RU169539U1 - Литий-ионный аккумулятор - Google Patents
Литий-ионный аккумулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU169539U1 RU169539U1 RU2015105734U RU2015105734U RU169539U1 RU 169539 U1 RU169539 U1 RU 169539U1 RU 2015105734 U RU2015105734 U RU 2015105734U RU 2015105734 U RU2015105734 U RU 2015105734U RU 169539 U1 RU169539 U1 RU 169539U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- positive
- lithium
- metal case
- ion battery
- negative
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано для производства литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающих более высокие значения удельной энергоемкости и расширение арсенала технических средств.Литий-ионный аккумулятор содержит металлический корпус, положительный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, и расположенный внутри металлического корпуса, отрицательный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, и расположенный внутри металлического корпуса, сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов, электролит, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе, положительный и отрицательный контакты, подсоединенные одними своими выводами к соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов, при этом их подложки выполнены с толщиной 5-100 мкм и поверхностной плотностью 5-100г/м.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающих более высокие значения удельной энергоемкости и расширение арсенала технических средств.
Аналогичные технические решения известны, см., например, патент США №7.597.997, который содержит:
металлический корпус;
положительный электрод, выполненный в виде подложки из алюминиевой фольги, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, например, слоем пасты из литерованного кобальта или литерованного фосфата железа, и расположенный внутри металлического корпуса;
отрицательный электрод, выполненный в виде подложки из медной фольги, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, например, композитов кремний углерод или кремний-алюминий, и расположенный внутри металлического корпуса;
сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов;
электролит, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе;
положительный и отрицательный токоподводы, подсоединенные одними своими выводами и соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:
металлический корпус;
положительный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем и расположенный внутри металлического корпуса;
отрицательный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем и расположенный внутри металлического корпуса;
сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов;
электролит, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе;
положительный и отрицательный токоподводы, подсоединенные одними своими выводами к соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов.
Известно также аналогичное техническое решение, см. патент РФ на полезную модель №128014, который выбран в качестве ближайшего аналога, прототипа и который содержит:
металлический корпус;
положительный электрод, выполненный в виде титановой подложки (фольги), с нанесенным на ее поверхность активным слоем, например, затвердевшей пасты, содержащей в своем составе ингредиенты при следующем соотношении, мас.%:
ферро фосфат лития 50÷85;
электропроводная углеродная добавка 2÷45;
поливинилиденфторид (связующее) 5÷13, расположенный внутри металлического корпуса 1;
отрицательный электрод, выполненный в виде титановой подложки (фольги), с нанесенным на ее поверхность активным слоем, например, аморфный кремний, композиты кремний-углерод или кремний-алюминий, и расположенный внутри металлического корпуса 1;
сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов литий-ионного аккумулятора;
электролит, представляющий собой 1М раствор гексафторфосфата лития в смеси этиленкарбоната, детилкарбоната и метилэтилкарбоната, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе;
положительный и отрицательный токоподводы, подсоединенные одними своими выводами к соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов литий-ионного аккумулятора.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:
металлический корпус;
положительный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем и расположенный внутри металлического корпуса;
отрицательный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем и расположенный внутри металлического корпуса;
сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов;
электролит, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе:
положительный и отрицательный контакты, подсоединенные одними своими выводами к соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из вышеохарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в увеличении удельной энергоемкости литий-ионного аккумулятора, за счет уменьшения массы литий-ионного аккумулятора, и в расширении арсенала технических средств, характеризующих свое назначение в виде литий ионного аккумулятора.
Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результата является то, что вопросам увеличения удельной энергоемкости литий-ионных аккумуляторов, за счет уменьшения их массы, должного внимания не уделялось.
Учитывая характеристику и анализ известных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающих более высокие значения удельной энергоемкости и более расширенный арсенал технических средств является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что литий-ионный аккумулятор, содержащий металлический корпус, положительный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, и расположенный внутри металлического корпуса, отрицательный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, и расположенный внутри металлического корпуса, сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов, электролит, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе, положительный и отрицательный контакты, подсоединенные одними своими выводами к соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов, при этом в предлагаемой полезной модели подложки положительного и отрицательного электродов выполнены в виде углеродных волокон. При этом, углеродные волокна выполнены с толщиной 5-100 мкм и поверхностной плотностью 5-100 г/м2.
