RU2784564C1 - Accumulator battery element - Google Patents

Accumulator battery element Download PDF

Info

Publication number
RU2784564C1
RU2784564C1 RU2021131589A RU2021131589A RU2784564C1 RU 2784564 C1 RU2784564 C1 RU 2784564C1 RU 2021131589 A RU2021131589 A RU 2021131589A RU 2021131589 A RU2021131589 A RU 2021131589A RU 2784564 C1 RU2784564 C1 RU 2784564C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery cell
electrolyte
lithium
lini
group
Prior art date
Application number
RU2021131589A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лаурент ЗИНК
Христиан ПСЗОЛЛА
Маркус БОРК
Original Assignee
Иннолит Текнолоджи Аг (Ch/Ch)
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 Иннолит Текнолоджи Аг (Ch/Ch) filed Critical Иннолит Текнолоджи Аг (Ch/Ch)
Application granted granted Critical
Publication of RU2784564C1 publication Critical patent/RU2784564C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, namely to a lithium-ion accumulator battery, which has increased stability and reliability due to the use of an electrolyte based on SO2, which shows good characteristics at low temperatures. Accumulator battery element (2, 20, 40) contains active metal, at least one positive electrode (4, 23, 44), at least one negative electrode (5, 22, 45), case (1, 28), and an electrolyte. In this case, specified positive electrode (4, 23, 44) contains at least one compound in the form of an oxide layer as active material, and the specified electrolyte is made based on SO2, and it contains at least one conductive salt containing an organic additive selected from a group: C1-C10 alkyl, C2-C10 alkenyl, C2-C10 alkynyl, C3-C10 cycloalkyl, C6-C14 aryl, and C5-C14 heteroaryl, related to aluminum or boron. An accumulator battery with such an element provides an increase in charging and discharging cycles.
EFFECT: increase in operational reliability and service life of a battery without destruction of an electrolyte.
25 cl, 15 dwg, 5 tbl, 7 ex

Description

Настоящее изобретение относится к элементу аккумуляторной батареи, содержащему электролит на основе SO2.The present invention relates to a battery cell containing an electrolyte based on SO 2 .

Элементы аккумуляторной батареи имеют большое значение во многих областях техники. Они часто используются в приложениях, где требуются только небольшие элементы аккумуляторной батареи, имеющие относительно небольшие силы тока, например, для работы сотовых телефонов. Кроме того, существует большая потребность в элементах аккумуляторной батареи большего размера для высокоэнергетических приложений, при этом накопление энергии в аккумуляторных батареях имеет особое значение для транспортных средств с электродвигателем.Battery cells are of great importance in many areas of technology. They are often used in applications where only small battery cells with relatively low amperages are required, such as to operate cell phones. In addition, there is a great need for larger battery cells for high energy applications, with energy storage in batteries being of particular importance for electric vehicles.

Высокая плотность энергии является важным требованием для этих типов элементов аккумуляторной батареи. Это означает, что элемент аккумуляторной батареи должен содержать как можно больше электроэнергии на единицу веса и объема. Литий оказался особенно полезным в качестве активного металла для этой цели. Активный металл Элемент аккумуляторной батареи - это металл, ионы которого в электролите мигрируют к отрицательному или положительному электроду, когда элемент заряжается или разряжается, и участвуют в электрохимических процессах, происходящих там. Эти электрохимические процессы прямо или косвенно приводят к выбросу электронов во внешнюю цепь или к поглощению электронов из внешней цепи. Элементы аккумуляторной батареи, содержащие литий в качестве активного металла, также называют литий-ионными элементами. Плотность энергии этих литий-ионных элементов может быть увеличена либо за счет увеличения удельной емкости электродов, либо за счет увеличения напряжения элемента.High energy density is an important requirement for these types of battery cells. This means that the battery cell must contain as much electricity as possible per unit of weight and volume. Lithium has proven to be particularly useful as an active metal for this purpose. Active metal A battery cell is a metal whose ions in the electrolyte migrate to the negative or positive electrode when the cell is being charged or discharged and participate in the electrochemical processes that take place there. These electrochemical processes lead directly or indirectly to the emission of electrons into the external circuit or to the absorption of electrons from the external circuit. Battery cells containing lithium as the active metal are also referred to as lithium-ion cells. The energy density of these lithium-ion cells can be increased either by increasing the specific capacitance of the electrodes or by increasing the cell voltage.

Как положительный, так и отрицательный электроды литий-ионных элементов выполнены в виде вставных электродов. Термин «электрод включения» в смысле настоящего изобретения относится к электродам, которые имеют кристаллическую структуру, в которой ионы активного материала могут храниться и удаляться во время работы литий-ионного элемента. Это означает, что электродные процессы могут происходить не только на поверхности электродов, но и внутри кристаллической структуры. Оба электрода обычно имеют толщину менее 100 мкм и поэтому очень тонкие. При зарядке литий-ионного элемента ионы активного металла удаляются с положительного электрода и сохраняются в отрицательном электроде. Обратный процесс происходит при разряде литий-ионного элемента.Both positive and negative electrodes of lithium-ion cells are made in the form of plug-in electrodes. The term "inclusion electrode" in the sense of the present invention refers to electrodes that have a crystalline structure in which active material ions can be stored and removed during operation of the lithium ion cell. This means that electrode processes can occur not only on the electrode surface, but also inside the crystal structure. Both electrodes are typically less than 100 µm thick and therefore very thin. When charging a lithium-ion cell, active metal ions are removed from the positive electrode and stored in the negative electrode. The reverse process occurs when a lithium-ion cell is discharged.

Электролит также является важным функциональным элементом каждого элемента аккумуляторной батареи. Обычно он включает растворитель или смесь растворителей и по меньшей мере одну проводящую соль. Например, твердые электролиты или ионные жидкости не содержат растворителя, а содержат только проводящую соль. Электролит контактирует с положительным и отрицательным электродами аккумуляторной батареи. По крайней мере, один ион проводящей соли (анион или катион) достаточно подвижен в электролите, так что перенос заряда между электродами, необходимый для функционирования элемента аккумуляторной батареи, может происходить посредством ионной проводимости. Электролит подвергается окислительному электрохимическому разложению при определенном высоком напряжении элемента аккумуляторной батареи. Этот процесс часто приводит к необратимому разрушению компонентов электролита и, как следствие, к выходу из строя элемента аккумуляторной батареи. Восстановительные процессы также могут разлагать электролит при падении напряжения ниже определенного уровня. Чтобы избежать этих процессов, положительный и отрицательный электроды выбирают таким образом, чтобы напряжение ячейки было ниже или выше напряжения разложения электролита. Таким образом, электролит определяет диапазон напряжений, в пределах которого элемент аккумуляторной батареи может работать обратимо, то есть многократно заряжаться и разряжаться.The electrolyte is also an important functional element of each battery cell. It usually includes a solvent or mixture of solvents and at least one conductive salt. For example, solid electrolytes or ionic liquids do not contain a solvent, but only a conductive salt. The electrolyte is in contact with the positive and negative electrodes of the battery. At least one conductive salt ion (anion or cation) is sufficiently mobile in the electrolyte such that charge transfer between the electrodes required for the battery cell to function can occur via ionic conduction. The electrolyte undergoes oxidative electrochemical degradation at a certain high battery cell voltage. This process often leads to the irreversible destruction of the electrolyte components and, as a result, to the failure of the battery cell. Recovery processes can also decompose the electrolyte when the voltage drops below a certain level. To avoid these processes, the positive and negative electrodes are chosen so that the cell voltage is lower or higher than the decomposition voltage of the electrolyte. Thus, the electrolyte determines the voltage range within which the battery cell can operate reversibly, that is, be repeatedly charged and discharged.

Литий-ионные элементы, известные из уровня техники, содержат электролит, состоящий из органического растворителя или смеси растворителей и растворенной в нем проводящей соли. Проводящая соль представляет собой литиевую соль, такую как гексафторфосфат лития (LiPF6). Смесь растворителей может включать, например, этиленкарбонат (ЭК). Электролит ЛП57, имеющий состав 1 М LiPF6 в ЭК:ЭМК 3:7, является примером такого электролита. Из-за наличия органического растворителя или смеси растворителей этот тип литий-ионных элементов также называют органическими литий-ионными элементами.Lithium-ion cells known from the prior art contain an electrolyte consisting of an organic solvent or mixture of solvents and a conductive salt dissolved therein. The conductive salt is a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). The solvent mixture may include, for example, ethylene carbonate (EC). Electrolyte LP57, having a composition of 1 M LiPF 6 in EC:EMC 3:7, is an example of such an electrolyte. Due to the presence of an organic solvent or mixture of solvents, this type of lithium ion cells is also referred to as organic lithium ion cells.

Отрицательный электрод этих органических литий-ионных элементов состоит из углеродного покрытия, которое наносится на разрядный элемент из меди. Разрядный элемент обеспечивает необходимое электрически проводящее соединение между углеродным покрытием и внешней цепью. Положительный электрод состоит из оксида лития-кобальта (LiCoO2), который наносят на разрядный элемент из алюминия.The negative electrode of these organic lithium-ion cells consists of a carbon coating that is deposited on a copper discharge cell. The discharge cell provides the necessary electrically conductive connection between the carbon coating and the external circuit. The positive electrode consists of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) which is deposited on an aluminum discharge element.

Давно известно, что непреднамеренная перезарядка органических литий-ионных элементов приводит к необратимому разложению компонентов электролита. Окислительное разложение органического растворителя и/или проводящей соли происходит на поверхности положительного электрода. Теплота реакции, генерируемая во время этого разложения, и образующиеся газообразные продукты являются причиной последующего так называемого «теплового пробоя» и, как следствие, разрушения органического литий-ионного элемента. Подавляющее большинство протоколов зарядки этих органических литий-ионных элементов используют напряжение элемента как индикатор окончания зарядки. Аварии, вызванные тепловым пробоем, особенно вероятны при использовании многоэлементных аккумуляторных блоков, в которых множество органических литий-ионных элементов, содержащих разнородные емкости, соединены последовательно.It has long been known that unintentional overcharging of organic lithium-ion cells leads to irreversible decomposition of electrolyte components. Oxidative decomposition of the organic solvent and/or the conductive salt occurs at the surface of the positive electrode. The heat of reaction generated during this decomposition and the resulting gaseous products are the cause of the subsequent so-called "thermal breakdown" and, as a consequence, the destruction of the organic lithium-ion cell. The vast majority of charging protocols for these organic lithium-ion cells use cell voltage as an indication of the end of charging. Thermal runaway accidents are especially likely with multi-cell battery packs in which multiple organic lithium-ion cells containing dissimilar capacities are connected in series.

Поэтому органические литий-ионные элементы имеют проблемы с точки зрения их стабильности и долговременной эксплуатационной надежности. Риски безопасности также вызваны, в частности, воспламеняемостью органического растворителя или смеси растворителей. Когда органический литий-ионный элемент загорается или даже взрывается, органический растворитель в электролите образует горючий материал. Необходимо принимать дополнительные меры, чтобы избежать таких рисков для безопасности. Эти меры включают, в частности, очень точное регулирование процессов зарядки и разрядки органического литий-ионного элемента и оптимизированную конструкцию аккумулятора. Кроме того, органический литий-ионный элемент содержит компоненты, которые плавятся в случае непреднамеренного повышения температуры и тем самым могут затопить органический литий-ионный элемент расплавленным пластиком. Таким образом предотвращается дальнейшее неконтролируемое повышение температуры. Однако эти меры приводят к увеличению производственных затрат при изготовлении органического литий-ионного элемента и к увеличению объема и веса. Кроме того, эти меры снижают удельную энергию органического литий-ионного элемента.Therefore, organic lithium-ion cells have problems in terms of their stability and long-term operational reliability. Safety risks are also caused, in particular, by the flammability of the organic solvent or solvent mixture. When an organic lithium ion cell catches fire or even explodes, the organic solvent in the electrolyte forms a combustible material. Additional measures must be taken to avoid such security risks. These measures include, in particular, very precise regulation of the charging and discharging processes of the organic lithium-ion cell and an optimized battery design. In addition, the organic lithium ion cell contains components that melt if the temperature rises unintentionally, and thus can flood the organic lithium ion cell with molten plastic. This prevents a further uncontrolled rise in temperature. However, these measures lead to an increase in production costs in the manufacture of an organic lithium ion cell and an increase in volume and weight. In addition, these measures reduce the specific energy of the organic lithium ion cell.

Еще одним недостатком органических литий-ионных элементов является то, что любые продукты гидролиза, образующиеся в присутствии остаточных количеств воды, очень агрессивны по отношению к компонентам элемента аккумуляторной батареи. Например, проводящая соль LiPF6, которую часто используют в органических элементах, производит очень реактивный, агрессивный фторид водорода (HF) в результате реакции со следами воды. По этой причине при производстве таких элементов аккумуляторной батареи, содержащих органический электролит, необходимо уделять внимание минимизации остаточного содержания воды, содержащейся в электролите и компонентах элемента. Поэтому указанное производство часто осуществляют в дорогостоящих сушильных камерах при очень низкой влажности. Описанные выше вопросы, касающиеся стабильности и долгосрочной эксплуатационной надежности, имеют особое значение для разработки органических литий-ионных элементов, которые, с одной стороны, характеризуются высоким уровнем энергии и плотности мощности, а с другой стороны, характеризуются очень высокой степенью эксплуатационной надежности и очень долгому сроку службы, включая особенно большое количество используемых циклов зарядки и разрядки.Another disadvantage of organic lithium ion cells is that any hydrolysis products formed in the presence of residual amounts of water are very aggressive towards battery cell components. For example, the conductive LiPF 6 salt, which is often used in organic cells, produces a highly reactive, corrosive hydrogen fluoride (HF) by reacting with traces of water. For this reason, in the production of such battery cells containing an organic electrolyte, attention must be paid to minimizing the residual water content contained in the electrolyte and cell components. Therefore, said production is often carried out in expensive kilns at very low humidity. The issues described above regarding stability and long-term operational reliability are of particular importance for the development of organic lithium-ion cells, which, on the one hand, are characterized by a high level of energy and power density, and, on the other hand, are characterized by a very high degree of operational reliability and a very long service life. service life, including the particularly high number of charge and discharge cycles used.

Для увеличения плотности энергии органических литий-ионных элементов в предшествующем уровне техники были испытаны новые катодные материалы, то есть новые материалы для положительных электродов, которые могут работать в цикле с более высоким напряжением в конце заряда, то есть с более высоким верхним потенциалом. Такими материалами являются, например, оксиды лития, никеля, марганца, кобальта, которые также для краткости именуются NMC. Об этом сообщает следующее издание:To increase the energy density of organic lithium ion cells, new cathode materials have been tested in the prior art, i.e. new positive electrode materials that can cycle with a higher end-of-charge voltage, i.e. a higher top potential. Such materials are, for example, oxides of lithium, nickel, manganese, cobalt, which are also referred to as NMC for short. This is reported by the following publication:

"Выделение кислорода и его влияние на стабильность в цикле катодных материалов LiNixMnyCozO2 (NMC) для литий-ионных батарей""Oxygen release and its influence on the cycle stability of LiNi x Mn y Co z O 2 (NMC) cathode materials for lithium-ion batteries"

Roland Jung; Michael Metzger; Filippo Maglia; Christoph Stinner and Hubert A. Gasteigera.Roland Jung; Michael Metzger; Filippo Maglia; Christoph Stinner and Hubert A. Gasteigera.

Journal of The Electrochemical Society, 164 (7) A1361-A1377 (2017)Journal of The Electrochemical Society, 164(7) A1361-A1377 (2017)

Эта публикация Jung и др. обозначена ниже как [V1]. Jung и др. в [V1] исследовали различные материалы NMC, имеющие состав NMC(xyz). Строчные буквы (xyz) в скобках обозначают х, у и z соединения LiNixMnyCozO2. В [V1], три различных катодных материала NMC проверяли в цикле в органическом литий-ионном элементе, содержащем ранее описанный электролит LP57 (1 М LiPF6 в ЕС: ЕМС 3:7) с использованием различных напряжений в конце заряда. Напряжение окончания заряда - это напряжение, до которого заряжается отдельный элемент батареи или батарея, состоящая из множества элементов батареи, с помощью зарядного устройства. Батареи часто заряжают определенной силой тока заряда до определенного верхнего потенциала, то есть до напряжения конца заряда. Соответствующий верхний потенциал сохраняется до тех пор, пока ток заряда не упадет до определенного значения. В [V1] соответственно было выполнено 300 циклов заряда/разряда. В Таблице 1 ниже показано снижение разрядной емкости на 5-ом цикле по сравнению с 300-м циклом, указанное в %.This publication by Jung et al. is referred to below as [V1]. Jung et al. [V1] investigated various NMC materials having the composition NMC(xyz). Lowercase letters (xyz) in parentheses denote x, y, and z of the LiNi x Mn y Co z O 2 compound. In [V1], three different NMC cathode materials were tested in a cycle in an organic lithium ion cell containing the previously described LP57 electrolyte (1 M LiPF 6 in EC: EMC 3:7) using different end-of-charge voltages. The charge end voltage is the voltage to which a single battery cell or a battery consisting of multiple battery cells is charged by the charger. Batteries are often charged at a certain charge current to a certain upper potential, that is, to the end-of-charge voltage. The corresponding upper potential is maintained until the charge current drops to a certain value. In [V1], respectively, 300 charge/discharge cycles were performed. Table 1 below shows the reduction in discharge capacity at the 5th cycle compared to the 300th cycle, indicated in %.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из Таблицы 1 видно, что с материалами NMC (111) и NMC (622) наблюдается резкое снижение емкости в циклах с напряжением конца заряда 4,6 В, поскольку достигается только 42% и 39% от исходной емкости. Материал NMC (811) использовали в циклах только до 4,4 вольт, при этом также наблюдалось устойчивое уменьшение емкости с увеличением напряжения в конце заряда. Таким образом, на основе [V1] можно установить, что органические литий-ионные элементы, содержащие катодные материалы NMC, можно использовать в циклах при более высоком верхнем потенциале. Однако недостатком является нежелательно большое снижение емкости.It can be seen from Table 1 that with NMC (111) and NMC (622) materials, there is a sharp decrease in capacity in cycles with an end-of-charge voltage of 4.6 V, since only 42% and 39% of the original capacity are achieved. The NMC (811) material was used in cycles up to 4.4 volts only, and a steady decrease in capacitance was also observed with increasing voltage at the end of charge. Thus, based on [V1], it can be established that organic lithium-ion cells containing NMC cathode materials can be used in cycles at a higher upper potential. However, the disadvantage is an undesirably large reduction in capacitance.

