MX2010009700A - Bateria de litio-azufre y catodo para la misma. - Google Patents

Bateria de litio-azufre y catodo para la misma.

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MX2010009700A
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Ramanathan Thillaiyan
Mai Sayarath
Umamaheswari Viswanathan
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Abstract

Se describe un cátodo mejorado (104) adecuado para baterías de litio-azufre, una batería (100) que incluye el cátodo (104), y una batería que incluye un separador (106) que contiene materiales de relleno inorgánicos. El cátodo (104) incluye azufre y un óxido metálico y opcionalmente incluye un material polimérico adicional. El óxido metálico reduce la disolución del azufre en el cátodo (104) y reduce los depósitos que contienen azufre en el ánodo de la batería (102), proporcionando así una batería (100) con densidad de energía relativamente alta y buen rendimiento de las descargas parciales. El separador (106) reduce también la difusión no deseada de especies de azufre.

Description

BATERÍA DE LITIO-AZUFRE Y CÁTODO PARA LA MISM CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere de manera gene logía de baterías. Más particularmente, la inve re a baterías de litio-azufre y cátodos para las os métodos de formación y uso de las baterías.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN A medida que se desarrollan dispositivos elec tiles más pequeños, más ligeros, con funci ente, generalmente existe un incremento corresp a demanda de baterías más pequeñas, más lige densidad de energía para alimentar los dispo baterías se pueden utilizar en apli ciales, tales como computadoras y minicomp tiles, teléfonos digitales y celulares, as raturas (aproximadamente -50°C a aproximadament materiales catódicos relativamente baratos (az relativamente seguras para el medio ambie ración con otras tecnologías de baterías, ta ías de hidruro de metal níquel (NiMH) , ión l-cadmio (Ni-Cd) , y baterías ácidas de plomo.
Las baterías de litio azufre generalmente inc de litio, un electrolito, un separador poros o de azufre. En una operación de descarga de la nodo de litio se oxida para formar iones d ras que el cátodo de azufre se reduce para ulfuros, los cuales son productos solubles. Dur ción de carga, los polisulfuros se oxidan par e sólido.
Desafortunadamente, con las baterías convenció tura protectora alrededor del ánodo. Ninguna cas ha sido completamente exitosa. Las soluc rolitos modificadas no controlan por comp ilidad del polisulfuro, y las capas del ánodo ctoras tienen otros efectos no deseados teristicas electroquímicas de la bater cuencia, se desean mejores baterías de litio- nentes de las mismas.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una batería d e mejorada, un cátodo para una batería de litio todos para formar el cátodo y la batería. Las f cuales la presente invención aborda las desven baterías del estado anterior de la técnica se d ás detalle a continuación. En general, las bat xido metálico sirve para mejorar el rendimient ia manteniendo los polisulfuros dentro de la es cátodo. Como resultado, la eficiencia de dese o aumenta y la celda de litio-azufre ofrece más larga. Además, una cantidad de polisulfuro modo podría migrar hacia el ánodo y pasivar el á a sea reducida significativamente. En gener s metálicos se seleccionan a partir de materi generalmente compatibles con materiales no zados en la fabricación de baterías. De conform sos aspectos de estas modalidades, el metal d ico se selecciona a partir de los metales del G II, por ejemplo, metales susceptibles de un e cia de +2 ó +3. Los óxidos metálicos ej ados incluyen: CuO, BÍ2O3, SnO, ZnO, y Mn203. De eparador se puede hacer a partir de, por eros tales como fluoruro de polivinilideno uro de polivinilideno-co-hexafluoropropileno (PV tileno (PE), polipropileno (PP) , o polímeros sim vos inorgánicos tales como arcillas o icamente modificadas (e.g., arcillas que (s) funcional (es ) de superficie mo nicamente o aniónicamente o químicamente) .
