RU2352029C2 - Электрод, способ его изготовления и содержащая его аккумуляторная батарея - Google Patents

Электрод, способ его изготовления и содержащая его аккумуляторная батарея Download PDF

Info

Publication number
RU2352029C2
RU2352029C2 RU2007107241/09A RU2007107241A RU2352029C2 RU 2352029 C2 RU2352029 C2 RU 2352029C2 RU 2007107241/09 A RU2007107241/09 A RU 2007107241/09A RU 2007107241 A RU2007107241 A RU 2007107241A RU 2352029 C2 RU2352029 C2 RU 2352029C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
current collector
suspension
electrode composition
composition
Prior art date
Application number
RU2007107241/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007107241A (ru
Inventor
Владимир КОЛОСНИЦЫН (RU)
Владимир КОЛОСНИЦЫН
Елена КАРАСЕВА (RU)
Елена КАРАСЕВА
Original Assignee
Оксис Энерджи Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Оксис Энерджи Лимитед filed Critical Оксис Энерджи Лимитед
Publication of RU2007107241A publication Critical patent/RU2007107241A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2352029C2 publication Critical patent/RU2352029C2/ru

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
    • 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
    • H01M4/139—Processes of 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • 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
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • H01M4/602—Polymers
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/626—Metals
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • 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
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • 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
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к твердым композитным электродам с электродными активными слоями, которые содержат электродный активный материал, который представляет собой проводящий электронный материал, содержащий связующий материал и другие возможные добавки. Твердые композитные электроды образуют путем нанесения электродной композиции (суспензии) на токосъемник одним или несколькими слоями. Конструкция электрода характеризуется пористостью слоя электродной композиции, которая снижается от задней стороны слоя (поблизости от токосъемника) в направлении внешней стороны слоя. Градиентом снижения пористости управляют при помощи содержания твердого вещества в суспензии, композиции растворителя в суспензии, температуры сушки слоя после нанесения, а также условий прессования или каландрования для каждого слоя. Электрод может быть использован в химических источниках электрической энергии, таких как первичные (неперезаряжаемые) и вторичные (перезаряжаемые) аккумуляторные батареи. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к химическим источникам электрической энергии, которые содержат положительные электроды (катоды) и отрицательные электроды (аноды). В частности, настоящее изобретение имеет отношение к перезаряжаемым (вторичным) и неперезаряжаемым (первичным) элементам аккумуляторной батареи (к гальваническим элементам), которые содержат отрицательный электрод, создающий ионы (анод), промежуточный разделительный элемент (сепаратор, содержащий раствор электролита или твердый полимерный электролит, через который ионы от источника электродного материала движутся между электродами гальванического элемента во время циклов зарядки и разрядки гальванического элемента, и положительный электрод (катод), содержащий вещество деполяризатора электрода (катодный активный материал). Один или оба положительный и отрицательный электроды покрыты пористым электрохимически активным материалом. Настоящее изобретение особенно полезно для изготовления таких гальванических элементов, в которых электрод - источник ионов изготовлен из лития, соединения лития или другого материала, способного испускать ионы, в то время как электродная разделительная мембрана содержит жидкость, гель или твердый электролит, который обеспечивает подвижность для ионов лития или других ионов, а катод представляет собой пористый многокомпонентный твердый катод.
Предпосылки к созданию изобретения
В описании изобретения содержатся ссылки на различные патенты, приведенные для более полного понимания уровня техники, к которой относится настоящее изобретение.
Из электроактивного материала изготавливают конструкцию для использования в аккумуляторной батарее, которую называют электродом. Из двух электродов, которые используют в аккумуляторной батарее, именуемой здесь также как химический источник электрической энергии, электрод на стороне более высокого электрохимического потенциала называют положительным электродом или катодом, в то время как электрод на стороне более низкого электрохимического потенциала называют отрицательным электродом или анодом.
Электрохимически активный материал, который использован в катоде или в положительном электроде, далее называют катодным активным материалом. Электрохимически активный материал, который использован в аноде или отрицательном электроде, далее называют анодным активным материалом. Многокомпонентную композицию, обладающую электрохимической активностью и содержащую электрохимически активный материал и, возможно, проводящую электроны добавку и связующий материал, также как и другие возможные добавки, далее называют электродной композицией. Считают, что химический источник электрической энергии или аккумуляторная батарея, которая содержит катод, содержащий катодный активный материал в окисленном состоянии, и анод, содержащий анодный активный материал в восстановленном состоянии, находится в заряженном состоянии. Соответственно считают, что химический источник электрической энергии, который содержит катод, содержащий катодный активный материал в восстановленном состоянии, и анод, содержащий анодный активный материал в окисленном состоянии, находится в разряженном состоянии.
Величину свободного пространства пор (пустот) в электродной (катодной или анодной) композиции, выраженную в процентах от полного объема слоя электродной (катодной или анодной) композиции, далее называют пористостью электродного (катодного или анодного) активного слоя.
По мере расширения использования батарей и, в частности, по мере того, как литиевые батареи начинают все шире использовать в различных применениях, становится все более важной необходимость в надежных, имеющих большой срок службы, высокую удельную энергию и малый вес батареях. В последние годы проявляется большой интерес к использованию имеющих высокую удельную энергию катодных активных материалов и щелочных металлов в качестве анодных активных материалов для имеющих высокую удельную энергию первичных и вторичных аккумуляторных батарей.
Для достижения высокой емкости химических источников электрической энергии или аккумуляторных батарей желательно иметь большое количество (или загрузку) электроактивного материала в катодном или анодном активном слое. Например, объем катодного активного слоя в аккумуляторной батарее размера АА типично составляет около 2 см3. Если удельная емкость электроактивного материала является очень высокой, например, составляет 1000 мАчас/г, то количество или объемная плотность электроактивного материала в катодном активном слое должна составлять по меньшей мере 500 мг/см3, чтобы иметь 1 г катодного активного материала в аккумуляторной батарее размера АА, необходимый для обеспечения емкости 1000 мАчас. Если объемная плотность электроактивного материала в катодном активном слое может быть увеличена до более высоких уровней, например, свыше 900 мг/см3, то емкость аккумуляторной батареи может быть пропорционально увеличена до более высоких уровней, если удельная емкость электроактивного материала не снижается значительно, когда катодный активный слой становится более плотным и менее пористым.
Имеется широкое разнообразие электроактивных материалов, которые могут быть использованы в катодных активных слоях химических источников электрической энергии. Например, ряд таких материалов описан в патенте США №5919587. У этих электроактивных материалов изменяются в широких пределах удельные плотности (г/см3) и удельные емкости (мАчас/г), так что желательные объемные плотности (мг/см3) электроактивного материала в катодном активном слое также могут изменяться в широких пределах. Литий и сера представляют собой наиболее предпочтительные электрохимические активные материалы для анода и катода соответственно химических источников электрической энергии, так как они позволяют обеспечивать наибольшие возможные удельные энергии (по весу или объему) любых известных комбинаций активных материалов. Для получения высоких удельных энергий литий может присутствовать как чистый металл, в сплаве или в виде интеркалята, а сера может присутствовать как элементарная сера или как компонент в органическом или неорганическом материале, имеющем высокое содержание серы, преимущественно свыше 75 весовых процентов серы. Например, в комбинации с литиевым анодом элементарная сера имеет удельную емкость 1680 мАчас/г. Эта высокая удельная емкость особенно желательна в таких применениях, как портативные электронные устройства и электромобили, когда важен малый вес аккумуляторной батареи.