Поэтому дальнейшее развитие элементов, известных из уровня техники, предусматривает использование электролита на основе диоксида серы (SO2) вместо органического электролита для элементов аккумуляторной батареи. Элементы аккумуляторной батареи, в состав которых входит электролит на основе SO2, помимо прочего, обладают высокой ионной проводимостью. Термин "электролит на основе SO2" в смысле настоящего изобретения относится к электролитам, которые содержат SO2 не просто в качестве добавки при низких концентрациях, но в котором подвижность ионов в проводящей соли, которая содержится в электролите и которая вызывает перенос заряда, по крайней мере частично, в значительной степени или даже полностью обеспечивается SO2. Таким образом, SO2 служит растворителем для проводящей соли. Проводящая соль может образовывать жидкий сольватный комплекс с газообразным SO2, в результате чего SO2 связывается и давление паров заметно снижается по сравнению с чистым SO2. Производятся электролиты с низким давлением паров. По сравнению с органическими электролитами, описанными выше, эти электролиты на основе SO2 имеют то преимущество, что они негорючие. Таким образом можно исключить риски безопасности, которые могут возникнуть из-за воспламеняемости электролита.Therefore, a further development of the cells known from the prior art provides for the use of an electrolyte based on sulfur dioxide (SO 2 ) instead of an organic electrolyte for battery cells. Battery cells containing an SO 2 based electrolyte, among other things, have a high ionic conductivity. The term "SO 2 -based electrolyte" in the sense of the present invention refers to electrolytes which contain SO 2 not simply as an additive at low concentrations, but in which the ion mobility in the conductive salt contained in the electrolyte and which causes charge transfer is at least at least partially, to a large extent or even completely provided by SO 2 . Thus, SO 2 serves as a solvent for the conductive salt. The conductive salt can form a liquid solvate complex with gaseous SO 2 , whereby the SO 2 is bound and the vapor pressure is markedly reduced compared to pure SO 2 . Low vapor pressure electrolytes are produced. Compared to the organic electrolytes described above, these SO 2 based electrolytes have the advantage of being non-flammable. In this way, safety risks that may arise due to the flammability of the electrolyte can be eliminated.

Например, в ЕР 1201004 В1 раскрыт электролит на основе SO2, имеющий состав LiAlCl4 * SO2 в комбинации с положительным электродом, выполненным их LiCoO2 (здесь и далее обозначенный как [V2]). В [V2] предлагается использовать дополнительную соль, чтобы избежать разрушительных реакций разложения, таких как нежелательное образование хлора (Cl2) из литийтетрахлоралюмината (LiAlCl4), когда указанный элемент аккумуляторной батареи перезаряжается с верхнего потенциала от 4,1 до 4,2 вольт.For example, EP 1201004 B1 discloses an SO 2 based electrolyte having the composition LiAlCl 4 * SO 2 in combination with a positive electrode made from LiCoO 2 (hereinafter referred to as [V2]). [V2] suggests the use of additional salt to avoid damaging decomposition reactions such as the undesired formation of chlorine (Cl 2 ) from lithium tetrachloraluminate (LiAlCl 4 ) when said battery cell is recharged from an upper potential of 4.1 to 4.2 volts.

В ЕР 2534719 В1 (здесь и далее обозначенный как [V3]) также раскрыт электролит на основе SO2, содержащий, среди прочего, LiAlCl4 в качестве проводящей соли. Например, указанный LiAlCU образует комплексы формулы LiAlCU * 1,5 моль SO2 или LiAlCl4 * 6 моль SO2 с SO2. Фосфат лития и железа (LiFePO4) используют в качестве положительного электрода в [V3]. LiFePO4 имеет более низкое напряжение в конце заряда (3,7 В) по сравнению с LiCoO2 (4,2 В). В этом элементе аккумуляторной батареи не возникает проблема нежелательных реакций перезарядки, поскольку не достигается верхний потенциал 4,1 вольт, который вреден для электролита. Недостаток, который также имеет место, среди прочего, с этими электролитами на основе SO2, заключается в том, что любые продукты гидролиза, образующиеся в присутствии остаточных количеств воды, вступают в реакцию с компонентами элемента аккумуляторной батареи и, таким образом, приводят к образованию нежелательных побочных продуктов. По этой причине при производстве таких элементов аккумуляторной батареи, содержащих электролит на основе SO2, следует уделять внимание минимизации остаточного содержания воды, содержащейся в электролите и компонентах элемента.EP 2534719 B1 (hereinafter referred to as [V3]) also discloses an SO 2 based electrolyte containing, inter alia, LiAlCl 4 as the conductive salt. For example, said LiAlCU forms complexes of the formula LiAlCU * 1.5 mol SO 2 or LiAlCl 4 * 6 mol SO 2 with SO 2 . Lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) is used as the positive electrode in [V3]. LiFePO 4 has a lower end-of-charge voltage (3.7 V) compared to LiCoO 2 (4.2 V). In this battery cell, the problem of undesired recharge reactions does not arise, since the upper potential of 4.1 volts, which is harmful to the electrolyte, is not reached. A disadvantage that also occurs with these SO 2 based electrolytes, among others, is that any hydrolysis products formed in the presence of residual amounts of water react with the battery cell components and thus lead to the formation unwanted by-products. For this reason, in the manufacture of such battery cells containing an SO 2 -based electrolyte, attention should be paid to minimizing the residual water content contained in the electrolyte and cell components.

Еще одна проблема с электролитами на основе SO2 заключается в том, что многие проводящие соли, в частности известные также для органических литий-ионных элементов, не растворяются в SO2. Измерения показали, что SO2 - плохой растворитель для многих проводящих солей, таких как фторид лития (LiF), бромид лития (LiBr), сульфат лития (Li2SO4), бис(оксалато)борат лития (LiBOB), гексафторарсенат лития (LiAsF6), тетрафторборат лития (LiBF4), гексафторалюминат лития (Li3hAlF6), гексафторантимонат лития (LiSbF6), дифтор(оксалато)борат лития (LiBF2C2O4), бис(трифторметансульфонил)имид лития (LiTFSI), метаборат лития (LiBO2), алюминат лития (LiAlO2), трифлат лития (LiCF3SO3) и хлорсульфонат лития (LiSO3Cl). Растворимость этих проводящих солей в SO2 составляет примерно 10-2 - 10-4 моль/л (см. Таблицу 2). При таких низких концентрациях соли можно предположить, что существуют самое большее только низкие удельные электропроводности, которых недостаточно для полезной работы элемента аккумуляторной батареи.Another problem with SO 2 -based electrolytes is that many conductive salts, in particular those also known for organic lithium ion cells, do not dissolve in SO 2 . Measurements have shown that SO 2 is a poor solvent for many conductive salts such as lithium fluoride (LiF), lithium bromide (LiBr), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), lithium bis(oxalato)borate (LiBOB), lithium hexafluoroarsenate ( LiAsF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroaluminate (Li 3 hAlF 6 ), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF 6 ), lithium difluoro(oxalato)borate (LiBF 2 C 2 O 4 ), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI ), lithium metaborate (LiBO 2 ), lithium aluminate (LiAlO 2 ), lithium triflate (LiCF 3 SO 3 ), and lithium chlorosulfonate (LiSO 3 Cl). The solubility of these conductive salts in SO 2 is about 10 -2 - 10 -4 mol/l (see Table 2). At such low salt concentrations, it can be assumed that at most only low electrical conductivities exist, which are not sufficient for useful operation of the battery cell.

Figure 00000002
Figure 00000002

Для дальнейшего улучшения возможных применений и свойств элементов аккумуляторной батареи, которые содержат электролит на основе SO2, целью настоящего изобретения является обнаружение элемента аккумуляторной батареи, содержащего электролит на основе SO2, который, по сравнению с элементами аккумуляторной батареи, известными из уровня техники:To further improve the possible applications and properties of battery cells that contain an SO 2 based electrolyte, the aim of the present invention is to find a battery cell containing an SO 2 based electrolyte which, compared to prior art battery cells:

- имеет широкое электрохимическое окно, поэтому на положительном электроде не происходит окислительного разложения электролита;- has a wide electrochemical window, so there is no oxidative decomposition of the electrolyte on the positive electrode;

- имеет стабильный слой покрытия на отрицательном электроде, благодаря чему емкость слоя покрытия должна быть низкой, и во время дальнейшей эксплуатации на отрицательном электроде не должно происходить восстановительного разложения электролита;- has a stable coating layer on the negative electrode, due to which the capacitance of the coating layer should be low, and during further operation no reductive decomposition of the electrolyte should occur on the negative electrode;

- содержит электролит на основе SO2, который демонстрирует хорошую растворимость для проводящей соли и, следовательно, является хорошим проводником ионов и электронным изолятором, так что перенос ионов может быть облегчен, а саморазряд может быть сведен к минимуму;contains an SO 2 based electrolyte which exhibits good solubility for a conductive salt and is therefore a good ion conductor and electronic insulator so that ion transport can be facilitated and self-discharge can be minimized;

- содержит электролит на основе SO2, который также инертен по отношению к другим компонентам элемента аккумуляторной батареи, таким как сепараторы, электродные материалы и упаковочные материалы элементов;- contains an SO 2 based electrolyte which is also inert to other battery cell components such as separators, electrode materials and cell packaging materials;

- устойчив к различным неправильным воздействиям, таким как электрическое, механическое или термическое;- resistant to various incorrect influences, such as electrical, mechanical or thermal;

- содержит электролит на основе SO2, который демонстрирует повышенную устойчивость к остаточным количествам воды в элементах элементов аккумуляторной батареи;- contains an electrolyte based on SO 2 that shows increased resistance to residual amounts of water in the cells of the battery cells;

- демонстрирует улучшенные электрические характеристики, в частности высокую плотность энергии;- demonstrates improved electrical characteristics, in particular high energy density;

- имеет улучшенную перезарядку и глубокую разрядку и меньший саморазряд; и- has improved recharge and deep discharge and lower self-discharge; and

- демонстрирует повышенный срок службы, в частности большое количество используемых циклов заряда и разряда.- demonstrates an increased service life, in particular a large number of charge and discharge cycles used.

Такие элементы аккумуляторной батареи должны, в частности, также иметь очень хорошую электрическую энергию и рабочие характеристики, высокую эксплуатационную надежность и срок службы, в частности, иметь большое количество полезных циклов заряда и разряда без разрушения электролита во время работы элемента аккумуляторной батареи.Such battery cells should in particular also have very good electrical energy and performance, high operational reliability and service life, in particular, have a large number of useful charge and discharge cycles without destroying the electrolyte during battery cell operation.

Эта цель достигнута предоставлением элемента аккумуляторной батареи, содержащего признаки пункта 1 формулы настоящего изобретения. Пункты формулы с 2 по 25 описывают выгодные улучшения элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению.This goal is achieved by providing a battery cell containing the features of paragraph 1 of the claims of the present invention. Claims 2 to 25 describe advantageous improvements to the battery cell of the present invention.

Элемент аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению содержит активный металл, по меньшей мере один положительный электрод, по меньшей мере один отрицательный электрод, корпус и электролит. Указанный положительный электрод содержит по меньшей мере одно соединение в форме слоя оксида в качестве активного материала. Указанный электролит создан на основе SO2 и содержит по меньшей мере одну первую проводящую соль. Указанная первая проводящая соль имеет формулу (I).The battery cell of the present invention comprises an active metal, at least one positive electrode, at least one negative electrode, a housing, and an electrolyte. Said positive electrode contains at least one compound in the form of an oxide layer as an active material. Said electrolyte is based on SO 2 and contains at least one first conductive salt. Said first conductive salt has the formula (I).

Figure 00000003
Figure 00000003

В формуле (I), М представляет собой металл, выбранный из группы, включающей щелочные металлы, щелочноземельные металлы, металлы группы 12 периодической Таблицы элементов и алюминий, х представляет собой целое число от 1 до 3. Указанные заместители R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из группы, включающей C110 алкил, С210 алкенил, С210 алкинил, С310 циклоалкил, С614 арил и С514 гетероарил. Центральный атом Z представляет собой либо алюминий, либо бор.In formula (I), M is a metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, metals of group 12 of the Periodic Table of the Elements, and aluminum, x is an integer from 1 to 3. Substituents R1, R 2 , R 3 are indicated and R4 are independently selected from the group consisting of C 1 -C 10 alkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 3 -C 10 cycloalkyl, C 6 -C 14 aryl, and C 5 -C 14 heteroaryl. The central Z atom is either aluminum or boron.

В смысле настоящего изобретения, термин "слой оксидов" относится к оксидам металлов, которые выбраны из структурного типа α-NaFeO2. В этом структурном типе, атомы кислорода занимают позиции решетки гранецентрированной кубической решетки (так называемая ГЦК-решетка), в которой ионы металлов занимают октаэдрические дырки, которые присутствуют в решетке.In the sense of the present invention, the term "oxide layer" refers to metal oxides which are selected from the α-NaFeO 2 structural type. In this structural type, oxygen atoms occupy the lattice positions of a face-centered cubic lattice (the so-called fcc lattice), in which metal ions occupy the octahedral holes that are present in the lattice.

Электролит на основе SO2, используемый в элементе аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, содержит SO2 не только в качестве добавки в низкой концентрации, но и в концентрациях, при которых подвижность ионов первой проводящей соли, содержащейся в указанном электролите, вызывающей перенос заряда, по крайней мере частично, в значительной степени или даже полностью, обеспечивается SO2. Указанная первая проводящая соль растворяется в указанном электролите и демонстрирует очень хорошую растворимость в нем. Она может образовывать жидкий сольватный комплекс с газообразным SO2, в котором SO2 связан. В этом случае давление пара жидкого сольватного комплекса заметно снижается по сравнению с чистым SO2, что приводит к образованию электролитов с низким давлением пара. Однако в объем настоящего изобретения также входит то, что, в зависимости от химической структуры указанной первой проводящей соли в соответствии с формулой (I), при производстве может не происходить никакого снижения давления пара указанного электролита согласно настоящему изобретению. В последнем случае предпочтительно, чтобы производство электролита согласно настоящему изобретению осуществлялось при низкой температуре или под давлением. Указанный электролит также может содержать множество проводящих солей формулы (I), которые отличаются друг от друга своей химической структурой.The SO 2 -based electrolyte used in the battery cell of the present invention contains SO 2 not only as an additive at a low concentration, but also at concentrations at which the ion mobility of the first conductive salt contained in said charge-transfer electrolyte is at least partially, to a large extent or even completely, is provided by SO 2 . Said first conductive salt dissolves in said electrolyte and exhibits very good solubility therein. It can form a liquid solvate complex with gaseous SO 2 in which SO 2 is bound. In this case, the vapor pressure of the liquid solvate complex is markedly reduced compared to pure SO 2 , resulting in the formation of electrolytes with low vapor pressure. However, it is also within the scope of the present invention that, depending on the chemical structure of said first conductive salt according to formula (I), no reduction in vapor pressure of said electrolyte according to the present invention may occur during manufacture. In the latter case, it is preferable that the production of the electrolyte according to the present invention is carried out at low temperature or under pressure. Said electrolyte may also contain a plurality of conductive salts of formula (I) which differ from one another in their chemical structure.

В смысле настоящего изобретения, термин "C110 алкил" включает линейные или разветвленные насыщенные углеводородные группы, содержащие от одного до десяти атомов углерода. Они включают, в частности, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, изобутил, трет-бутил, н-пентил, изопентил, 2,2-диметилпропил, н-гексил, изогексил, 2-этилгексил, н-гептил, изогептил, н-октил, изооктил, н-нонил, н-децил и подобные им.In the sense of the present invention, the term "C 1 -C 10 alkyl" includes linear or branched saturated hydrocarbon groups containing from one to ten carbon atoms. They include in particular methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl, 2,2-dimethylpropyl, n-hexyl, isohexyl, 2- ethylhexyl, n-heptyl, isoheptyl, n-octyl, isooctyl, n-nonyl, n-decyl and the like.

В смысле настоящего изобретения, термин "С2-С10 алкенил" включает ненасыщенные линейные или разветвленные углеводородные группы, содержащие от двух до десяти атомов углерода, при этом указанные углеводородные группы имеют по меньшей мере одну Двойную связь С-С. Они включают, в частности, этенил, 1-пропенил, 2-пропенил, 1-н-бутенил, 2-н-бутенил, изобутенил, 1-пентенил, 1-гексенил, 1-гептенил, 1-октенил, 1-ноненил, 1-деценил и подобные им.In the sense of the present invention, the term "C2-C10 alkenyl" includes unsaturated straight or branched hydrocarbon groups containing from two to ten carbon atoms, said hydrocarbon groups having at least one C-C double bond. They include in particular ethenyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-n-butenyl, 2-n-butenyl, isobutenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 1-heptenyl, 1-octenyl, 1-nonenyl, 1-decenyl and the like.