De conformidad con modalidades adicionales ción, una batería incluye un ánodo que contien todo que contiene azufre, un electrolito, y un s incluye un polímero y aditivos inorgánicos ta ias o arcillas modificadas orgánicamente. De acu sos aspectos de estas modalidades, el cátodo in metálico seleccionado a partir de materiales De acuerdo con modalidades ejemplares adiciónal ción,- una batería incluye un ánodo que contien átodo que contiene azufre, y un electrolito fis ado de los electrodos por una barrera. La ba ura o de otra manera se rompe antes del us ía para permitir que el electrolito esté en cont electrodos. El uso de tal barrera aumenta la ena e de la batería. De acuerdo con diversos asp modalidades, el cátodo incluye además un óxido como los aquí descritos . De conformidad con a tos, el cátodo incluye un material polimérico, íales de poliamida. Y, de conformidad con a tos, la batería incluye además un separador que íales de relleno inorgánicos tales como ar ia modificada orgánicamente. ados incluyen: CuO, BÍ2O3, SnO, ZnO, y n203. De otros aspectos de estas modalidades, el cátodo s un material polimérico, tal como mate mida, para reducir más la difusión de los poli el ánodo. De conformidad con otros aspectos idades, el cátodo incluye un separador que íales de relleno inorgánicos tales como ar ia orgánicamente modificada.
De conformidad con modalidades aún adicionale ción, un cátodo para uso en baterías de liti ye azufre y un separador que incluye ánicos, tales como arcillas o arcillas mod icamente. De acuerdo con diversos aspectos idades, el cátodo incluye además un óxido cionado a partir de materiales que son gene De conformidad con diversas modalidades aquí de átodo puede incluir también un aglutinante, por glutinante polimérico tal como politetrafluor ) o fluoruro de polivinilideno (PVDF) . Adicion materiales de carbono tales como el negro d to sintético incluyendo grafito expandido, nan rafito, nanoplaquetas de grafito, láminas de to no-sintético (incluyendo grafito natural y fibras de carbono grafitadas, pueden ser utiliza ial de relleno conductor en los cátodos .
De conformidad con modalidades aún adicionale ción, un método de formación de un cátodo rcionar un sustrato; preparar una mezcla que in nte, un aglutinante, azufre, carbono eléctr ctivo y un óxido metálico para formar una pasta; ctivo para formar una pasta; aplicar la pasta ato; permitir que el solvente se evapore, y f ador, que incluye un material de relleno inorgán enos en una parte del cátodo. De acuerdo c tos de las modalidades, se agrega un material po n óxido metálico a la pasta, antes de la aplicac De conformidad con aún otras modalidades ción, un método de formación de una batería rcionar un ánodo y un preparar un cátodo propor ustrato; preparar una mezcla que incluye un solv íñante, azufre, y carbono eléctricamente conduct r una pasta; aplicar la pasta en el sustrato; y el solvente se evapore. De acuerdo con otros asp odalidades, el óxido metálico y/o material polim a a la pasta, antes de revestir el sustrato. De ' las figuras, en el que, en donde los núm encia similares se refieren a elementos simi s de las figuras, y: La Figura 1 ilustra una batería de litio-az rmidad con diversas modalidades de la invención; Las Figuras 2 a 4 ilustran características de na batería de litio-azufre de conformidad íos de la invención, y Las Figuras 5 a 9, 10 (a) y 10 (b) ilustra ías incluyendo una barrera de electrolito de con odalidades adicionales de la invención.
Los expertos apreciarán que los elementos en las ilustrados con sencillez y claridad y no h ariamente dibujadas a escala. Por ejempl siones de algunos de los elementos en las figura como automóviles, transporte, protección per idad, monitoreo remoto, aplicación de la ley, s cos y aplicaciones de medición, y aplicaciones m eroespaciales . Como se indica con más deta nte, las baterías de la presente invención ti energía específica, una mayor densidad de n un mejor rendimiento de descarga, y tienen más larga en comparación con las baterías tradi t io-azufre .
La Figura 1 ilustra una sección transversal lo de batería 100 de conformidad con idades de la invención. La batería 100 gene ye un ánodo 102, un cátodo 104, un conductor ió rado) , y uno o más separadores de electrolito 1 sa aquí, los términos "ánodo" y "cátodo" son usa yen materiales basados en litio carbono, Li-Sn2 Los materiales pueden estar en varias forma hojas o láminas de polvo prensado. El ánod ir también un colector de corriente integr rado .