Элементы аккумуляторной батареи, содержащие электроактивные катодные и анодные материалы, обычно также содержат другие не электроактивные материалы, такие как контейнер, токосъемники (коллекторы тока), сепаратор и электролит, в дополнение к полимерным связующим материалам, электропроводящим добавкам и другим добавкам в электродах. Электролит типично представляет собой водный или не водный раствор, гель или твердый материал, содержащий растворенные соли или ионные соединения с хорошей ионной проводимостью, но с плохой электронной проводимостью. Все эти добавочные не электроактивные компоненты обычно используют для того, чтобы аккумуляторная батарея работала эффективно, однако они также способствуют снижению весовой и объемной удельной энергии элемента аккумуляторной батареи. Поэтому желательно снижать количества этих не электроактивных материалов до минимума, так чтобы максимально увеличить количество электроактивного материала в элементе аккумуляторной батареи.
Для достижения максимально возможной объемной плотности электроактивного материала в катодном или анодном активном слое желательно иметь максимальный весовой процент электроактивных материалов в катодном или анодном активном слое, например до 65-85 весовых процентов, и поддерживать возможно более низкую пористость или объем пустот в катодном или анодном активном слое, например, в диапазоне от 30 до 60 объемных процентов. В частности, пористость катодного активного слоя следует поддерживать низкой, так как более высокие пористости, такие как, например, от 70 до 85 объемных процентов, не позволяют иметь достаточно электроактивного материала, чтобы получить очень высокие емкости элемента аккумуляторной батареи.
Электроактивные материалы обычно являются электрически не проводящими или изоляционными и обычно не являются микропористыми. Для преодоления изоляционных свойств электроактивных материалов определенные количества электропроводящих наполнителей, таких как проводящий углерод, обычно добавляют в катодный активный слой. Электропроводящие наполнители обычно присутствуют в качестве ориентировочно от 5 до 40% по весу катодного активного слоя. Например, в патенте США №4303748 описаны твердые композитные катоды, которые содержат ион проводящий полимерный электролит вместе с элементарной серой и солями переходного металла, или другие катодные активные материалы, которые используют совместно с литием или другими анодными активными материалами. В патенте США №3639174 описаны твердые композитные катоды, которые содержат элементарную серу и порошковый электрический проводник. В патенте США №5460905 описано использование р-легированных сопряженных полимеров, вместе с эффективным количеством проводящих углеродных пигментов, для передачи электронов в катоды. В патентах США №5529860 и 6117590 описано использование проводящих углеродов и графитов, проводящих полимеров, а также металлических волокон, порошков и флокенов совместно с электроактивными материалами.
Важным является существенное повышение объемных плотностей катодного или анодного активных слоев, содержащих электроактивные материалы, без снижения высокой удельной емкости этих материалов, то есть без снижения желательного высокого коэффициента электрохимического использования, такого как, например, свыше 50%, во время циклической работы гальванических элементов. Особенно по мере увеличения толщины катодного или анодного активного слоя становится все более трудно обеспечивать электрическую проводимость и микропористость, необходимые для эффективного повышения коэффициента электрохимического использования активных материалов.
Некоторые усовершенствования в способах образования твердых композитных катодов с катодными активными слоями, которые содержат электроактивный содержащий серу материал и электропроводящий материал, описаны в патенте США №6302928. В этом патенте описан способ изготовления вырабатывающих электрический ток гальванических элементов, в котором электроактивный содержащий серу материал нагревают до температуры свыше температуры плавления, чтобы получить слой расплава, при затвердевании которого получают катодный активный слой. Этот способ не лишен существенных недостатков, так как получение высокой плотности содержащего серу активного материала снижает его пористость и, следовательно, наличие активного материала. Кроме того, этот способ нельзя применить к другим активным катодным материалам, которые имеют температуру плавления, слишком высокую для того, чтобы производить катоды так, как это описано в указанном патенте США №6302928.
Другим способом повышения объемной плотности катодного активного слоя является сжатие слоя за счет прессования или каландрования, чтобы уменьшить его толщину. Весьма выгодной является возможность прессования или каландрования катодного активного слоя, чтобы обеспечить снижение на 20% или больше его толщины, без снижения желательного высокого коэффициента электрохимического использования электроактивных содержащих серу материалов. Этого трудно достичь, когда в катодном активном слое присутствуют высокие уровни не электроактивных материалов, особенно когда используют полимерные связующие материалы, так что коэффициент электрохимического использования, выраженный как удельная емкость электроактивного материала в гальваническом элементе, обычно существенно снижается, когда катодный активный слой существенно сжимают по толщине за счет прессования или каландрования всего катодного слоя. С другой стороны, существенное снижение уровней не электроактивных материалов в катодном активном слое, особенно материалов со связующими свойствами, существенно снижает механическую целостность и свойства сцепления и адгезии катодного активного слоя.
Как уже было упомянуто выше, пористые электроды химических источников электрической энергии обычно представляют собой многокомпонентные твердые электроды, содержащие электродный деполяризатор (жидкое или твердое активное вещество), проводящую электроны добавку (вещество, обеспечивающее перенос электронов к деполяризатору) и связующий материал (вещество, обеспечивающее механическую прочность электродов). Электроды могут также содержать вспомогательные компоненты, улучшающие механические и электрохимические свойства электродных материалов. Поры электрода заполнены электролитом (жидким или твердым веществом, обладающим ионной проводимостью). Электрохимическая реакция происходит на границе раздела трех фаз деполяризатора, проводника электронов и проводника ионов. Эффективность электрохимической реакции определяется электрохимическими свойствами деполяризатора, а также ионной и электронной проводимостью электрода. Ионная проводимость обычно намного (от 1 до 3 порядков величины) ниже, чем электронная проводимость электрода. Следовательно, значение электрохимического перенапряжения, которое определяет скорость электрохимической реакции, в свою очередь определяется ионным сопротивлением электрода. Максимальные значения электрохимического перенапряжения и максимальной скорости электрохимической реакции достигаются на лицевой стороне электрода (на поверхности, обращенной к противоположному электроду химического источника электрической энергии). Минимальные значения достигаются на задней стороне электрода (на поверхности, обращенной к токосъемнику электрода). В результате деполяризатор расходуется в большей степени в слоях, близких к лицевой стороне электрода, и в меньшей степени в слоях электрода, близких к его задней стороне. Таким образом, градиент перенапряжения и, следовательно, градиент плотности тока по толщине электрода растет с увеличением полной плотности тока химического источника электрической энергии. Это ведет к увеличению неоднородности распределения реакции по толщине электрода и, в крайних случаях, к полному вытеснению электрохимической реакции к поверхности электрода.
Электрохимическое перенапряжение в катодах химических источников электрической энергии имеет диффузионную (концентрация) природу. Плотность тока, управляемая диффузией, определяется отношением объема электролита внутри пор к площади рабочей поверхности электрода. В частности, плотность тока снижается, когда это отношение уменьшается.
В частности, величина пористости является критической для химических источников электрической энергии с растворимыми деполяризаторами, примерами которых являются системы: Li-SO2; Li-SOCl2; Li-S.
Несмотря на различные подходы, которые уже были предложены для изготовления имеющих высокую удельную энергию химических источников электрической энергии, содержащих различные электроактивные материалы, остается необходимость улучшения твердых композитных катодов и анодов, содержащих активный слой, который сочетает высокий коэффициент электрохимического использования и высокую объемную плотность электроактивного материала, но при сохранении или улучшении желательных свойств электрической проводимости, механической прочности, прочности сцепления и адгезии к смежным слоям в пористых твердых композитных электродах, использующих электроактивные материалы.