В смысле настоящего изобретения, термин "С210 алкинил" включает ненасыщенные линейные или разветвленные углеводородные группы, содержащие от двух до десяти атомов углерода, при этом указанные углеводородные группы имеют по меньшей мере одну тройную связь С-С. Они включает, в частности, этинил, 1-пропинил, 2-пропинил, 1-н-бутинил, 2-н-бутинил, изобутинил, 1-пентинил, 1-гексинил, 1-гептинил, 1-октинил, 1-нонинил, 1-децинил и подобные им.In the sense of the present invention, the term "C 2 -C 10 alkynyl" includes unsaturated linear or branched hydrocarbon groups containing from two to ten carbon atoms, while these hydrocarbon groups have at least one C-C triple bond. These include in particular ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 1-n-butynyl, 2-n-butynyl, isobutynyl, 1-pentynyl, 1-hexynyl, 1-heptynyl, 1-octynyl, 1-noninyl, 1-decynyl and the like.

В смысле настоящего изобретения, термин "С310 циклоалкил" включает циклические, насыщенные углеводородные группы, содержащие от трех до десяти атомов углерода. Они включают, в частности, циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил, циклогексил, циклононил и циклодецил.In the sense of the present invention, the term "C 3 -C 10 cycloalkyl" includes cyclic, saturated hydrocarbon groups containing from three to ten carbon atoms. They include, in particular, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclohexyl, cyclononyl and cyclodecyl.

В смысле настоящего изобретения, термин "С614 арил" включает ароматические углеводородные группы, содержащие от шести до четырнадцати кольцевых атомов углерода. Они включает, в частности, фенил (группа C6H5), нафтил (группа С10Н7) и антрацил (группа С14Н9).In the sense of the present invention, the term "C 6 -C 14 aryl" includes aromatic hydrocarbon groups containing from six to fourteen ring carbon atoms. These include in particular phenyl (C 6 H 5 group), naphthyl (C 10 H 7 group) and anthracyl (C 14 H 9 group).

В смысле настоящего изобретения, термин "С514 гетероарил" включает ароматические углеводородные группы, содержащие от пяти до четырнадцати кольцевых углеводородных атомов, в которых по меньшей мере один углеводородный атом замещен атомом азота, кислорода или серы. Они включают, в частности, пирролил, фуранил, тиофенил, пирридинил, пиранил, тиопиранил и подобные им. Каждая из всех указанных углеводородных групп, упомянутых выше, связана с центральным атомом в соответствии с формулой (I) через атом кислорода.In the sense of the present invention, the term "C 5 -C 14 heteroaryl" includes aromatic hydrocarbon groups containing from five to fourteen ring hydrocarbon atoms, in which at least one hydrocarbon atom is replaced by a nitrogen, oxygen or sulfur atom. They include, in particular, pyrrolyl, furanyl, thiophenyl, pyrridinyl, pyranyl, thiopyranil and the like. Each of all of the above hydrocarbon groups mentioned above is linked to the central atom according to formula (I) via an oxygen atom.

Элемент аккумуляторной батареи, содержащий такой электролит, имеет преимущество перед элементами аккумуляторной батареи, содержащими электролиты, известные из предшествующего уровня техники, в том, что содержащаяся в нем указанная первая проводящая соль имеет более высокую стойкость к окислению и, следовательно, практически не разлагается при более высоких напряжениях элемента. Указанный электролит устойчив к окислению, предпочтительно, по крайней мере, до верхнего потенциала 4,0 В, более предпочтительно, по крайней мере, до верхнего потенциала 4,2 В, более предпочтительно, по крайней мере, до верхнего потенциала 4,4 В, более предпочтительно, по крайней мере, до до верхнего потенциала 4,6 В, более предпочтительно, по меньшей мере, до верхнего потенциала 4,8 В и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, до верхнего потенциала 5,0 В. Таким образом, при использовании такого электролита в элементе аккумуляторной батареи разложение электролита незначительно или отсутствует в пределах рабочих потенциалов, то есть в диапазоне между напряжением конца заряда и напряжением конца разряда обоих электродов элемента аккумуляторной батареи. В результате, элементы аккумуляторной батареи, например, могут иметь напряжение в конце заряда не менее 4,0 В, более предпочтительно не менее 4,4 В, более предпочтительно не менее 4,8 В, более предпочтительно не менее 5,2 В и более предпочтительно не менее 5,6 вольт и наиболее предпочтительно не менее 6,0 вольт.A battery cell containing such an electrolyte has an advantage over battery cells containing electrolytes known from the prior art in that said first conductive salt contained therein has a higher resistance to oxidation and, therefore, practically does not decompose at more high element voltages. Said electrolyte is oxidation resistant, preferably at least up to an upper potential of 4.0 V, more preferably at least up to an upper potential of 4.2 V, more preferably at least up to an upper potential of 4.4 V, more preferably at least up to an upper potential of 4.6 V, more preferably at least up to an upper potential of 4.8 V, and most preferably at least up to an upper potential of 5.0 V. Thus, at when such an electrolyte is used in a battery cell, there is little or no electrolyte decomposition within operating potentials, that is, in the range between the end-of-charge voltage and the end-of-discharge voltage of both battery cell electrodes. As a result, the battery cells, for example, may have a voltage at the end of charge of at least 4.0 V, more preferably at least 4.4 V, more preferably at least 4.8 V, more preferably at least 5.2 V or more. preferably at least 5.6 volts and most preferably at least 6.0 volts.

Срок службы элемента аккумуляторной батареи, содержащей этот электролит, значительно больше, чем срок службы элемента аккумуляторной батареи, содержащей электролиты, известные из предшествующего уровня техники.The life of a battery cell containing this electrolyte is significantly longer than the life of a battery cell containing electrolytes known in the prior art.

Более того, элемент аккумуляторной батареи, содержащий такой электролит также устойчив при низких температурах. При температуре -40°С, например, 61% заряженной емкости все еще можно разрядить. Электропроводность электролита при низких температурах достаточна для работы элемента аккумуляторной батареи.Moreover, a battery cell containing such an electrolyte is also stable at low temperatures. At -40°C, for example, 61% of the charged capacity can still be discharged. The electrical conductivity of the electrolyte at low temperatures is sufficient for the operation of the battery cell.

Более того, элемент аккумуляторной батареи, содержащий такой электролит демонстрирует повышенную стабильность по отношению к остаточному количеству воды. Если в указанном электролите (в диапазоне ppm) остаются небольшие остаточные количества воды, указанный электролит или указанная первая проводящая соль образует с водой продукты гидролиза, которые по сравнению с электролитом на основе SO2, известным из предшествующего уровня техники, значительно менее агрессивны по отношению к компонентам элемента. Из-за этого отсутствие воды в указанном электролите играет менее важную роль в электролитах на основе SO2 по сравнению с известными из предшествующего уровня техники. Эти преимущества электролита согласно настоящему изобретению перевешивают недостаток, который возникает из-за того, что указанная первая проводящая соль в соответствии с формулой (I) имеет значительно больший размер аниона, чем проводящая соль, из предшествующего уровня техники. Этот более высокий размер аниона приводит к более низкой проводимости указанной первой проводящей соли в соответствии с формулой (I) по сравнению с проводимостью LiAlCl4.Moreover, a battery cell containing such an electrolyte exhibits improved stability with respect to residual water. If small residual amounts of water remain in said electrolyte (in the ppm range), said electrolyte or said first conductive salt forms hydrolysis products with water which, compared to the prior art SO 2 based electrolyte, are significantly less aggressive towards element components. Because of this, the absence of water in said electrolyte plays a less important role in electrolytes based on SO 2 compared to those known from the prior art. These advantages of the electrolyte according to the present invention outweigh the disadvantage that arises from the fact that said first conductive salt according to formula (I) has a significantly larger anion size than the prior art conductive salt. This higher anion size results in a lower conductivity of said first conductive salt according to formula (I) compared to that of LiAlCl 4 .

Положительный электродpositive electrode

Ниже описаны преимущества использования элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению в отношении указанного положительного электрода.The advantages of using a battery cell according to the present invention with respect to said positive electrode are described below.

Указанный положительный электрод содержит по меньшей мере одно соединение в форме слоя оксида в качестве активного материала. Указанный активный материал может накапливать ионы активного металла и высвобождать и поглощать ионы активного металла во время работы аккумуляторного элемента.Said positive electrode contains at least one compound in the form of an oxide layer as an active material. Said active material can store active metal ions and release and absorb active metal ions during battery cell operation.

В первом преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанное соединение имеет состав AxM'yM''zOa. В этом составе, AxM'yM''zOa In a first advantageous development of a battery cell according to the present invention, said compound has the composition A x M' y M'' z O a . In this composition, A x M' y M'' z O a

- A представляет собой по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей щелочные металлы, щелочноземельные металлы, металлы группы 12 периодической Таблицы или алюминий,- A represents at least one metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, metals of group 12 of the Periodic Table or aluminum,

- M' представляет собой по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей элементы Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и Zn;- M' represents at least one metal selected from the group consisting of the elements Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn;

- M'' представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей переходные металлы групп 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 периодической- M'' represents at least one element selected from the group consisting of transition metals of groups 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11 of the periodic

Таблицы элементов;Tables of elements;

- x и y независимо друг от друга представляют собой целые числа, большие 0;- x and y independently of each other are integers greater than 0;

- z представляет собой целое число, большее или равное 0; и- z is an integer greater than or equal to 0; and

- a представляет собой целое число, большее 0.- a is an integer greater than 0.

A предпочтительно представляет собой металл литий, то есть, указанное соединение может иметь состав LixM'yM''zOa.A is preferably lithium metal, that is, said compound may have the composition Li x M' y M'' z O a .

Эти слои оксидов представляют собой оксиды структурного типа α-NaFeO2. Атомы кислорода занимают узлы гранецентрированной кубической решетки (так называемая ГЦК-решетка); ионы металла A и катионы металла M' и M'' занимают существующие октаэдрические дырки. В построенной таким образом структуре существует упорядочение / разделение лития и переходных металлов на чередующихся слоях вдоль кубического направления [111]. Если использовать избыток ионов металла A, они могут интегрироваться в слой катионов металла M' и M''.These oxide layers are oxides of the α-NaFeO 2 structural type. Oxygen atoms occupy the sites of a face-centered cubic lattice (the so-called fcc lattice); metal ions A and metal cations M' and M'' occupy the existing octahedral holes. In the structure constructed in this way, there is an ordering/separation of lithium and transition metals on alternating layers along the cubic direction [111]. If an excess of metal ions A is used, they can be integrated into the layer of metal cations M' and M''.

Индексы y и z в составе AxM'yM''zOa относятся к общему количеству металлов и элементов, которые представлены M' и M'', соответственно. Если, например, M' содержит два металла M'1 и M'2, следующее применимо к индексу y: y=y1+y2, при этом y1 и y2 представляют индексы металлов M'1 и M'2. Эти номера или индексы x, y, z и a должны быть выбраны таким образом, чтобы внутри состава присутствовала нейтральность заряда.The subscripts y and z in the composition A x M' y M'' z O a refer to the total amount of metals and elements that are represented by M' and M'', respectively. If, for example, M' contains two metals M' 1 and M' 2 , the following applies to the index y: y=y1+y2, with y1 and y2 representing the indices of the metals M' 1 and M' 2 . These numbers or indexes x, y, z and a must be chosen so that charge neutrality is present within the composition.

Примеры соединений, в которых M' содержит два металла, представляют собой оксиды лития никеля марганца кобальта состава LixNiy1Mny2CozO2 c M'1=Ni M'2=Mn и M''=Co. Примеры соединений, в которых z=0, то есть, в которых нет другого металла или элемента M'', представляют собой оксиды лития кобальта LixCOyOa.Examples of compounds in which M' contains two metals are oxides of lithium nickel manganese cobalt composition Li x Ni y1 Mn y2 Co z O 2 c M '1 =Ni M' 2 =Mn and M''=Co. Examples of compounds in which z=0, that is, in which there is no other metal or element M'', are oxides of lithium cobalt Li x CO y O a .

Преимущественное развитие элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что A представляют собой литий и M' представляют собой кобальт, при этом x и y предпочтительно равны 1, z равно 0 и a предпочтительно равно 2. Предпочтительными соединениями формулы LixCoyOa, являются оксиды лития кобальта. Указанное соединение LiCoO2 является примером оксида лития кобальта.An advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that A is lithium and M' is cobalt, with x and y being preferably 1, z being 0 and a preferably being 2. Preferred compounds of the formula Li x Co y O a , are oxides of lithium cobalt. Said LiCoO 2 compound is an example of lithium cobalt oxide.

Дальнейшее преимущественное развитие элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что M' представляет собой металлы никеля и марганца, а M'' представляет собой кобальт. В формуле LixNiy1Mny2CozOa, x, y1 и y2 представляют собой, независимо друг от друга, целые числа, большие 0, z представляет собой целое число большее или равное 0, и a представляет собой целое число, большее 0. Может использоваться состав формулы LixNiy1Mny2CozO2 (NMC), то есть, оксид лития никеля марганца кобальта. Примеры этих оксидов лития никеля марганца кобальта представляют собой LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC111), LiNi0,6Mn0,2Co2O2 (NMC622) и LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC811). Другие соединения оксидов лития никеля марганца кобальта оксид могут иметь состав LiNi0,5Mn0,3Co0,2O2, LiNi0,5Mn0,25Co0,25O2, LiNi0,52Mn0,32Co0,16O2, LiNi0,55Mn0,30Co0,15O2, LiNi0,58Mn0,14Co0,28O2, LiNi0,64Mn0,18Co0,18O2, LiNi0,65Mn0,27Co0,08O2, LiNi0,7Mn0,2Co0,1O2, LiNi0,7Mn0,15Co0,15O2, LiNi0,72Mn0,10Co0,18O2, LiNi0,76Mn0,14Co0,10O2, LiNi0,86Mn0,04Co0,10O2, LiNi0,90Mn0,05Co0,05O2, LiNi0,95Mn0,025Co0,025O2 или их комбинацию. Электроды для элементов аккумуляторной батареи, имеющей напряжение элемента, например, выше 4,6 вольт могут быть произведены с использованием этих соединений.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that M' is nickel and manganese metals and M'' is cobalt. In the formula Li x Ni y1 Mn y2 Co z O a , x, y1 and y2 are, independently of each other, integers greater than 0, z is an integer greater than or equal to 0, and a is an integer greater than 0. The composition of the formula Li x Ni y1 Mn y2 Co z O 2 (NMC), that is, lithium nickel manganese cobalt oxide, can be used. Examples of these lithium nickel manganese cobalt oxides are LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (NMC111), LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 2 O 2 (NMC622) and LiNi 0.8 Mn 0, 1 Co 0.1 O 2 (NMC811). Other lithium oxide compounds nickel manganese cobalt oxide may have the composition LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.25 Co 0.25 O 2 , LiNi 0.52 Mn 0.32 Co 0.16 O 2 , LiNi 0.55 Mn 0.30 Co 0.15 O 2 , LiNi 0.58 Mn 0.14 Co 0.28 O 2 , LiNi 0.64 Mn 0.18 Co 0.18 O 2 , LiNi 0.65 Mn 0.27 Co 0.08 O 2 , LiNi 0.7 Mn 0.2 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 O 2 , LiNi 0.72 Mn 0.10 Co 0.18 O 2 , LiNi 0.76 Mn 0.14 Co 0.10 O 2 , LiNi 0.86 Mn 0.04 Co 0.10 O 2 , LiNi 0.90 Mn 0.05 Co 0.05 O 2 , LiNi 0.95 Mn 0.025 Co 0.025 O 2 or a combination thereof. Battery cell electrodes having cell voltages above 4.6 volts, for example, can be manufactured using these compounds.

Дальнейшее преимущественное развитие элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный активный материал представляет собой оксид металла, который обогащен литием и марганцем (материал, обогащенный оксидом лития и марганца). Указанные материалы могут быть описаны следующей формулой: LixMnyM''zOa. M' формулы LixM'yM''zOa, описанной выше, таким образом представляет металл марганец (Mn). M'' представляет собой, как определено выше, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей переходные металлы групп 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 периодической Таблицы элементов. Индекс x больше или равен 1, индекс y больше индекса z или больше суммы индексов z1+z2+z3 и т.д. Например, если M'' содержит два металла M''1 и M''2 с индексами z1 и z2 (например, Li1,2Mn0,525Ni0,175Co0,1O2 с M''1=Ni z1=0,175 и M''2=Co z2=0,1), следующее правило применяется для индекса y: y>z1+z2, индекс z больше или равен 0 и индекс a больше 0. Индексы x, y, z и a должны быть выбраны таким образом, чтобы внутри состава присутствовала нейтральность заряда. Оксиды металлов, которые обогащены литием и марганцем также можно описать формулой mLi2MnO3⋅(1-m)LiM'O2, где 0<m<1. Примеры таких соединений представляют собой Li1,2Mn0,525Ni0,175Co0,1O2, Li1,2Mn0,6Ni0,2O2, Li1,2Ni0,13Co0,13Mn0,54O2 или Li1,16Mn0,61Ni0,15Co0,16O2.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said active material is a metal oxide that is enriched in lithium and manganese (lithium manganese oxide enriched material). These materials can be described by the following formula: Li x Mn y M'' z O a . M' of the formula Li x M' y M'' z O a described above thus represents the metal manganese (Mn). M'' is, as defined above, at least one element selected from the group consisting of transition metals of groups 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11 of the Periodic Table of the Elements. Index x is greater than or equal to 1, index y is greater than index z or greater than the sum of indices z1+z2+z3, and so on. For example, if M'' contains two metals M'' 1 and M'' 2 with indices z1 and z2 (for example, Li 1.2 Mn 0.525 Ni 0.175 Co 0.1 O 2 with M'' 1 =Ni z1=0.175 and M'' 2 =Co z2=0,1), the following rule applies for index y: y>z1+z2, index z is greater than or equal to 0 and index a is greater than 0. Indices x, y, z and a must be chosen so that charge neutrality is present within the composition. Metal oxides that are enriched in lithium and manganese can also be described by the formula mLi 2 MnO 3 ⋅(1-m)LiM'O 2 , where 0<m<1. Examples of such compounds are Li 1.2 Mn 0.525 Ni 0.175 Co 0.1 O 2 , Li 1.2 Mn 0.6 Ni 0.2 O 2 , Li 1.2 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0, 54 O 2 or Li 1.16 Mn 0.61 Ni 0.15 Co 0.16 O 2 .