Un ánodo 102 ejemplar incluye litio o una ale . A modo de un ejemplo particular, el ánodo 102 hoja de metal de litio. El ánodo 102 puede opcio ir una capa protectora (e.g., un separador), que los iones de litio migren desde el ánodo 102 ctor de iones 106 y de regreso al áno ctivamente , durante la descarga y carga de la ba De conformidad con diversas modalidades de la ción, el cátodo 104 incluye azufre, un óxido m glutinante y aditivos eléctricamente conductiv 2O3. Aglutinantes ejemplares adecuados para usars o incluyen un aglutinante polimérico, tal etrafluoroetileno (PTFE) o fluoruro de polivi F) , y materiales ejemplares conductores incluyen umo, grafito sintético que incluye grafito ex áminas de grafito, nanoplaquetas de grafito, la no, grafito no sintético (incluyendo grafito n ) y nano-fibras de carbono grafitadas.
La siguiente tabla 1 enumera varios óxidos m lares, adecuados para uso con el cátodo 104 edades correspondientes y, el total de reacci e y un ánodo de litio.
Tabla 1 a batería. Además, una cantidad de óxido (s) de r aterial del cátodo 104 puede ser seleccionado de s propiedades de la batería deseada. De acue sas modalidades de la invención, el cátodo imadamente 20% a aproximadamente 90% o aproxim a aproximadamente 80%, o aproximadamente imadamente 70% de azufre y aproximadamente 0 imadamente 50%, o aproximadamente 10 % a aproxim o aproximadamente 20% a aproximadamente 25% d ico. A modo de ejemplos particulares, cuando ico es óxido de zinc, el cátodo puede imadamente 20% a aproximadamente 25%, de óxido d imadamente 45% a aproximadamente 75%, de azu o el cátodo incluye CuO, el CuO está presente dad de aproximadamente 20% a aproximadamente 2 ulfuros metálicos. Por ejemplo, los polisulfuro física o químicamente adsorbidos en la superfici s metálicos. La formación de sulfuros m ublés o la adsorción de polisulfuros en la super xidos metálicos reduce la cantidad de especies d les que de otra manera se desplazarían hacia e el uso de óxido (s) de metal como un aditivo cont ner los polisulfuros dentro del cátodo, que a ta en una mayor vida de servicio de la batería s, se espera que ocurra una menor pasivación olisulfuros en la superficie del ánodo de litio , se mantiene un mayor rendimiento de la ba -azufre .
De conformidad con las modalidades adicionale ción, el cátodo 104 incluye un material polimé idad de material polimérico puede variar de acu minadas aplicaciones. A modo de ejemplos, el érico pueden estar presente en una cant imadamente 0.001% a aproximadamente 1 imadamente 0.25% a aproximadamente 6%, o aproxim aproximadamente 2% de la composición o capa de metálico.
El electrolito puede incluir cualquier material el funcionamiento de la batería de litio-az rmidad con diversas modalidades de la invenc rolito es no acuoso. Un electrólito ejemplar in rolito no acuoso que incluye un sistema de sol sal que está al menos parcialmente disuelta en el olventes. El solvente puede incluir un solvente como policarbonato o éter o mezclas de los mi etal del ánodo, combinado con aniones tales ionados en este documento.
De acuerdo con varias modalidades de la inven rador 106 incluye un aditivo inorgánico como me gar o evitar que los polisulfuros migren hacia itio. El separador puede estar hecho de, por eros tales como fluoruro de polivinilideno ruro de polivinilideno-co-hexafluoropropileno (PV tileno (PE) , polipropileno (PP) , o polímeros sim vos inorgánicos, tales como arcillas o icamente modificadas (e.g., arcillas que incluyen ionales de superficie catiónicamente o aniónic icamente modificada) . Como se ilustra más detall adelante, las baterías de conformidad con lidades de la invención, que incluyen imadamente 0.001% a aproximadamente 9 imadamente 1% a aproximadamente 80%, o aproxim aproximadamente 50% de relleno inorgánico Durante una operación de descarga de la batería de litio 102 se oxida para formar iones d ras que el cátodo de azufre se reduce para ulfuros, los cuales son productos solubles. Dur ción de carga, los polisulfuros se oxidan par e sólido, mientras que los iones de li rodepositados nuevamente en el ánodo.
