RU2513988C2 - Батареи с электродами в виде покрытия, нанесенного прямо на нанопористые сепараторы - Google Patents

Батареи с электродами в виде покрытия, нанесенного прямо на нанопористые сепараторы Download PDF

Info

Publication number
RU2513988C2
RU2513988C2 RU2011152902/07A RU2011152902A RU2513988C2 RU 2513988 C2 RU2513988 C2 RU 2513988C2 RU 2011152902/07 A RU2011152902/07 A RU 2011152902/07A RU 2011152902 A RU2011152902 A RU 2011152902A RU 2513988 C2 RU2513988 C2 RU 2513988C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separator
layer
anode
cathode
packet
Prior art date
Application number
RU2011152902/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011152902A (ru
Inventor
Стивен Аллен КАРЛСОН
Original Assignee
Оптодот Корпорейшн
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 Оптодот Корпорейшн filed Critical Оптодот Корпорейшн
Publication of RU2011152902A publication Critical patent/RU2011152902A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2513988C2 publication Critical patent/RU2513988C2/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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • 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
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • 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
    • H01M4/40—Alloys based on alkali metals
    • H01M4/405—Alloys based on 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
    • H01M4/64—Carriers or 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • 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
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/4911—Electric battery cell making including sealing
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Предложены литиевые батареи, содержащие (а) пакет сепаратор/катод, содержащий слой токового коллектора катода, располагающийся между первым катодным слоем и вторым катодным слоем и нанесенный одной стороной первого катодного слоя на пористый сепараторный слой, при этом первый катодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; (б) пакет сепаратор/анод, содержащий слой токового коллектора анода, располагающийся между первым анодным слоем и вторым анодным слоем и приклеенный одной стороной первого анодного слоя к пористому сепараторному слою, при этом первый анодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; и (в) электролит, при этом батареи содержат чередующимися слоями пакет сепаратор/катод и пакет сепаратор/анод. В предпочтительном варианте участки пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод не контактируют друг с другом, и электрические соединения краев выполняются через эти участки. Также предложены способы изготовления таких батарей. Повышение плотности энергии и мощности литиевых батарей при повышении эффективности их производства является техническим результатом заявленного изобретения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к области батарей и других элементов, являющихся источниками электрического тока. В частности, настоящее изобретение касается литиевых батарей, в которых применяются нанопористые сепараторы, а также способов изготовления литиевых батарей, дающих преимущества в результате использования нанопористой структуры сепаратора, на которую накладываются другие слои батареи в требуемой конфигурации.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Литиевые батареи, включая перезаряжаемые батареи (или литиево-ионные аккумуляторы), неперезаряжаемые батареи (или батареи первичных литиевых элементов), а также другие типы, например батареи системы литий-сера, в типичном случае изготовляют путем поочередного наложения друг на друга пластикового сепаратора, металлической подложки со слоем катодного покрытия на обеих ее сторонах, другого пластикового сепаратора и другой металлической подложки со слоем анодного покрытия на обеих ее сторонах. Для обеспечения совмещения полос этих материалов и по другим причинам, связанным с качеством, это чередующееся наложение слоев обычно выполняют на автоматическом оборудовании, которое является сложным и дорогостоящим. Кроме того, для достижения достаточной механической прочности и целостности сепараторы и металлические подложки делают относительно толстыми, например толщиной в 10 микрон или больше. Например, типичная толщина медной металлической подложки для нанесения анодных слоев покрытия составляет 10 микрон, типичная толщина алюминиевой металлической подложки для слоев катодного покрытия составляет 12 микрон, а типичная толщина пластиковых сепараторов находится в диапазоне от 12 до 20 микрон. Эти толстые сепараторы и металлические подложки не являются электрохимически активными, а следовательно, уменьшают объем электроактивного материала в электродах литиевых батарей. Это приводит к ограничению удельной энергии и удельной мощности литиевых батарей.
Новые применения, в которых используются литиевые батареи, включают мощные аккумуляторы для гибридных, сменных гибридных и электрических автомобилей. В отличие от цилиндрических металлических элементов, применяемых в литиевых батареях для портативных компьютеров, многие литиевые батареи для автомобилей имеют плоскую или призматическую конструкцию. Кроме того, литиевые автомобильные батареи должны быть экономичными. Возможные подходы для получения более мощных и более экономичных литиевых батарей для автомобилей и других применений включают значительное повышение доли или процента объема электроактивного материала в каждой батарее и снижение сложности и стоимости автоматизированного оборудования для изготовления батареи.
Было бы выгодно, если бы литиевая батарея содержала намного более тонкие сепараторы и металлические подложки, чем применяемые в настоящее время, а вследствие этого - и больший объем электроактивного материала. Особенно выгодно было бы, если бы такую литиевую батарею можно было изготовлять на менее сложном и более дешевом оборудовании, чем, например, намоточное устройство, применяемое для батарей портативных компьютеров, и к тому же на оборудовании, приспособленном, в частности, для изготовления плоских или призматических батарей.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом касается батарей и других элементов, вырабатывающих электрический ток, в частности литиевых батарей, в которых применяются нанопористые сепараторы, в частности термостойкие сепараторы, характеризующиеся стабильностью размеров при температурах около 200°С и выше, а также способов изготовления литиевых батарей, использующих преимущество нанопористой структуры сепаратора для нанесения на такой сепаратор других слоев покрытия с нужной толщиной и конфигурацией, требуемых для работы батареи.
Один аспект настоящего изобретения касается литиевой батареи, содержащей (а) пакет сепаратор/катод, при этом пакет сепаратор/катод содержит слой токового коллектора катода, располагающийся между первым катодным слоем и вторым катодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого катодного слоя, противоположного слою токового коллектора катода, при этом первый катодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; (б) пакет сепаратор/анод, при этом пакет сепаратор/анод содержит слой токового коллектора анода, располагающийся между первым анодным слоем и вторым анодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого анодного сдоя, противоположного слою токового коллектора анода, при этом первый анодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; и (в) электролит; при этом батарея содержит чередующиеся слоями пакеты сепаратор/катод и сепаратор/анод. В одном варианте воплощения настоящего изобретения некоторый участок пакета сепаратор/катод не контактирует с пакетом сепаратор/анод.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению, участок пакета сепаратор/катод, который не контактирует с пакетом сепаратор/анод, находится в контакте с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод, не контактирующими с пакетом сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами находится в электрическом контакте с указанным участком пакета сепаратор/катод и с указанными дополнительными одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод и не контактирует ни с одним из участков пакета сепаратор/анод.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению некоторый участок пакета сепаратор/анод не контактирует с пакетом сепаратор/катод. В одном варианте воплощения изобретения тот участок пакета сепаратор/анод, который не контактирует с пакетом сепаратор/катод, находится в контакте с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/анод, не контактирующими с пакетом сепаратор/катод. В одном варианте воплощения изобретения приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами находится в электрическом контакте с указанным участком пакета сепаратор/анод и с указанными дополнительными одним или несколькими участками пакета сепаратор/анод и не контактирует ни с одним из участков пакета сепаратор/катод. В одном варианте воплощения изобретения тот участок пакета сепаратор/катод, который не контактирует с пакетом сепаратор/анод, находится в контакте с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод, не контактирующими с пакетом сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами находится в электрическом контакте с указанным участком пакета сепаратор/катод и с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод и не контактирует ни с одним из участков пакета сепаратор/анод.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению слой токового коллектора катода нанесен в виде покрытия прямо на первый катодный слой. В одном варианте воплощения изобретения поверхность первого катодного слоя, примыкающего к сепараторному слою, имеет контур, соответствующий контуру поверхности сепараторного слоя, примыкающего к первому катодному слою, а контур поверхности сепараторного слоя такой же, каким был до нанесения первого катодного слоя на сепараторный слой. В одном варианте воплощения изобретения первый катодный сой содержит электродные частицы, выбранные из группы, состоящей из электроактивных частиц и электропроводящих частиц, и эти электродные частицы не присутствуют в сепараторном слое, примыкающем к первому катодному слою. В одном варианте воплощения изобретения сепараторный слой пакета сепаратор/катод содержит сепараторные частицы, и эти сепараторные частицы не присутствуют в первом катодном слое, примыкающем к сепараторному слою. В одном варианте воплощения изобретения слой токового коллектора катода в пакете сепаратор/катод содержит алюминиевый слой. В одном варианте воплощения толщина этого алюминиевого слоя составляет менее 3 микрон.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению слой токового коллектора анода нанесен в виде покрытия прямо на первый анодный слой. В одном варианте воплощения изобретения поверхность первого анодного слоя, примыкающего к сепараторному слою, имеет контур, соответствующий контуру поверхности сепараторного слоя, примыкающего к первому анодному слою, а контур поверхности сепараторного слоя такой же, каким был до нанесения первого анодного слоя на сепараторный слой. В одном варианте воплощения изобретения первый анодный сой содержит электродные частицы, выбранные из группы, состоящей из электроактивных частиц и электропроводящих частиц, и эти электродные частицы не присутствуют в сепараторном слое, примыкающем к первому анодному слою. В одном варианте воплощения изобретения сепараторный слой пакета сепаратор/анод содержит сепараторные частицы, и эти сепараторные частицы не присутствуют в первом анодном слое, примыкающем к сепараторному слою. В одном варианте воплощения изобретения слой токового коллектора анода в пакете сепаратор/анод содержит алюминиевый слой. В одном варианте воплощения толщина этого алюминиевого слоя составляет менее 3 микрон.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению диаметр пор сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения средний диаметр пор сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения изобретения толщина сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 9 микрон, а предпочтительно - менее 6 микрон. В одном варианте воплощения сепараторный слой как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод содержит пористый слой, содержащий алюминиевый бемит.
Другой аспект настоящего изобретения касается литиевой батареи, содержащей (а) пакет сепаратор/катод, при этом пакет сепаратор/катод содержит слой токового коллектора катода, располагающийся между первым катодным слоем и вторым катодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого катодного слоя, противоположного слою токового коллектора катода, при этом первый катодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; (б) пакет сепаратор/анод, при этом пакет сепаратор/анод содержит слой токового коллектора анода, располагающийся между первым анодным слоем и вторым анодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого анодного слоя, противоположного слою токового коллектора анода, при этом первый анодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; и (в) электролит; при этом батарея содержит чередующимися слоями пакет сепаратор/катод и пакет сепаратор/анод. В одном варианте воплощения настоящего изобретения часть пакета сепаратор/катод не находится в контакте с пакетом сепаратор/анод. В одном варианте воплощения анодный слой содержит металлический литий. В одном варианте воплощения первый катодный слой и второй катодный слой содержат серу или полисульфид по формуле Sx 2-, где х - целое число от 2 до 8.
Другой аспект настоящего изобретения касается способа изготовления литиевой батареи, содержащего этапы: (а) нанесения пористого сепараторного слоя на подложку; (б) нанесения первого катодного слоя прямо на первый участок сепараторного слоя; (в) нанесения одного или нескольких слоев токового коллектора катода прямо на первый катодный слой; (г) нанесения второго катодного слоя прямо на указанные один или несколько слоев токового коллектора катода; (д) нанесения первого анодного слоя прямо на второй участок сепараторного слоя; (е) нанесения одного или нескольких слоев токового коллектора анода прямо на первый анодный слой; и (ж) нанесения второго анодного слоя прямо на указанные один или несколько слоев токового коллектора анода. В одном варианте воплощения изобретения после этапа (ж) выполняется следующий этап (з), состоящий в отслаивании подложки от - первого и второго участков сепараторного слоя с целью получения пакета сепаратор/катод и сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения после этапа (з) выполняется следующий этап (и), состоящий в наложении друг на друга пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод с целью получения сухого элемента сепаратор/электроды. В одном варианте воплощения изобретения пакет сепаратор/катод и пакет сепаратор/анод до этапа поочередного наложения друг на друга имеют листовую конфигурацию.