С одной стороны, увеличение плотности электродов (повышение пористости) позволяет повысить удельную энергию химических источников электрической энергии. С другой стороны, снижение пористости позволяет уменьшить ионную проводимость электродов и, следовательно, ухудшает условия электрохимической реакции и коэффициент использования активных материалов.
Краткое изложение изобретения
Заявитель обнаружил, что неоднородное распределение скорости электрохимической реакции по толщине электрода ведет к неоднородному расходу деполяризатора и, следовательно, к снижению емкости электрода. Таким образом, выравнивание величины электрохимического перенапряжения по толщине электрода является желательным для того, чтобы повысить эффективность использования деполяризатора. Эта задача может быть решена за счет использования электродов, имеющих градиент пористости по толщине, а именно электродов, имеющих пористость, которая увеличивается от лицевой стороны в направлении задней стороны. Другими словами, для получения лучших результатов относительно емкости и мощности химических источников электрической энергии, целесообразно использовать электроды с переменной пористостью, а именно электроды, имеющие пористость, которая снижается от задней к передней стороне.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается конструкция электрода для химического источника электрической энергии, которая содержит по меньшей мере один токосъемник и электродную композицию, нанесенную на токосъемник, причем
a) указанная электродная композиция содержит электрохимически активный материал;
b) указанная электродная композиция нанесена на токосъемник одним или несколькими слоями и имеет внутреннюю поверхность, ближайшую к токосъемнику, и внешнюю поверхность, удаленную от токосъемника; и
c) указанная электродная композиция имеет неоднородную пористость, которая снижается в направлении от внутренней поверхности к внешней поверхности.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления конструкции электрода для химического источника электрической энергии, который включает в себя следующие операции:
a) использование токосъемника;
b) нанесение слоя или множества последовательных слоев электродной композиции на токосъемник, так чтобы создать покрытие, имеющее внутреннюю поверхность поблизости от токосъемника и внешнюю поверхность, удаленную от токосъемника;
c) использование такого способа нанесения покрытия или последующей обработки покрытия, чтобы покрытие имело неоднородную пористость, которая снижается от внутренней поверхности в направлении к внешней поверхности.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается гальванический элемент или аккумуляторная батарея, которая включает в себя конструкцию электрода, выполненную в соответствии с настоящим изобретением или изготовленную способом по настоящему изобретению.
Электродная композиция может быть нанесена на токосъемник за счет процесса осаждения. Когда наносят только один слой, этот слой может быть осажден или затем обработан так, что его пористость снижается заданным образом от внутренней поверхности к внешней поверхности. Это обычно позволяет получить непрерывный или гладкий градиент пористости. Альтернативно, когда электродная композиция содержит множество слоев, снижение пористости может быть обеспечено за счет осаждения последовательных слоев со снижающимися индивидуальными пористостями, в результате чего формируется ступенчатый градиент пористости. Можно также использовать последовательные слои, каждый из которых имеет снижающийся градиент пористости в направлении от внутренней к внешней стороне.
Электродная композиция может быть образована как суспензия для осаждения на конструкцию электрода.
Электрохимически активный материал электродной композиции может иметь проводящую электроны добавку, связующий материал и другие возможные добавки, как это обсуждается далее более подробно.
Градиентом пористости можно управлять при помощи изменения содержания твердых веществ в суспензии, при помощи изменения композиции растворителя в суспензии, при помощи изменения температуры сушки одного или каждого слоя после осаждения, а также при помощи изменения условий прессования или каландрования одного или каждого слоя после осаждения.
Конструкция электродов в соответствии с вариантами настоящего изобретения может быть использована в электролитических гальванических элементах, перезаряжаемых аккумуляторных батареях, топливных элементах и в других применениях, требующих высокой удельной энергии и высокой мощности.
Конструкция электрода может быть выполнена как положительный электрод (катод) или отрицательный электрод (анод).
Подробное описание изобретения
Проблема изготовления усовершенствованных твердых композитных электродов, содержащих электродный активный слой, который обладает комбинацией высокого коэффициента электрохимического использования и высокой объемной плотностью электроактивного материала, однако при сохранении или улучшении желательных свойств электрической проводимости, механической прочности, прочности сцепления и адгезии к смежным слоям, решена в соответствии с настоящим изобретением за счет способа изготовления твердых композитных электродов с градиентом пористости.
При формировании конструкции электродов в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы следующие операции способа:
1) Физическое дробление или размалывание и гомогенизация смеси, которая содержит по меньшей мере электродный активный материал и, возможно, проводящий электроны материал, связующий материал и другие возможные добавки.
2) Приготовление суспензии из гомогенизированной смеси, в растворителе или смеси растворителей.
3) Осаждение слоя суспензии на токосъемник.
4) Сушка полученного электродного активного слоя.
5) Возможное осаждение одного или нескольких дополнительных слоев суспензии поверх первого слоя, с промежуточной и окончательной сушкой.
6) Прессование или каландрование полученной одно- или многослойной конструкции электрода или по меньшей мере осажденной суспензии.
7) Возможное прессование или каландрование каждого осажденного слоя суспензии, ранее осаждения следующего слоя.
8) Возможное использование различных суспензий для различных слоев.
Физическое дробление или размалывание компонентов электродной композиции может быть осуществлено при помощи любого соответствующего известного процесса, например, с использованием шаровой мельницы, лопастной мельницы и т.п.Время гомогенизации преимущественно выбирают так, чтобы получить частицы с размером ориентировочно 1-2 мкм.
Приготовление суспензии может быть осуществлено в любом соответствующем известном смесителе, например, в шаровой мельнице, лопастной мельнице и т.п., так чтобы получить гомогенную суспензию. Суспензию преимущественно перемешивают достаточно долго, для того чтобы обеспечить полное растворение или набухание связующего материала (если его используют).
Токосъемником может быть медная или алюминиевая сетка или решетка, медная фольга, алюминиевая фольга, алюминиевая фольга, покрытая проводящим углеродным слоем, покрытая алюминием полимерная пленка, проводящая полимерная пленка или любая другая проводящая пленка, обладающая коррозионной стойкостью при использовании в электролитных системах. Также могут быть использованы и другие виды токосъемника и проводящих материалов.
Осаждение суспензии на поверхность токосъемника может быть осуществлено при помощи любого процесса, позволяющего получить главным образом однородный слой покрытия на всей поверхности токосъемника. Например, нанесение суспензии может быть осуществлено при помощи ракельного ножа, проволочного правила, трафаретной печати или других процессов.
Растворитель может быть удален из слоя суспензии за счет испарения при нормальном или пониженном давлении и при температуре окружающей среды или при повышенной температуре. Скорость удаления растворителя преимущественно поддерживают главным образом постоянной вдоль поверхности слоя суспензии. Скорость испарения преимущественно поддерживают на уровне, позволяющем исключить расслоение суспензии или агломерацию частиц, присутствующих в суспензии.
Сжатие электродного активного слоя может быть обеспечено за счет прессования, каландрования или других известных процессов, обеспечивающих желательные условия (желательное давление на единицу поверхности) и физические параметры электродного активного слоя (толщина, плотность и пористость). Сжатие может быть осуществлено один или несколько раз, пока не будет обеспечены желательные физические параметры электродного активного слоя.