La Figura 2 ilustra un perfil de descarga a 5 ía 100 con un cátodo que incluye aproximadament O, aproximadamente 54.42% de S, aproximadamente ito (e.g., KS4 vendido por Timcal) , aproxim 7% de negro de humo (e.g., Super P, vendido por imadamente 53.38% de S, aproximadamente 5.02% de . , KS4), aproximadamente 10.86% de negro de hum r P) , aproximadamente 6.62% de aglutina imadamente un 1.5% de poliamida (e.g., Thixatro aterial polimérico y una batería similar sin el érico. En el caso ilustrado, las baterías se des mA a 2.2 V, reposaron por 72 horas, y des rgaron a aproximadamente 1.5V. Como se mues ión del material polimérico al cátodo me imiento de la descarga parcial de la bate imiento de las celdas intermitente y continua con contienen aditivo de poliamida son similares, el rendimiento intermitente de una celda sin el érico cae en aproximadamente diecisiete por ) . truido con un separador 106 que contiene parti lia finamente dispersas. En este caso ejemp lia es una nanoarcilla, específicamente, orillonita modificada de superficie con 25-30% etildihidroxietil sebo hidrogenado amonio, ven ich Chemicals con el nombre comercial Nanomer/34 ículas se dispersaron en un solvente orgánico, acetona utilizando sonicación con sonda (e.g., cortadura o molienda con bolas) durante 15 mi de hielo. El PVDF-HFP se disolvió en acetona en recipitados diferente. Estas dos soluciones se m as y se expusieron a sonicación (o mezclado por c lienda con bolas) durante 30 minutos (en baño d el fin de dispersar las partículas de arcill ción polimérica. Esta solución compuesta se fund Haciendo referencia ahora a las Figuras 5 a 1 ran baterías de reserva 500-1000, de conformidad idades ejemplares adicionales de la invenci ías de reserva 500 - 1000 son similares a la excepto que las baterías 500-1000 incluyen una . , barrera 502). Como se describe en deta nte, la barrera proporciona una separación e rolito y por lo menos uno del ánodo y el cát ar con ello la estabilidad y la vida útil de la Debido a la naturaleza relativamente benigna ntes del electrolito y las sales adecuadas rías de litio-azufre, una gran variedad de meca riales están disponibles para usarse como una ba rolito. En general, el material de la bar rmable y puede incluir materiales tales como m está en forma de acordeón 502 y está encerra 504 que está unida al contenedor de la celda icio 508 está sellado usando el diafragma de rupt ual está diseñado para fallar a una presión dete uncionamiento, la copa 504 y el fuelle 502 se c almente, rompiendo el diafragma 514 y forz trolito 510, a través del orificio 508, hacia la la celda 512. La copa 504 opcionalmente icamente al contenedor de la celda 506 para gar que el electrolito drene de vuelta al fuelle Las Figuras 6 y 7 ilustran celdas adicionales 6 onformidad con modalidades adicionales de la i celdas 600 y 700 incluyen un fuelle 602, 702, una carcasa 606, un orificio 608, un conductor y una cavidad al' vacio 612. Las celdas 600 y tar el diafragma 806 y- provocar que el electro isperse hacia la cavidad 810.
La Figura 9 ilustra otra celda 900 de bater ye un fuelle 902 que rodea un electrolito ragma 906, y un remache 908. En funcionamiento, se activa forzando el remache a través del diaf ra 906 para permitir que el electrolito 904 acto con los electrodos de la batería.
Las Figuras 10 (a) y 10 (b) ilustran una batería iples celdas - de conformidad con modalidades ej ionales de la invención - antes y después ación de la batería, respectivamente. La bate uye celdas 1002-1012, cada una de las cuales inc dad 1014-1024, y un electrodo 1026-1036 y un e -1048. El electrolito 1050-1060 se deja fluir ustrato una capa que incluye azufre y óxido metál e un espesor de aproximadamente 40 mi imadamente 50 mieras. De acuerdo con diversos estas modalidades, aproximadamente 0.0 imadamente 10% de un material polimérico, t rial de poliamida se agrega, en forma de polv a antes de la aplicación de la pasta al sustrato.