В рамках настоящего изобретения указанный положительный электрод содержит в меньшей мере один из описанных слоистых оксидных соединений или комбинации слоистых оксидных соединений в качестве активного материала. Комбинация слоистых оксидных соединений относится к положительному электроду, который содержит, по крайней мере, два из описанных материалов.Within the scope of the present invention, said positive electrode contains at least one of the described layered oxide compounds or combinations of layered oxide compounds as an active material. The combination of layered oxide compounds refers to a positive electrode that contains at least two of the described materials.

Также в рамках настоящего изобретения указанный положительный электрод содержит в качестве активного материала комбинацию по меньшей мере одного из слоистых оксидных соединений, описанных выше и по меньшей мере одного другого соединения, которое не является слоистым оксидным соединением. Указанная комбинация также может включать множество слоистых оксидных соединений, описанных выше, и/или множество дополнительных соединений, которые не являются слоистыми оксидными соединениями. Указанное дополнительное соединение может, например, представлять собой полианионное соединение, такое как фосфат лития марганца железа.Also within the scope of the present invention, said positive electrode comprises as an active material a combination of at least one of the layered oxide compounds described above and at least one other compound that is not a layered oxide compound. Said combination may also include a plurality of layered oxide compounds as described above and/or a plurality of additional compounds that are not layered oxide compounds. Said additional compound may, for example, be a polyanionic compound such as lithium manganese iron phosphate.

Дальнейшее преимущественное развитие элемента батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный положительный электрод имеет разрядный элемент. Это означает, что указанный положительный электрод также содержит разрядный элемент в дополнение к указанному активному материалу. Указанный разрядный элемент служит для обеспечения необходимого электропроводящего соединения указанного активного материала указанного положительного электрода. Для этого разрядный элемент контактирует с активным материалом, участвующим в электродной реакции указанного положительного электрода.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said positive electrode has a discharge cell. This means that said positive electrode also contains a discharge element in addition to said active material. Said bit element serves to provide the necessary electrically conductive connection of said active material of said positive electrode. To do this, the discharge element is in contact with the active material involved in the electrode reaction of the specified positive electrode.

Указанный разрядный элемент может быть выполнен плоским в виде тонкого металлического листа или тонкой металлической фольги. Тонкая металлическая фольга предпочтительно имеет перфорированную или сетчатую структуру. Плоский разрядный элемент также может состоять из пластиковой пленки, покрытой металлом. Указанные металлические покрытия имеют толщину в диапазоне от 0,1 мкм до 20 мкм. Указанный активный материал указанного положительного электрода предпочтительно наносят на поверхность тонкого металлического листа, тонкой металлической фольги или пластиковой фольги с металлическим покрытием. Указанный активный материал можно наносить на переднюю и/или заднюю сторону плоского разрядного элемента. Такие плоские разрядные элементы имеют толщину в диапазоне от 5 мкм до 50 мкм. Предпочтительна толщина плоского разрядного элемента находится в диапазоне от 10 мкм до 30 мкм. При использовании планарного разрядного элемента указанный положительный электрод может иметь общую толщину не менее 20 мкм, предпочтительно не менее 40 мкм и особенно предпочтительно не менее 60 мкм. Максимальная толщина составляет не более 200 мкм, предпочтительно не более 150 мкм и особенно предпочтительно не более 100 мкм. Удельная емкость, основанная на покрытии с одной стороны, составляет не менее 0,5 мА ч/см2 при использовании плоского разрядного элемента, при этом теперь предпочтительны следующие значения в этом порядке: 1 мАч/см2, 3 мАч/см2, 5 мАч/см2, 10 мАч/см2, 15 мАч/см2, 20 мАч/см2.Said bit element can be made flat in the form of a thin metal sheet or thin metal foil. The thin metal foil preferably has a perforated or mesh structure. The flat discharge element may also consist of a metal-coated plastic film. These metal coatings have a thickness in the range from 0.1 µm to 20 µm. Said active material of said positive electrode is preferably applied to the surface of a thin metal sheet, a thin metal foil or a metal-coated plastic foil. Said active material may be applied to the front and/or back of the flat discharge element. Such flat discharge elements have a thickness in the range of 5 µm to 50 µm. The preferred thickness of the flat discharge element is in the range of 10 µm to 30 µm. When using a planar discharge element, said positive electrode may have a total thickness of at least 20 µm, preferably at least 40 µm, and particularly preferably at least 60 µm. The maximum thickness is at most 200 µm, preferably at most 150 µm and particularly preferably at most 100 µm. The specific capacity, based on coating on one side, is at least 0.5 mAh/cm 2 when using a flat discharge element, with the following values in this order now preferred: 1 mAh/cm 2 . 3 mAh/cm 2 .5 mAh/cm 2 , 10 mAh/cm 2 , 15 mAh/cm 2 , 20 mAh/cm 2 .

Более того, существует возможность, чтобы разрядный элемент положительного электрода также был спроектирован в трехмерной форме в виде пористой металлической структуры, в частности, в виде металлической пены. Трехмерная пористая структура металла достаточно пористая, так что активный материал положительного электрода может встраиваться в поры структуры металла. Количество внедренного или нанесенного активного материала представляет собой загрузку указанного положительного электрода. Когда разрядный элемент спроектирован трехмерно в форме пористой металлической структуры, в частности, в форме металлической пены, тогда указанный положительный электрод предпочтительно имеет толщину не менее 0,2 мм, более предпочтительно не менее 0,3 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,4 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,6 мм. Дальнейший предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что удельная емкость указанного положительного электрода при использовании трехмерного элемента, в частности в форме металлической пены, представляет собой как минимум 2,5 мАч/см2, при этом указанные следующие значения предпочтительны в этом порядке: 5 мАч/см2, 15 мАч/см2, 25 мАч/см2, 35 мАч/см2, 45 мАч/см2, 55 мАч/см2, 65 мАч/см2, 75 мАч/см2. Когда разрядный элемент спроектирован трехмерно в форме пористой металлической структуры, в частности, в виде металлической пены, количество активного материала указанного положительного электрода, то есть, удельная загрузка электрода составляет по меньшей мере 10 мг/см2, предпочтительно по меньшей мере 20 мг/см2, более предпочтительно по меньшей мере 40 мг/см2, более предпочтительно по меньшей мере 60 мг/см2, более предпочтительно по меньшей мере 80 мг/см2 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 мг/см2. Эта загрузка положительного электрода положительно влияет на процесс зарядки и разрядки элемента аккумуляторной батареи.Moreover, it is possible that the positive electrode discharge element is also designed in three-dimensional form as a porous metal structure, in particular as a metal foam. The three-dimensional porous structure of the metal is sufficiently porous that the positive electrode active material can be embedded in the pores of the metal structure. The amount of embedded or deposited active material is the loading of said positive electrode. When the discharge element is designed three-dimensionally in the form of a porous metal structure, in particular in the form of a metal foam, then said positive electrode preferably has a thickness of at least 0.2 mm, more preferably at least 0.3 mm, more preferably at least 0.4 mm. mm, more preferably at least 0.5 mm and most preferably at least 0.6 mm. A further preferred embodiment provides that the specific capacity of said positive electrode when using a three-dimensional element, in particular in the form of a metal foam, is at least 2.5 mAh/cm 2 , with the following values being preferred in this order: 5 mAh/cm 2 , 15 mAh/cm 2 , 25 mAh/cm 2 , 35 mAh/cm 2 , 45 mAh/cm 2 , 55 mAh/cm 2 , 65 mAh/cm 2 , 75 mAh/cm 2 . When the discharge element is designed three-dimensionally in the form of a porous metal structure, in particular in the form of a metal foam, the amount of active material of said positive electrode, that is, the specific electrode loading is at least 10 mg/cm 2 , preferably at least 20 mg/cm 2 , more preferably at least 40 mg/cm 2 , more preferably at least 60 mg/cm 2 , more preferably at least 80 mg/cm 2 , and most preferably at least 100 mg/cm 2 . This loading of the positive electrode has a positive effect on the process of charging and discharging the battery cell.

В дальнейшем преимущественном развитии элемента батареи согласно настоящему изобретению, указанный положительный электрод имеет по меньшей мере одно связующее. Указанное связующее предпочтительно представляет собой фторированное связующее, в частности поливинилиденфторид и/или тройной сополимер, который образован из тетрафторэтилена, гексафторпропилена и винилиденфторида. Однако это также может быть связующее, которое состоит из полимера, который состоит из мономерных структурных единиц сопряженной карбоновой кислоты или щелочной, щелочноземельной или аммониевой соли этой сопряженной карбоновой кислоты или их комбинации. Более того, указанное связующее также может состоять из полимера на основе структурных звеньев мономерного стирола и бутадиена. Кроме того, связующее также может быть связующим из группы карбоксиметилцеллюлоз. Связующее присутствует в указанном положительном электроде, предпочтительно в концентрации не более 20 вес. %, более предпочтительно не более 15 вес. %, более предпочтительно не более 10 вес. %, более предпочтительно не более 7 вес. %, более предпочтительно максимум 5 вес. % и наиболее предпочтительно 2 вес. % в расчете на общий вес положительного электрода.In a further advantageous development of the battery cell according to the present invention, said positive electrode has at least one bond. Said binder is preferably a fluorinated binder, in particular polyvinylidene fluoride and/or a terpolymer which is formed from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and vinylidene fluoride. However, it can also be a binder that consists of a polymer that consists of monomeric units of a conjugated carboxylic acid or an alkaline, alkaline earth or ammonium salt of that conjugated carboxylic acid, or combinations thereof. Moreover, said binder may also consist of a polymer based on structural units of monomeric styrene and butadiene. In addition, the binder may also be a binder from the group of carboxymethylcelluloses. The binder is present in the specified positive electrode, preferably in a concentration of not more than 20 wt. %, more preferably not more than 15 wt. %, more preferably not more than 10 wt. %, more preferably not more than 7 wt. %, more preferably a maximum of 5 wt. % and most preferably 2 wt. % based on the total weight of the positive electrode.

ЭлектролитElectrolyte

Преимущественные улучшения элемента аккумуляторной батареи в отношении электролита на основе SO2 описаны ниже.Advantageous battery cell improvements with respect to SO 2 based electrolyte are described below.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления элемента аккумуляторной батареи, указанные заместители R1, R2, R3 и R4 указанной первой проводящей соли независимо выбраны из группы, включающейIn a further preferred embodiment of the battery cell, said substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of said first conductive salt are independently selected from the group consisting of

- C16 алкил; предпочтительно С24 алкил; более предпочтительно алкильные группы 2-пропил, метил и этил;- C 1 -C 6 alkyl; preferably C 2 -C 4 alkyl; more preferably alkyl groups 2-propyl, methyl and ethyl;

- С26 алкенил; предпочтительно С24 алкенил; более предпочтительно алкенильные группы этенил и пропенил;- C 2 -C 6 alkenyl; preferably C 2 -C 4 alkenyl; more preferably ethenyl and propenyl alkenyl groups;

- С26 алкинил; предпочтительно С24 алкинил;- C 2 -C 6 alkynyl; preferably C 2 -C 4 alkynyl;

- С36 циклоалкил;- C 3 -C 6 cycloalkyl;

- фенил; и- phenyl; and

- С57 гетероарил.- C 5 -C 7 heteroaryl.

В случае этого предпочтительного варианта осуществления электролита на основе SO2, термин "C1-C6 алкил" включает линейные или разветвленные насыщенные углеводородные группы, содержащие от одного до шести атомов углерода, в частности метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, изобутил, трет-бутил, н-пентил, изопентил, 2,2-диметилпропил, н-гексил и изогексил. С24 алкилы являются предпочтительными среди указанных групп С24 алкилы 2-пропил, метил и этил являются наиболее предпочтительными.In the case of this preferred embodiment of the SO 2 based electrolyte, the term "C 1 -C 6 alkyl" includes linear or branched saturated hydrocarbon groups containing from one to six carbon atoms, in particular methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n -butyl, sec-butyl, isobutyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl, 2,2-dimethylpropyl, n-hexyl and isohexyl. C 2 -C 4 alkyls are preferred among these groups. C 2 -C 4 alkyls 2-propyl, methyl and ethyl are most preferred.

В случае этого предпочтительного варианта осуществления электролита на основе SO2, термин "С26 алкенил" включает ненасыщенные линейные или разветвленные углеводородные группы, содержащие от двух до шести атомов углерода, при этом указанные углеводородные группы имеют по меньшей мере одну двойную связь С-С. Они включают, в частности, этенил, 1-пропенил, 2-пропенил, 1-н-бутенил, 2-н-бутенил, изобутенил, 1-пентенил и 1-гексенил, при этом С24 алкенилы являются предпочтительными. Этенил и 1-пропенил являются наиболее предпочтительными.In the case of this preferred embodiment of the SO 2 based electrolyte, the term "C 2 -C 6 alkenyl" includes unsaturated linear or branched hydrocarbon groups containing from two to six carbon atoms, said hydrocarbon groups having at least one C double bond -FROM. They include in particular ethenyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-n-butenyl, 2-n-butenyl, isobutenyl, 1-pentenyl and 1-hexenyl, with C 2 -C 4 alkenyls being preferred. Ethenyl and 1-propenyl are most preferred.

В случае этого предпочтительного варианта осуществления электролита на основе SO2, термин "С26 алкинил" включает ненасыщенные линейные или разветвленные углеводородные группы, содержащие от двух до шести атомов углерода, при этом указанные углеводородные группы имеют по меньшей мере одну тройную связь С-С. Они включают в частности этинил, 1-пропинил, 2-пропинил, 1-н-бутинил, 2-н-бутинил, изобутинил, 1-пентинил и 1-гексинил. Предпочтительными среди них являются С24 алкинилы.In the case of this preferred embodiment of the SO 2 electrolyte, the term "C 2 -C 6 alkynyl" includes unsaturated linear or branched hydrocarbon groups containing from two to six carbon atoms, said hydrocarbon groups having at least one C triple bond -FROM. They include in particular ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 1-n-butynyl, 2-n-butynyl, isobutynyl, 1-pentynyl and 1-hexynyl. Preferred among them are C 2 -C 4 alkynyls.

В случае этого предпочтительного варианта осуществления электролита на основе SO2, термин "С36 циклоалкил" включает циклические насыщенные углеводородные группы, содержащие от трех до шести атомов углерода. Они включают в частности циклопропил, циклобутил, циклопентил и циклогексил.In the case of this preferred embodiment of the SO 2 based electrolyte, the term "C 3 -C 6 cycloalkyl" includes cyclic saturated hydrocarbon groups containing from three to six carbon atoms. They include in particular cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl and cyclohexyl.

В случае этого предпочтительного варианта осуществления электролита на основе SO2, термин "С57 гетероарил" включает фенил и нафтил.In the case of this preferred embodiment of the SO 2 based electrolyte, the term "C 5 -C 7 heteroaryl" includes phenyl and naphthyl.

Для улучшения растворимости указанной первой проводящей соли в электролитах на основе SO2, указанные заместители R1, R2, R3 и R4 являются замещенными в дальнейшем предпочтительном варианте осуществления элемента аккумуляторной батареи, по меньшей мере одним атомом фтора и/или по меньшей мере одной химической группой, при этом указанная химическая группа выбрана из группы, включающей С14 алкил, С24 алкенил, С24 алкинил, фенил и бензил. Указанные химические группы С14 алкил, С24 алкенил, С24 алкинил, фенил и бензил имеют те же свойства или химические структуры, что и углеводородные группы, описанные выше. Замещенный в данном контексте означает, что индивидуальные атомы или группы атомов указанных заместителей R1, R2, R3 и R4 заменены атомом фтора и/или указанной химической группой.To improve the solubility of said first conductive salt in SO 2 based electrolytes, said R 1 , R 2 , R 3 and R 4 substituents are substituted in a further preferred embodiment of the battery cell with at least one fluorine atom and/or at least one chemical group, said chemical group being selected from the group consisting of C 1 -C 4 alkyl, C 2 -C 4 alkenyl, C 2 -C 4 alkynyl, phenyl and benzyl. Said chemical groups C 1 -C 4 alkyl, C 2 -C 4 alkenyl, C 2 -C 4 alkynyl, phenyl and benzyl have the same properties or chemical structures as the hydrocarbon groups described above. Substituted in this context means that individual atoms or groups of atoms of the indicated substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are replaced by a fluorine atom and/or a specified chemical group.