В одном варианте воплощения изобретения после этапа (и) участок пакета сепаратор/катод не контактирует с пакетом сепаратор/анод, а участок пакета сепаратор/анод не контактирует с пакетом сепаратор/катод, при этом первое приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами соединяет электрически два или несколько таких участков пакета сепаратор/катод, а второе приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами соединяет электрически два или несколько таких участков пакета сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения выполняются дополнительные этапы (1) заключения указанного сухого элемента сепаратор/электроды в корпус и (2) заполнения электролитом и герметизации.
В одном варианте способов изготовления литиевых батарей по настоящему изобретению, по меньшей мере, один из указанных одного или нескольких слоев токового коллектора катода по этапу (в) содержит металлический слой, и толщина этого металлического слоя составляет менее 3 микрон. В одном варианте способов изготовления литиевых батарей по настоящему изобретению, по меньшей мере, один из указанных одного или нескольких слоев токового коллектора анода по этапу (е) содержит металлический слой, и толщина этого металлического слоя составляет менее 3 микрон. В одном варианте воплощения изобретения сепараторный слой имеет поры диаметром менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения изобретения толщина сепараторного слоя составляет менее 9 микрон, а предпочтительно - менее 6 микрон.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
С целью иллюстрации настоящего изобретения конкретные варианты компоновки и методологии показаны на чертежах. Однако следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничивается конкретными показанными вариантами компоновки или представленными в подробном описании методологиями.
На Фиг.1 представлен вид в разрезе чередующихся слоев пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод, при этом некоторый участок пакета сепаратор/катод не контактирует с пакетом сепаратор/анод.
На Фиг.2 представлен вид в разрезе пакета сепаратор/катод, в котором слой токового коллектора расположен между первым катодным слоем и вторым катодным слоем, а пористый сепараторный слой расположен на одной стороне первого катодного слоя.
На Фиг.3 представлен вид в разрезе пакета сепаратор/анод, в котором слой токового коллектора расположен между первым анодным слоем и вторым анодным слоем, а пористый сепараторный слой расположен на одной стороне первого анодного слоя.
На Фиг.4 представлен вид в разрезе приспособления с электропроводящими штырьковыми контактами, которое осуществляет электрическое соединение между участком пакета сепаратор/катод, не осуществляя электрического соединения с пакетом сепаратор/анод.
На Фиг.5 представлен вид в разрезе чередующихся слоев пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод, при этом участок пакета сепаратор/анод не контактирует с пакетом сепаратор/катод.
На Фиг.6 представлен вид в разрезе приспособления с электропроводящими штырьковыми контактами, которое осуществляет электрическое соединение между участком пакета сепаратор/анод, не осуществляя электрического соединения с пакетом сепаратор/катод.
На Фиг.7 представлен вид сверху чередующихся слоев, при этом первое приспособление по Фиг.4 находится в электрическом контакте с участком пакета сепаратор/катод по Фиг.1 и с дополнительными одним или несколькими лежащими ниже участками пакета сепаратор/катод, и при этом второе приспособление по Фиг.6 находится в электрическом контакте с участком пакета сепаратор/анод по Фиг.5 и с дополнительными одним или несколькими лежащими ниже участками пакета сепаратор/анод.
На Фиг.8 представлен вид в разрезе нанесенного на подложку пакета сепаратор/катод до выполнения этапа отслоения подложки с целью ее удаления.
На Фиг.9 представлен вид в разрезе нанесенного на подложку пакета сепаратор/анод до выполнения этапа отслоения подложки с целью ее удаления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Литиевые батареи и способы изготовления литиевых батарей по настоящему изобретению предоставляют гибкий и эффективный подход для производства литиевых батарей с высокими плотностями энергии и мощности и с низкими капиталовложениями на оборудование и производство.
Один аспект настоящего изобретения касается литиевой батареи, содержащей (а) пакет сепаратор/катод, при этом пакет сепаратор/катод содержит слой токового коллектора катода, располагающийся между первым катодным слоем и вторым катодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого катодного слоя, противоположного слою токового коллектора катода, при этом первый катодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; (б) пакет сепаратор/анод, при этом пакет сепаратор/анод содержит слой токового коллектора анода, располагающийся между первым анодным слоем и вторым анодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого анодного слоя, противоположного слою токового коллектора анода, при этом первый анодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; и (в) электролит; при этом батарея содержит чередующимися слоями пакеты сепаратор/катод и сепаратор/анод. В одном варианте воплощения настоящего изобретения некоторый участок пакета сепаратор/катод не контактирует с пакетом сепаратор/анод.
Применительно к настоящему описанию термин «батарея» относится как к единичному элементу, вырабатывающему электрический ток, так и к множеству элементов, вырабатывающих электрический ток и объединенных в одном корпусе или упаковке. Применительно к настоящему описанию термин «литиевая батарея» относится ко всем типам литиевых батарей, известных в данной отрасли, включая (но не ограничиваясь) перезаряжаемые батареи или батареи вторичных литиевых элементов, неперезаряжаемые батареи или батареи первичных литиевых элементов, а также другие типы литиевых батарей, например батареи системы литий-сера.
Применительно к настоящему описанию термин «слой токового коллектора» относится к одному или нескольким токособирающим слоям, примыкающим к катодному слою. Перечень включает (но не ограничивает) единичный проводящий слой или подложку из металла, а также единичный проводящий слой или подложку из металла с нанесенным проводящим покрытием, например с полимерным покрытием на основе сажи. Примерами проводящей металлической подложки, играющей роль токового коллектора, являются металлическая подложка, содержащая алюминий, которая обычно применяется в качестве слоя токового коллектора и в качестве подложки для слоя положительного электрода (или катодного слоя), а также металлическая подложка, содержащая медь, которая обычно применяется в качестве слоя токового коллектора или в качестве подложки для отрицательного электродного слоя (или анодного слоя). Слои токового коллектора как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод могут содержать электропроводящий материал, выбранный из группы, состоящей из электропроводящих металлов, включая металлические пигменты или частицы, из электропроводящих углеродов, включая сажу и графитные пигменты, а также из электропроводящих полимеров. Эти электропроводящие материалы могут комбинироваться с органическим полимером для повышения механической прочности и гибкости при образовании слоя токового коллектора.
Применительно к настоящему описанию термин «электродный слой» относится к тому слою в батарее, который содержит электроактивный материал. Если электродным слоем является слой, где литий присутствует (как в случае с батареей первичных литиевых элементов) или (как в случае перезаряжаемых литиевых батарей) образуется в процессе зарядки батареи и окисляется до ионов лития в процессе разрядки батареи, то такой электродный слой называется анодным или отрицательным электродным слоем. Другой электрод противоположной полярности называется катодным или положительным электродным слоем. Любой из электроактивных материалов, применяющихся в литиевых батареях, может применяться в электродных слоях для литиевых батарей по настоящему изобретению. Примеры включают (не ограничиваясь) оксид лития с кобальтом, оксид лития с марганцем, литий-железо-фосфат, а также серу в качестве электроактивных материалов для катодных слоев, а в качестве электроактивных материалов для анодных слоев - титанат лития, литий - интеркалированный углерод, литий - интеркалированный графит и металлический литий.
Применительно к настоящему описанию термин «электролит» относится к любому из электролитов, применяемых в литиевых батареях. Перечень пригодных электролитов включает (не ограничиваясь) жидкие электролиты, гелевые полимерные электролиты и твердые полимерные электролиты. Перечень пригодных жидких электролитов включает (не ограничиваясь) растворы LiPF6, в смеси органических растворителей, таких, например, как смесь карбоната этилена, карбоната пропилена и этил-метил карбоната.
На Фиг.1 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) чередующихся слоями пакета сепаратор/катод 10 и пакета сепаратор/анод 20, где участок 12 пакета сепаратор/катод 10 не контактирует с пакетом сепаратор/анод 20. Одна из целей такой компоновки, когда некоторый участок пакета сепаратор/катод не контактирует с пакетом сепаратор/анод, например участок пакета сепаратор/катод, сверху или снизу которого нет слоев пакета сепаратор/анод, состоит в том, чтобы образовать область в пакете сепаратор/катод, где индивидуальные слои токового коллектора катода могли быть прямо соединены электрическим соединением друг с другом для более эффективной работы литиевой батареи.
На Фиг.2 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) пакета сепаратор/катод 10 по настоящему изобретению, в котором слой токового коллектора катода 14 расположен между первым катодным слоем 16 и вторым катодным слоем 17, а сепараторный слой 18 расположен на одной стороне первого катодного слоя 16. На Фиг.3 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) пакета сепаратор/анод 20 по настоящему изобретению, в котором слой токового коллектора анода 24 расположен между первым анодным слоем 26 и вторым анодным слоем 27, а сепараторный слой 28 расположен на одной стороне первого анодного слоя 26.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению тот участок пакета сепаратор/катод, который не контактирует с пакетом сепаратор/анод, находится в контакте с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод, не контактирующими с пакетом сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами находится в электрическом контакте с указанным участком пакета сепаратор/катод и с указанными дополнительными одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод и не находится в электрическом контакте с пакетом сепаратор/анод.
Применительно к настоящему описанию термин «приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами» и «электропроводящие иглы» относится к любой механической конфигурации, которая может соединять электрически два или несколько участков пакета сепаратор/катод, или два или несколько участков пакета сепаратор/анод. Перечень примеров включает (не ограничиваясь) металлические иглы, металлические штыри, металлические зажимы с металлическими выступами для проникновения через множественные слои или без таких выступов, а также металлические винты и все эти металлические детали в комбинации с любыми частями корпуса, имеющего отверстия или конструктивные детали, предназначенные для установки в нужное положение и для фиксации этих металлических соединительных деталей и внешних материалов для электрического соединения. Указанным металлом может быть никель или любой другой электропроводящий металл или неметаллический материал, совместимый и стабильный по отношению к конкретному электродному слою, слою токового коллектора или электролиту.