Выполнение подложек положительного и отрицательного электродов литий-ионного аккумулятора, как указано выше, позволяет, в результате замены медной (у анода), алюминиевой (у катода) или титановой (у анода и катода) подложек на углеродные волокна, осуществить проявление своих оптимальных свойств при зарядке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторов и значительно уменьшить массу положительного и отрицательного электродов и самого литий-ионного аккумулятора, а, следовательно, увеличить удельную энергоемкость литий-ионного аккумулятора и значительно расширить арсенал технических средств, характеризующих свое назначение в виде литий-ионного аккумулятора, в чем проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Предлагаемый литий-ионный аккумулятор поясняется нижеследующим описанием и чертежом, на котором представлена инструкция литий-ионного аккумулятора, который содержит:
металлический корпус 1, выполненный в виде стакана;
положительный электрод 2, выполненный, например, в виде подложки из углеродных волокон наноструктур, толщиной 80 мкм и поверхностной плотностью 80 г/м2, с нанесенным на ее поверхность активным слоем 3, например, затвердевшей пасты, содержащей в своем составе ингредиенты при следующем соотношении, мас.%:
ферро фосфат лития 50÷85;
электропроводная углеродная добавка 2÷45;
связующее (поливинилиденфторид) 5÷13, и расположенный внутри металлического корпуса 1;
сепаратор 4, установленный своей нижней поверхностью на верхней поверхности положительного электрода 2;
отрицательный электрод 5, выполненный, например, в виде подложки из углеродных волокон наноструктур, толщиной 80 мкм и поверхностной плотностью 80 г/м2, с нанесенным на ее поверхность активным слоем 6 в качестве которого могут быть использованы углеродные соединения (искусственный, аморфный или другие типы) аморфный кремний, композиты кремний-углерод или кремний алюминий, установленный своей нижней поверхностью на верхней поверхности сепаратора 4 и электроизолированно установленного от внутренней поверхности металлического корпуса 1 посредством электроизолятора 7;
уплотнительная электроизоляционная крышка 8, установленная на верхнем конце металлического корпуса 1;
отрицательный контакт 9 литий-ионного аккумулятора, подсоединенный одним своим выводам к отрицательному электроду 5 и другим своим выводом выходящим наружу через отверстие, выполненное в уплотнительной электроизоляционной крышке 8;
положительный контакт 10 литий-ионного аккумулятора, подсоединенный одним своим выводом через металлический корпус 1 к положительному электроду 2;
электролит 11, расположенный во внутренней полости металлического корпуса 1.
Технология изготовления предлагаемого литий-ионного аккумулятора заключается в следующем.
На первом этапе изготавливают положительный электрод 2 путем смешивания сухих порошков ферро фосфата лития и электропроводной добавки (например, сажи или смеси сажи с порошком графита) между собой; добавления в полученную смесь сухих порошков раствора поливинилиденфторида, растворенного в N-метилпирролидоне и получения пастообразной массы активного слоя, с заранее выбранной консистенцией массы, исходя из состава предлагаемых ингредиентов и их соотношений, с последующим нанесением полученной пастообразной массы, например, кисточкой, на поверхности заранее сформированной подложки из углеродных волокон нано структур, толщиной 80 мкм и поверхностной плотностью 80 г/м2 и последующей сушки нанесенного активного слоя пастообразной массы до полного отверждения. Для получения, например, 1000 г пастообразной массы активного слоя берут ферро фосфата лития 900 г, электропроводной углеродной добавки 50 г и связующего 50 г. Полученный таким образом положительный электрод 2, устанавливают внутри нижней части металлического корпуса 1. Затем, на верхнюю поверхность положительного электрода 2 устанавливают сепаратор 4, пропитанный неводным электролитом.