Электродная композиция может содержать электродный активный материал, выбранный из:
1) для положительного электрода (катода): сера, неорганические или органические (в том числе олигомерные или полимерные) соединения на базе серы, а также простые и сложные металлические оксиды, сульфиды, их смеси, другие электроактивные материалы или смеси указанных материалов.
2) для отрицательного электрода (анода): металлические порошки, интеркаляты щелочной металл-углерод и щелочной металл-графит, их смеси, другие электроактивные материалы или смеси указанных материалов. Особенно эффективным щелочным металлом в этом контексте является литий.
Когда конструкция электрода выполнена как положительный электрод, электродный активный материал может присутствовать в диапазоне от 5 до 95%, в пересчете на полный вес электродной композиции, содержащей электродный активный материал, проводящий электроны материал и связующий материал. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом пропорция электродного активного материала в электродной композиции составляет не меньше чем 70% по весу, однако в других вариантах она может быть до 70% по весу.
Проводящий электроны материал может содержать один или несколько проводящих полимеров, углеродные или металлические волокна, порошки или флокены. Когда используют углеродный порошок, он может иметь вид копоти, различных типов углеродной сажи или других углеродных материалов и их смесей.
Когда используют связующий материал, это может быть полимер или смесь полимеров, выбранная (но без ограничения) из группы, в которую входят: полиэтилен оксиды, полипропилен оксиды, полиакрилонитрилы, полисилоксаны, полиамиды, полифосфазины, полиэфиры, сульфированные полиамиды, перфторированные полимеры, полидиинил полиэтилен гликоли, полиэтилен гликоль диакрилаты, полиэтилен гликоль диметилакрилаты, полиакрилсульфоны, смеси и производные указанных полимеров, и сополимеры, которые содержат повторяющиеся сегменты (единицы) указанных полимеров.
Связующий материал может присутствовать в диапазоне от 0.5 до 30% от полного веса электродного активного материала, проводящего электроны материала и связующего материала.
Количество твердого вещества в суспензии может быть от 5 до 50% по весу.
Когда многослойное покрытие наносят на токосъемник, толщина каждого слоя может быть от 0.1 до 10 мкм. Было обнаружено, что многослойное покрытие, имеющее до 10 слоев, является наиболее эффективным, однако при необходимости также могут быть использованы покрытия и с большим числом слоев.
Было обнаружено, что полная толщина покрытия от 1 до 100 мкм является наиболее эффективной, однако также могут быть использованы более толстые или более тонкие покрытия.
Полная пористость слоя электродной композиции преимущественно составляет от 5 до 85%.
Варианты настоящего изобретения также имеют отношение к способам образования химического источника электрической энергии, которые включают в себя следующие операции:
a) изготовление анода по способу, описанному в настоящем изобретении, или по другому способу,
b) изготовление твердого катода по способу, описанному в настоящем изобретении,
c) введение электролита между анодом и катодом и сборка гальванического элемента или аккумуляторной батареи.
Конструкция электрода в соответствии с настоящим изобретением особенно хорошо подходит для литиевых или литий-ионных аккумуляторных батарей, в том числе и для литий-полимерных аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи с рабочим напряжением от 1.2 до 4.1 В были сконструированы с использованием конструкции электродов в соответствии с настоящим изобретением.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На фиг.1 схематично показано поперечное сечение электрода в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 схематично показано поперечное сечение электрода в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 показано поперечное сечение электрода в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, который содержит базовый катодный или анодный слой 1 в виде металлической фольги и проводящий углеродный слой 2, нанесенный на слой 1. Электродную композицию 3, которая содержит электрохимически активный материал и, возможно, связующие материалы и проводящие электроны материалы, затем осаждают на проводящий углеродный слой 2, таким образом, что имеется непрерывное увеличение пористости от открытой поверхности электродной композиции 3 в направлении к проводящему углеродному слою 2.
На фиг.2 показан альтернативный вариант электрода, где аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения с фиг.1. В этом альтернативном варианте вместо единственного слоя электродной композиции 3 используют множество последовательно осажденных слоев электродной композиции 3, причем каждый слой образован так, что он имеет меньшую пористость, чем предыдущий слой (в направлении от базовой подложки 1, 2).
Различные варианты настоящего изобретения описаны в следующих примерах, которые приведены для пояснения и не имеют ограничительного характера.
ПРИМЕР 1
Катодные активные слои с композицией, содержащей 70% по весу элементарной серы (которая может быть закуплена на фирме Fisher Scientific, Loughborough, UK), 10% по весу проводящей углеродной сажи (марки Ketjenblack® EC-600JD, которая может быть закуплена на фирме Akzo Nobel Polymer Chemicals BV, Netherlands) и 20% по весу полиэтилен оксида (марки РЕО, молекулярная масса 4000000, который может быть закуплен на фирме Sigma-Aldrich Company Ltd., Gillingham, UK) были приготовлены по следующему способу. Смесь сухих компонентов была размолота в системе гомогенизации марки Microtron® MB550 в течение 10-15 минут. В полученную указанным образом смесь добавляли ацетонитрил в качестве растворителя. Полученную жидкую взвесь или суспензию перемешивали в течение 15-20 часов при помощи лабораторного смесителя марки DLH. Содержание твердых веществ в суспензии составляет 10-15 весовых процентов. Готовую смесь разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Eicometer® SPRL и наносили при помощи ракельного ножа на одну сторону алюминиевой фольги толщиной 18 мкм, покрытой проводящим углеродом (которая может быть закуплена на фирме InteliCoat®, South Hadley, Mass.), используемой в качестве токосъемника и подложки. Покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученный сухой катодный активный слой имел толщину около 13 мкм, с загрузкой катодной композицией, составляющей 1.13 мг/см2. Объемная плотность электроактивного покрытия составила около 870 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 56%.
ПРИМЕР 2
Суспензию из Примера 1 разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL на одну сторону алюминиевой фольги толщиной 18 мкм, покрытой проводящим углеродом (которая может быть закуплена на фирме InteliCoat®, South Hadley, Mass.), используемой в качестве токосъемника и подложки. Использовали зазор ракельного ножа, отличный от использованного в Примере 1. Покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученный сухой катодный активный слой имел толщину около 21 мкм при загрузке катодной композицией 1.35 мг/см2. Объемная плотность электроактивного покрытия составила около 636 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 65%.
ПРИМЕР 3
Второй слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 1. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 25 мкм, с загрузкой катодной композицией 2.23 мг/см2. Объемная плотность двух слоев электроактивного покрытия составила около 890 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 55%.
ПРИМЕР 4
Второй слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 2. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 34 мкм с загрузкой катодной композицией 2.81 мг/см2. Объемная плотность двух слоев электроактивного покрытия составила около 819 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 56%.
ПРИМЕР 5
Третий слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 3. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов
Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 33 мкм, с загрузкой катодной композицией 3.31 мг/см. Объемная плотность трех слоев электроактивного покрытия составила около 1000 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 49%.
ПРИМЕР 6
Третий слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 4. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 53 мкм, с загрузкой катодной композицией 4.56 мг/см2. Объемная плотность трех слоев электроактивного покрытия составила около 868 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 53%.
ПРИМЕР 7
Четвертый слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 5. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 37 мкм, с загрузкой катодной композицией 3.33 мг/см2. Объемная плотность четырех слоев электроактивного покрытия составила около 899 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 50%.