На Фиг.4 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) приспособления 30 с электропроводящими штырьковыми контактами 32, которое осуществляет электрические соединения между двумя или несколькими участками 12 пакета сепаратор/катод 10, не осуществляя электрического соединения с пакетом сепаратор/анод 20. Электропроводящие иглы 32 в предпочтительном варианте расположены в проемах или отверстиях приспособления 30, проходят сквозь них и зафиксированы ими в нужном положении. Та часть приспособления 30, которая не является электропроводящими штырьковыми контактами, может быть непроводящим пластиковым материалом, который в некоторых случаях (по желанию) может быть интегрирован в корпус батареи, а в альтернативном варианте может быть электропроводящим материалом, например металлом или металлическими частицами в пластиковом материале, что полезно для выполнения электрического подключения батареи к внешней цепи.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению некоторый участок пакета сепаратор/анод не контактирует с пакетом сепаратор/катод. На Фиг.5 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) чередующихся слоями пакета сепаратор/катод 10 и пакета сепаратор/анод 20, где участок 22 пакета сепаратор/анод 20 не контактирует с пакетом сепаратор/катод 10. Аналогично ситуации, описанной выше для пакета сепаратор/катод, одна из целей того, чтобы участок пакета сепаратор/анод не контактировал с пакетом сепаратор/катод (например, участок пакета сепаратор/анод, сверху или снизу которого нет слоев пакета сепаратор/катод), состоит в том, чтобы образовать область пакета сепаратор/анод, где индивидуальные слои токовых коллекторов могли быть прямо связаны электрически друг с другом для более эффективной работы литиевой батареи. В одном варианте воплощения изобретения тот участок пакета сепаратор/анод, который не контактирует с пакетом сепаратор/катод, находится в контакте с одним или несколькими участками пакета сепаратор/анод, не контактирующими с пакетом сепаратор/катод. В одном варианте воплощения изобретения приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами находится в электрическом контакте с указанным участком пакета сепаратор/анод и с указанными дополнительными одним или несколькими участками пакета сепаратор/анод и не контактирует ни с одним из участков пакета сепаратор/катод. На Фиг.6 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) приспособления 40 с электропроводящими штырьковыми контактами 42, которое осуществляет электрические соединения между участками 22 пакета сепаратор/анод 20, не осуществляя электрического соединения с пакетом сепаратор/катод 10. Электропроводящие иглы 42 в предпочтительном варианте расположены в проемах или отверстиях приспособления 40, проходят сквозь них и зафиксированы ими в нужном положении. Та часть приспособления 40, которая не является электропроводящими штырьковыми контактами, может быть непроводящим пластиковым материалом, который в некоторых случаях (по желанию) может быть интегрирован в корпус батареи, а в альтернативном варианте может быть электропроводящим материалом, например металлом или металлическими частицами в пластиковом материале, что полезно для выполнения электрического подключения батареи к внешней цепи. В одном варианте воплощения изобретения участок пакета сепаратор/катод; который не контактирует с пакетом сепаратор/анод, находится в контакте с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод, не контактирующими с пакетом сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами находится в электрическом контакте с указанным участком пакета сепаратор/катод и с дополнительным одним или несколькими участками пакета сепаратор/катод и не контактирует ни с одним из участков пакета сепаратор/анод. На Фиг.7 показан в качестве примера вид сверху (не в масштабе) чередующихся слоев, где приспособление 30 по Фиг.4 находится в электрическом контакте с участком 12 пакета сепаратор/катод 10 по Фиг.1 и с дополнительными лежащими ниже одним или несколькими участками 12 пакета сепаратор/катод 10, а приспособление 40 по Фиг.6 находится в электрическом контакте с участком 22 пакета сепаратор/анод 20 по Фиг.5 и с дополнительными лежащими ниже одним или несколькими участками 22 пакета сепаратор/анод 20.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению слой токового коллектора катода нанесен в виде покрытия прямо на первый катодный слой. В одном варианте воплощения изобретения второй катодный слой нанесен прямо на первый слой токового коллектора катода. В одном варианте воплощения изобретения поверхность первого катодного слоя, примыкающего к сепараторному слою, имеет контур, соответствующий контуру поверхности сепараторного слоя, примыкающего к первому катодному слою, а контур поверхности сепараторного слоя такой же, каким он был до нанесения первого катодного слоя на этот сепараторный слой. В одном варианте воплощения изобретения первый катодный сой содержит электродные частицы, выбранные из группы, состоящей из электроактивных частиц и электропроводящих частиц, и эти электродные частицы не присутствуют в сепараторном слое, примыкающем к первому катодному слою. В одном варианте воплощения изобретения сепараторный слой пакета сепаратор/катод содержит сепараторные частицы, и эти сепараторные частицы не присутствуют в первом катодном слое, примыкающем к сепараторному слою. В одном варианте воплощения изобретения слой токового коллектора катода в пакете сепаратор/катод содержит алюминиевый слой. В одном варианте воплощения толщина этого алюминиевого слоя составляет менее 3 микрон.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению слой токового коллектора анода нанесен в виде покрытия прямо на первый анодный слой. В одном варианте воплощения изобретения второй анодный слой нанесен прямо на слой токового коллектора анода. В одном варианте воплощения изобретения поверхность первого анодного слоя, примыкающего к сепараторному слою, имеет контур, соответствующий контуру поверхности сепараторного слоя, примыкающего к первому анодному слою, а контур поверхности сепараторного слоя такой же, как и был до нанесения первого анодного слоя на сепараторный слой. В одном варианте воплощения изобретения первый анодный сой содержит электродные частицы, выбранные из группы, состоящей из электроактивных частиц и электропроводящих частиц, и эти электродные частицы не присутствуют в сепараторном слое, примыкающем к первому анодному слою. В одном варианте воплощения изобретения сепараторный слой пакета сепаратор/анод содержит сепараторные частицы, и эти сепараторные частицы не присутствуют в первом анодном слое, примыкающем к сепараторному слою. В одном варианте воплощения изобретения слой токового коллектора анода в пакете сепаратор/анод содержит металлический слой, выбранный из группы, состоящей из медного слоя и никелевого слоя. В одном варианте воплощения толщина этого металлического слоя составляет менее 3 микрон.
В одном варианте конструкции слоев токового коллектора катода и слоев токового коллектора анода для литиевых батарей по настоящему изобретению слой токового коллектора содержит электропроводящий материал, выбранный из группы, состоящей из электропроводящих металлов, электропроводящих углеродов и электропроводящих полимеров. В одном варианте воплощения изобретения слой токового коллектора содержит два или большее количество слоев, нанесенных прямо на первый катодный или на первый анодный слой, при этом, по меньшей мере, один из этих двух или большего количества слоев содержит электропроводящий материал, содержащий углерод. В одном варианте воплощения изобретения толщина слоя токового коллектора составляет менее 3 микрон.
В одном варианте конструкции литиевых батарей по настоящему изобретению диаметр пор сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения средний диаметр пор сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения изобретения толщина сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 9 микрон, а предпочтительно - менее 6 микрон. В одном варианте воплощения сепараторный слой содержит пористый слой, содержащий слой ксерогеля или мембрану из ксерогеля, включая (но не ограничиваясь) пористый слой, содержащий алюминиевый бемит. В одном варианте воплощения изобретения сепараторный слой как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод содержит сепараторные частицы, выбранные из группы, состоящей из неорганических оксидных частиц, например, таких как оксиды алюминия и алюминиевые бемиты; неорганических нитридных частиц; неорганических карбонатных частиц; неорганических сульфатных частиц и полимерных частиц, таких как шарики из полиолефина или шарики из фторполимера.
Применительно к настоящему описанию термин «слой ксерогеля» означает пористый слой, образованный с помощью процесса образования ксерогеля или золь-гель процесса, состоящего в высушивании коллоидной жидкости золя для получения твердого гелевого материала. Термин «мембрана из ксерогеля» применительно к настоящему описанию означает мембрану, содержащую, по меньшей мере, один слой ксерогеля, при этом поры в слое ксерогеля тянутся непрерывно с одной стороны слоя до другой стороны слоя. Слои из ксерогеля и мембраны из ксерогеля в типичном случае содержат в качестве золь-гель материалов неорганические оксидные материалы, такие как оксиды алюминия, алюминиевые бемиты и оксиды циркония. Примеры подходящих для настоящего изобретения мембран из ксерогеля включают (не ограничиваясь) мембраны из ксерогеля, описанные в Патентах США №№6,153,337 и 6,306,545, принадлежащих Карлсону и др., а также в Патентах США №№6,488,721 и 6,497,780, принадлежащих Карлсону.
Другой аспект настоящего изобретения касается литиевой батареи, содержащей (а) пакет сепаратор/катод, при этом пакет сепаратор/катод содержит слой токового коллектора катода, располагающийся между первым катодным слоем и вторым катодным слоем, а также пористый сепараторный слой, располагающийся на стороне первого катодного слоя, противоположного слою токового коллектора катода, при этом первый катодный слой нанесен в виде покрытия прямо на слой сепаратора; (б) пакет сепаратор/анод, при этом пакет сепаратор/анод содержит анодный слой и пористый сепараторный слой, располагающийся на одной стороне анодного слоя, при этом первый анодный слой нанесен в виде покрытия прямо на сепараторный слой; и (в) электролит; при этом батарея содержит чередующимися слоями пакет сепаратор/катод и пакет сепаратор/анод. В одном варианте воплощения анодный слой содержит металлический литий. Для некоторых анодных слоев, например таких, которые имеют высокую электропроводность и имеют высокое содержание лития, или сплава лития, или другого электрически активного анодного металла, или металлического сплава, слой токового коллектора анода может и не понадобиться. В таких случаях этап нанесения слоя токового коллектора анода и нанесения второго анодного слоя может быть исключен, и первый анодный слой может наноситься прямо на пористый сепараторный слой. Это нанесение первого анодного слоя можно выполнять путем осаждения из паровой фазы лития или другой металлической композиции анодного слоя, или же с помощью любого другого способа осаждения или нанесения покрытия, известного в области создания металлических анодных слоев для литиевых батарей. В одном варианте воплощения первый и второй катодные слои содержат серу или полисульфид по формуле Sx 2-, где х - целое число от 2 до 8. Примеры литиевых батарей, в которых может быть не нужен слой токового коллектора анода и второй анодный слой, включают батареи системы литий-сера, в которых анод в типичном случае представляет собой слой металлического лития. Если необходимо нанести дополнительные слои на одну или обе стороны анодного слоя из лития или другого металла, то эти слои можно нанести в дополнительных этапах нанесения прямо на сепараторный слой или на металлический анодный слой.
Другой аспект настоящего изобретения касается способа изготовления литиевой батареи, содержащего этапы: (а) нанесения пористого сепараторного слоя на подложку; (б) нанесения первого катодного слоя прямо на первый участок сепараторного слоя; (в) нанесения одного или нескольких слоев токового коллектора катода прямо на первый катодный слой; (г) нанесения второго катодного слоя прямо на указанные один или несколько слоев токового коллектора катода; (д) нанесения первого анодного слоя прямо на второй участок сепараторного слоя; (е) нанесения одного или нескольких слоев токового коллектора анода прямо на первый анодный слой; и (ж) нанесения второго анодного слоя прямо на указанные один или несколько слоев токового коллектора анода. В одном варианте воплощения изобретения после этапа (ж) выполняется следующий этап (з), состоящий в отслаивании подложки от первого и второго участков сепараторного слоя с целью получения пакета сепаратор/катод и сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения после этапа (з) выполняется следующий этап (и), состоящий в поочередном наложении друг на друга пакетов сепаратор/катод и сепаратор/анод с целью получения сухого элемента сепаратор/электроды. В одном варианте воплощения изобретения пакеты сепаратор/катод и сепаратор/анод до этапа поочередного наложения друг на друга имеют листовую конфигурацию.