Las baterías de la presente invención, ambas c ño de reserva, poseen el performance para ser as aplicaciones. Las baterías pueden ser particu es para aplicaciones militares, con suficiente otencia para reemplazar baterías térmicas de disu ro/aleación de litio usadas en la actual cíente energía para reemplazar baterías prima o/dióxido de azufre usadas en la actualidad. rados. Varias modificaciones, variaciones y me iseño y disposición del método y aparato aquí ex ian efectuarse, sin apartarse del espíritu y el la presente invención según se establece indicaciones adjuntas.

Claims (1)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antec ma como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Una batería de litio-azufre, caracterizad ende : un ánodo que comprende litio; un electrolito no acuoso; y un cátodo que comprende una composición que e y un óxido metálico. 2. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 1, caracterizada porque el óxido met ciona del grupo que consiste de CuO, BÍ2O3, SnO, . 3. La batería de litio-azufre de conformidad 6. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 1, caracterizada porque la com rende aproximadamente 0.001 a aproximadamente to en peso de óxido metálico. 7. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 6, caracterizada porque la com rende aproximadamente 20 a aproximadamente 25 po eso de óxido de zinc. 8. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 6, caracterizada porque la com rende aproximadamente 20 a aproximadamente 25 po eso de óxido de cobre. 9. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 1, caracterizada porque la com rende además un material polimérico. 10. La batería de litio-azufre de conformidad s un separador que comprende material polim riales de relleno inorgánicos. 13. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 12, caracterizada porque el s rende aproximadamente 0.001 a aproximadamente lia orgánicamente modificada. 14. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 1, caracterizada porque comprende ad ra que aisla por lo menos una porción del electr 15. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 14, caracterizada porque comprende ad ad y un diafragma interpuesto entre la cavid trolito . 16. La batería de litio-azufre de conformidad indicación 14, caracterizada porque comprende a rador de as. cterizado porque el óxido metálico se selecci que consiste de CuO, BÍ203, SnO, ZnO, y ??2?3. 19. El cátodo de conformidad con la reivindica cterizado porque el óxido metálico es óxido de zi 20. El cátodo de conformidad la reivindicac terizado porque el óxido metálico es óxido de co 21. El cátodo de conformidad con la reivindica terizado porque la capa además comprende aproxim 1 a aproximadamente 10 por ciento en peso de érico . 22. El cátodo de conformidad con la reivindica terizado porque el material polimérico c rial de poliamida. 23. El cátodo de conformidad la reivindicac terizado porque comprende además un separa ador com rende materiales de relleno inor ánicos
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Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013502700A (ja) 2009-08-24 2013-01-24 シオン・パワー・コーポレーション 電気化学電池用剥離システム
US8159367B2 (en) 2009-10-16 2012-04-17 Rf Controls, Llc Methods for noise validated phase ranging RFID location
US8354193B2 (en) 2010-04-12 2013-01-15 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Electrolyte for a magnesium sulfur battery
US8318354B2 (en) 2010-04-27 2012-11-27 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Electrochemical device with a magnesium anode and a stable, safe electrolyte compatible with sulfur