На следующем этапе изготавливают отрицательный электрод 5 литий-ионного аккумулятора, путем нанесения, например, углеродного соединения (искусственный, аморфный или другие типы), аморфного кремния, композитов кремний-углерод или кремний-алюминий различными известными методами, с использованием подложки из углеродных волокон наноструктур, например, толщиной 80 мкм и поверхностной плотностью 80 г/м2. Полученный таким образом отрицательный электрод 5 устанавливают на верхнюю поверхность сепаратора-4 и изолируют от внутренней поверхности металлического корпуса изолятором 6.
К соответствующему участку отрицательного электрода 5 подсоединяют вывод отрицательного контакта 9 литий-ионного аккумулятора.
Заполняют свободные полости металлического корпуса 1 электролитом 11.
В отверстие (на чертеже не представленного и не обозначенного) уплотнительной электроизоляционной крышки 8 вставляют и герметизируют вывод отрицательного контакта 9 литий-ионного аккумулятора и герметизируют внутреннюю полость металлического корпуса-1, закрепляя уплотнительную электроизоляционную крышку 8 на верхнем конце металлического корпуса 1. Подсоединяют к нижнему участку металлического корпуса 1 положительный контакт 10 и получают, таким образом, готовый к эксплуатации литий-ионный аккумулятор.
Для подтверждения получения технико-экономических показателей нами были изготовлены два литий-ионных аккумулятора (прототипа и предлагаемого) и проведены их испытания. Результаты представлены в нижеприведенной таблице №1. Анализ проведенных сравнительных данных показал, что при замене электротэоводящих фольг на углеродные волокна, удельная энергия в аккумуляторе повышается от 16 до 62%. Такой большой разброс выигрыша можно объяснить различным соотношением активных компонентов в аккумуляторе, чем больше емкость аккумулятора, тем меньшее значение в удельной энергии играет масса электрохимически неактивных компонентов, таких как: корпус, токоотводы, электропроводящие подложки (из титана), сепаратор, электролит.
Таблица №1
Параметры компонентов в литий-ионном аккумуляторе
Напряжение 3,7 В
Массы сепаратора, электролита, активных компонентов, токоотводов из корпуса не менялись.
В первом варианте для положительного электрода была использована алюминиевая подложка толщиной 10 мкм, а для отрицательного электрода была использована медная подложка толщиной 20 мкм. Во втором варианте для положительного и отрицательного электродов были использованы углеродные волокна толщиной 80 мкм и поверхностной плотностью 80г/м2.
Таким образом, предлагаемый литий-ионный аккумулятор, за счет замены подложек в положительных и отрицательных электродах на углеродные волокна, позволяет уменьшить массу литий-ионного аккумулятора и увеличить их удельную энергоемкость.
Claims (2)
1. Литий-ионный аккумулятор, содержащий металлический корпус, положительный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, и расположенный внутри металлического корпуса, отрицательный электрод, выполненный в виде подложки, с нанесенным на ее поверхность активным слоем, и расположенный внутри металлического корпуса, сепаратор, пропитанный неводным электролитом и размещенный между активными слоями положительного и отрицательного электродов, электролит, расположенный во внутренней полости металлического корпуса и загерметизированный уплотнительной электроизоляционной крышкой, закрепленной на металлическом корпусе, положительный и отрицательный контакты, подсоединенные одними своими выводами к соответствующим участкам внешней поверхности положительного и отрицательного электродов, отличающийся тем, что подложки положительного и отрицательного электродов выполнены в виде углеродных волокон.