В одном варианте воплощения способов изготовления литиевой батареи по настоящему изобретению этап (а) представляет собой этап получения пористого сепараторного слоя. В одном варианте воплощения изобретения этап (а) содержит нанесение пористого сепараторного слоя на подложку. В одном варианте воплощения изобретения эта подложка является отделяемой подложкой, и после этапа (г) выполняется следующий этап, состоящий в отслоении подложки от сепараторного слоя для получения как пакета сепаратор/катод, так и пакета сепаратор/анод. В одном варианте воплощения изобретения подложка в этапе (а) является пористой подложкой, при этом пористый сепараторный слой наносят прямо на пористую подложку. В одном варианте воплощения изобретения эту пористую подложку выбирают из группы, состоящей из пористых полимерных пленок и пористых нетканых подложек из полимерных волокон. Примеры пористой подложки включают (не ограничиваясь) пористые полиэтиленовые пленки и пористые полипропиленовые пленки, например такие, как продающиеся под торговым наименованием CELGARD от компании Polypore, Inc., г.Шарлотт, штат Северная Каролина. В целях минимизации общей толщины сепаратора толщина пористой подложки может составлять от 5 до 12 микрон, а толщина пористого сепараторного слоя, наносимого на эту пористую подложку, может составлять од 2 до 10 микрон. Если такая пористая подложка обладает достаточной механической прочностью, требуемой для участия в процессах на оборудовании нанесения покрытий в качестве пленки, стоящей самостоятельно или с помощью временной отделяемой подкладки, а также обладает свойствами, необходимыми для сепаратора литиевой батареи, то применение пористой подложки на этапе (а) устраняет необходимость последующего этапа отслоения, поскольку эта пористая подложка становится слоем батареи и функционирует как сепаратор. Пористый сепараторный слой, нанесенный прямо на такую пористую подложку имеет дополнительные преимущества, состоящие в предоставлении слоя с очень маленькими порами, предотвращающими проникновение любых частиц из электродного слоя, нанесенного прямо на этот сепараторный слой, а также преимущества, состоящие в создании более безопасного и теплоустойчивого сепаратора со стабильностью размеров при температуре 200°С и выше.
Примеры подходящих сепараторных покрытий для настоящего изобретения включают (не ограничиваясь) сепараторные покрытия, описанные в Патентах США №№6,153,337 и 6,306,545, принадлежащих Карлсону и др., а также в Патентах США №№6,488,721 и 6,497,780, принадлежащих Карлсону. Эти сепараторные покрытия могут наноситься из водной смеси или из смеси, образованной в растворителе, на различные подложки, например такие, как обработанные силиконом пластиковые и бумажные подложки, подложки из полиэфирной пленки, подложки из бумаги с полиолефиновым покрытием, металлические подложки, пористые полиолефиновые подложки, а также пористые нетканые подложки из полимерных волокон. Преимущества нанесения сепаратора на подложку по настоящему изобретению включают (не ограничиваясь): (а) другие слои литиевой батареи можно наносить сверху на этот сепараторный слой покрытия, а затем подложку можно убрать путем отслаивания для того, чтобы получить сухой пакет слоев батареи, (б) сам процесс нанесения сепаратора предоставляет возможность изготовлять более тонкие сепараторы, чем получаемые в типичном процессе экструзии для сепаратора, и (в) нанесенный сепараторный слой может быть нанопористым с диаметрами пор менее 0,1 микрона, являющимися слишком малыми для того, чтобы допустить какое-либо проникновение в сепараторный слой частиц из электродных или других наложенных слоев покрытия. Было установлено, что сепараторные слои даже с диаметром пор до 0,2 микрона предотвращают проникновение в сепараторный слой каких-либо частиц пигментов сажи, обычно применяемых в литиевых батареях.
Электродный слой покрытия можно наносить на всю поверхность сепараторного слоя, или же наносить в виде дорожек или полос на сепараторный слой, или наносить в виде лоскутов или прямоугольников на сепараторный слой, в зависимости от требований по конечному использованию и от конкретного подхода к осуществлению сбора тока из слоев каждого электрода при обеспечении отсутствия короткого замыкания, вызываемого электрическим контактом любых слоев данного электрода со слоями токового коллектора противоположной полярности. Слои катодного покрытия в типичном случае наносят из пигментной дисперсии, содержащей органический растворитель, например н-метил пирролидон (НМЛ), и содержат электроактивный или катодно-активный материал в форме пигмента, проводящий углеродный пигмент и органический полимер. Слои анодного покрытия в типичном случае наносят из пигментной дисперсии, содержащей органический растворитель или воду, и содержат электроактивный или анодно-активный материал в форме пигмента, проводящий углеродный пигмент и органический полимер. Эти электродные пигменты представляют собой частицы с диаметром, в типичном случае превышающем 0,1 микрона и часто находящемся в диапазоне от 0,5 до 5 микрон.
Однако как катодные, так и анодные слои могут наноситься пакетом сепаратор/электроды, и эти пакеты комбинируют для получения сухого элемента сепаратор/электроды. В этом случае сепараторный слой может присутствовать во всех электродных слоях для создания «двойного сепараторного слоя» между катодными и анодными слоями, или, в альтернативном варианте, он может присутствовать на стороне только одного электрода в пакете сепаратор/электроды, как описано в настоящем изобретении.
Для слоя токового коллектора в альтернативном варианте проводящий неметаллический слой, например покрытие из пигмента сажи, известное в области литиевых батарей, можно наносить до и/или после осаждения металлического слоя токового коллектора для того, чтобы получить улучшенный токоприем и эффективность батареи, а также для придания дополнительной механической прочности и гибкости. Металлический слой токового коллектора может быть намного тоньше, чем применяемые в литиевых батареях металлические подложки, типичное значение толщины которых составляет 10-12 микрон. Например, толщина металлического токового коллектора может быть меньше 3 микрон и может составлять приблизительно 1 микрон, например находиться в диапазоне от 0,5 до 1,5 микрона. Это дает возможность поместить в литиевую батарею повышенную долю электроактивного материала, тем самым повышая плотность энергии и плотность мощности этой литиевой батареи. Металлический слой токового коллектора можно наносить с помощью любого известного в отрасли способа нанесения металлических покрытий, например вакуумным осаждением, как в случае алюминиевых слоев.
На Фиг.8 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) пакета сепаратор/катод 50, нанесенного прямо на подложку 52, после этапов (а)-(г). В пакете сепаратор/катод 50 имеется сепараторный слой 18, первый катодный слой 16, второй катодный слой 17 и слой токового коллектора катода 14. На Фиг.9 показан в качестве примера вид в разрезе (не в масштабе) пакета сепаратор/анод 60, нанесенного прямо на подложку 52, после этапов (д)-(ж). В пакете сепаратор/анод 50 имеется сепараторный слой 28, первый анодный слой 26, второй анодный слой 27 и слой токового коллектора анода 24,
Выполнив отслаивание подложки 52 на Фигуре 8 от примыкающего сепараторного слоя 18, получают пакет сепаратор/катод, такой например, как на Фиг.2. В результате отслаивания подложки 52 на Фиг.9 от примыкающего сепараторного слоя 28 получают пакет сепаратор/анод, такой например, как на Фиг.3.
Пакет сепаратор/катод и пакет сепаратор/анод можно обрезать до меньшей ширины и придать им требуемую листовую форму прежде, чем поочередно накладывать их друг на друга для получения сухого элемента батареи с имеющимися в нем такими участками пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод, сверху и снизу которых нет слоев с электродами противоположной полярности, а следовательно, их конфигурация позволяет собирать ток от множества электродных слоев и слоев токовых коллекторов этой же полярности. Кроме того, пакет сепаратор/катод и пакет сепаратор/анод можно обрезать до меньшей ширины и накладывать их друг на друга, смещая друг относительно друга, подобно тому, как делается при изготовлении цилиндрических литиевых батарей путем переплетения полос пластикового сепаратора, катода, пластикового сепаратора и анода различной ширины со смещением по краю друг относительно друга. Для литиевых батарей по настоящему изобретению можно применять любой из способов соединения краев, известных в области литиевых батарей, например прикрепление металлических выводов и осаждение металлических соединительных кромок. Кроме того, на края пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод можно нанести покрытие из электроизолирующих материалов для дополнительной защиты от любого возможного короткого замыкания с электродными слоями и слоями токового коллектора противоположной полярности.
В одном варианте воплощения изобретения после этапа (и) некоторый участок пакета сепаратор/катод не контактирует с пакетом сепаратор/анод, а некоторый участок пакета сепаратор/анод не контактирует с пакетом сепаратор/катод, и при этом первое приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами соединяет электрическим соединением два или большее количество участков пакета сепаратор/катод, а второе приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами соединяет электрически два или большее количество участков пакета сепаратор/анод. Пример сухого элемента электрод/сепаратор, полученного в результате, показан на Фиг.7. В одном варианте воплощения изобретения выполняются последующие этапы (1) помещения указанного сухого элемента сепаратор/катод в корпус и (2) заполнения электролитом и герметизации. Пригодные материалы и способы для заключения в корпус, а также способы заполнения электролитом и герметизации включают все известные в отрасли изготовления литиевых батарей. Помещение в корпус помогает предотвратить какую-либо утечку электролита и обеспечить дополнительную механическую защиту. Заполнение электролитом и герметизация превращают сухую батарею в «мокрую» литиевую батарею, готовую для выполнения циклов зарядки-разрядки и для применения потребителями.
Оболочки для литиевых батарей и способы изготовления литиевых батарей по настоящему изобретению можно разработать так, чтобы они способствовали установке в надлежащее положение и совмещению пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод при выполнении этапа их наложения друг на друга, а также установке в надлежащее положение приспособления с.электропроводящими штырьковыми контактами. Например, в одном подходе, предназначенном для изготовления плоских батарей, днище корпуса и четыре угловых столбика, прикрепленных к днищу могут устанавливать в нужной ориентации и удерживать в нужном положении накладывающиеся друг на друга пакеты сепаратор/катод и пакеты сепаратор/анод под прямыми углами друг к другу с небольшим заходом друг за друга у каждого пакета размером приблизительно 4 до 10 мм на каждом краю, расположенном между двумя из этих четырех угловых столбиков. Согласно Фиг.7 эти четыре угловых столбика можно расположить в четырех углах показанного вида сверху для того, чтобы они устанавливали в нужной ориентации и удерживали на месте листы пакетов во время выполнения этапа наложения и до соединения краев приспособлением с электропроводящими штырьковыми контактами. После этого, для того чтобы завершить изготовление батареи, можно, например, крышку корпуса прикрепить к четырем угловым столбикам так, чтобы проемы на краях крышки корпуса совместились с проемами или отверстиями днища корпуса в нужном положении для приема конкретного приспособления с электропроводящими штырьковыми контактами. После выполнения электрических соединений кромок можно прикреплять к корпусу четыре боковых стенки. Эти боковые стенки корпуса для плоской батареи, скорее всего, будут очень короткими по высоте, например менее 10 мм, по сравнению с шириной каждой боковой стороны, например приблизительно от 100 до 200 мм. В корпусе может находиться отверстие для заливки электролита, расположенное в одной из стенок, предпочтительно - в крышке корпуса. После заполнения электролитом это отверстие герметично закрывают, в результате чего «мокрая» батарея готова для выполнения формирующих циклов и проверки перед эксплуатацией потребителем.