Особенно высокая растворимость указанной первой проводящей соли в электролитах на основе SO2 может быть достигнута посредством использования по меньшей мере одного из указанных заместителей R1, R2, R3 и R4, являющегося группой CF3 или группой OSO2CF3.Particularly high solubility of said first conductive salt in SO 2 -based electrolytes can be achieved by using at least one of said substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 being a CF 3 group or an OSO 2 CF 3 group.

В дальнейшем преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи, указанная первая проводящая соль выбрана из группы, включающей

Figure 00000004
In a further advantageous development of the battery cell, said first conductive salt is selected from the group consisting of
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Чтобы отрегулировать проводимость и/или другие свойства указанного электролита до желаемого значения, указанный электролит в дальнейшем предпочтительном варианте осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одну вторую проводящую соль, отличную от указанной первой проводящей соли в соответствии с формулой (I). Это означает, что, в дополнение к указанной первой проводящей соли, указанный электролит может содержать еще одну вторую проводящая соль, которая отличается от указанной первой проводящей соли, в ее химическом составе и в ее химической структуре.In order to adjust the conductivity and/or other properties of said electrolyte to a desired value, said electrolyte in a further preferred embodiment of the battery cell of the present invention contains at least one second conductive salt different from said first conductive salt according to formula (I). This means that, in addition to said first conductive salt, said electrolyte may contain another second conductive salt that differs from said first conductive salt in its chemical composition and in its chemical structure.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанной второй проводящей солью является соединение щелочного металла, в частности соединение лития. Указанное соединение щелочного металла или указанное соединение лития выбраны из группы, включающей алюминат, галогенид, оксалат, борат, фосфат, арсенат и галлат. Указанная вторая проводящая соль предпочтительно представляет собой тетрагалогеналюминат лития, в частности LiAlCl4.In a further preferred embodiment of the battery cell according to the present invention, said second conductive salt is an alkali metal compound, in particular a lithium compound. Said alkali metal compound or said lithium compound is selected from the group consisting of aluminate, halide, oxalate, borate, phosphate, arsenate and gallate. Said second conductive salt is preferably lithium tetrahaloaluminate, in particular LiAlCl 4 .

Более того, в дальнейшем предпочтительном варианте осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанный электролит содержит по меньшей мере один добавку. Эта добавка предпочтительно выбрана из группы, включающей виниленкарбонат и его производные, винилэтиленкарбонат и его производные, метилэтиленкарбонат и его производные, (бисоксалато)борат лития, дифтор(оксалато)борат лития, тетрафтор(оксалато)фосфат лития, оксалат лития, 2-винилпиридин, 4-винил пиридин, циклические экзометиленкарбонаты, сульфоны, циклические и ациклические сульфонаты, ациклические сульфиты, циклические и ациклические сульфинаты, органические сложные эфиры неорганических кислот, ациклические и циклические алканы, при этом ациклические и циклические алканы имеют температуру кипения по меньшей мере 36°С при давлении 1 атм, ароматические соединения, галогенированные циклические и ациклические сульфонилимиды, галогенированные циклические и ациклические фосфатные сложные эфиры, галогенированные циклические и ациклические фосфины, галогенированные циклические и ациклические фосфиты, галогенированные циклические и ациклические фосфазены, галогенированные циклические и ациклические силиламины, галогенированные циклические и ациклические галогенированные сложные эфиры, галогенированные циклические и ациклические амиды, галогенированные циклические и ациклические ангидриды и галогенированные органические гетероциклы.Moreover, in a further preferred embodiment of the battery cell according to the present invention, said electrolyte contains at least one additive. This additive is preferably selected from the group consisting of vinylene carbonate and its derivatives, vinylethylene carbonate and its derivatives, methylethylene carbonate and its derivatives, lithium (bisoxalato)borate, lithium difluoro(oxalato)borate, lithium tetrafluoro(oxalato)phosphate, lithium oxalate, 2-vinylpyridine, 4-vinyl pyridine, cyclic exomethylene carbonates, sulfones, cyclic and acyclic sulfonates, acyclic sulfites, cyclic and acyclic sulfinates, organic esters of inorganic acids, acyclic and cyclic alkanes, while acyclic and cyclic alkanes have a boiling point of at least 36 ° C at pressure 1 atm, aromatic compounds, halogenated cyclic and acyclic sulfonimides, halogenated cyclic and acyclic phosphate esters, halogenated cyclic and acyclic phosphines, halogenated cyclic and acyclic phosphites, halogenated cyclic and acyclic phosphazenes, halogenated cyclic and acyclic cal silylamines, halogenated cyclic and acyclic halogenated esters, halogenated cyclic and acyclic amides, halogenated cyclic and acyclic anhydrides and halogenated organic heterocycles.

В отношении общего веса состава указанного электролита, указанный электролит имеет следующий состав в дальнейшем преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи:In relation to the total weight of the composition of said electrolyte, said electrolyte has the following composition in the further advantageous development of the battery cell:

(i) от 5 до 99,4 вес. % диоксида серы,(i) 5 to 99.4 wt. % sulfur dioxide,

(ii) от 0,6 до 95 вес. % указанной первой проводящей соли,(ii) from 0.6 to 95 wt. % of said first conductive salt,

(iii) от 0 до 25 вес. % указанной второй проводящей соли и(iii) 0 to 25 wt. % of said second conductive salt and

(iv) от 0 до 10 вес. % добавки.(iv) 0 to 10 wt. % additive.

Как уже было указано выше, указанный электролит может содержать не только первую проводящую соль в соответствии с формулой (I) и вторую проводящую соль, а также множество первых проводящих солей в соответствии с формулой (I) и множество вторых проводящих солей. В последнем указанном случае, указанные выше проценты также включают множество первых проводящих солей и множество вторых проводящих солей. Молярная концентрация указанной первой проводящей соли находится в диапазоне от 0,01 моль/л до 10 моль/л, предпочтительно от 0,05 моль/л до 10 моль/л, более предпочтительно от 0,1 моль/л до 6 моль/л и наиболее предпочтительно от 0,2 моль/л до 3.5 моль/л, исходя из общего объема указанного электролита.As mentioned above, said electrolyte may contain not only the first conductive salt according to formula (I) and the second conductive salt, but also a plurality of first conductive salts in accordance with formula (I) and a plurality of second conductive salts. In the latter case indicated, the percentages indicated above also include a plurality of first conductive salts and a plurality of second conductive salts. The molar concentration of said first conductive salt is in the range of 0.01 mol/l to 10 mol/l, preferably 0.05 mol/l to 10 mol/l, more preferably 0.1 mol/l to 6 mol/l and most preferably from 0.2 mol/l to 3.5 mol/l, based on the total volume of said electrolyte.

Дальнейшее преимущественное развитие элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный электролит содержит по меньшей мере 0,1 моль SO2, предпочтительно по меньшей мере 1 моль SO2, более предпочтительно по меньшей мере 5 моль SO2, более предпочтительно по меньшей мере 10 моль SO2 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 моль SO2 на моль проводящей соли. Указанный электролит также может содержать очень высокие молярные пропорции SO2, при этом указанное предпочтительное верхнее предельное значение составляет 2600 моль SO2 на моль проводящей соли и верхние предельные значения 1500, 1000, 500 и 100 моль SO2 на моль проводящей соли являются предпочтительными в этом порядке. Термин "на моль проводящей соли" относится ко всем проводящим солям, которые входят в состав указанного электролита. Электролиты на основе SO2, содержащие такое соотношение концентраций между SO2 и указанной проводящей солью имеют то преимущество, что они могут растворять большее количество проводящей соли по сравнению с указанными электролитами, известными из предшествующего уровня техники, которые основаны, например, на смеси органических растворителей. В контексте настоящего изобретения было обнаружено, что, как ни странно, электролит, содержащий относительно низкую концентрацию проводящей соли, является преимуществом, несмотря на связанное с этим более высокое давление пара, в частности, в отношении его стабильности в течение многих циклов зарядки и разрядки элемента аккумуляторной батареи. Указанная концентрация SO2 в указанном электролит влияет на его проводимость. Таким образом, путем выбора концентрации SO2, проводимость указанного электролита может быть отрегулирована в соответствии с планируемым использованием элемента аккумуляторной батареи, функционирующего с использованием этого электролита.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said electrolyte contains at least 0.1 mol SO 2 , preferably at least 1 mol SO 2 , more preferably at least 5 mol SO 2 , more preferably at least 10 mol SO 2 and most preferably at least 20 mol SO 2 per mol of conductive salt. Said electrolyte may also contain very high molar proportions of SO 2 , with said preferred upper limit being 2600 moles SO 2 per mole conductive salt and upper limits of 1500, 1000, 500 and 100 moles SO 2 per mole conductive salt being preferred in this okay. The term "per mole of conductive salt" refers to all conductive salts that are part of the specified electrolyte. Electrolytes based on SO 2 containing such a concentration ratio between SO 2 and said conductive salt have the advantage that they can dissolve a greater amount of conductive salt compared to said electrolytes known from the prior art, which are based, for example, on a mixture of organic solvents . In the context of the present invention, it has been found that, oddly enough, an electrolyte containing a relatively low concentration of conductive salt is an advantage, despite the higher vapor pressure associated with it, in particular with regard to its stability over many charge and discharge cycles of the cell. battery. The specified concentration of SO 2 in the specified electrolyte affects its conductivity. Thus, by selecting the concentration of SO 2 , the conductivity of said electrolyte can be adjusted according to the intended use of the battery cell operating with this electrolyte.

Общее содержание SO2 и указанной первой проводящей соли может быть больше 50 весовых процентов (вес. %) от веса указанного электролита, предпочтительно больше 60 вес. %, более предпочтительно больше 70 вес. %, более предпочтительно больше 80 вес. %, более предпочтительно больше 85 вес. %, более предпочтительно больше 90 вес. %, более предпочтительно больше 95 вес. % или наиболее предпочтительно больше 99 вес. %.The total content of SO 2 and the specified first conductive salt may be more than 50 weight percent (wt.%) from the weight of the specified electrolyte, preferably more than 60 wt. %, more preferably more than 70 wt. %, more preferably more than 80 wt. %, more preferably more than 85 wt. %, more preferably more than 90 wt. %, more preferably more than 95 wt. % or most preferably greater than 99 wt. %.

Указанный электролит может содержать по меньшей мере 5 вес. % SO2 в пересчете на общее количество указанного электролита, содержащегося в указанном элементе аккумуляторной батареи, при этом значения 20 вес. % SO2, 40 вес. % SO2 и 60 вес. % SO2 являются более предпочтительными. Указанный электролит также может содержать вплоть до 95 вес. % SO2, при этом максимальные значения 80 вес. % SO2 и 90 вес. % SO2 являются предпочтительными в этом порядке.Said electrolyte may contain at least 5 wt. % SO 2 in terms of the total amount of the specified electrolyte contained in the specified battery cell, while the values of 20 wt. % SO 2 , 40 wt. % SO 2 and 60 wt. % SO 2 are more preferred. Said electrolyte may also contain up to 95 wt. % SO 2 , while the maximum values of 80 wt. % SO 2 and 90 wt. % SO 2 are preferred in that order.

В объем настоящего изобретения входит то, что для указанного электролита предпочтительно содержать только маленький процент или даже вообще не содержать по меньшей мере один органический растворитель. Соотношение органических растворителей в указанном электролите, который присутствует, например, в форме одного растворителя или смеси множества растворителей, может предпочтительно составлять не более 50 вес. % от веса указанного электролита. Низкие соотношения не более 40 вес. %, не более 30 вес. %, не более 20 вес. %, не более 15 вес. %, не более 10 вес. %, не более 5 вес. % или не более 1 вес. % указанного электролита являются наиболее предпочтительными. Более предпочтительно, чтобы указанный электролит не содержал органических растворителей. Ввиду низкого содержания органических растворителей или даже их полного отсутствия, указанный электролит является либо трудно горючим или полностью негорючим. Это увеличивает эксплуатационную безопасность элемента аккумуляторной батареи, функционирующей с использованием такого электролита на основе SO2. Указанный электролит на основе SO2 наиболее предпочтительно по существу не содержит органические растворители.It is within the scope of the present invention that it is preferable for said electrolyte to contain only a small percentage or even no at least one organic solvent. The ratio of organic solvents in said electrolyte, which is present, for example, in the form of a single solvent or a mixture of multiple solvents, may preferably be at most 50 wt. % by weight of the specified electrolyte. Low ratios no more than 40 wt. %, not more than 30 wt. %, not more than 20 wt. %, not more than 15 wt. %, not more than 10 wt. %, not more than 5 wt. % or not more than 1 wt. % of said electrolyte are most preferred. More preferably, said electrolyte does not contain organic solvents. Due to the low content of organic solvents or even their complete absence, the specified electrolyte is either hardly combustible or completely non-combustible. This increases the operational safety of a battery cell operating with such an SO 2 based electrolyte. Said SO 2 based electrolyte is most preferably substantially free of organic solvents.

В отношении общего веса состава указанного электролита, указанный электролит имеет следующий состав в дальнейшем преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи:In relation to the total weight of the composition of said electrolyte, said electrolyte has the following composition in the further advantageous development of the battery cell:

(i) от 5 до 99,4 вес. % диоксида серы,(i) 5 to 99.4 wt. % sulfur dioxide,

(ii) от 0,6 до 95 вес. % указанной первой проводящей соли,(ii) from 0.6 to 95 wt. % of said first conductive salt,

(iii) от 0 до 25 вес. % указанной второй проводящей соли,(iii) 0 to 25 wt. % of said second conductive salt,

(iv) от 0 до 10 вес. % добавки, и(iv) 0 to 10 wt. % additive, and

(v) от 0 до 50 вес. % органического растворителя.(v) 0 to 50 wt. % organic solvent.

Активный металлactive metal

Преимущественные улучшения элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению в отношении указанного активного металла описаны ниже:The advantageous improvements of the battery cell according to the present invention with respect to said active metal are described below:

В первом преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи, указанный активный металл представляет собойIn a first advantageous development of a battery cell, said active metal is

- щелочной металл, в частности литий или натрий;- an alkali metal, in particular lithium or sodium;

- щелочноземельный металл, в частности кальций;- alkaline earth metal, in particular calcium;

- металл группы 12 периодической таблицы, в частности цинк; или- metal of group 12 of the periodic table, in particular zinc; or

- алюминий.- aluminum.

Отрицательный электродNegative electrode

Преимущественные улучшения элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению в отношении указанного отрицательный электрод описаны ниже:The advantageous improvements of the battery cell according to the present invention with respect to said negative electrode are described below:

Дальнейшее преимущественное развитие элемента батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный отрицательный электрод представляет собой электрод включения. Указанный электрод включения содержит материал включения в качестве указанного активного материала, в котором ионы указанного активного металла могут храниться в ходе зарядки элемента аккумуляторной батареи и из которого ионы указанного активного металла могут удаляться в ходе разрядки элемента аккумуляторной батареи. Это означает, что указанные процессы на электродах могут происходить не только на поверхности электрода, но также внутри указанного отрицательного электрода. Если, например, используют проводящую соль на основе лития, то ионы лития могут храниться в материале включения пока элемент аккумуляторной батареи заряжен и могут удаляться из него в процессе разрядки элемента аккумуляторной батареи. Указанный отрицательный электрод предпочтительно содержит углерод в качестве активного материала или материала включения, в частности углерод в виде аллотропного графита. Однако, также в рамках настоящего изобретения то, что углерод присутствует в форме природного графита (в виде хлопьев, конвейерный или закругленный), синтетического графита (мезофазный графит), графитизированных микрогранул мезоуглерода (MCMB), графита, покрытого углеродом, или аморфного углерода.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said negative electrode is a switch electrode. Said inclusion electrode comprises an inclusion material as said active material in which ions of said active metal can be stored during charging of the battery cell and from which ions of said active metal can be removed during discharging of the battery cell. This means that these processes on the electrodes can occur not only on the surface of the electrode, but also inside the said negative electrode. If, for example, a lithium-based conductive salt is used, then lithium ions can be stored in the inclusion material while the battery cell is charged and can be removed from it during the discharging of the battery cell. Said negative electrode preferably contains carbon as active or inclusion material, in particular carbon in the form of allotropic graphite. However, it is also within the scope of the present invention that the carbon is present in the form of natural graphite (flaked, conveyor or rounded), synthetic graphite (mesophase graphite), graphitized mesocarbon microgranules (MCMB), carbon coated graphite, or amorphous carbon.

В дальнейшем преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанный отрицательный электрод содержит активные материалы анода, интеркалирующие литий, которые не содержат углерод, такие как титанаты лития (например, Li4Ti5O12).In a further advantageous development of the battery cell of the present invention, said negative electrode contains lithium intercalating anode active materials that do not contain carbon, such as lithium titanates (eg Li 4 Ti 5 O 12 ).

Дальнейшее преимущественное развитие элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный отрицательный электрод содержит активные материалы анода, которые образуют сплав с литием. Ими являются, например, металлы, хранящие литий, и сплавы металлов (например, Si, Ge, Sn, SnCoxCy, SnSix и подобные им) и оксиды металлов, хранящие литий, и сплавы металлов (например, SnOx, SiOx, оксидные стекла Sn, Si и подобные им).A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said negative electrode contains anode active materials which form an alloy with lithium. These are, for example, lithium storage metals and metal alloys (eg Si, Ge, Sn, SnCo x C y , SnSi x and the like) and lithium storage metal oxides and metal alloys (eg SnO x , SiO x , oxide glasses Sn, Si and the like).