ПРИМЕР 8
Однослойные твердые композитные катоды были приготовлены за счет осаждения суспензии при помощи автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL, с окончательной сушкой (как в Примере 2). Полученный сухой катодный активный слой имел толщину около 21 мкм, с загрузкой катодной композицией 1.35 мг/см2. Объемная плотность электроактивного покрытия составила около 636 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 65%.
Приготовленные указанным образом твердые композитные катоды подвергались воздействию давления 600 кг/см2. Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя после прессования составила 15 мкм. Объемная плотность электроактивного покрытия после прессования составила около 1470 мг/см3. Пористость прессованного катодного активного слоя составила 24%.
ПРИМЕР 9
Двухслойные твердые композитные катоды были приготовлены путем последовательного осаждения двух слоев суспензии при помощи автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL, с промежуточной и окончательной сушкой (как в Примерах 1 и 3). Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 25 мкм, с загрузкой катодной композицией 2.23 мг/см2. Объемная плотность двух слоев электроактивного покрытия составила около 890 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 55%.
Приготовленные указанным образом твердые композитные катоды подвергались воздействию давления 600 кг/см2. Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя после прессования составила 17 мкм. Объемная плотность электроактивного покрытия после прессования составила около 794 мг/см3. Пористость прессованного катодного активного слоя составила 59%.
ПРИМЕР 10
Твердые композитные катоды, полученные после прессования в Примере 8, были использованы для образования вырабатывающих электрический ток гальванических элементов лабораторного формата с площадью около 12 см2. В качестве электролита использовали 1М раствор лития трифторметансульфоната (который может быть закуплен на фирме Sigma-Aldrich Company Ltd., Poole Dorset, UK.) в сульфолане. В качестве пористого сепаратора использовали сепаратор Celgard® 2500, зарегистрированная торговая марка фирмы Celgard Inc., который может быть закуплен на фирме Celgard K.K., Tokyo, Japan, а также который может быть закуплен на фирме Celgard Inc. South Lakes, North Carolina USA. В качестве анода использовали литиевую фольгу толщиной около 50 мкм. Из этих компонентов была образована слоистая конструкция, содержащая твердый композитный катод, сепаратор и анод, с жидким электролитом, заполняющим области пор сепаратора и твердого композитного катода, в результате чего были получены лабораторные гальванические элементы с площадью около 12 см2. Циклы разрядки-зарядки этих гальванических элементов проводили с токами 3.6 мА или с плотностями тока 0.3 мА/см2, при предельном напряжении разряда 1.5 В и при предельном напряжении заряда 2.8 В.
Удельные емкости и объемные емкости электроактивного материала в лабораторных гальванических элементах после 1-го, 5-го и 10-го циклов разрядки приведены ниже:
Число циклов Удельная емкость, мАчас/г Объемная емкость, мАчас/см3
1 740 471
5 685 436
10 650 413
ПРИМЕР 11
Твердые композитные катоды, полученные после прессования в Примере 9, были использованы для образования вырабатывающих электрический ток гальванических элементов лабораторного формата с площадью около 12 см2. В качестве электролита использовали 1М раствор лития трифторметансульфоната (который может быть закуплен на фирме Sigma-Aldrich Company Ltd., Poole Dorset, UK.) в сульфолане. В качестве пористого сепаратора использовали сепаратор Celgard® 2500, зарегистрированная торговая марка фирмы Celgard Inc., который может быть закуплен на фирме Celgard K.K., Tokyo, Japan, а также который может быть закуплен на фирме Celgard Inc. South Lakes, North Carolina USA. В качестве анода использовали литиевую фольгу толщиной около 50 мкм. Из этих компонентов была образована слоистая конструкция, содержащая твердый композитный катод, сепаратор и анод, с жидким электролитом, заполняющим области пор сепаратора и твердого композитного катода, в результате чего были получены лабораторные гальванические элементы с площадью около 12 см2. Циклы разрядки-зарядки этих гальванических элементов проводили с токами 3.6 мА или с плотностями тока 0.3 мА/см2, при предельном напряжении разряда 1.5 В и при предельном напряжении заряда 2.8 В.
Удельные емкости и объемные емкости электроактивного материала в лабораторных гальванических элементах после 1-го, 5-го и 10-го циклов разрядки приведены ниже:
Число циклов Удельная емкость, мАчас/г Объемная емкость, мАчас/см3
1 860 765
5 835 743
10 820 730
ПРИМЕР 12
Катодный активный слой с композицией, содержащей по весу 80% электролитического диоксида марганца, 10% проводящей углеродной сажи (марки Ketjenblack® EC-600 JD, которая может быть закуплена на фирме Akzo Nobel Polymer Chemicals BV, Netherlands) и 10% KYNAR FLEX® 2801, был приготовлен при помощи следующего способа. Смесь сухих компонентов была размолота в системе гомогенизации марки Microtron® MB550 в течение 10-15 минут. В полученную указанным образом смесь добавляли ацетон в качестве растворителя. Полученную жидкую взвесь или суспензию перемешивали в течение 15-20 часов при помощи лабораторного смесителя марки DLH. Содержание твердых веществ в суспензии составляет 20-25 весовых процентов. Готовую смесь разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL и наносили при помощи ракельного ножа на одну сторону алюминиевой фольги толщиной 18 мкм, покрытой проводящим углеродом (которая может быть закуплена на фирме InteliCoat®, South Hadley, Mass.), используемой в качестве токосъемника и подложки. Покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученный сухой катодный активный слой имел толщину около 17 мкм, с загрузкой катодной композицией 3.5 мг/см2. Объемная плотность электроактивного покрытия составила около 2059 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 54%.
ПРИМЕР 13
Второй слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки EIcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 12. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученная полная толщина сухого катодного активного слоя составила 24 мкм, с загрузкой катодной композицией 5.47 мг/см2. Объемная плотность двух слоев электроактивного покрытия составила около 2378 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 46.5%.
ПРИМЕР 14
Анодный активный слой с композицией, содержащей по весу 85% природного графита, 5% проводящей углеродной сажи (марки Ketjenblack® EC-600JD, которая может быть закуплена на фирме Akzo Nobel Polymer Chemicals BV, Netherlands) и 10% KYNAR FLEX® 2801, был приготовлен при помощи следующего способа. Смесь сухих компонентов была размолота в системе гомогенизации марки Microtron® MB550 в течение 10-15 минут. В полученную указанным образом смесь добавляли ацетон в качестве растворителя. Полученную жидкую взвесь или суспензию перемешивали в течение 15-20 часов при помощи лабораторного смесителя марки DLH. Содержание твердых веществ в суспензии составляет 20-25 весовых процентов. Готовую смесь разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL и наносили при помощи ракельного ножа на одну сторону медной фольги толщиной 15 мкм, используемой в качестве токосъемника и подложки. Покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученный сухой катодный активный слой имел толщину около 17 мкм, с загрузкой катодной композицией 1.3 мг/см2. Объемная плотность электроактивного покрытия составила около 867 мг/см3. Пористость анодного активного слоя составила 59%.
ПРИМЕР 15
Второй слой суспензии разливали с использованием автоматического аппликатора пленки марки Elcometer® SPRL поверх твердого композитного катода, полученного в Примере 14. Новое покрытие сушили в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем сушили в вакууме при 50°С в течение 5 часов.
Полученная полная толщина сухого анодного активного слоя составила 23 мкм, с загрузкой анодной композицией 2.38 мг/см. Объемная плотность двух слоев электроактивного покрытия составила около 1035 мг/см3. Пористость катодного активного слоя составила 51%.
Несмотря на то, что были описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что они не носят ограничительного характера и что в изобретение специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.