EP2577779B1 (en) * 2010-05-28 2014-06-04 Basf Se Use of expanded graphite in lithium/sulphur batteries
CA2802504A1 (en) 2010-06-17 2011-12-22 Linda Faye Nazar Multicomponent electrodes for rechargeable batteries
WO2012014852A1 (ja) * 2010-07-26 2012-02-02 株式会社アルバック 活物質－電解質複合体及びその作製方法、並びに全固体型リチウム－硫黄二次電池
US8753772B2 (en) 2010-10-07 2014-06-17 Battelle Memorial Institute Graphene-sulfur nanocomposites for rechargeable lithium-sulfur battery electrodes
US8541133B2 (en) 2010-10-27 2013-09-24 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electrochemical device with a magnesium anode and a stable, safe electrolyte compatible with sulfur
TWM417661U (en) * 2011-05-23 2011-12-01 Amita Technologies Inc Ltd Electrolyte filling structure of lithium battery
JP5450514B2 (ja) * 2011-06-06 2014-03-26 株式会社日立製作所 非水電解質二次電池、その製造方法及び電池モジュール
WO2012172838A1 (ja) * 2011-06-13 2012-12-20 日産自動車株式会社 注液式組電池
KR101271991B1 (ko) * 2011-07-06 2013-06-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9929429B2 (en) * 2011-08-08 2018-03-27 Battelle Memorial Institute Polymer-sulfur composite materials for electrodes in Li-S energy storage devices
US8877025B2 (en) 2011-08-24 2014-11-04 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Combinatorial material screening method for an electrochemical cell
JP5660352B2 (ja) * 2011-10-13 2015-01-28 日産自動車株式会社 注液式空気電池
TWI482340B (zh) * 2011-12-14 2015-04-21 Ind Tech Res Inst 鋰二次電池的電極模組
DE102011088910A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Lithium-Schwefel-Zellen-Separator mit Polysulfidsperrschicht
US8974960B2 (en) 2011-12-22 2015-03-10 Board Of Regents, The University Of Texas System Binder-free sulfur—carbon nanotube composite cathodes for rechargeable lithium—sulfur batteries and methods of making the same
CN103187570B (zh) * 2011-12-28 2015-09-30 清华大学 硫-石墨烯复合材料的制备方法
US10374213B2 (en) * 2012-01-16 2019-08-06 Omnitek Partners Llc Liquid reserve batteries for muntions
KR20140146107A (ko) * 2012-03-14 2014-12-24 바스프 에스이 복합 재료, 이의 제조 방법 및 전기화학 전지에서의 이의 용도
US9455439B2 (en) 2012-11-21 2016-09-27 Ut-Battelle, Llc Nitrogen—sulfur—carbon nanocomposites and their application as cathode materials in lithium—sulfur batteries
US10164231B2 (en) * 2013-02-05 2018-12-25 Hrl Laboratories, Llc Separators for lithium-sulfur batteries
JP2016511527A (ja) 2013-03-15 2016-04-14 シオン・パワー・コーポレーション 保護電極構造および方法
EP2973779A1 (en) 2013-03-15 2016-01-20 Basf Se Protected electrode structures
US9160036B2 (en) 2013-03-15 2015-10-13 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte additives for lithium sulfur rechargeable batteries
JP6153059B2 (ja) * 2013-03-29 2017-06-28 日産自動車株式会社 注液式空気電池
US9882243B2 (en) 2013-09-26 2018-01-30 Eaglepicher Technologies, Llc Lithium-sulfur battery and methods of reducing insoluble solid lithium-polysulfide depositions
US9455447B2 (en) 2013-09-26 2016-09-27 Eaglepicher Technologies, Llc Lithium-sulfur battery and methods of preventing insoluble solid lithium-polysulfide deposition
US9991493B2 (en) 2013-10-15 2018-06-05 Eaglepicher Technologies, Llc High energy density non-aqueous electrochemical cell with extended operating temperature window
JP6746062B2 (ja) 2014-02-19 2020-08-26 シオン・パワー・コーポレーション 電解質抑制イオン伝導体を使用する電極保護
US10490796B2 (en) 2014-02-19 2019-11-26 Sion Power Corporation Electrode protection using electrolyte-inhibiting ion conductor
US10193187B2 (en) * 2014-05-15 2019-01-29 NOHMs Technologies, Inc. Ionic liquids for solvating lithium polysulfides