Корпус также предоставляет средства для электрического подключения батареи к внешним цепям. Это может быть выполнено различными способами, известными в области изготовления литиевых батарей и корпусов для них. Например, корпус может быть изготовлен из металла, например из алюминия, и представлять собой вывод одного электрода, а металлический контакт, электрически изолированный от этого металлического корпуса, может быть выведен для подключения к внешним цепям снаружи корпуса, как вывод второго электрода. Кроме того, например, корпус может быть пластмассовым, а к приспособлениям с электропроводящими штырьковыми контактами для каждого из электродов может быть открыт доступ снаружи корпуса. Возможно множество других вариантов для подключения выводов. Например, соединение кромок каждого пакета сепаратор/электроды для плоских батарей можно выполнять только на одном краю, а не на двух краях у каждого пакета сепаратор/электроды. Такой подход может еще больше упростить изготовление батареи, обеспечивая в то же время эффективное подключение выводов. Размеры электродов по длине и ширине можно оптимизировать так, чтобы они соответствовали выбранному соединению краев и наружному электрическому подключению. Например, для соединения краев и выполнения наружного электрического соединения только на одной стороне каждого пакета сепаратор/электроды длина этой стороны должна быть намного больше, чем расстояние по ширине до стороны, на которой не выполняются электрические соединения.
В одном варианте воплощения способов изготовления литиевых батарей по настоящему изобретению, по меньшей мере, один из указанных одного или нескольких слоев токового коллектора катода согласно этапу (в) содержит металлический слой, и толщина этого металлического слоя составляет менее 3 микрон. В одном варианте воплощения изобретения, по меньшей мере, один из указанных одного или нескольких слоев токового коллектора анода согласно этапу (е) содержит металлический слой, и толщина этого металлического слоя составляет менее 3 микрон. В одном варианте воплощения изобретения диаметр пор сепараторного слоя составляет менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения средний диаметр пор сепараторного слоя как в пакете сепаратор/катод, так и в пакете сепаратор/анод составляет менее 0,2 микрона, а предпочтительно - менее 0,1 микрона. В одном варианте воплощения изобретения толщина сепараторного слоя составляет менее 9 микрон, а предпочтительно - менее 6 микрон. С помощью способов изготовления и конструкции изделия, подобных представленным выше в настоящем описании, можно изготовлять и другие элементы, вырабатывающие электричество, например конденсаторы и батареи, в которых применяются химические элементы, не включающие литий.

Claims (15)

1. Литиевая батарея, содержащая:
(a) пакет сепаратор/катод, при этом указанный пакет сепаратор/катод содержит слой катодного токового коллектора, размещенный между первым катодным слоем и вторым катодным слоем, и пористый сепараторный слой на стороне указанного первого катодного слоя, противоположной указанному слою катодного токового коллектора, и при этом указанный первый катодный слой нанесен непосредственно на указанный сепараторный слой,
(b) пакет сепаратор/анод, при этом указанный пакет сепаратор/анод содержит анодный слой и пористый сепараторный слой на одной стороне указанного анодного слоя, и при этом указанный анодный слой нанесен непосредственно на указанный сепараторный слой, и
(c) электролит,
при этом указанная батарея содержит поочередные слои указанного пакета сепаратор/катод и указанного пакета сепаратор/анод.
2. Батарея по п.1, при этом:
(a) указанный анодный слой содержит металлический литий; или
(b) указанные первый катодный слой и второй катодный слой содержат серу или полисульфид с формулой Sx 2-, где х - целое число от 2 до 8.
3. Батарея по п.1, при этом анодный слой пакета сепаратор/анод представляет собой первый анодный слой, при этом указанный пакет сепаратор/анод содержит слой анодного токового коллектора, размещенный между первым анодным слоем и вторым анодным слоем, и при этом пористый сепараторный слой расположен на стороне указанного первого анодного слоя, противоположной указанному слою анодного токового коллектора.
4. Батарея по п.3, при этом:
(а) указанный слой катодного токового коллектора нанесен непосредственно на указанный первый катодный слой; или
(b) указанный слой катодного токового коллектора нанесен непосредственно на указанный первый катодный слой, а указанный второй катодный слой нанесен непосредственно на указанный слой катодного токового коллектора; или
(c) поверхность указанного первого катодного слоя, примыкающего к указанному сепараторному слою, имеет контур, соответствующий контуру поверхности указанного сепараторного слоя, примыкающего к указанному первому катодному слою, и при этом указанный контур поверхности указанного сепараторного слоя является таким же, как и до нанесения указанного первого катодного слоя на указанный сепараторный слой; или
(d) указанный первый катодный слой содержит электродные частицы, выбранные из группы, состоящей из электроактивных частиц и электропроводящих частиц, и при этом указанные электродные частицы не присутствуют в указанном сепараторном слое, примыкающем к указанному первому катодному слою.
5. Батарея по п.3, при этом:
(a) указанный сепараторный слой указанного пакета сепаратор/катод содержит сепараторные частицы, и при этом указанные сепараторные частицы не присутствуют в указанном первом катодном слое; или
(b) указанный сепараторный слой указанного пакета сепаратор/катод содержит сепараторные частицы, выбранные из группы, состоящей из частиц неорганических оксидов, частиц неорганических нитридов, частиц неорганических карбонатов, частиц неорганических сульфатов и частиц полимеров, и при этом указанные сепараторные частицы не присутствуют в указанном первом катодном слое; или
(c) участок указанного пакета сепаратор/катод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/анод; или
(d) имеются два или более участка пакета сепаратор/катод, которые не находятся в контакте с пакетом сепаратор/анод, при этом два или более из этих участков находятся в контакте,
при этом необязательно приспособление, имеющее электропроводящие штырьковые контакты, находится в электрическом контакте с указанными двумя или более участками и не находится в электрическом контакте с любым участком пакета сепаратор/анод; или
(e) участок указанного пакета сепаратор/анод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/катод; или
(f) имеются два или более участка пакета сепаратор/анод, которые не находятся в контакте с пакетом сепаратор/катод, при этом два или более из этих участков находятся в контакте,
при этом необязательно приспособление, имеющее электропроводящие штырьковые контакты, находится в электрическом контакте с указанными двумя или более участками и не находится в электрическом контакте с любым участком пакета сепаратор/катод; или
(g) участок указанного пакета сепаратор/анод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/катод, и при этом участок указанного пакета сепаратор/катод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/анод и находится в контакте с дополнительными одним или более участками указанного пакета сепаратор/катод, которые не находятся в контакте с указанным пакетом сепаратор/анод,
при этом необязательно приспособление, имеющее электропроводящие штырьковые контакты, находится в электрическом контакте с указанным участком указанного пакета сепаратор/катод и указанными дополнительными одним или более участками указанного пакета сепаратор/катод и не находится в электрическом контакте с любым участком пакета сепаратор/анод.
6. Батарея по п.3, при этом:
(a) указанный слой катодного токового коллектора указанного пакета сепаратор/катод содержит алюминиевый слой; или
(b) указанный слой катодного токового коллектора указанного пакета сепаратор/катод содержит алюминиевый слой, имеющий толщину менее 3 микрон; или
(c) указанный слой анодного токового коллектора указанного пакета сепаратор/анод содержит металлический слой, выбранный из группы, состоящей из медного слоя и никелевого слоя; или
(d) указанный слой анодного токового коллектора указанного пакета сепаратор/анод содержит металлический слой, имеющий толщину менее 3 микрон, причем металлический слой выбран из группы, состоящей из медного слоя и никелевого слоя.
7. Батарея по п.3, при этом указанный сепараторный слой указанного пакета сепаратор/катод или указанный сепараторный слой указанного пакета сепаратор/анод:
(a) содержит поры, имеющие средний диаметр пор менее 0,2 микрона; или
(b) содержит поры, имеющие средний диаметр пор менее 0,1 микрона; или
(c) имеет толщину, которая составляет менее 9 микрон; или
(d) имеет толщину, которая составляет менее 6 микрон; или
(e) содержит ксерогелевую мембрану; или
(f) содержит алюминиевый бемит; или
(g) представляет собой термостойкий сепараторный слой с размерной стабильностью при 200°С.
8. Батарея по п.3, при этом указанный слой катодного токового коллектора указанного пакета сепаратор/катод или указанный слой анодного токового коллектора указанного пакета сепаратор/анод:
(a) содержит электропроводящий материал, выбранный из группы, состоящей из электропроводящих металлов, электропроводящих углеродов и электропроводящих полимеров; или
(b) содержит два или более слоя, нанесенных непосредственно на указанный первый катодный слой, и при этом по меньшей мере один из указанных двух или более слоев содержит электропроводящий материал, содержащий углерод; или
(c) имеет толщину, которая составляет менее 3 микрон.
9. Батарея по п.3, при этом:
(a) указанный слой анодного токового коллектора нанесен непосредственно на указанный первый анодный слой; или
(b) указанный слой анодного токового коллектора нанесен непосредственно на указанный первый анодный слой, а указанный второй анодный слой нанесен непосредственно на указанный слой анодного токового коллектора; или
(c) поверхность указанного первого анодного слоя, примыкающего к указанному сепараторному слою, имеет контур, соответствующий контуру поверхности указанного сепараторного слоя, примыкающего к указанному первому анодному слою, и при этом указанный контур поверхности указанного сепараторного слоя является таким же, как и до нанесения указанного первого анодного слоя на указанный сепараторный слой; или
(d) указанный первый анодный слой содержит электродные частицы, выбранные из группы, состоящей из электроактивных частиц и электропроводящих частиц, и при этом указанные электродные частицы не присутствуют в указанном сепараторном слое, примыкающем к указанному первому анодному слою.
10. Батарея по п.3, при этом:
(a) указанный сепараторный слой указанного пакета сепаратор/анод содержит сепараторные частицы, и при этом указанные сепараторные частицы не присутствуют в указанном первом анодном слое; или
(b) указанный сепараторный слой указанного пакета сепаратор/анод содержит сепараторные частицы, выбранные из группы, состоящей из частиц неорганических оксидов, частиц неорганических нитридов, частиц неорганических карбонатов, частиц неорганических сульфатов и частиц полимеров, и при этом указанные сепараторные частицы не присутствуют в указанном первом анодном слое.
11. Способ изготовления литиевой батареи, содержащий этапы:
(a) нанесение пористого сепараторного слоя на подложку;
(b) нанесение первого катодного слоя непосредственно на первый участок указанного сепараторного слоя;
(c) нанесение одного или более слоев катодного токового коллектора непосредственно на указанный первый катодный слой;
(d) нанесение второго катодного слоя непосредственно на указанные один или более слоев катодного токового коллектора;
(e) нанесение первого анодного слоя непосредственно на второй участок указанного сепараторного слоя;
(f) нанесение одного или более слоев анодного токового коллектора непосредственно на указанный первый анодный слой; и
(g) нанесение второго анодного слоя непосредственно на указанные один или более слоев анодного токового коллектора.
12. Способ по п.11, при этом:
(i) после этапа (g) выполняют дополнительный этап (h) отслаивания указанной подложки от указанных первого и второго участков указанного сепараторного слоя для получения пакета сепаратор/катод и пакета сепаратор/анод; или
(ii) указанные один или более слоев катодного токового коллектора на этапе (с) содержат металлический слой, и толщина указанного металлического слоя составляет менее 3 микрон; или
(iii) указанный сепараторный слой содержит поры, имеющие средний диаметр пор менее 0,1 микрона; или
(iv) толщина указанного сепараторного слоя составляет менее 6 микрон; или
(v) указанные один или более слоев анодного токового коллектора на этапе (f) содержит металлический слой, и толщина указанного металлического слоя составляет менее 3 микрон; или
(vi) подложка на этапе (а) представляет собой пористую подложку, на этапе (d) формируют пакет сепаратор/катод, а на этапе (g) формируют пакет сепаратор/анод, и при этом выполняют дополнительный этап поочередного наложения друг на друга указанного пакета сепаратор/катод с указанным пакетом сепаратор/анод для образования сухого элемента сепаратор/электроды.