Следует иметь в виду, что предпочтительные признаки изобретения могут быть использованы во всех аспектах изобретения и во всех возможных комбинациях.
Во всем тексте описания и формулы изобретения слова "включает в себя" и "содержит", а также их варианты, такие как, например "содержащий" и " включающий в себя", означают "включает в себя, но без ограничения" и не предназначены для исключения (и не исключают) другие компоненты, количества, доли, добавки или операции способа.

Claims (42)

1. Электрод для химического источника электрической энергии, содержащий по меньшей мере один токосъемник и нанесенную на него электродную композицию, которая содержит электрохимически активный материал, нанесена на токосъемник одним или несколькими слоями, имеет внутреннюю поверхность, примыкающую к токосъемнику и внешнюю поверхность, удаленную от токосъемника, и имеет неоднородную пористость, которая снижается от внутренней поверхности в направлении внешней поверхности.
2. Электрод по п.1, выполненный в виде положительного электрода (катода).
3. Электрод по п.2, в котором электрохимически активный материал выбран из группы, в которую входят сера, неорганические или органические, в том числе олигомерные или полимерные соединения на базе серы, а также простые и сложные металлические оксиды, сульфиды и их смеси.
4. Электрод по п.1, выполненный в виде отрицательного электрода (анода).
5. Электрод по п.4, в котором электрохимически активный материал выбран из группы, в которую входят металлические порошки, интеркаляты щелочной металл-углерод и щелочной металл-графит, а также их смеси.
6. Электрод по п.1, в которой электродная композиция дополнительно содержит связующий материал.
7. Электрод по п.1, в которой электродная композиция дополнительно содержит проводящий электроны материал.
8. Электрод по п.6 или 7, в которой электрохимически активный материал образует от 5 до 95% по весу электродной композиции.
9. Электрод по п.6 или 7, в которой электрохимически активный материал образует по меньшей мере 70% по весу электродной композиции.
10. Электрод по п.7, в которой проводящий электроны материал образует до 70% по весу электродной композиции.
11. Электрод по п.7, в котором проводящий электроны материал выбран из группы, в которую входят проводящие полимеры, углеродные волокна, металлические волокна, углеродные порошки, металлические порошки, углеродные флокены и металлические флокены.
12. Электрод по п.11, в котором углеродный порошок выбран из группы, в которую входят копоть и углеродная сажа.
13. Электрод по п.6, в котором связующий материал выбран из группы полимеров, в которую входят полиэтилен оксиды, полипропилен оксиды, полиакрилонитрилы, полисилоксаны, полиамиды, полифосфазины, полиэфиры, сульфированные полиамиды, перфторированные полимеры, полидиинил полиэтилен гликоли, полиэтилен гликоль диакрилаты, полиэтилен гликоль диметилакрилаты, полиакрилсульфоны, смеси и производные указанных полимеров, и сополимеры, которые содержат повторяющиеся сегменты указанных полимеров.
14. Электрод по п.6, в котором связующий материал составляет от 0,5 до 30% по весу электродной композиции.
15. Электрод по п.1, в котором электродную композицию наносят в виде единственного слоя.
16. Электрод по п.1, в котором электродную композицию наносят в виде множества слоев.
17. Электрод по п.15 или 16, в котором один или каждый слой имеет толщину от 0,1 до 10 мкм.
18. Электрод по п.16, в котором электродная композиция содержит до 10 слоев.
19. Электрод по п.16, в котором слои имеют общую толщину от 1 до 100 мкм.
20. Электрод по п.1, в которой электродная композиция имеет среднюю пористость от 5 до 85%.
21. Способ изготовления электрода для химического источника электрической энергии, включающий:
a) использование токосъемника;
b) нанесение слоя или множества последовательных слоев электродной композиции на токосъемник, с созданием покрытия, имеющего внутреннюю поверхность, примыкающую к токосъемнику, и внешнюю поверхность, удаленную от токосъемника;
c) использование способа нанесения покрытия или последующей обработки покрытия, при котором покрытие имеет неоднородную пористость, которая снижается от внутренней поверхности в направлении к внешней поверхности.
22. Способ по п.21, в котором электродная композиция содержит электрохимически активный материал, выбранный из группы, в которую входят сера, неорганические или органические, в том числе олигомерные или полимерные соединения на базе серы, а также простые и сложные металлические оксиды, сульфиды, а также их смеси.
23. Способ по п.21, в котором электродная композиция содержит электрохимически активный материал, выбранный из группы, в которую входят металлические порошки, интеркаляты щелочной металл-углерод и щелочной металл-графит, а также их смеси.
24. Способ по п.21, в котором электродная композиция дополнительно содержит проводящий электроны материал.
25. Способ по п.21, в котором электродная композиция дополнительно содержит связующий материал.
26. Способ по п.24, в котором проводящий электроны материал выбран из группы, в которую входят проводящие полимеры, углеродные волокна, металлические волокна, углеродные порошки, металлические порошки, углеродные флокены и металлические флокены.
27. Способ по п.26, в котором углеродный порошок выбран из группы, в которую входят копоть и углеродная сажа.
28. Способ по п.25, в котором связующий материал выбран из группы полимеров, в которую входят полиэтилен оксиды, полипропилен оксиды, полиакрилонитрилы, полисилоксаны, полиамиды, полифосфазины, полиэфиры, сульфированные полиамиды, перфторированные полимеры, полидиинил полиэтилен гликоли, полиэтилен гликоль диакрилаты, полиэтилен гликоль диметилакрилаты, смеси и производные указанных полимеров, и сополимеры, которые содержат повторяющиеся сегменты указанных полимеров.
29. Способ по п.21, в котором электродную композицию наносят в виде суспензии.
30. Способ по п.29, в котором суспензию готовят путем размалывания и гомогенизации электродной композиции и добавления растворителя.
31. Способ по п.30, в котором суспензия содержит от 5 до 50% по весу твердых веществ, остальное растворитель.
32. Способ по п.29, в котором первое единственное покрытие суспензией наносят на токосъемник и создают условия для его высыхания.
33. Способ по п.32, в котором после высыхания первого покрытия наносят дополнительные покрытия суспензией.
34. Способ по одному из пп.21-33, в котором один или каждый слой прессуют или каландрируют после нанесения на токосъемник.
35. Способ по п.33, в котором последовательные покрытия наносят различными композициями суспензии.
36. Способ по п.35, в котором композиции суспензии имеют различные отношения твердых веществ к растворителю.
37. Способ по п.33, в котором последовательные покрытия сушат при различных условиях температуры или давления.
38. Способ по п.33, в котором последовательные покрытия прессуют или каландрируют при различных условиях.
39. Аккумуляторная батарея, содержащая по меньшей мере один электрод по любому из пп.1-20 или электрод, изготовленный способом по любому из пп.21-38.
40. Аккумуляторная батарея по п.39, представляющая собой литиевую аккумуляторную батарею или литийионную аккумуляторную батарею.
41. Аккумуляторная батарея по п.40, представляющая собой литиевую полимерную аккумуляторную батарею.
42. Аккумуляторная батарея по любому из пп.39-41, имеющая рабочее напряжение от 1,2 до 4,1 В.