2. Литий-ионный аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что углеродные волокна выполнены толщиной 5-100 мкм и поверхностной плотностью 5-100 г/м2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015105734U RU169539U1 (ru) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Литий-ионный аккумулятор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015105734U RU169539U1 (ru) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Литий-ионный аккумулятор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU169539U1 true RU169539U1 (ru) | 2017-03-22 |
Family
ID=58449262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015105734U RU169539U1 (ru) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Литий-ионный аккумулятор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU169539U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188676U1 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-04-22 | Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" | Литий-ионный аккумулятор |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009140676A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池用不織布基板、およびそれを用いた電池用電極、及び電池 |
| CN102340027A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-02-01 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 一种高能量密度的锂离子电池 |
| TW201212359A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-16 | Univ Feng Chia | Lithium battery anode structure having three-dimensional conductive carbon fiber plate and manufacturing method thereof |
| RU128014U1 (ru) * | 2012-12-18 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Сафоновский завод гидрометеорологических приборов" (ОАО "Сафоновский завод "Гидрометприбор") | Литий-ионный аккумулятор |
| US20130157128A1 (en) * | 2010-09-22 | 2013-06-20 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Electrode for lithium batteries and its method of manufacture |
-
2015
- 2015-04-30 RU RU2015105734U patent/RU169539U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009140676A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池用不織布基板、およびそれを用いた電池用電極、及び電池 |
| TW201212359A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-16 | Univ Feng Chia | Lithium battery anode structure having three-dimensional conductive carbon fiber plate and manufacturing method thereof |
| US20130157128A1 (en) * | 2010-09-22 | 2013-06-20 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Electrode for lithium batteries and its method of manufacture |
| CN102340027A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-02-01 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 一种高能量密度的锂离子电池 |
| RU128014U1 (ru) * | 2012-12-18 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Сафоновский завод гидрометеорологических приборов" (ОАО "Сафоновский завод "Гидрометприбор") | Литий-ионный аккумулятор |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188676U1 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-04-22 | Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" | Литий-ионный аккумулятор |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Graphene anchored on Cu foam as a lithiophilic 3D current collector for a stable and dendrite-free lithium metal anode | |
| CN109273704A (zh) | 一种具有高比表面保护层的金属锂负极及其制备方法 | |
| Abe et al. | High-capacity thick cathode with a porous aluminum current collector for lithium secondary batteries | |
| CN109904523B (zh) | 硫化物固体电池的制造方法 | |
| JP2015043257A (ja) | 二次電池用正極板およびこれを用いた二次電池 | |
| JP2014044921A (ja) | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 | |
| JP2013140977A (ja) | 電極、その製造方法、及びこれを含む電気化学キャパシタ | |
| CN103858195A (zh) | 锂离子电容器、蓄电装置、蓄电系统 | |
| JP2012133918A (ja) | 蓄電デバイス及び電極活物質の製造方法 | |
| JP2018106984A (ja) | 全固体リチウムイオン電池 | |
| JP2009259502A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| Wu et al. | Improvement of electrochemical performance of nickel rich LiNi0. 8Co0. 1Mn0. 1O2 cathode by lithium aluminates surface modifications | |
| Saravanan et al. | Enhanced electrochemical performance of a lead–acid battery by a surface modified negative grid with multiwall carbon nanotube coating | |
| CN104704663B (zh) | 二次电池用导电材料及包含该导电材料的锂二次电池用电极 | |
| JP2017112044A (ja) | 全固体電池 | |
| JP2014032923A (ja) | 非水電解質二次電池の負極および非水電解質二次電池、ならびにこれらの製造方法 | |
| JP6295966B2 (ja) | 全固体電池 | |
| JP2015069969A (ja) | リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 | |
| RU169539U1 (ru) | Литий-ионный аккумулятор | |
| JP2013114920A (ja) | リチウム硫黄電池 | |
| JP2000106213A (ja) | リチウム二次電池およびそれに用いる正極板の製造法 | |
| KR101948804B1 (ko) | 향상된 리튬이온 도핑속도를 갖는 흑연전극 및 이를 채용한 리튬이온커패시터 | |
| KR20140070156A (ko) | 리튬이 도핑된 탄소 분말 제조방법 및 이의 제조장치 그리고, 리튬이 도핑된 탄소 전극의 제조방법 | |
| JP2013206790A (ja) | 電極材料及び全固体リチウム二次電池、並びに製造方法 | |
| JP2017117746A (ja) | 非水系電解質二次電池用正極の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170501 |