В дальнейшем преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанный отрицательный электрод содержит активные материалы преобразования анода. Указанными активными материалами преобразования анода могут быть, например, оксиды переходных металлов в форме оксидов марганца (MnOx), оксидов железа (FeOx), оксидов кобальта (CoOx), оксидов никеля (NiOx), оксидов меди (CuOx) или гидриды металлов в форме гидрида магния (MgH2), гидрида титана (TiH2), гидрида алюминия (AlH3) и тройных гидридов на основе бора, алюминия и магния, и подобные им.In a further advantageous development of the battery cell according to the present invention, said negative electrode contains anode conversion active materials. Said anode conversion active materials can be, for example, transition metal oxides in the form of manganese oxides (MnO x ), iron oxides (FeO x ), cobalt oxides (CoO x ), nickel oxides (NiO x ), copper oxides (CuO x ) or metal hydrides in the form of magnesium hydride (MgH 2 ), titanium hydride (TiH 2 ), aluminum hydride (AlH 3 ) and ternary hydrides based on boron, aluminum and magnesium, and the like.

В дальнейшем преимущественном развитии элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанный отрицательный электрод содержит металл, в частности металлический литий.In a further advantageous development of the battery cell according to the present invention, said negative electrode contains a metal, in particular lithium metal.

Дальнейшее преимущественное развитие элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный отрицательный электрод является пористым, при этом указанная пористость предпочтительно представляет собой не более 50%, более предпочтительно не более 45%, более предпочтительно не более 40%, более предпочтительно не более 35%, более предпочтительно не более 30%, более предпочтительно не более 20% и наиболее предпочтительно не более 10%. Пористость представляет собой объем полости по отношению к общему объему электрического отрицательного электрода, при этом объем полости включает так называемые поры или полости. Эта пористость приводит к увеличению площади внутренней поверхности электрического отрицательного электрода. Более того, пористость снижает плотность электрического отрицательного электрода и, следовательно, его вес. Отдельные поры электрического отрицательного электрода могут быть полностью заполнены указанным электролитом во время работы.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said negative electrode is porous, wherein said porosity is preferably at most 50%, more preferably at most 45%, more preferably at most 40%, more preferably at most 35%. , more preferably not more than 30%, more preferably not more than 20%, and most preferably not more than 10%. The porosity is the volume of the cavity relative to the total volume of the electrical negative electrode, the volume of the cavity including so-called pores or cavities. This porosity results in an increase in the internal surface area of the electrical negative electrode. Moreover, porosity reduces the density of the electrical negative electrode and hence its weight. Individual pores of the electrical negative electrode can be completely filled with said electrolyte during operation.

Дальнейшее преимущественное развитие элемента батареи согласно настоящему изобретению предусматривает, что указанный отрицательный электрод имеет разрядный элемент. Это означает, что в дополнение к указанный активный материал или материала включения, указанный отрицательный электрод также содержит разрядный элемент. Этот разрядный элемент служит для обеспечения необходимого электропроводящего соединения активного материала отрицательного электрода. Для этого разрядный элемент контактирует с активным материалом, участвующим в электродной реакции указанного отрицательного электрода. Указанный разрядный элемент может иметь плоскую конструкцию в виде тонкого металлического листа или тонкой металлической фольги. Тонкая металлическая фольга предпочтительно имеет перфорированную или сетчатую структуру. Плоский разрядный элемент может также состоять из пластиковой пленки, покрытой металлом. Указанные металлические покрытия имеют толщину в диапазоне от 0,1 мкм до 20 мкм. Указанный активный материал отрицательного электрода предпочтительно наносят на поверхность тонкого металлического листа, тонкой металлической фольги или пластиковой фольги с металлическим покрытием. Указанный активный материал может быть нанесен на переднюю и/или заднюю сторону плоского разрядного элемента. Такие плоские разрядные элементы имеют толщину в диапазоне от 5 мкм до 50 мкм. Предпочтительной является толщина плоского разрядного элемента в диапазоне от 10 мкм до 30 мкм. При использовании плоского отрицательного разрядного элемента электрический электрод может иметь общую толщину по меньшей мере 20 мкм, предпочтительно по меньшей мере 40 мкм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 мкм. Максимальная толщина составляет не более 200 мкм, предпочтительно не более 150 мкм и наиболее предпочтительно 100 мкм. Удельная емкость электрического отрицательного электрода на основе покрытия с одной стороны представляет собой по меньшей мере 0,5 мАч/см2 при использовании плоского разрядного элемента, при этом следующие значения являются предпочтительными в этом порядке: 1 мАч/см2, 3 мАч/см2, 5 мАч/см2, 10 мАч/см2, 15 мАч/см2, 20 мАч/см2.A further advantageous development of the battery cell according to the present invention provides that said negative electrode has a discharge cell. This means that in addition to said active or inclusion material, said negative electrode also contains a discharge element. This discharge element serves to provide the necessary electrically conductive connection of the active material of the negative electrode. To do this, the discharge element is in contact with the active material involved in the electrode reaction of the specified negative electrode. Said bit element may have a planar design in the form of a thin metal sheet or a thin metal foil. The thin metal foil preferably has a perforated or mesh structure. The flat discharge element may also consist of a metal-coated plastic film. These metal coatings have a thickness in the range from 0.1 µm to 20 µm. Said negative electrode active material is preferably applied to the surface of a thin metal sheet, a thin metal foil, or a metal-coated plastic foil. Said active material may be applied to the front and/or back of the flat discharge element. Such flat discharge elements have a thickness in the range of 5 µm to 50 µm. The thickness of the flat discharge element is preferably in the range of 10 µm to 30 µm. When using a flat negative discharge element, the electrical electrode may have an overall thickness of at least 20 µm, preferably at least 40 µm, and most preferably at least 60 µm. The maximum thickness is not more than 200 µm, preferably not more than 150 µm and most preferably 100 µm. The specific capacitance of the electrical negative electrode based on the coating on one side is at least 0.5 mAh/cm 2 when using a flat discharge element, with the following values being preferred in this order: 1 mAh/cm 2 , 3 mAh/cm 2 , 5 mAh/cm 2 , 10 mAh/cm 2 , 15 mAh/cm 2 , 20 mAh/cm 2 .

Более того, существует также возможность, чтобы разрядный элемент был спроектирован трехмерно в виде пористой металлической структуры, в частности, в виде металлической пены. Термин «трехмерная пористая металлическая структура» относится к любой структуре, состоящей из металла, которая не только простирается по длине и ширине плоского электрода, как тонкий металлический лист или металлическая фольга, но также и по его толщине. Трехмерная пористая структура металла является достаточно пористой, так что активный материал отрицательного электрода может проникать в поры структуры металла. Количество включенного или нанесенного активного материала называется загрузкой указанного отрицательного электрода. Когда разрядный элемент спроектирован трехмерно в форме пористой металлической структуры, в частности в форме металлической пены, то электрический отрицательный электрод имеет толщину по меньшей мере 0,2 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,3 мм, более лучше по меньшей мере 0,4 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,6 мм. В этом случае толщина электрода является значительно большей по сравнению с отрицательным электродом, как в случае органических литий-ионных элементов. Дальнейший предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что удельная емкость электрического отрицательного электрода при использовании трехмерного разрядного элемента, в частности в форме металлической пены, представляет собой по меньшей мере 2,5 мАч/см2, при этом указанные следующие значения являются предпочтительными в этом порядке: 5 мАч/см2, 15 мАч/см2, 25 мАч/см2, 35 мАч/см2, 45 мАч/см2, 55 мАч/см2, 65 мАч/см2, 75 мАч/см2. Когда разрядный элемент спроектирован трехмерно в форме пористой металлической структуры, в частности, в форме металлической пены, количество активного материала указанного отрицательного электрода, то есть, загрузка электрода в пересчете на его площадь, составляет по меньшей мере 10 мг/см2, предпочтительно по меньшей мере 20 мг/см2, более предпочтительно по меньшей мере 40 мг/см2, более предпочтительно по меньшей мере 60 мг/см2, более предпочтительно по меньшей мере 80 мг/см2 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 мг/см2. Эта загрузка аккумуляторного отрицательного электрода имеет положительное влияние на процесс зарядки и разрядки элемента аккумуляторной батареи.Furthermore, it is also possible for the discharge element to be designed three-dimensionally as a porous metal structure, in particular as a metal foam. The term "three-dimensional porous metal structure" refers to any structure composed of metal that not only extends along the length and width of a planar electrode, like a thin metal sheet or metal foil, but also along its thickness. The three-dimensional porous structure of the metal is sufficiently porous that the negative electrode active material can penetrate into the pores of the metal structure. The amount of active material included or deposited is referred to as the load of said negative electrode. When the discharge element is designed three-dimensionally in the form of a porous metal structure, in particular in the form of a metal foam, the electrical negative electrode has a thickness of at least 0.2 mm, more preferably at least 0.3 mm, more preferably at least 0.4 mm. mm, more preferably at least 0.5 mm and most preferably at least 0.6 mm. In this case, the thickness of the electrode is much larger compared to the negative electrode, as in the case of organic lithium ion cells. A further preferred embodiment provides that the specific capacitance of the electrical negative electrode when using a three-dimensional discharge element, in particular in the form of a metal foam, is at least 2.5 mAh/cm 2 , with the following values being preferred in this order: 5 mAh/cm 2 , 15 mAh/cm 2 , 25 mAh/cm 2 , 35 mAh/cm 2 , 45 mAh/cm 2 , 55 mAh/cm 2 , 65 mAh/cm 2 , 75 mAh/cm 2 . When the discharge element is designed three-dimensionally in the form of a porous metal structure, in particular in the form of a metal foam, the amount of active material of said negative electrode, that is, the electrode loading in terms of its area, is at least 10 mg/cm 2 , preferably at least at least 20 mg/cm 2 , more preferably at least 40 mg/cm 2 , more preferably at least 60 mg/cm 2 , more preferably at least 80 mg/cm 2 and most preferably at least 100 mg/cm 2 . This loading of the battery negative electrode has a positive effect on the process of charging and discharging the battery cell.

В дальнейшем преимущественном развитии элемента батареи согласно настоящему изобретению, указанный отрицательный электрод имеет по меньшей мере одно связующее. Указанное связующее предпочтительно представляет собой фторированное связующее, в частности поливинилиденфторид и/или тройной сополимер, который образован из тетрафторэтилена, гексафторпропилена и винилиденфторида. Однако это также может быть связующее, которое состоит из полимера, который состоит из мономерных структурных единиц сопряженной карбоновой кислоты или щелочной, щелочноземельной или аммониевой соли этой сопряженной карбоновой кислоты или их комбинации. Более того, связующее может также состоять из полимера на основе структурных звеньев мономерного стирола и бутадиена. Кроме того, связующее также может быть связующим из группы карбоксиметилцеллюлоз. Указанное связующее присутствует в указанном отрицательном электроде, предпочтительно в концентрации не более 20 вес. %, более предпочтительно не более 15 вес. %, более предпочтительно не более 10 вес. %, более предпочтительно не более 7 вес. %, более предпочтительно не более 5 вес. % и наиболее предпочтительно не более вес. % в пересчете на общий вес указанного отрицательного электрода.In a further advantageous development of the battery cell according to the present invention, said negative electrode has at least one bond. Said binder is preferably a fluorinated binder, in particular polyvinylidene fluoride and/or a terpolymer which is formed from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and vinylidene fluoride. However, it can also be a binder that consists of a polymer that consists of monomeric units of a conjugated carboxylic acid or an alkaline, alkaline earth or ammonium salt of that conjugated carboxylic acid, or combinations thereof. Moreover, the binder may also consist of a polymer based on structural units of monomeric styrene and butadiene. In addition, the binder may also be a binder from the group of carboxymethylcelluloses. The specified binder is present in the specified negative electrode, preferably in a concentration of not more than 20 wt. %, more preferably not more than 15 wt. %, more preferably not more than 10 wt. %, more preferably not more than 7 wt. %, more preferably not more than 5 wt. % and most preferably not more than wt. %, based on the total weight of said negative electrode.

В дальнейшем преимущественном развитии элемента батареи согласно настоящему изобретению, указанный отрицательный электрод имеет по меньшей мере один дополнительный материал проводимости. Дополнительный материал проводимости должен предпочтительно имеют малый вес, высокую химическую стойкость и большую удельную площадь поверхности. Примерами дополнительных материалов проводимости являются в частности углерод (сажа, Super Р, ацетиленовая сажа), волокнистый углерод (углеродные нанотрубки CNT, углеродные (нано)волокна), мелкодисперсный графит и графен (нанолисты).In a further advantageous development of the battery cell according to the present invention, said negative electrode has at least one additional conductive material. The additional conductive material should preferably have low weight, high chemical resistance and high specific surface area. Examples of additional conductive materials are in particular carbon (carbon black, Super P, acetylene black), fibrous carbon (CNT carbon nanotubes, carbon (nano) fibers), fine graphite and graphene (nanosheets).

Структура элемента аккумуляторной батареиBattery cell structure

Преимущественные улучшения элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению описаны ниже в отношении его структуры:The advantageous improvements of the battery cell according to the present invention are described below with respect to its structure:

Для дальнейшего улучшения функции элемента аккумуляторной батареи, в соответствии с настоящим изобретением, элемент аккумуляторной батареи содержит множество отрицательных электродов и множество положительных электродов, которые поочередно уложены поочередно в корпусе. Здесь каждый положительный электрод и отрицательный электрод электрически отделены друг от друга разделителями.In order to further improve the function of the battery cell, according to the present invention, the battery cell includes a plurality of negative electrodes and a plurality of positive electrodes which are alternately stacked in a case. Here, each positive electrode and negative electrode are electrically separated from each other by separators.

Разделитель может быть выполнен из нетканого материала, мембраны, тканого материала, трикотажного материала, органического материала, неорганического материала или их комбинации. Органические разделители могут быть выполнены из незамещенных полиолефинов (например, полипропилена или полиэтилена), частично или полностью галогензамещенных полиолефинов (например, частично или полностью фторзамещенных, в частности ПВДФ, ЭТФЭ, ПТФЭ), полимеров сложных эфиров, полиамидом или полисульфонов. Разделителями, которые включают комбинацию органических и неорганических материалов, являются, например, текстильные материалы из стекловолокна, в которых стекловолокно снабжено подходящим полимерным покрытием. Указанное покрытие предпочтительно содержит фторсодержащий полимер, такой как политетрафторэтилен (ПТФЭ), этилентетрафторэтилен (ЭТФЭ), перфторэтилен-пропилен (ФЭП), ТГВ (тройной полимер тетрафторэтилена, гексафторэтилена и винилиденфторида), перфторалкосиполимер (ПФА), аминосилан, полипропилен или полиэтилен (ПЭ). Разделитель также может быть сложен в корпусе элемента аккумуляторной батареи, например, в виде так называемого «Z-складывания». В этом Z-образном складывании полосовой разделитель загибается Z-образным образом через электроды или вокруг них. Более того, разделитель также может быть выполнен в виде разделительной бумаги.The spacer may be made of a nonwoven material, a membrane, a woven material, a knitted material, an organic material, an inorganic material, or a combination thereof. Organic separators can be made from unsubstituted polyolefins (eg polypropylene or polyethylene), partially or fully halogenated polyolefins (eg partially or fully fluorine-substituted, in particular PVDF, ETFE, PTFE), ester polymers, polyamide or polysulfones. Spacers that include a combination of organic and inorganic materials are, for example, glass fiber textiles in which the glass fiber is provided with a suitable polymer coating. Said coating preferably contains a fluorine-containing polymer such as polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylenetetrafluoroethylene (ETFE), perfluoroethylene propylene (FEP), THV (a ternary polymer of tetrafluoroethylene, hexafluoroethylene and vinylidene fluoride), perfluoroalcopolymer (PFA), aminosilane, polypropylene or polyethylene (PE) . The spacer can also be folded into the battery cell housing, for example in a so-called "Z-fold". In this Z-fold, the strip separator is folded in a Z-fold through or around the electrodes. Moreover, the separator may also be in the form of a release paper.

Также в рамках настоящего изобретения, чтобы разделитель может быть выполнен в виде оболочки, при этом каждый положительный электрод или каждый отрицательный электрод охвачены оболочкой. Оболочка может быть сформирована из нетканого материала, мембраны, тканого материала, трикотажного материала, органического материала, неорганического материала или их комбинации.It is also within the scope of the present invention that the separator can be made in the form of a sheath, with each positive electrode or each negative electrode covered by the sheath. The shell may be formed from a nonwoven material, a membrane, a woven material, a knitted material, an organic material, an inorganic material, or a combination thereof.

Использование оболочки на указанном положительном электроде приводит к более равномерной миграции и распределению ионов в элементе аккумуляторной батареи. Чем равномернее распределение ионов, в частности, в указанном отрицательном электроде, тем выше возможная загрузка отрицательного электрода активным материалом и, как следствие, полезная емкость элемента аккумуляторной батареи. При этом исключаются риски, связанные с неравномерной загрузкой и последующим осаждением активного металла. Эти преимущества особенно эффективны, когда указанный положительный электрод элемента аккумуляторной батареи заключен в оболочку.The use of a sheath on said positive electrode results in a more uniform migration and distribution of ions in the battery cell. The more uniform the distribution of ions, in particular in said negative electrode, the higher the possible loading of the negative electrode with active material and, as a consequence, the useful capacity of the battery cell. This eliminates the risks associated with uneven loading and subsequent deposition of the active metal. These advantages are particularly effective when said positive battery cell electrode is sheathed.

Размеры поверхности электродов и оболочки могут быть согласованы друг с другом так, чтобы внешние размеры оболочки электрода и внешние размеры электрода без оболочки совпадали по меньшей мере в одном измерении.The dimensions of the surface of the electrodes and the sheath can be matched with each other so that the external dimensions of the electrode sheath and the external dimensions of the electrode without the sheath coincide in at least one dimension.