13. Способ по п.12, вариант (vi), при этом
(a) указанную пористую подложку выбирают из группы, состоящей из пористых полимерных пленок и пористых нетканых подложек из полимерных волокон; или
(b) участок указанного пакета сепаратор/катод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/анод, и участок указанного пакета сепаратор/анод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/катод, и при этом первое приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами электрически соединяет два или более из указанных участков указанного пакета сепаратор/катод, а второе приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами электрически соединяет два или более из указанных участков указанного пакета сепаратор/анод; или
(c) выполняют дополнительные этапы (1) заключения указанного сухого элемента сепаратор/электроды в корпус и (2) заполнения электролитом и герметизации.
14. Способ по п.12, вариант (i), при этом после этапа (h) выполняют дополнительный этап (i) поочередного наложения указанного пакета сепаратор/катод с указанным пакетом сепаратор/анод для образования сухого элемента сепаратор/электроды.
15. Способ по п.14, при этом:
(I) перед указанным этапом (i) поочередного наложения указанный пакет сепаратор/катод и указанный пакет сепаратор/анод находятся в листообразной конфигурации; или
(II) после этапа (i) участок указанного пакета сепаратор/катод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/анод, и участок указанного пакета сепаратор/анод не находится в контакте с указанным пакетом сепаратор/катод, и при этом первое приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами электрически соединяет два или более из указанных участков указанного пакета сепаратор/катод, а второе приспособление с электропроводящими штырьковыми контактами электрически соединяет два или более из указанных участков указанного пакета сепаратор/анод; или
(III) выполняют дополнительные этапы (1) заключения указанного сухого элемента сепаратор/электроды в корпус и (2) заполнения электролитом и герметизации.
RU2011152902/07A 2009-05-26 2010-05-26 Батареи с электродами в виде покрытия, нанесенного прямо на нанопористые сепараторы RU2513988C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US21713209P 2009-05-26 2009-05-26
US61/217,132 2009-05-26
PCT/US2010/001535 WO2010138176A1 (en) 2009-05-26 2010-05-26 Batteries utilizing electrode coatings directly on nanoporous separators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011152902A RU2011152902A (ru) 2013-07-10
RU2513988C2 true RU2513988C2 (ru) 2014-04-27

Family

ID=43222998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011152902/07A RU2513988C2 (ru) 2009-05-26 2010-05-26 Батареи с электродами в виде покрытия, нанесенного прямо на нанопористые сепараторы

Country Status (9)

Country Link
US (16) US8962182B2 (ru)
EP (4) EP2436061B1 (ru)
JP (12) JP6082248B2 (ru)
KR (8) KR20170042834A (ru)
CN (4) CN102460776B (ru)
AU (1) AU2010254533B2 (ru)
CA (1) CA2763959C (ru)
RU (1) RU2513988C2 (ru)
WO (4) WO2010138176A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727523C1 (ru) * 2019-11-08 2020-07-22 Пролоджиум Текнолоджи Ко., Лтд. Структура литиевой батареи и ее электродный слой

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8883354B2 (en) 2006-02-15 2014-11-11 Optodot Corporation Separators for electrochemical cells
CN101584065B (zh) 2007-01-12 2013-07-10 易诺维公司 三维电池及其制造方法
WO2010138176A1 (en) 2009-05-26 2010-12-02 Steven Allen Carlson Batteries utilizing electrode coatings directly on nanoporous separators
EP3444867B1 (en) 2010-07-19 2020-03-25 Optodot Corporation Separators for electrochemical cells
US8840687B2 (en) * 2010-08-23 2014-09-23 Corning Incorporated Dual-layer method of fabricating ultracapacitor current collectors
US9843027B1 (en) 2010-09-14 2017-12-12 Enovix Corporation Battery cell having package anode plate in contact with a plurality of dies
KR20130005732A (ko) * 2011-07-07 2013-01-16 현대자동차주식회사 리튬-공기 하이브리드 배터리 및 이의 제조 방법
EP2608296A1 (fr) * 2011-12-21 2013-06-26 The Swatch Group Research and Development Ltd. Collecteur de courant en métal amorphe
US8841030B2 (en) * 2012-01-24 2014-09-23 Enovix Corporation Microstructured electrode structures
CN104662714B (zh) 2012-08-16 2017-09-29 艾诺维克斯公司 三维电池的电极结构
EP4358271A2 (en) 2013-03-15 2024-04-24 Enovix Corporation Three-dimensional batteries
DE102013204851A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Elektrode und Verfahren zum Herstellen einer Elektrode
DE102013204863A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Elektrode und Verfahren zum Herstellen einer Elektrode
JP2016517161A (ja) 2013-04-29 2016-06-09 マディコ インコーポレイテッド 熱伝導率を高めたナノ多孔質複合セパレータ
US20160126521A1 (en) * 2013-06-12 2016-05-05 Heikki Suonsivu Rechargeable battery cell
FR3007582B1 (fr) * 2013-06-24 2015-06-26 Inst Polytechnique Grenoble Procede d'impression ou de depot par atomisation pour la preparation d'une electrode flexible supportee et la fabrication d'une batterie lithium-ion
EP3033782B1 (en) * 2013-08-12 2017-11-22 Solvay Sa Solid composite fluoropolymer separator
US20150237722A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-20 Ruey-Jen Hwu Anode Array
DE102014216435A1 (de) * 2014-08-19 2016-02-25 Volkswagen Varta Microbattery Forschungsgesellschaft Mbh & Co. Kg Batterie mit prismatischem Gehäuse und Herstellungsverfahren
JP2016051614A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 日東電工株式会社 リチウム金属二次電池
US10333173B2 (en) * 2014-11-14 2019-06-25 Medtronic, Inc. Composite separator and electrolyte for solid state batteries
KR20170085592A (ko) * 2014-11-26 2017-07-24 셀가드 엘엘씨 리튬 이온 재충전 가능한 배터리를 위한 개선된 미소공성 막 분리기 및 관련 방법
US10680237B2 (en) * 2015-03-24 2020-06-09 Sekisui Chemical Co., Ltd. Active material-exfoliated graphite composite, negative electrode material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
WO2016160703A1 (en) 2015-03-27 2016-10-06 Harrup Mason K All-inorganic solvents for electrolytes
KR20180031628A (ko) * 2015-04-15 2018-03-28 옵토도트 코포레이션 배터리 코팅 적층체 및 그 제조방법
US20170098857A1 (en) 2015-04-15 2017-04-06 Optodot Corporation Coated stacks for batteries and related manufacturing methods
US10381623B2 (en) 2015-07-09 2019-08-13 Optodot Corporation Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods
KR102658953B1 (ko) 2015-05-14 2024-04-18 에노빅스 코오퍼레이션 에너지 저장 디바이스들에 대한 종방향 구속부들
KR102005870B1 (ko) * 2016-01-15 2019-07-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN109314221B (zh) * 2016-03-14 2022-06-28 安特克研发国际公司 可层压的、尺寸稳定的微孔网
US11127999B2 (en) * 2016-03-15 2021-09-21 Intel Corporation Package-less battery cell apparatus, and method for forming the same
JP7059203B2 (ja) 2016-05-13 2022-04-25 エノビクス・コーポレイション ３次元電池の寸法的制限
CN105977543A (zh) * 2016-07-05 2016-09-28 东莞市卓高电子科技有限公司 柔性电池
AU2017298994B2 (en) 2016-07-22 2019-09-12 Nantenergy, Inc. Moisture and carbon dioxide management system in electrochemical cells
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
JP7421932B2 (ja) * 2016-11-07 2024-01-25 セルガード エルエルシー 電池セパレーター
TWI757370B (zh) 2016-11-16 2022-03-11 美商易諾維公司 具有可壓縮陰極之三維電池
US11394035B2 (en) 2017-04-06 2022-07-19 Form Energy, Inc. Refuelable battery for the electric grid and method of using thereof
TW202347861A (zh) 2017-11-15 2023-12-01 美商易諾維公司 電極總成及蓄電池組
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
KR102207528B1 (ko) 2017-12-15 2021-01-26 주식회사 엘지화학 다공성 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자
US11611115B2 (en) 2017-12-29 2023-03-21 Form Energy, Inc. Long life sealed alkaline secondary batteries
US11038239B2 (en) * 2018-04-20 2021-06-15 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemically active multifunctional interlayer for a Li-S battery
KR102543243B1 (ko) 2018-05-28 2023-06-14 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 전극 및 이의 제조방법
EP3815167A4 (en) 2018-06-29 2022-03-16 Form Energy, Inc. ELECTROCHEMICAL CELL BASED ON AQUEOUS POLYSULFIDE
US11552290B2 (en) 2018-07-27 2023-01-10 Form Energy, Inc. Negative electrodes for electrochemical cells
US11211639B2 (en) 2018-08-06 2021-12-28 Enovix Corporation Electrode assembly manufacture and device
WO2020146389A1 (en) * 2019-01-07 2020-07-16 Urban Electric Power Inc. Polymer embedded electrodes for batteries
JP7411975B2 (ja) * 2019-01-09 2024-01-12 エムテックスマート株式会社 全固体電池の製造方法
US11189828B2 (en) * 2019-02-27 2021-11-30 Battelle Memorial Institute Lithium metal pouch cells and methods of making the same
US11949129B2 (en) 2019-10-04 2024-04-02 Form Energy, Inc. Refuelable battery for the electric grid and method of using thereof
WO2021080052A1 (ko) * 2019-10-25 2021-04-29 주식회사 그리너지 리튬 메탈 음극 구조체, 이를 포함하는 전기화학소자, 및 상기 리튬 메탈 음극 구조체의 제조방법
KR20230121994A (ko) 2020-09-18 2023-08-22 에노빅스 코오퍼레이션 레이저 빔을 사용하여 웹에서 전극 구조의 집합체를 윤곽 형성하기 위한 방법
US20210399293A1 (en) * 2020-12-06 2021-12-23 Terence W. Unger Metal electrode
WO2022125529A1 (en) 2020-12-09 2022-06-16 Enovix Operations Inc. Method and apparatus for the production of electrode assemblies for secondary batteries
JPWO2023027010A1 (ru) 2021-08-23 2023-03-02
DE102022107183A1 (de) 2022-03-25 2023-09-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Elektrode-Separatoren-Verbunds für eine Batterie
CN115513602B (zh) * 2022-10-21 2024-01-26 武汉中金泰富新能源科技有限公司 一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081142B1 (en) * 1999-11-23 2006-07-25 Sion Power Corporation Methods of preparing electrochemical cells
