindemittel auf Wasserbasis nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gehalt an Carboxymethylcellulose (CMC) in dem Bindemittel in Bezug auf die anderen Bindemittelverbindungen in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 Gew.-% liegt.
4. Bindemittel auf Wasserbasis nach einem der vorhergehenden Anspriiche, wobei das Bindemittel zur Verwendung bei der Herstellung von Kathoden 0,5 bis 2,5 Gew.-% pH- Wert und/oder rheologiekontrollierende Additive umfasst und Bindemittelverbindungen oder Verbindungskombinationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
a. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und 0,1 bis 1,0 Gew.-% Polyacrylsäure (PAA),
b. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
ce. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Kautschuk auf Acrylatbasis (ABR) und 0,1 bis 1,0 Gew.-% Polyacrylsäure (PAA),
d. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Kautschuk auf Acrylatbasis (ABR)
e. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Acrylat-Bindemittel und 0,1 bis 1,0 Gew.-% Polyacrylsäure (PAA)
f. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Acrylat-Bindemittel
1
.
a Forimann Tegefhoff Lu108272
5. Bindemittel auf Wasserbasis nach einem der vorhergehenden Anspriiche, wobei die Acrylat-Bindemittel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyacryl (PA), Polyacrylsäure (PAA), Lithiumpolyacrylat (PAA-Li), Natriumpolyacrylat (PAA-Na), Polymethylmetaacrylat (PMMA), Polymethylacrylat (PMA), Styrol-Acryl-Kautschuk (SAR), Polybutylacrylat (PBA), Polyvinylacetat (PVAc) und Polyacrylnitril (PAN).
6. Bindemittel auf Wasserbasis nach einem der vorhergehenden Anspriiche, wobei das Bindemittel zur Herstellung von Kathoden in Kombination mit aktivem Material verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Lithiumeisenphosphat (LFP), Lithium-Mangan-Eisenphosphat (LMFP), Lithium-Kobalt-Oxid (LCO), Lithium- Metall-Phosphate vom Olivin-Typ (LiCoPO4), Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA), Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), Lithium-Nickel-Mangan-Oxid (LNMO), Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (LNMC), Nickel-Mangan-Aluminium (NMA) und Lithium-Übergangs-Metall-Oxide (LiMeO»), wobei der Ni-Anteil im Metall mindestens 60 Gew.-% beträgt.
7. Bindemittel auf Wasserbasis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bindemittel zur Verwendung bei der Herstellung von Anoden ferner Verbindungskombinationen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
a. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR),
b. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und 0,1 bis 2 Gew.-% Polyacrylsäure (PAA),
c. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und 0,1 bis 2 Gew.-% Kautschuk auf Acrylatbasis (ABR)
d. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), 0,5 bis 2,5 Gew.-% Kautschuk auf Acrylatbasis (ABR) und 0,1 bis 2 Gew.-% Polyacrylsäure (PAA),
e. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Acrylat-Bindemittel f. 0,5 bis 2,5 Gew.-% Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), 0,1 bis 2,0 Gew.-% Polyacrylsäure (PAA) und 0,5 bis 2,5 Gew.-% pH-Wert und/oder rheologiekontrollierende Additive
8. Bindemittel auf Wasserbasis nach der Ansprüche 1 bis 3 oder 7, wobei das Bindermittel zur Herstellung von Anoden vom Konversionstyp in Kombination mit Materialien 2
LECLANCHÉ SA Forimann Tegethoff Lu1os272 verwendet wird, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Graphit, Silizium-Graphit, Lithium-Titanoxid (LTO), gemischte Nioboxide (XNO),® Nioboxid (NbO) und Titanoxid umfasst.
9. Aufschlimmung zum Beschichten einer Kathode einer Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Aufschlimmung aus einer Feststofffraktion und einer Dispergiermittelfraktion besteht, Wobei die Feststofffraktion besteht aus:
a. 88 - 96 Gew.-% eines partikulären elektrochemisch aktivierbaren Materials nach Anspruch 6;
b. 1-4 Gew.-% eines Bindemittelsystemmaterials nach den Anspriichen 1 bis 5;
c. 0.05 - 5.0. Gew.-% leitfähiger partikulärer Kohlenstoff;
d. 0,05 - 3 Gew.-% weitere Zusatzstoffe, abweichend von den Buchstaben a) bis c) wobei die Summe von (a)-(d) 100 % des Feststoffs ausmacht, und wobei die Dispergiermittelfraktion aus 15 bis 45 Gew.-% Wasser in Bezug auf 100 Gew.- % der Kathodenaufschläimmung besteht.
10. Aufschlimmung zur Beschichtung einer Anode einer Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Aufschlimmung aus einer Feststofffraktion und aus einer Losungsmittel/Dispergiermittel-Fraktion besteht, worin die Feststofffraktion besteht aus:
a. 92 - 98 Gew.-% eines Anodenmaterials nach Anspruch 8;
b. 1 - 4 Gew.-% eines Bindemittelsystemmaterials nach den Anspriichen 1 bis 3 und 7;
c. 0,05 - 5 Gew.-% leitfähiger partikulärer Kohlenstoff;
d. 0,05 - 3 Gew.-% weitere Zusatzstoffe, abweichend von den Buchstaben a) bis 9) wobei die Summe von (a)-(d) 100 % der festen Fraktion ausmacht und wobei die Dispergiermittelfraktion aus 30 bis 55 Gew.-% Wasser in Bezug auf 100
Gew.-% der Anodenaufschläimmung besteht.
11. Kathode für eine Lithium-lonen-Batterie, wobei die Kathode eine Beschichtung aus einer Aufschlimmung nach Anspruch 9 aufweist. 3
21003.20613LU - LECLANCHÉ SA forimann Tegethoft LU103272
12. Anode für eine Lithium-lonen-Batterie, wobei die Anode eine Beschichtung aus einer Aufschläimmung nach Anspruch 10 aufweist.
13. Lithium-Ionen-Batteriezelle mit Kathoden nach Anspruch 11 und Anoden nach Anspruch 12.
14. Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Batterie Zellen oder Stacks von Zellen nach Anspruch 13 umfasst. 4
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