NL2023666B1

NL2023666B1 - High dielectric electrode additives to achieve dendrite free stable Li-metal plating

Info

Publication number: NL2023666B1
Application number: NL2023666A
Authority: NL
Inventors: Wagemaker Marnix; Wang Chao
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2021-04-21
Also published as: WO2021034197A1

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het produceren van een voedingseenheid, waarbij de voedingseenheid een anode, een kathode en een elektrolyt in elektrisch contact met de anode en kathode omvat, waarbij de werkwijze omvat het verschaffen van de anode, waarbij de anode een metalen elektrode is, het verschaffen van een diëlektrisch materiaal, zoals barium titanaat, het verschaffen van deeltjes van het diëlektrische materiaal, zoals door het diëlektrische materiaal in fijne deeltjes te malen, het oplossen van de deeltjes in een oplosmiddel, en het afzetten van een laag deeltjes op de anode.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het diëlektrische materiaal wordt gemalen tot deeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte van 10nm-200um.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het diëlektrische materiaal wordt gemalen tot deeltjes met een BET- specifiek oppervlak van >1 m2/g, bij voorkeur > m?/9g, en/of waarbij de diëlektrische materiaallaag een porositeit heeft van 10-904 (v/v), bij voorkeur 20-80%, liever 30-70%, nog liever 35-663, zoals 40-60%, b.v. 45-554.

4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-3, waarbij het oplosmiddel een met water mengbaar oplosmiddel is, bij voorkeur een dipolair aprotisch oplosmiddel, zoals dimethylformamide, dimethylsulfoxide, en N-Methyl-2-pyrrolidon (CAS Nr. 872- 50- 4).

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, waarbij het oplosmiddel een bindmiddel omvat, zoals een polymeer materiaal, bij voorkeur een thermoplastisch polymeer, zoals een fluorpolymeer, zoals PVDF (CAS 24937-79-9)},

6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-5, waarbij het oplosmiddel een gasvormende species, zoals bicarbonaat, omvat.

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-6, waarbij het oplosmiddel, diëlektrische deeltjes, en eventueel bindmiddelmateriaal en gasvormede species, worden gemengd in een slurry voorafgaand aan het neerslaan, zoals in een deeltje:bindmiddel:basisverhouding (massa:massa) van (b:1:4).

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-7, waarbij de afgezette laag een dikte van 0,01-500 pm heeft.

9. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-8, verder omvattende het verhogen van de temperatuur in een vacuümoven boven > 60 ° C.

10. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-9, waarbij het elektrodetermateriaal wordt gekozen uit Cu, Al, Ni, roestvast staal, en combinaties daarvan, en/of waarbij de elektrisch elektrische deeltjes >50 gew.% materiaal omvatten met een relatieve permittiviteit & van >80 (@ 300K), bij voorkeur> 250, liever >500, nog liever > 000, en/of waarbij het diëlektrische materiaal wordt gekozen uit titanaten, zoals bariumtitanaat, aluminiumtitanaat, kopertitanaat, calciumkoper titanaat, calciumtitanaat, strontiumtitanaat, loodtitanaat, zirkoon titanaat, lanthaantitanaat, en uit niobaten.

11. Voedingseenheid verkrijgbaar door een werkwijze volgens een van de conclusies 1-10, omvattende een anode, een kathode een elektrolyt in elektrisch contact met de anode en kathode, waarbij de elektrolyt bij voorkeur een Li-zout in een oplosmiddel omvat, en eventueel een scheider, met het kenmerk, dat de anode een metaal omvat dat is voorzien van een microporeuze laag van diëlektrisch materiaal, waarbij het diëlektrische materiaal >50 gew. materiaal omvat met een relatieve permittiviteit & van >80 (@ 300K).

12. Voedingseenheid volgens conclusie 11, waarbij het dielektrische materiaal» 50 gew.3 materiaal omvat met een relatieve permittiviteit & van >250, bij voorkeur >500, liever > 1000.

13. Voedingseenheid volgens een van de conclusies 11-12, waarbij de microporeuze laag een dikte heeft van >10 nm, bij voorkeur 20 nm-500 pm, liever 100 nm-100 um, zoals 200 nm-10 um.

14. Voedingseenheid volgens een van de conclusies 11-13, waarbij het diëlektrische materiaal is gekozen uit titanaten,

zoals bariumtitanaat, aluminiumtitanaat, kopertitanaat, calciumkoper titanaat, calciumtitanaat, strontiumtitanaat, loodtitanaat, zirkoon titanaat, lanthaantitanaat, en uit nicbaten.

15. Voedingseenheid volgens een van de conclusies 11-14, waarbij de microporeuze laag een microporeuze laag is met poriëngrootte van 10 nm-200 pm, bij voorkeur 20 nm-20 pm, met meer voorkeur 100 nm-8 um , met nog meer voorkeur 250 nm-7 um, zoals 500 nm-5 um.

16. Voedingseenheid volgens een van de conclusies 11-15, waarbij metaal is gekozen uit Cu, Al, Ni, roestvast staal, en combinaties daarvan.

17. Voedingseenheid volgens een van de conclusies 11-16, waarbij het BET-specifieke oppervlak van de microporeuze laag > 1 m?/g is, bij voorkeur» 5 m*/g, en/of waarbij de diëlektrische materiaallaag een porositeit heeft van 10-90% (v/v), bij voorkeur 20-80%, liever 30-70%, nog liever 35-66%, zoals 40-60%, b.v. 45-55%.

18. Voedingseenheid volgens een van de conclusies 11-17, waarbij de voedingseenheid een Li-ionbatterij, of een batterijpakket, of een autobatterij, of een opslag is, of is opgenomen in draagbare elektronica.