WO2006113807A2 (en) * 2005-04-20 2006-10-26 A123 Systems, Inc. High energy pulsed battery
JP2008226812A (ja) * 2007-02-13 2008-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
RU2343601C2 (ru) * 2003-09-23 2009-01-10 Гюнтер ХАМБИЦЕР Элемент аккумуляторной батареи

Family Cites Families (140)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3625771A (en) 1969-03-27 1971-12-07 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator
US3647554A (en) 1969-04-17 1972-03-07 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator and method of producing same
IL73394A (en) 1983-11-02 1987-10-30 Raychem Ltd Method of making a protected electrode from sensitive materials
JPH0614077B2 (ja) 1986-01-14 1994-02-23 株式会社村田製作所 表面電位検出装置
US4894301A (en) 1989-08-03 1990-01-16 Bell Communications Research, Inc. Battery containing solid protonically conducting electrolyte
DE3926977A1 (de) 1989-08-16 1991-02-21 Licentia Gmbh Hochenergiesekundaerbatterie
US5162175A (en) 1989-10-13 1992-11-10 Visco Steven J Cell for making secondary batteries
US5208121A (en) 1991-06-18 1993-05-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Battery utilizing ceramic membranes
US5194341A (en) 1991-12-03 1993-03-16 Bell Communications Research, Inc. Silica electrolyte element for secondary lithium battery
CA2068290C (fr) 1992-05-08 1999-07-13 Michel Gauthier Prise de contact electrique sur des anodes de lithium
JPH0614077A (ja) 1992-06-25 1994-01-21 Toshiba Corp 通信システム
JP3116643B2 (ja) * 1992-09-11 2000-12-11 三菱電機株式会社 電気化学素子、及び組電池並びに電気化学素子の製造方法
US5326391A (en) 1992-11-18 1994-07-05 Ppg Industries, Inc. Microporous material exhibiting increased whiteness retention
CA2110097C (en) 1992-11-30 2002-07-09 Soichiro Kawakami Secondary battery
US5418091A (en) 1993-03-05 1995-05-23 Bell Communications Research, Inc. Polymeric electrolytic cell separator membrane
US5350645A (en) 1993-06-21 1994-09-27 Micron Semiconductor, Inc. Polymer-lithium batteries and improved methods for manufacturing batteries
DE69404602T2 (de) 1993-10-07 1998-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Herstellungsverfahren eines Separators für eine Lithium-Sekundärbatterie und eine Lithium-Sekundärbatterie mit organischem Elektrolyt, die einen solchen Separator verwendet
US5314765A (en) 1993-10-14 1994-05-24 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Protective lithium ion conducting ceramic coating for lithium metal anodes and associate method
US5439760A (en) 1993-11-19 1995-08-08 Medtronic, Inc. High reliability electrochemical cell and electrode assembly therefor
US5569520A (en) 1994-01-12 1996-10-29 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Rechargeable lithium battery for use in applications requiring a low to high power output
US5549717A (en) 1994-03-03 1996-08-27 Wilson Greatbatch Ltd. Method of making prismatic cell
CA2210126A1 (en) 1995-01-13 1996-07-18 Sri International Organic liquid electrolyte plasticizer
ATE310321T1 (de) 1995-06-28 2005-12-15 Ube Industries Nichtwässrige sekundärbatterie
JPH0927343A (ja) * 1995-07-10 1997-01-28 Hitachi Ltd 非水系二次電池及び該電池の作製法
TW411636B (en) 1995-08-28 2000-11-11 Asahi Chemical Ind Cell and production method thereof
US5948464A (en) 1996-06-19 1999-09-07 Imra America, Inc. Process of manufacturing porous separator for electrochemical power supply
CA2235166C (en) 1996-08-20 2008-11-25 Daiso Co., Ltd. Polymer solid electrolyte
US5840087A (en) 1996-09-18 1998-11-24 Bell Communications Research, Inc. Method for making laminated rechargeable battery cells
JPH10214639A (ja) * 1997-01-31 1998-08-11 Toshiba Battery Co Ltd 電池の製造方法
US20040188880A1 (en) 1997-03-27 2004-09-30 Stephan Bauer Production of molded articles for lithium ion batteries
US5894656A (en) * 1997-04-11 1999-04-20 Valence Technology, Inc. Methods of fabricating electrochemical cells
US5778515A (en) 1997-04-11 1998-07-14 Valence Technology, Inc. Methods of fabricating electrochemical cells
US5882721A (en) 1997-05-01 1999-03-16 Imra America Inc Process of manufacturing porous separator for electrochemical power supply
CA2237457A1 (en) 1997-05-19 1998-11-19 Richard S. Bogner Battery cell with spray-formed separator
KR100220449B1 (ko) 1997-08-16 1999-09-15 손욱 리튬 이온 고분자 이차전지 제조방법
WO1999031751A1 (fr) * 1997-12-18 1999-06-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Batterie auxiliaire au lithium et sa fabrication
US6153337A (en) 1997-12-19 2000-11-28 Moltech Corporation Separators for electrochemical cells
US6811928B2 (en) 1998-01-22 2004-11-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Battery with adhesion resin layer including filler
JPH11233144A (ja) 1998-02-18 1999-08-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解質電池の製造方法
US6214061B1 (en) 1998-05-01 2001-04-10 Polyplus Battery Company, Inc. Method for forming encapsulated lithium electrodes having glass protective layers
DE19819752A1 (de) * 1998-05-04 1999-11-11 Basf Ag Für elektrochemische Zellen geeignete Zusammensetzungen
US6277514B1 (en) 1998-12-17 2001-08-21 Moltech Corporation Protective coating for separators for electrochemical cells
US6190426B1 (en) * 1998-12-17 2001-02-20 Moltech Corporation Methods of preparing prismatic cells
US6194098B1 (en) 1998-12-17 2001-02-27 Moltech Corporation Protective coating for separators for electrochemical cells
JP3471244B2 (ja) * 1999-03-15 2003-12-02 株式会社東芝 非水電解液二次電池の製造方法
US6148503A (en) 1999-03-31 2000-11-21 Imra America, Inc. Process of manufacturing porous separator for electrochemical power supply
US6451484B1 (en) 1999-04-21 2002-09-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP2000323129A (ja) 1999-05-14 2000-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池電極の製造方法
AU5731400A (en) 1999-06-09 2000-12-28 Moltech Corporation Methods of preparing electrochemical cells
KR20010053640A (ko) 1999-06-22 2001-06-25 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 전지용 세퍼레이터, 전지, 및 세퍼레이터의 제조방법
US6724512B2 (en) 1999-11-03 2004-04-20 Optodot Corporation Optical switch device
US7066971B1 (en) 1999-11-23 2006-06-27 Sion Power Corporation Methods of preparing electrochemical cells
US7247408B2 (en) * 1999-11-23 2007-07-24 Sion Power Corporation Lithium anodes for electrochemical cells
AU1796501A (en) 1999-11-23 2001-06-04 Moltech Corporation Methods of preparing electrochemical cells
US6328770B1 (en) 1999-11-23 2001-12-11 Valence Technology (Nevada), Inc. Method of making multi-layer electrochemical cell devices
US6653018B2 (en) * 2000-03-17 2003-11-25 Tdk Corporation Electrochemical device
US6344293B1 (en) * 2000-04-18 2002-02-05 Moltech Corporation Lithium electrochemical cells with enhanced cycle life
US6645670B2 (en) * 2000-05-16 2003-11-11 Wilson Greatbatch Ltd. Efficient cell stack for cells with double current collectors sandwich cathodes
US6488721B1 (en) * 2000-06-09 2002-12-03 Moltech Corporation Methods of preparing electrochemical cells
JP2002042882A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解質電池の製造方法
JP3885100B2 (ja) 2000-08-12 2007-02-21 エルジー・ケミカル・カンパニー・リミテッド 多成分系複合フィルム及びその製造方法
KR100406690B1 (ko) 2001-03-05 2003-11-21 주식회사 엘지화학 다성분계 복합 필름을 이용한 전기화학소자
US7070632B1 (en) 2001-07-25 2006-07-04 Polyplus Battery Company Electrochemical device separator structures with barrier layer on non-swelling membrane
EP1435673B1 (en) 2001-09-19 2011-07-27 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Threedimensional cell, its electrode structure, and method for manufacturing electrode material of threedimensional cell
JP3729112B2 (ja) * 2001-09-20 2005-12-21 ソニー株式会社 固体電解質電池
JP3904935B2 (ja) * 2002-01-29 2007-04-11 三菱化学株式会社 リチウムポリマー二次電池の製造方法
US7118828B2 (en) * 2002-03-11 2006-10-10 Quallion Llc Implantable battery
US7377948B2 (en) * 2002-06-05 2008-05-27 Reveo, Inc. Layered electrochemical cell and manufacturing method therefor
US20040043295A1 (en) 2002-08-21 2004-03-04 Rafael Rodriguez Rechargeable composite polymer battery
DE10238943B4 (de) 2002-08-24 2013-01-03 Evonik Degussa Gmbh Separator-Elektroden-Einheit für Lithium-Ionen-Batterien, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung in Lithium-Batterien sowie eine Batterie, aufweisend die Separator-Elektroden-Einheit
US6933077B2 (en) * 2002-12-27 2005-08-23 Avestor Limited Partnership Current collector for polymer electrochemical cells and electrochemical generators thereof
US7115339B2 (en) 2003-02-21 2006-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
JP4350439B2 (ja) 2003-06-30 2009-10-21 三笠産業株式会社 ノズルキャップ
KR100736512B1 (ko) 2003-07-29 2007-07-06 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리튬이온 2차전지
CN1233058C (zh) * 2003-07-30 2005-12-21 黑龙江中强能源科技有限公司 聚合物锂离子电池及其制造方法
WO2005015660A1 (ja) 2003-08-06 2005-02-17 Mitsubishi Chemical Corporation 非水系電解液二次電池用セパレータ及びそれを用いた非水系電解液二次電池
WO2005022674A1 (ja) 2003-08-29 2005-03-10 Ube Industries, Ltd. 電池用セパレータ及びリチウム二次電池
US7595130B2 (en) 2003-11-06 2009-09-29 Ube Industries, Ltd. Battery separator and lithium secondary battery
JP3953026B2 (ja) 2003-12-12 2007-08-01 松下電器産業株式会社 リチウムイオン二次電池用極板およびリチウムイオン二次電池並びにその製造方法
KR100750020B1 (ko) 2004-01-09 2007-08-16 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리튬이온 2차 전지
KR100666821B1 (ko) 2004-02-07 2007-01-09 주식회사 엘지화학 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성된 전극 및 이를포함하는 전기 화학 소자