Площадь поверхности оболочки может быть больше площади поверхности электрода. В этом случае оболочка выходит за пределы пограничного электрода. Таким образом, два слоя оболочки, покрывающей электрод с обеих сторон, могут быть соединены друг с другом на краю положительного электрода краевым соединением.The surface area of the sheath may be larger than the surface area of the electrode. In this case, the sheath goes beyond the boundaries of the boundary electrode. Thus, the two layers of the shell covering the electrode on both sides can be connected to each other at the edge of the positive electrode by the edge connection.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, указанные отрицательные электроды имеют оболочку, в то время как указанные положительные электроды не имеют оболочки.In a further preferred embodiment of the battery cell of the present invention, said negative electrodes are sheathed while said positive electrodes are unsheathed.

Дополнительные полезные свойства настоящего изобретения описаны и объяснены более подробно ниже со ссылкой на чертежи, примеры и эксперименты.Additional useful features of the present invention are described and explained in more detail below with reference to the drawings, examples and experiments.

На Фиг. 1 продемонстрирован первый вариант осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению в поперечном сечении;On FIG. 1 shows a first embodiment of a battery cell according to the present invention in cross section;

На Фиг. 2 продемонстрирован изображение, полученное на электронном микроскопе, трехмерной пористой структуры металлической пены первого варианта осуществления с Фиг. 1 в качестве детального изображения;On FIG. 2 shows an electron microscope image of the 3D porous structure of the metal foam of the first embodiment of FIG. 1 as a detailed view;

На Фиг. 3 продемонстрирован второй вариант осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению в поперечном сечении;On FIG. 3 shows a second embodiment of a battery cell according to the present invention in cross section;

На Фиг. 4 в деталях продемонстрирован второй вариант осуществления с Фиг. 3;On FIG. 4 shows in detail the second embodiment of FIG. 3;

На Фиг. 5 продемонстрирован третий вариант осуществления элемента аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению в разобранном виде;On FIG. 5 shows a third embodiment of a battery cell according to the present invention in an exploded view;

На Фиг. 6 продемонстрирована разрядная емкость в качестве функции от количества циклов исследованных полных элементов, которые содержат оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) и LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC811) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода;On FIG. 6 shows the discharge capacity as a function of the number of cycles of the studied complete cells, which contain LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) and LiNi 0.8 Mn 0 lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide, 1 Co 0.1 O 2 (NMC811) as said active material of said positive electrode;

На Фиг. 7 продемонстрирована разрядная емкость в качестве функции от количества циклов исследованных полных элементов, которые содержат оксид лития кобальта LiCoO2 (LCO) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода, при этом исследуемый полный элемент сравнения заполнен электролитом сравнения, а исследуемый полный элемент заполнен электролитом 1 из Примера 2;On FIG. 7 shows the discharge capacity as a function of the number of cycles of the studied complete cells, which contain lithium cobalt oxide LiCoO 2 (LCO) as the indicated active material of the indicated positive electrode, while the studied full reference cell is filled with a reference electrolyte, and the studied complete cell is filled with electrolyte 1 from Example 2;

На Фиг. 8 продемонстрирована разрядная емкость в качестве функции от количества циклов исследованных полных элементов, содержащих оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода, при этом исследуемый полный элемент сравнения заполнен электролитом сравнения, а исследуемый полный элемент заполнен электролитом 1 из Примера 2;On FIG. 8 shows the discharge capacity as a function of the number of cycles of the investigated complete cells containing LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide as the indicated active material of the indicated positive electrode, while the studied complete element of comparison is filled with electrolyte reference, and the studied full element is filled with electrolyte 1 from Example 2;

На Фиг. 9 продемонстрирована разрядная емкость в качестве функции от количества циклов исследуемого полного элемента, содержащего оксид металла состава Li1,16Mn0,61Ni0,15Co0,16O2 в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода, при этом конечное напряжение заряда составляет 4,8 вольт;On FIG. 9 shows the discharge capacity as a function of the number of cycles of the studied complete cell containing metal oxide of the composition Li 1.16 Mn 0.61 Ni 0.15 Co 0.16 O 2 as the specified active material of the specified positive electrode, while the final charge voltage is 4.8 volts;

На Фиг. 10 продемонстрирован профиль потенциала в вольтах [В] в качестве функции процента заряда цикла 1 и цикла 2 исследуемого полного элемента, содержащего оксид металла состава Li1,16Mn0,61Ni0,15Co0,16O2 в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода;On FIG. 10 shows the potential profile in volts [V] as a function of the percentage charge of cycle 1 and cycle 2 of the investigated complete cell containing a metal oxide of the composition Li 1.16 Mn 0.61 Ni 0.15 Co 0.16 O 2 as the indicated active material. said positive electrode;

На Фиг. 11 продемонстрирован профиль потенциала в вольтах [В] трех исследуемых полных элементов, которые заполнены электролитами 1, 3 и 4 из Примера 2, при зарядке отрицательного электрода в качестве функции емкости, которая связана с теоретической емкостью отрицательного электрода, во время формирования слоя покрытия на указанном отрицательном электроде;On FIG. 11 shows the potential profile in volts [V] of the three complete cells under study, which are filled with electrolytes 1, 3 and 4 from Example 2, when the negative electrode is charged as a function of capacitance, which is related to the theoretical capacitance of the negative electrode, during the formation of a coating layer on the indicated negative electrode;

На Фиг. 12 продемонстрирован профиль потенциала в процессе разряда в вольтах в качестве функции процента заряда трех исследуемых полных элементов которые заполнены электролитами 1, 3 и 4 из Примера 2 и содержат оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) в качестве активного материала электрода;On FIG. 12 shows the discharge potential profile in volts as a function of percent charge of the three complete cells under study that are filled with electrolytes 1, 3 and 4 of Example 2 and contain lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC) as the electrode active material;

На Фиг. 13 продемонстрирована проводимость в [мСм/см] электролита 1 из Примера 2 в качестве функции концентрации соединения 1;On FIG. 13 shows the conductivity in [mS/cm] of the electrolyte 1 of Example 2 as a function of the concentration of compound 1;

На Фиг. 14 продемонстрирована проводимость в [мСм/см] электролита 3 из Примера 2 в качестве функции концентрации соединения 3; иOn FIG. 14 shows the conductivity in [mS/cm] of the electrolyte 3 of Example 2 as a function of the concentration of compound 3; and

На Фиг. 15 продемонстрирована проводимость в [мСм/см] электролита 4 из Примера 2 в качестве функции концентрации соединения 4.On FIG. 15 shows the conductivity in [mS/cm] of the electrolyte 4 of Example 2 as a function of the concentration of compound 4.

На Фиг. 1 продемонстрирован первый вариант осуществления элемента аккумуляторной батареи 2 согласно настоящему изобретению в поперечном сечении. Указанный элемент аккумуляторной батареи 2 сконструирован в виде призматической ячейки и имеет корпус 1, среди прочего. Указанный корпус 1 включает набор электродов 3, который содержит три положительных электрода 4 и четыре отрицательных электрода 5. Указанные положительные электроды 4 и указанные отрицательные электроды 5 расположены поочередно в указанном наборе электродов 3. Указанный корпус 1 может, тем не менее, также содержать больше положительных электродов 4 и/или отрицательных электродов 5. В общем, предпочтительно, когда количество отрицательных электродов 5 на один больше количества положительных электродов 4. Это является следствием того, что внешние торцы набора электродов представляют собой поверхности электродов указанных отрицательных электродов 5. Электроды 4, 5 подключаются к соответствующим контактам 9, 10 элемента аккумуляторной батареи 2 через электродные соединения 6, 7. Элемент аккумуляторной батареи 2 заполнен электролитом на основе SO2 так, что указанный электролит проникает насколько это возможно во все поры или полости, в частности внутрь электродов 4, 5. Указанный электролит не показан на Фиг. 1. В настоящем варианте осуществления, указанные положительные электроды 4 содержат соединение-интеркалятор в качестве активного материала. Этим соединением-интеркалятором является LiCoO2.On FIG. 1 shows a first embodiment of a battery cell 2 according to the present invention in cross section. Said battery cell 2 is designed as a prismatic cell and has a housing 1, among other things. Said housing 1 includes a set of electrodes 3 which contains three positive electrodes 4 and four negative electrodes 5. Said positive electrodes 4 and said negative electrodes 5 are located alternately in said electrode set 3. Said housing 1 can, however, also contain more positive electrodes. electrodes 4 and/or negative electrodes 5. In general, it is preferable that the number of negative electrodes 5 is one more than the number of positive electrodes 4. This is due to the fact that the outer ends of the set of electrodes are the electrode surfaces of said negative electrodes 5. Electrodes 4, 5 are connected to the corresponding contacts 9, 10 of the battery cell 2 through the electrode connections 6, 7. The battery cell 2 is filled with an electrolyte based on SO 2 so that the specified electrolyte penetrates as far as possible into all pores or cavities, in particular inside the electrodes 4, 5 .Indicated electrolyte not shown in Fig. 1. In the present embodiment, said positive electrodes 4 contain an intercalator compound as an active material. This intercalator compound is LiCoO 2 .

Указанные электроды 4, 5 сконструированы плоскими в настоящем варианте осуществления, то есть, в виде слоев, имеющих толщину, меньшую по отношению к их площади поверхности. Каждый из них отделен друг от друга разделителями 11. Указанный корпус 1 элемента аккумуляторной батареи 2, по сути, выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, при этом указанные электроды 4, 5 и стенки указанного корпуса 1, показанные в разрезе, проходят перпендикулярно плоскости чертежа и по существу являются прямым и плоскими. Тем не менее, элемент аккумуляторной батареи 2 может быть спроектирован как элемент в форме обмотки, в которой указанные электроды состоят из тонких слоев, намотанных вместе с разделительным материалом. Указанные разделители 11, с одной стороны, разделяют указанный положительный электрод 4 и указанный отрицательный электрод 5 пространственно и электрически и, с другой стороны, являются проницаемыми для ионов указанного активного металла, среди прочего. Таким образом создаются большие электрохимически эффективные поверхности, которые обеспечивают соответственно высокий выход по току.Said electrodes 4, 5 are designed flat in the present embodiment, that is, in the form of layers having a thickness less than their surface area. Each of them is separated from each other by separators 11. Said body 1 of the battery cell 2 is essentially made in the form of a rectangular parallelepiped, while said electrodes 4, 5 and the walls of said housing 1, shown in section, run perpendicular to the plane of the drawing and along essentially straight and flat. However, the battery cell 2 can be designed as a winding-shaped cell, in which said electrodes consist of thin layers wound together with a spacer material. Said separators 11, on the one hand, separate said positive electrode 4 and said negative electrode 5 spatially and electrically and, on the other hand, are permeable to said active metal ions, inter alia. In this way, large electrochemically efficient surfaces are created, which provide a correspondingly high current efficiency.

Указанные электроды 4, 5 также имеют разрядный элемент, который служит для обеспечения необходимого электропроводящего соединения указанного активного материала соответствующего электрода. Указанный разрядный элемент контактирует с активным материалом, участвующим в электродной реакции соответствующего электрода 4, 5 (на Фиг. 1 не изображен). Разрядный элемент выполнен в виде пористой металлической пены 18. Металлическая пена 18 расположена во всей толщине указанных электродов 4, 5. Указанный активный материал положительного электрода 4 и указанного отрицательного электрода 5 входит в поры указанной металлической пены 18 так, что он заполняет поры металлической пены равномерно по всей толщину металлической структуры. Указанные положительные электроды 4 содержат связующее для повышения механической прочности. Указанным связующим является фторполимер. Указанные отрицательные электроды 5 содержат углерод в качестве активного материала в форме, подходящей в качестве материала включения для абсорбции ионов лития. Структура указанного отрицательного электрода 5 сходна со структурой указанного положительного электрода 4.Said electrodes 4, 5 also have a discharge element which serves to provide the necessary electrically conductive connection of said active material of the respective electrode. The specified discharge element is in contact with the active material involved in the electrode reaction of the corresponding electrode 4, 5 (not shown in Fig. 1). The discharge element is made in the form of a porous metal foam 18. The metal foam 18 is located throughout the entire thickness of said electrodes 4, 5. The said active material of the positive electrode 4 and the said negative electrode 5 enters the pores of the said metal foam 18 so that it fills the pores of the metal foam evenly throughout the entire thickness of the metal structure. These positive electrodes 4 contain a binder to increase mechanical strength. Said binder is a fluoropolymer. Said negative electrodes 5 contain carbon as an active material in a form suitable as an inclusion material for absorption of lithium ions. The structure of said negative electrode 5 is similar to that of said positive electrode 4.

На Фиг. 2 приведено изображение трехмерной пористой структуры металлической пены 18 первого варианта осуществления с Фиг. 1, полученное на электронном микроскопе. Исходя из указанной шкалы, можно видеть, что поры Р имеют средний диаметр более 100 мкм, то есть имеют относительно большие размеры. Это металлическая пена представляет собой металлическую пену, выполненную из никеля.On FIG. 2 is a three-dimensional view of the porous structure of the metal foam 18 of the first embodiment of FIG. 1 obtained with an electron microscope. Based on this scale, it can be seen that the pores P have an average diameter of more than 100 μm, that is, they are relatively large. This metal foam is a metal foam made of nickel.

На Фиг. 3 продемонстрирован второй вариант осуществления элемента аккумуляторной батареи 20 согласно настоящему изобретению в поперечном сечении. Указанный второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, показанного на Фиг. 1, тем, что указанный набор электродов содержит положительный электрод 23 и два отрицательных электрода 22. Каждый из них отделен друг от друга разделителями 21 и помещены в корпус 28. Указанный положительный электрод 23 имеет разрядный элемент 26 в форме плоской металлической фольги, на обе стороны которой нанесен указанный активный материал 24 указанного положительного электрода 23. Указанные отрицательные электроды 22 также содержат разрядный элемент 27 в форме плоской металлической фольги, на обе стороны которой нанесен указанный активный материал 25 указанного отрицательного электрода 22. В качестве альтернативы, Плоские разрядные элементы краев электродов, то есть указанные электроды, замыкающие электродную батарею, могут быть покрыты активным материалом только с одной стороны. Сторона без покрытия обращена к корпусу 28. Указанные электроды 22, 23 соединены с соответствующими контактами 31, 32 элемента аккумуляторной батареи 20 через соединители 29, 30 электродов.On FIG. 3 shows a second embodiment of a battery cell 20 according to the present invention in cross section. This second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1, in that said set of electrodes comprises a positive electrode 23 and two negative electrodes 22. Each of them is separated from each other by separators 21 and placed in a housing 28. Said positive electrode 23 has a discharge element 26 in the form of a flat metal foil, on both sides on which said active material 24 of said positive electrode 23 is deposited. Said negative electrodes 22 also comprise a discharge element 27 in the form of a flat metal foil, on both sides of which said active material 25 of said negative electrode 22 is deposited. Alternatively, flat electrode edge discharge elements, that is, said electrodes terminating the electrode stack may be coated with active material on only one side. The uncoated side faces the housing 28. Said electrodes 22, 23 are connected to the respective contacts 31, 32 of the battery cell 20 via electrode connectors 29, 30.

На Фиг. 4 показана плоская металлическая фольга, которая служит разрядным элементом 26, 27 для указанных положительных электродов 23 и указанных отрицательных электродов 22 во втором варианте осуществления с Фиг. 3. Эта металлическая фольга имеет перфорированную или сетчатую структуру, имеющую толщину 20 мкм..On FIG. 4 shows a flat metal foil which serves as the discharge element 26, 27 for said positive electrodes 23 and said negative electrodes 22 in the second embodiment of FIG. 3. This metal foil has a perforated or mesh structure, having a thickness of 20 microns.

На Фиг. 5 показан третий вариант осуществления элемента аккумуляторной батареи 40 согласно настоящему изобретению в разобранном виде. Этот третий вариант осуществления отличается от двух описанных выше тем, что указанный положительный электрод 44 обернут оболочкой 13. В этом случае площадь поверхности оболочки 13 больше площади поверхности положительного электрода 44, граница 14 показана на Фиг. 5 пунктирной линией. Два слоя 15, 16 оболочки 13, оборачивающей указанный положительный электрод 44 с обеих сторон, соединены друг с другом на периферийном крае указанного положительного электрода 44 краевым соединением 17. Два отрицательных электрода 45 не обернуты. Указанные электроды 44 и 45 могут быть соединены соединителями 46 и 47 электродов.On FIG. 5 shows a third embodiment of a battery cell 40 according to the present invention in an exploded view. This third embodiment differs from the two described above in that said positive electrode 44 is wrapped by sheath 13. In this case, the surface area of sheath 13 is larger than that of positive electrode 44, boundary 14 is shown in FIG. 5 dotted line. The two layers 15, 16 of the sheath 13 wrapping said positive electrode 44 on both sides are connected to each other at the peripheral edge of said positive electrode 44 by an edge connection 17. The two negative electrodes 45 are not wrapped. Said electrodes 44 and 45 can be connected by electrode connectors 46 and 47.