RU2007107241/09A 2004-07-27 2005-07-21 Электрод, способ его изготовления и содержащая его аккумуляторная батарея RU2352029C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0416708.6 2004-07-27
GB0416708A GB2412484B (en) 2004-07-27 2004-07-27 Improvements relating to electrode structures in batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007107241A RU2007107241A (ru) 2008-09-10
RU2352029C2 true RU2352029C2 (ru) 2009-04-10

Family

ID=32947495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007107241/09A RU2352029C2 (ru) 2004-07-27 2005-07-21 Электрод, способ его изготовления и содержащая его аккумуляторная батарея

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1779448B1 (ru)
JP (1) JP4939411B2 (ru)
KR (1) KR101301193B1 (ru)
CN (1) CN100530772C (ru)
ES (1) ES2676505T3 (ru)
GB (1) GB2412484B (ru)
RU (1) RU2352029C2 (ru)
WO (1) WO2006010894A1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521042C2 (ru) * 2009-10-27 2014-06-27 Электрисите Де Франс Электрохимическое устройство с твердым щелочным ионопроводящим электролитом и водным электролитом
RU2569328C2 (ru) * 2010-02-12 2015-11-20 Алево Рисерч АГ Перезаряжаемый электрохимический элемент
RU2626457C1 (ru) * 2016-03-30 2017-07-28 Общество с ограниченной ответственностью "Литион" Пористый литиевый анод
RU2696479C1 (ru) * 2018-10-08 2019-08-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Способ изготовления электродов химического источника тока
US10662537B2 (en) 2016-02-12 2020-05-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Graphene and the production of graphene
RU2765203C2 (ru) * 2016-10-28 2022-01-26 Аркема Франс Новый способ производства высокоуглеродистых материалов и полученные высокоуглеродистые материалы
RU2799803C2 (ru) * 2018-03-22 2023-07-11 ЛИВЕНТ ЮЭсЭЙ КОРП. Печатные литиевые композиции для формирования электродов аккумуляторных батарей
US11735764B2 (en) 2018-03-22 2023-08-22 Livent USA Corp. Printable lithium compositions

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4359780B2 (ja) 2006-06-29 2009-11-04 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池
JP4665931B2 (ja) * 2007-03-29 2011-04-06 Ｔｄｋ株式会社 アノード及びリチウムイオン二次電池
EP2031681A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-04 The Technical University of Denmark Horizontally graded structures for electrochemical and electronic devices
CN101420026B (zh) * 2007-10-23 2012-05-09 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池正极的制作方法
CN102197530B (zh) * 2008-09-09 2015-10-21 江森自控帅福得先进能源动力系统有限责任公司 具有折叠电极的电化学电池单元
CZ2008572A3 (cs) 2008-09-19 2010-02-10 He3Da S.R.O. Lithiový akumulátor s prostorovým typem elektrod a zpusob jeho výroby
EP2347462A4 (en) * 2008-10-21 2013-07-03 Johnson Controls Saft Advanced ENHANCED ELECTRODE CONFIGURATION FOR BATTERIES
CN101859885A (zh) * 2009-04-09 2010-10-13 上海比亚迪有限公司 一种电池极片,其制备方法及包含该极片的二次电池
KR101366471B1 (ko) * 2009-09-25 2014-02-21 도요타지도샤가부시키가이샤 리튬 2차 전지 및 그 제조 방법
FR2965108B1 (fr) * 2010-09-22 2020-02-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Collecteur de courant d'electrodes pour batteries lithium
CZ2010703A3 (cs) 2010-09-23 2012-04-04 He3Da S.R.O. Lithiový akumulátor
CN102544432A (zh) * 2010-12-13 2012-07-04 依诺特生物能量控股公司 一种正电极以及具有该正电极的电池
CN102122709A (zh) * 2011-01-25 2011-07-13 天津中能锂业有限公司 加有锂粉的锂离子电池电极及其制备方法和锂离子电池
WO2012127564A1 (ja) 2011-03-18 2012-09-27 株式会社日立製作所 電極前駆体及びそれを用いた電極
CN102903924B (zh) * 2011-06-03 2016-03-30 苏州宝时得电动工具有限公司 电池
CN102195029B (zh) * 2011-06-09 2016-04-27 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池及其负极极片
JP5651547B2 (ja) * 2011-06-29 2015-01-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2014523624A (ja) * 2011-07-12 2014-09-11 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド リチウムイオン電池電極フィルムの多孔率の変化を生み出す方法
CN102324493B (zh) * 2011-08-26 2016-03-30 东莞新能源科技有限公司 具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法
WO2013063367A1 (en) * 2011-10-27 2013-05-02 Infinite Power Solutions, Inc. Fabrication of a high energy density battery
DE102011088528A1 (de) * 2011-12-14 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Lithium-Schwefel-Zellen-Kathode mit Schichtsystem
KR20130116420A (ko) * 2012-03-15 2013-10-24 (주)오렌지파워 리튬 이차 전지용 음극 조립체 및 이의 제조 방법
JP2014130752A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Nitto Denko Corp 非水電解液二次電池用正極、それを用いた非水電解液二次電池およびその製造方法
KR102238555B1 (ko) * 2014-08-13 2021-04-09 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 음극, 그리고 이들의 제조 방법
FR3027159A3 (fr) * 2014-10-14 2016-04-15 Renault Sa Electrode pour une batterie de vehicule de type lithium-ion
KR101884247B1 (ko) * 2014-10-29 2018-08-30 주식회사 엘지화학 다층 구조의 이차전지용 전극의 제조방법
WO2016079821A1 (ja) * 2014-11-19 2016-05-26 株式会社日立製作所 リチウムイオン電池およびその製造方法
CN104466112B (zh) * 2014-12-12 2018-06-05 北京天恒盛通科技发展有限公司 一类磺化聚合物作为粘结剂应用于锂电池电极
JP2016033929A (ja) * 2015-12-08 2016-03-10 ソニー株式会社 二次電池、二次電池の製造方法、二次電池用正極、二次電池用正極の製造方法、電池パック、電子機器および電動車両
CN107293688B (zh) * 2016-04-01 2020-01-10 中国科学院成都有机化学有限公司 一种用于锂硫电池体系的石墨烯电极结构
US11569503B2 (en) 2016-07-20 2023-01-31 Samsung Sdi Co., Ltd. Nickel-based active material for lithium secondary battery, method of preparing the same, and lithium secondary battery including positive electrode including the nickel-based active material
US11302919B2 (en) 2016-07-20 2022-04-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Nickel-based active material for lithium secondary battery, method of preparing the same, and lithium secondary battery including positive electrode including the nickel-based active material
KR102307908B1 (ko) * 2016-07-20 2021-10-05 삼성에스디아이 주식회사 리튬이차전지용 니켈계 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 양극을 포함한 리튬이차전지
EP3507844A1 (de) * 2016-08-30 2019-07-10 Wacker Chemie AG Anoden von lithium-ionen-batterien
KR102484406B1 (ko) 2016-11-01 2023-01-02 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR102417267B1 (ko) 2016-11-02 2022-07-04 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
CN106549161B (zh) * 2016-12-09 2019-06-28 大连融科储能技术发展有限公司 液流电池电极结构及液流电池电堆
EP3333129B1 (en) 2016-12-08 2020-10-21 Samsung SDI Co., Ltd. Nickel-based active material for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery including positive electrode including the same