JP4753870B2 (ja) 2004-02-20 2011-08-24 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池の製造法
JP4454340B2 (ja) * 2004-02-23 2010-04-21 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
EP1659650A4 (en) 2004-03-30 2008-12-24 Panasonic Corp NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY
EP1739768A4 (en) 2004-03-30 2007-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd LITHIUMION SECONDARY BATTERY AND CHARGING / UNLOADING SYSTEM FOR THIS
KR100678835B1 (ko) 2004-04-13 2007-02-05 주식회사 엘지화학 보호소자를 내장한 전극 리드를 구비한 전기화학소자
EP1739770B1 (en) 2004-04-19 2011-12-07 Panasonic Corporation Method for producing a lithium ion secondary battery
CN100541872C (zh) 2004-05-27 2009-09-16 松下电器产业株式会社 螺旋缠绕无水二次电池及其使用的电极板
WO2005124899A1 (ja) 2004-06-22 2005-12-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 二次電池およびその製造方法
HUE052954T2 (hu) 2004-07-07 2021-05-28 Lg Chemical Ltd Szerves/szervetlen kompozit porózus szétválasztó, és ezt tartalmazó elektrokémiai készülék
TWI318018B (en) 2004-09-02 2009-12-01 Lg Chemical Ltd Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device prepared thereby
US7638230B2 (en) 2004-09-03 2009-12-29 Panasonic Corporation Lithium ion secondary battery
JP5086085B2 (ja) * 2004-10-21 2012-11-28 エボニック デグサ ゲーエムベーハー リチウムイオンバッテリー用の無機セパレータ電極ユニット、その製造方法及びリチウムバッテリーにおけるその使用
KR100775310B1 (ko) 2004-12-22 2007-11-08 주식회사 엘지화학 유/무기 복합 다공성 분리막 및 이를 이용한 전기 화학소자
WO2006068143A1 (ja) 2004-12-24 2006-06-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 非水電解質二次電池
CN100553025C (zh) * 2005-01-26 2009-10-21 松下电器产业株式会社 锂二次电池用负极和使用其的锂二次电池及它们的制造方法
US7981548B2 (en) * 2005-01-28 2011-07-19 Nec Energy Devices, Ltd. Multilayer secondary battery and method of making same
KR101223554B1 (ko) 2005-02-02 2013-01-17 삼성에스디아이 주식회사 하이브리드형 연료전지 시스템
EP1780820A4 (en) 2005-03-02 2009-09-09 Panasonic Corp LITHIUMION SECONDARY CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
DE602006012424D1 (de) 2005-04-04 2010-04-08 Panasonic Corp Zylindrische lithium-sekundärbatterie
WO2007006123A1 (en) 2005-04-15 2007-01-18 Avestor Limited Partnership Lithium ion rocking chair rechargeable battery
EP1760820A1 (en) 2005-04-15 2007-03-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Rectangular lithium secondary battery
KR100659851B1 (ko) 2005-04-27 2006-12-19 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
US7935442B2 (en) 2005-05-17 2011-05-03 Lg Chem, Ltd. Polymer binder for electrochemical device comprising multiply stacked electrochemical cells
KR100933427B1 (ko) 2005-08-16 2009-12-23 주식회사 엘지화학 교차분리막으로 이루어진 전기화학소자
US7638241B2 (en) 2005-12-06 2009-12-29 Lg Chem, Ltd. Organic/inorganic composite separator having morphology gradient, manufacturing method thereof and electrochemical device containing the same
JP2007188777A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Sony Corp セパレータおよび非水電解質電池
US8192858B2 (en) * 2006-02-07 2012-06-05 Panasonic Corporation Electrode plate for battery and method and apparatus for forming the same
US8883354B2 (en) 2006-02-15 2014-11-11 Optodot Corporation Separators for electrochemical cells
US20080182174A1 (en) 2006-02-15 2008-07-31 Carlson Steven A Microporous separators for electrochemical cells
US20070189959A1 (en) 2006-02-15 2007-08-16 Steven Allen Carlson Methods of preparing separators for electrochemical cells
JP5135822B2 (ja) * 2006-02-21 2013-02-06 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池およびこれを用いた組電池
WO2007120763A2 (en) 2006-04-12 2007-10-25 Steven Allen Carlson Safety shutdown separators
JP5061502B2 (ja) * 2006-05-20 2012-10-31 日産自動車株式会社 電池構造体
CN101461087B (zh) * 2006-05-23 2011-05-04 Iom技术公司 全固体二次电池
US7595133B2 (en) 2006-07-01 2009-09-29 The Gillette Company Lithium cell
JP4945189B2 (ja) * 2006-08-04 2012-06-06 株式会社東芝 電極の製造方法
JP2008048838A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Samii Kk 遊技機
JP5093882B2 (ja) * 2006-10-16 2012-12-12 日立マクセル株式会社 電気化学素子用セパレータ、電気化学素子および電気化学素子の製造方法
US20080166202A1 (en) 2007-01-08 2008-07-10 Dunlap William L Conical nut
US8277977B2 (en) 2007-01-16 2012-10-02 Zeon Corporation Binder composition, slurry for electrodes, electrode and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100727248B1 (ko) 2007-02-05 2007-06-11 주식회사 엘지화학 다공성 활성층이 코팅된 유기/무기 복합 분리막 및 이를구비한 전기화학소자
JP5717318B2 (ja) * 2007-02-13 2015-05-13 ナミックス株式会社 全固体二次電池
KR100754746B1 (ko) 2007-03-07 2007-09-03 주식회사 엘지화학 다공성 활성층이 코팅된 유기/무기 복합 분리막 및 이를구비한 전기화학소자
JP2008226566A (ja) 2007-03-12 2008-09-25 Hitachi Maxell Ltd 多孔性絶縁層形成用組成物、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極、およびリチウムイオン二次電池
JP2008234879A (ja) 2007-03-19 2008-10-02 Hitachi Maxell Ltd リチウムイオン二次電池
EP2151005A4 (en) * 2007-05-31 2011-08-24 A123 Systems Inc SEPARATOR COMPRISING AN ELECTROACTIVE MATERIAL FOR PROTECTION AGAINST OVERLOAD
KR101147255B1 (ko) * 2007-06-04 2012-05-18 에스케이이노베이션 주식회사 고출력 리튬 전지의 적층 방법
KR101460640B1 (ko) * 2007-07-06 2014-12-02 소니 가부시끼가이샤 세퍼레이터, 세퍼레이터를 이용한 전지, 및 세퍼레이터를제조하는 방법
JP5795475B2 (ja) 2007-07-25 2015-10-14 エルジー・ケム・リミテッド 電気化学素子及びその製造方法
US8697273B2 (en) * 2007-08-21 2014-04-15 A123 Systems Llc Separator for electrochemical cell and method for its manufacture
JP2009064566A (ja) * 2007-09-04 2009-03-26 Hitachi Maxell Ltd 電池用セパレータおよび非水電解質電池
CN101809801B (zh) 2007-09-28 2014-03-26 A123系统公司 具有无机/有机多孔膜的电池
US9722275B2 (en) * 2007-12-14 2017-08-01 Nanotek Instruments, Inc. Anode protective layer compositions for lithium metal batteries
JP2011512010A (ja) 2008-02-12 2011-04-14 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 小型バッテリとこれに用いる電極
CN102027626A (zh) 2008-03-25 2011-04-20 A123系统公司 高能量高功率电极和电池
CN102388483B (zh) 2009-01-12 2016-04-06 A123系统有限责任公司 叠层电池及其制备方法
WO2010138176A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Steven Allen Carlson Batteries utilizing electrode coatings directly on nanoporous separators
CN102236429A (zh) 2010-04-23 2011-11-09 深圳富泰宏精密工业有限公司 触控笔
WO2013146126A1 (ja) 2012-03-30 2013-10-03 リンテック株式会社 工程フィルム付きリチウムイオン二次電池用セパレータ、及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081142B1 (en) * 1999-11-23 2006-07-25 Sion Power Corporation Methods of preparing electrochemical cells
RU2343601C2 (ru) * 2003-09-23 2009-01-10 Гюнтер ХАМБИЦЕР Элемент аккумуляторной батареи
WO2006113807A2 (en) * 2005-04-20 2006-10-26 A123 Systems, Inc. High energy pulsed battery
JP2008226812A (ja) * 2007-02-13 2008-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2326467 C1Ю 10.06.2008 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727523C1 (ru) * 2019-11-08 2020-07-22 Пролоджиум Текнолоджи Ко., Лтд. Структура литиевой батареи и ее электродный слой

Also Published As

Publication number Publication date
CA2763959C (en) 2016-03-22
JP2015130352A (ja) 2015-07-16
JP2021106167A (ja) 2021-07-26
US20120115029A1 (en) 2012-05-10
US10651444B2 (en) 2020-05-12
EP2436064B1 (en) 2018-03-21
CN102460775A (zh) 2012-05-16
US20220263197A1 (en) 2022-08-18
JP2012528457A (ja) 2012-11-12
US10403874B2 (en) 2019-09-03
KR20120036862A (ko) 2012-04-18
JP6868299B2 (ja) 2021-05-12
EP2436064A4 (en) 2014-04-09
CN104916847B (zh) 2018-08-07
KR20180081752A (ko) 2018-07-17
US11621459B2 (en) 2023-04-04
US11605862B2 (en) 2023-03-14
JP6159083B2 (ja) 2017-07-05
US20240039120A1 (en) 2024-02-01
CN102460772A (zh) 2012-05-16
US9660297B2 (en) 2017-05-23
AU2010254533B2 (en) 2014-03-20
EP2436061A4 (en) 2014-01-08
WO2010138179A1 (en) 2010-12-02
KR20180081749A (ko) 2018-07-17
EP2436061B1 (en) 2019-10-16
US8962182B2 (en) 2015-02-24
JP2015173115A (ja) 2015-10-01
JP2017152386A (ja) 2017-08-31
US11870097B2 (en) 2024-01-09
WO2010138176A1 (en) 2010-12-02
KR102025033B1 (ko) 2019-09-24
US9065120B2 (en) 2015-06-23
KR20170045366A (ko) 2017-04-26
KR20170042834A (ko) 2017-04-19
EP2436063A4 (en) 2014-06-04
US11335976B2 (en) 2022-05-17
JP6949379B2 (ja) 2021-10-13
JP6082248B2 (ja) 2017-02-15
US20190386279A1 (en) 2019-12-19
US20220140442A1 (en) 2022-05-05
US10950837B2 (en) 2021-03-16
JP6608862B2 (ja) 2019-11-20
US20200274127A1 (en) 2020-08-27
CN102460776A (zh) 2012-05-16
US20120064404A1 (en) 2012-03-15
US11777176B2 (en) 2023-10-03
JP2012528456A (ja) 2012-11-12
CN102460775B (zh) 2015-05-13
KR20180082491A (ko) 2018-07-18
CN104916847A (zh) 2015-09-16
JP6113210B2 (ja) 2017-04-12
JP5782634B2 (ja) 2015-09-24
EP2436063A1 (en) 2012-04-04
AU2010254533A1 (en) 2011-12-08
US20120070712A1 (en) 2012-03-22
EP2436064A1 (en) 2012-04-04
US20220344776A1 (en) 2022-10-27
RU2011152902A (ru) 2013-07-10
US20210242537A1 (en) 2021-08-05
US9209446B2 (en) 2015-12-08
WO2010138178A1 (en) 2010-12-02
US11387523B2 (en) 2022-07-12
CN102460776B (zh) 2015-04-29
KR20120025518A (ko) 2012-03-15
EP2436061A1 (en) 2012-04-04
JP2019216107A (ja) 2019-12-19
US9118047B2 (en) 2015-08-25
US20220263198A1 (en) 2022-08-18
KR102138988B1 (ko) 2020-07-29
US20210184317A1 (en) 2021-06-17
EP2928004B1 (en) 2018-04-04
JP2015156383A (ja) 2015-08-27
US20160164145A1 (en) 2016-06-09
CA2763959A1 (en) 2010-12-02
US20170222206A1 (en) 2017-08-03
US11283137B2 (en) 2022-03-22
JP2023040187A (ja) 2023-03-22
US20150140205A1 (en) 2015-05-21
JP7213567B2 (ja) 2023-01-27
JP2020024934A (ja) 2020-02-13
KR20120027364A (ko) 2012-03-21
EP2928004A1 (en) 2015-10-07
JP2012528455A (ja) 2012-11-12
US20120064399A1 (en) 2012-03-15
JP2017199680A (ja) 2017-11-02
WO2010138177A1 (en) 2010-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2513988C2 (ru) Батареи с электродами в виде покрытия, нанесенного прямо на нанопористые сепараторы