WO2015185400A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Basf Se Metal oxide coated cathodes comprising sulfur for electrochemical cells
US10559817B2 (en) 2017-02-01 2020-02-11 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Sulfur particles coated with inorganic-organic hybrid membranes as cathode active material and batteries containing the particles
CA2987202C (en) * 2017-11-20 2020-03-10 Agrigenetics, Inc. Soybean variety gf21719426
TWI684570B (zh) * 2018-10-09 2020-02-11 行政院原子能委員會核能研究所 一種鋰錫氧硫化合物、其製造方法與作為鋰離子電池電解質材料的用途、以及一種鋰錫氧硫混成電解質
WO2020226310A1 (ko) * 2019-05-03 2020-11-12 주식회사 엘지화학 리튬-황 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬-황 전지
KR20200127864A (ko) * 2019-05-03 2020-11-11 주식회사 엘지화학 리튬-황 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬-황 전지
CN112635726B (zh) * 2020-12-10 2022-08-23 广东省科学院化工研究所 一种膨润土基复合材料及其制备方法和应用
KR20230072616A (ko) * 2021-11-18 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2226332A1 (de) * 1972-05-30 1973-12-13 John C Bogue Energieversorgungsanlage mit elektrochemischen batterien
JPS6134697Y2 (es) * 1980-05-27 1986-10-08
US4419422A (en) * 1982-03-22 1983-12-06 Union Carbide Corporation Sulfide-containing cathode for nonaqueous cells
JPS6297263A (ja) * 1985-08-05 1987-05-06 アルタス・コ−ポレ−シヨン 湿放置寿命の拡大した高エネルギ−密度の蓄電池
JPH01134853A (ja) * 1987-11-19 1989-05-26 Yuasa Battery Co Ltd 注液式電池
US4950565A (en) * 1989-11-09 1990-08-21 Honeywell Inc. Reserve activated electrochemical cell
JP2000511342A (ja) * 1996-05-22 2000-08-29 モルテック コーポレイション 複合カソード、新規複合カソードを含む化学電池、およびそれらを製造するプロセス
US6210831B1 (en) * 1997-12-19 2001-04-03 Moltech Corporation Cathodes comprising electroactive sulfur materials and secondary batteries using same
US7247408B2 (en) * 1999-11-23 2007-07-24 Sion Power Corporation Lithium anodes for electrochemical cells
US6733924B1 (en) * 1999-11-23 2004-05-11 Moltech Corporation Lithium anodes for electrochemical cells
CN1214476C (zh) 1999-11-23 2005-08-10 分子技术股份有限公司 电化电池的锂阳极及其制备方法
US6797428B1 (en) * 1999-11-23 2004-09-28 Moltech Corporation Lithium anodes for electrochemical cells
US6528033B1 (en) * 2000-01-18 2003-03-04 Valence Technology, Inc. Method of making lithium-containing materials
KR100399650B1 (ko) * 2001-10-27 2003-09-29 삼성에스디아이 주식회사 리튬-황 전지용 양극 활물질 및 그의 제조 방법
KR20030063060A (ko) * 2002-01-22 2003-07-28 삼성에스디아이 주식회사 리튬-황 전지용 양극
KR100454238B1 (ko) * 2002-07-27 2004-10-26 한국과학기술원 마그네슘-니켈 산화물이 포함된 리튬유황이차전지용 양극및 이를 포함하는 리튬유황이차전지
KR100484642B1 (ko) * 2002-09-23 2005-04-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬-설퍼 전지용 양극 활물질 및 그 제조방법
KR100450206B1 (ko) * 2002-10-15 2004-09-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬-황 전지용 바인더 및 이를 포함하는 리튬-황 전지용양극
KR100485093B1 (ko) * 2002-10-28 2005-04-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬-황 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-황 전지
JP2004179160A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 Samsung Sdi Co Ltd リチウム−硫黄電池用正極
AR045347A1 (es) * 2003-08-08 2005-10-26 Rovcal Inc Celda alcalina de alta capacidad
KR100522694B1 (ko) * 2003-08-23 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 리튬 설퍼전지
KR100502357B1 (ko) * 2003-08-29 2005-07-20 삼성에스디아이 주식회사 고분자 필름을 구비한 양극 및 이를 채용한 리튬-설퍼 전지
JP2005251469A (ja) * 2004-03-02 2005-09-15 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質電池
US8883354B2 (en) * 2006-02-15 2014-11-11 Optodot Corporation Separators for electrochemical cells
KR100766967B1 (ko) * 2006-11-20 2007-10-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전극, 및 이로부터 제조된 리튬 이차전지

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JP5425107B2 (ja) 2014-02-26

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