US11456458B2 (en) 2016-12-08 2022-09-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Nickel-based active material precursor for lithium secondary battery, preparing method thereof, nickel-based active material for lithium secondary battery formed thereof, and lithium secondary battery comprising positive electrode including the nickel-based active material
KR102417774B1 (ko) 2018-04-20 2022-07-05 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR102417773B1 (ko) 2018-04-27 2022-07-05 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN109088050B (zh) * 2018-06-26 2021-02-02 宁德新能源科技有限公司 极片及其锂离子电池
CN112470307B (zh) * 2018-07-23 2024-04-02 松下知识产权经营株式会社 锂一次电池及智能仪表
CN109786654B (zh) * 2018-12-26 2021-04-23 惠州亿纬锂能股份有限公司 多孔电极锂离子电池及其制备方法
EP3703161A1 (de) * 2019-02-28 2020-09-02 Innolith Technology AG Wiederaufladbare batteriezelle mit einem aktiven elektrodendepolarisator
WO2020175361A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP2022541129A (ja) * 2019-07-01 2022-09-22 エー１２３ システムズ エルエルシー イオン伝導性ポリマー電解質を有する複合固体電池セルのためのシステムおよび方法
CN110350238A (zh) * 2019-07-03 2019-10-18 中兴高能技术有限责任公司 一种具有多孔梯度结构的全固态锂离子电池及其制备方法
GB2588749A (en) * 2019-10-15 2021-05-12 Oxis Energy Ltd Lithium sulfur cell
US20210151761A1 (en) * 2019-11-18 2021-05-20 GM Global Technology Operations LLC Electrode and composition having tailored porosity for a lithium-ion electrochemical cell
CN113471406B (zh) * 2020-03-30 2022-10-11 宁德新能源科技有限公司 负极极片与包含其的电化学装置
CN111430664B (zh) * 2020-05-20 2023-06-02 天津市捷威动力工业有限公司 一种高负载电极、制备方法及其锂离子电池
CN111584825B (zh) * 2020-06-01 2021-12-14 湖北亿纬动力有限公司 一种负极片及其制备方法和用途
KR20220089300A (ko) * 2020-12-21 2022-06-28 현대자동차주식회사 다층 구조의 리튬저장층을 포함하는 전고체 전지 및 이의 제조방법
WO2023032490A1 (ja) * 2021-08-31 2023-03-09 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
EP4261912A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-18 Blackstone Technology Holding AG Verfahren zur herstellung einer elektrode sowie zugehörige elektrode für einen energiespeicher

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59194361A (ja) * 1983-03-18 1984-11-05 Toshiba Battery Co Ltd 空気電池
JPH0752647B2 (ja) * 1986-09-26 1995-06-05 松下電器産業株式会社 電池用電極とその製造方法
JPH0869812A (ja) * 1994-08-30 1996-03-12 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉形鉛蓄電池およびその製造法
JPH08138650A (ja) * 1994-11-01 1996-05-31 Dainippon Ink & Chem Inc 非水電解液二次電池用炭素質電極板および二次電池
US6020089A (en) * 1994-11-07 2000-02-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Electrode plate for battery
DE69619179T2 (de) * 1995-04-03 2002-08-22 Mitsubishi Materials Corp Poröser metallischer körper mit höher spezifischer oberfläche, verfahren zu dessen herstellung, poröses metallisches material und elektrode für alkalische sekundärbatterie
JPH10284076A (ja) * 1997-04-01 1998-10-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ蓄電池及びその電極の製造方法
WO2001097304A1 (en) * 2000-06-12 2001-12-20 Korea Institute Of Science And Technology Multi-layered lithium electrode, its preparation and lithium batteries comprising it
KR100385357B1 (ko) * 2001-06-01 2003-05-27 삼성에스디아이 주식회사 리튬-황 전지

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521042C2 (ru) * 2009-10-27 2014-06-27 Электрисите Де Франс Электрохимическое устройство с твердым щелочным ионопроводящим электролитом и водным электролитом
RU2569328C2 (ru) * 2010-02-12 2015-11-20 Алево Рисерч АГ Перезаряжаемый электрохимический элемент
US10662537B2 (en) 2016-02-12 2020-05-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Graphene and the production of graphene
RU2722528C2 (ru) * 2016-02-12 2020-06-01 Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. Графен и производство графена
RU2752945C2 (ru) * 2016-02-12 2021-08-11 Эвейдейн, ЭлЭлСи Графен и производство графена
RU2626457C1 (ru) * 2016-03-30 2017-07-28 Общество с ограниченной ответственностью "Литион" Пористый литиевый анод
WO2017171580A1 (ru) * 2016-03-30 2017-10-05 Общество с ограниченной ответственностью "Литион" Пористый литиевый анод
RU2765203C2 (ru) * 2016-10-28 2022-01-26 Аркема Франс Новый способ производства высокоуглеродистых материалов и полученные высокоуглеродистые материалы
RU2799803C2 (ru) * 2018-03-22 2023-07-11 ЛИВЕНТ ЮЭсЭЙ КОРП. Печатные литиевые композиции для формирования электродов аккумуляторных батарей
US11735764B2 (en) 2018-03-22 2023-08-22 Livent USA Corp. Printable lithium compositions
RU2696479C1 (ru) * 2018-10-08 2019-08-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Способ изготовления электродов химического источника тока
RU2810322C2 (ru) * 2019-03-20 2023-12-26 ЛИВЕНТ ЮЭсЭЙ КОРП. Печатная литиевая фольга и пленка

Also Published As

Publication number Publication date
GB2412484B (en) 2006-03-22
GB0416708D0 (en) 2004-09-01
KR101301193B1 (ko) 2013-08-30
KR20070046126A (ko) 2007-05-02
JP2008508672A (ja) 2008-03-21
CN100530772C (zh) 2009-08-19
WO2006010894A1 (en) 2006-02-02
JP4939411B2 (ja) 2012-05-23
EP1779448B1 (en) 2018-06-20
GB2412484A (en) 2005-09-28
ES2676505T3 (es) 2018-07-20
RU2007107241A (ru) 2008-09-10
EP1779448A1 (en) 2007-05-02
CN101002351A (zh) 2007-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2352029C2 (ru) Электрод, способ его изготовления и содержащая его аккумуляторная батарея
US9219271B2 (en) Battery electrode structure
US8361652B2 (en) Lithium sulphide battery and method of producing the same
US8188716B2 (en) Lithium-sulphur battery with a high specific energy and a method of operating same
EP1151487B1 (en) Electrochemical cells with high volumetric density of electroactive sulfur-containing materials in cathode active layers
KR102069017B1 (ko) 고 사이클 안정성을 가진 리튬-황 배터리 및 그 작동방법
US20020187398A1 (en) Lithium anodes for electrochemical cells
US11271196B2 (en) Electrochemical cells having improved ionic conductivity
WO2009050585A1 (en) Lithium secondary battery
KR102081770B1 (ko) 다층 구조의 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조방법
JP4088755B2 (ja) 非水電解質二次電池
US6566006B1 (en) Sulfur-containing cathode
KR20160057014A (ko) 활물질이 담지된 분리막을 구비한 리튬-설퍼 전지
GB2443852A (en) A Lithium-Sulphur battery with a high specific energy and a method of operating same
KR102085301B1 (ko) 납산전지용 다층구조상 전극 및 이를 포함하는 납산 기반 축전지 시스템
Chaudhari et al. Sodium Metal Battery using CobaltOxide through in Situ Plating of Sodium Metal
KR20210057272A (ko) 카본 나노 튜브를 포함하는 유기 화합물 기반의 리튬 이차 전지 및 그 제조 방법
KR20210153035A (ko) 저용매성(low solvating) 전해질을 갖는 LiS 배터리
Rao et al. Future Rechargables Lithium-Sulfur Battery: Present Status and Future Direction