Пример 1: Изготовление электролита сравненияExample 1: Preparation of a Reference Electrolyte

Электролит сравнения, использованный в Примерах, описанных ниже, изготавливали способом, описанным в документе ЕР 2954588 В1. Сначала, литий хлорид (LiCl) сушили под вакуумом при 120°С в течение трех суток (здесь и далее обозначенный как [V4]). Частицы алюминия (Al) сушили под вакуумом в течение двух дней при 450°С. LiCl, алюминий хлорид (AlCl3) и Al смешивали вместе в молярном соотношении AlCl3:LiCl:Al 1:1.06:0.35 в стеклянной бутылке, содержащей отверстие для выхода газа. Затем эту смесь подвергали поэтапной термообработке с получением расплавленной соли. После охлаждения образовавшийся солевой расплав отфильтровывали, затем охлаждали до комнатной температуры и наконец добавляли SO2 до достижения желаемого молярного соотношения SO2 к LiAlCl4. Полученный таким образом электролит сравнения имел состав LiAlCl4 * х SO2, при этом х зависит от количества добавленного SO2.The reference electrolyte used in the Examples described below was made by the method described in EP 2954588 B1. First, lithium chloride (LiCl) was dried under vacuum at 120°C for three days (hereinafter referred to as [V4]). Particles of aluminum (Al) were dried under vacuum for two days at 450°C. LiCl, aluminum chloride (AlCl 3 ) and Al were mixed together in a molar ratio of AlCl 3 :LiCl:Al 1:1.06:0.35 in a glass bottle containing a gas outlet. Then this mixture was subjected to staged heat treatment to obtain a molten salt. After cooling, the resulting salt melt was filtered, then cooled to room temperature and finally SO 2 was added until the desired molar ratio of SO 2 to LiAlCl 4 was reached. The reference electrolyte thus obtained had the composition LiAlCl 4 * x SO 2 , with x depending on the amount of added SO 2 .

Пример 2: Изготовление четырех вариантов осуществления 1, 2, 3 и 4 электролит на основе SO2 для элемента батареиExample 2: Fabrication of Four Embodiments 1, 2, 3 and 4 SO 2 Based Electrolyte for a Battery Cell

Четыре варианта осуществления 1, 2, 3 и 4 электролит на основе SO2 получали для экспериментов, описанных ниже (здесь и далее обозначенных как Электролиты 1, 2, 3 и 4). Для этой цели, сначала готовили четыре различные первые проводящие соли в соответствии с формулой (I) с использованием способов получения, описанных в следующих документах [V5], [V6] и [V7]:Four embodiments 1, 2, 3 and 4, an SO 2 based electrolyte was prepared for the experiments described below (hereinafter referred to as Electrolytes 1, 2, 3 and 4). For this purpose, four different first conductive salts were first prepared according to formula (I) using the preparation methods described in the following documents [V5], [V6] and [V7]:

[V5] I. Krossing, Chem. Eur. J. 2001, 7, 490;[V5] I. Krossing, Chem. Eur. J. 2001, 7, 490;

[V6] S.M. Ivanova и др., Chem. Eur. J. 2001, 7, 503;[V6] S.M. Ivanova et al., Chem. Eur. J. 2001, 7, 503;

[V7] Tsujioka и др., J. Electrochem. Soc., 2004, 151, A1418[V7] Tsujioka et al., J. Electrochem. Soc., 2004, 151, A1418

Эти четыре различные первые проводящие соли в соответствии с формулой (I) обозначены ниже как соединения 1, 2, 3 и 4. Они происходят из семейства полифторалкоксиалюминатов и получены в гексане согласно следующему уравнению реакции, исходя из LiAlH4 и соответствующего спирта R-OH с R1=R2=R3=R4.These four different first conductive salts according to formula (I) are referred to below as compounds 1, 2, 3 and 4. They come from the polyfluoroalkoxyaluminate family and are prepared in hexane according to the following reaction equation starting from LiAlH 4 and the corresponding alcohol R-OH with R 1 \u003d R 2 \u003d R 3 \u003d R 4 .

Figure 00000006
Figure 00000006

В результате были получены соединения 1, 2, 3 и 4, показанные ниже с использованием структурных формул и формул в развернутом виде:As a result, compounds 1, 2, 3 and 4 were obtained, shown below using the structural formulas and formulas in expanded form:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Сначала соединения 1, 2, 3 и 4 перекристаллизовывали с целью очистки. В результате, остатки продукта LiAlH4 были удалены из указанной первой проводящей соли, поскольку указанный продукт может привести к образованию искр с возможными имеющимися следами воды в SO2.First, compounds 1, 2, 3 and 4 were recrystallized for purification. As a result, residues of the LiAlH 4 product were removed from said first conductive salt, since said product could lead to sparks with possible traces of water present in SO 2 .

Соединения 1, 2, 3 и 4 затем растворяли в SO2. Было обнаружено, что соединения 1, 2, 3 и 4 хорошо растворяются в SO2.Compounds 1, 2, 3 and 4 were then dissolved in SO 2 . Compounds 1, 2, 3 and 4 were found to be highly soluble in SO 2 .

Изготовление электролитов 1, 2, 3 и 4 осуществляли при низкой температуре или под давлением в соответствии со стадиями процесса с 1 по 4, перечисленными ниже:The manufacture of electrolytes 1, 2, 3 and 4 was carried out at low temperature or under pressure in accordance with process steps 1 to 4 listed below:

1) помещение соответствующих соединений 1, 2, 3 и 4 в напорный поршень каждый с напорной трубкой,1) placing the respective connections 1, 2, 3 and 4 in the pressure piston each with a pressure tube,

2) откачка нагнетательных поршней,2) pumping out the injection pistons,

3) впуск жидкого SO2 и3) liquid SO 2 inlet and

4) повторение стадий 2+3 пока не будет добавлено необходимое количество SO2.4) repeat steps 2+3 until the required amount of SO 2 is added.

Соответствующая концентрация соединений 1, 2, 3 и 4 в электролитах 1, 2, 3 и 4 была 0,6 моль/л (молярная концентрация в пересчете на 1 литр указанного электролита), если иное не указано в описании эксперимента. Указанные эксперименты, описанные ниже, осуществляли с использованием электролитов 1, 2, 3 и 4 и электролита сравнения.The corresponding concentration of compounds 1, 2, 3 and 4 in electrolytes 1, 2, 3 and 4 was 0.6 mol/l (molar concentration in terms of 1 liter of the indicated electrolyte), unless otherwise indicated in the description of the experiment. These experiments, described below, were carried out using electrolytes 1, 2, 3 and 4 and a reference electrolyte.

Пример 3: Изготовление исследованных полных элементовExample 3: Production of investigated complete elements

Исследуемые полные элементы, использовавшиеся в указанных экспериментах, описанных ниже, представляют собой элементы аккумуляторной батареи, содержащей два отрицательных электрода и один положительный электрод, каждый разделенный разделителем. Указанный положительный электрод содержал активный материал, медиатор проводимости и связующее. Указанные отрицательные электроды содержали графит в качестве указанного активного материала и также связующее. Как указано в этих экспериментах, указанные отрицательные электроды также могут содержать дополнительный материал проводимости. Указанный активный материал указанного положительного электрода назван в соответствующем эксперименте. Разрядный элемент положительного и отрицательного электродов были выполнены из никеля. Среди прочего, целью исследований являлось подтверждение использования различных активных материалов для указанного положительного электрода в элементе батареи согласно настоящему изобретению в комбинации с указанным электролитом согласно настоящему изобретению. В Таблице 3 показано какие активные материалы исследовали для указанного положительного электрода и какой Верхний потенциал был использован.The investigated complete cells used in these experiments, described below, are cells of a storage battery containing two negative electrodes and one positive electrode, each separated by a separator. Said positive electrode contained an active material, a conduction mediator and a binder. Said negative electrodes contained graphite as said active material and also a binder. As indicated in these experiments, these negative electrodes may also contain additional conductive material. Said active material of said positive electrode is named in the corresponding experiment. The discharge element of the positive and negative electrodes were made of nickel. Among other things, the aim of the studies was to confirm the use of different active materials for said positive electrode in a battery cell according to the present invention in combination with said electrolyte according to the present invention. Table 3 shows which active materials were tested for the indicated positive electrode and which Upper Potential was used.

Figure 00000009
Figure 00000009

Каждый из исследуемых полных элементов был заполнен указанным электролитом, требуемым для указанных экспериментов, то есть, либо электролитом сравнения, либо электролитами 1, 2, 3 или 4.Each of the studied complete cells was filled with the specified electrolyte required for the specified experiments, that is, either the reference electrolyte or electrolytes 1, 2, 3 or 4.

Для каждого эксперимента было изготовлено несколько, то есть от двух до четырех идентичных исследуемых полных элементов. Результаты, представленные в указанных экспериментах, представляют собой средние значения измеренных значений, полученных для идентичных тестовых полных элементов.For each experiment, several, that is, from two to four identical complete elements under study, were made. The results presented in these experiments are the averages of the measured values obtained for identical test complete elements.

Пример 4: Измерение исследуемых полных элементовExample 4: Measurement of the studied complete elements

Для измерений исследуемых полных элементов, например, определяли разрядную емкость в зависимости от количества циклов. Для этой цели, исследуемые полные элементы заряжали зарядным током определенный интенсивности вплоть до определенного максимального потенциала. Соответствующий Верхний потенциал удерживали до тех пор пока зарядный ток не падал до определенного значения. Затем осуществляли разряд разрядным током определенной интенсивности вплоть до определенного разрядного потенциала. Этот метод зарядки представляет собой так называемую зарядку I/U. Этот процесс повторяли в зависимости от желаемого количества циклов. Верхний потенциал или разрядный потенциал и соответствующие интенсивности зарядного или разрядного тока приведены в указанных экспериментах. Значение, до которого должен был упасть зарядный ток, также описано в указанных экспериментах.For measurements of the studied complete elements, for example, the discharge capacity was determined depending on the number of cycles. For this purpose, the studied complete cells were charged with a charging current of a certain intensity up to a certain maximum potential. The corresponding Upper Potential was held until the charging current dropped to a certain value. Then, a discharge was carried out with a discharge current of a certain intensity up to a certain discharge potential. This charging method is the so-called I/U charging. This process was repeated depending on the desired number of cycles. The upper potential or discharge potential and the corresponding charge or discharge current intensities are given in the indicated experiments. The value to which the charging current had to fall is also described in the indicated experiments.

Термин "верхний потенциал" используют в качестве синонима для терминов "зарядный потенциал", "зарядный вольтаж", "конечный зарядный вольтаж" и "верхний предел потенциала". Термины обозначают напряжение/потенциал до которого заряжается элемент или аккумулятор с помощью зарядного устройства.The term "upper potential" is used as a synonym for the terms "charging potential", "charging voltage", "final charging voltage" and "upper potential limit". The terms denote the voltage/potential to which a cell or battery is charged using a charger.

Батарею предпочтительно заряжали при скорости заряда С/2 и при температуре 22°С. При зарядке или разрядке 1С, по определению, номинальная емкость исследуемого полного элемента заряжается или разряжается за один час. Скорость заряда С/2 означает время зарядки 2 часа.The battery was preferably charged at a charge rate of C/2 and at a temperature of 22°C. When charging or discharging 1C, by definition, the nominal capacity of the complete cell under study is charged or discharged in one hour. Charge rate C/2 means 2 hours charging time.

Термин "разрядный потенциал" используют как синоним термина "нижний вольтаж элемента". Это описывает напряжение/потенциал до которого элемент или батарея разряжаются с помощью зарядного устройства.The term "discharge potential" is used as a synonym for the term "low cell voltage". This describes the voltage/potential to which a cell or battery is discharged by a charger.

Батарею предпочтительно разряжали при силе тока C/2 и при температуре 22°C.The battery was preferably discharged at a C/2 current and at a temperature of 22°C.

Разрядная емкость определяется разрядным током и временем, пока не будут выполнены критерии прекращения разряда. Соответствующие Фигуры показывают средние значения разрядных емкостей в качестве функций от количества циклов. Эти средние значения разрядной емкости выражаются в процентах от номинальной емкости, часто нормированной по максимальной емкости, которая была достигнута в соответствующем исследовании. Номинальную емкость получали вычитанием из теоретической емкости положительного электрода той мощности, которая потребляется в первом цикле для образования слоя покрытия на отрицательном электроде. Этот слой покрытия образуется на указанном отрицательном электроде при первой зарядке исследованного полного элемента. Ионы лития необратимо расходуются на образование слоя покрытия, так что соответствующая исследованная полная ячейка имеет меньшую циклическую емкость, доступную для последующих циклов.The discharge capacity is determined by the discharge current and the time until the discharge termination criteria are met. The corresponding Figures show the average discharge capacities as a function of the number of cycles. These average discharge capacities are expressed as a percentage of nominal capacity, often normalized to the maximum capacity that was achieved in the respective study. The nominal capacity was obtained by subtracting from the theoretical capacity of the positive electrode the power consumed in the first cycle to form a coating layer on the negative electrode. This coating layer is formed on the specified negative electrode when the investigated complete cell is first charged. Lithium ions are irreversibly consumed in the formation of the coating layer, so that the corresponding complete cell studied has a lower cyclic capacity available for subsequent cycles.

Эксперимент 1: Исследование полных элементов, содержащих оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) и LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC811) в качестве активных материалов электродов.Experiment 1: Investigation of complete cells containing LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) and LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 (NMC) lithium oxide nickel manganese cobalt (NMC) NMC811) as active electrode materials.

Эксперимент осуществляли в исследовании полных элементов в соответствии с Примером 3 с использованием положительных электродов, выполненных из оксида лития никеля марганца кобальта состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) и LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC811) в качестве активных материалов электродов. Соединения состава NMC могут заряжаться в элементе батареи, содержащей подходящий электролит, вплоть до верхних потенциалов, а затем снова разряжается. Исследуемые полные элементы заполняли электролитом 1, описанным в Примере 2. Три исследованных полных элементов содержали положительный электроды, содержащие указанное соединение NMC622, и в одном исследованном полном элементе использовали NMC811 в качестве активного высоковольтного катодного материала.The experiment was carried out in the study of complete cells in accordance with Example 3 using positive electrodes made of lithium oxide nickel manganese cobalt composition LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) and LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 (NMC811) as active electrode materials. Compounds of the NMC composition can be charged in a battery cell containing a suitable electrolyte up to high potentials and then discharged again. The studied complete cells were filled with the electrolyte 1 described in Example 2. Three of the investigated complete cells contained positive electrodes containing the indicated compound NMC622, and one investigated complete cell used NMC811 as an active high voltage cathode material.

Для определения разрядных емкостей (см. Пример 4) исследуемые полные элементы заряжали силой тока от 50 мА вплоть до различных верхних потенциалом. Соответствующий верхний потенциал сохранялся до тех пор, пока зарядный ток не падал до 40 мА. Затем происходил разряд с силой тока 50 мА вплоть до разрядного потенциала 2,5 вольт. Верхний потенциал для трех исследованных полных элементов с NMC622 составлял 4,4 вольт, 4,6 вольт и 5,0 вольт. Верхний потенциал исследуемого полного элемента NMC811 составил 4,6 вольт.To determine the discharge capacities (see Example 4), the studied complete cells were charged with a current of 50 mA up to various upper potentials. The corresponding upper potential was maintained until the charging current dropped to 40 mA. Then there was a discharge with a current of 50 mA up to a discharge potential of 2.5 volts. The upper potential for the three total cells studied with NMC622 was 4.4 volts, 4.6 volts, and 5.0 volts. The upper potential of the investigated full cell NMC811 was 4.6 volts.

На Фиг. 6 показаны средние значения разрядных емкостей четырех исследованных полных элементов в качестве функции от количества циклов. Эти средние значения разрядных емкостей соответственно выражены в процентах от номинальной емкости [% номинальной емкости]. Профиль разрядных емкостей исследованных полных элементов имеет равномерный, слегка уменьшающийся профиль. Снижение емкости несколько больше у тех исследованных полных элементов, которые были задействованы при более высоком верхнем потенциале. Сходные эксперименты с использованием органических литий-ионных элементов осуществляли в указанной выше публикации [V1] из предшествующего уровня техники с использованием катодов NMC и указанного органического электролита LP57, который имеет состав 1 М LiPF6 в ЕС:ЕМС 3:7. Таблица 4 содержит результаты сравнения Эксперимента 1 с результатами эксперимента из [V1].On FIG. 6 shows the average values of the discharge capacities of the four studied complete cells as a function of the number of cycles. These average discharge capacities are respectively expressed as a percentage of the rated capacity [% of rated capacity]. The profile of the discharge capacities of the studied complete elements has a uniform, slightly decreasing profile. The decrease in capacitance is somewhat greater for those investigated complete elements that were used at a higher upper potential. Similar experiments using organic lithium-ion cells were carried out in the above publication [V1] from the prior art using NMC cathodes and the specified organic electrolyte LP57, which has a composition of 1 M LiPF 6 in EC:EMC 3:7. Table 4 contains the results of the comparison of Experiment 1 with the results of the experiment from [V1].

Выдающиеся свойства элементов батареи согласно настоящему изобретению становятся очевидными при сравнении с предшествующим уровнем техники. Катодный материал NMC (622) в аккумуляторных элементах предшествующего уровня техники демонстрирует, что в 300-м цикле только 94% разрядной емкости при верхнем потенциале 4,4 Вольт и только 39% разрядной емкости при верхнем потенциале 4,6 Вольт. Для сравнения, элемент согласно настоящему изобретению, содержащий катодный материал NMC (622), показывает в 300-м цикле 97% разрядной емкости при 4,4 вольт, 91% разрядной емкости при 4,6 вольт и даже значение 84% при очень высоком верхнем потенциале 5,0 вольт.The outstanding properties of the battery cells of the present invention become apparent when compared with the prior art. The NMC (622) cathode material in prior art battery cells shows that in the 300th cycle only 94% discharge capacity at a top potential of 4.4 Volts and only 39% discharge capacity at a top potential of 4.6 Volts. In comparison, the cell of the present invention containing NMC (622) cathode material shows in the 300th cycle 97% discharge capacity at 4.4 volts, 91% discharge capacity at 4.6 volts, and even a value of 84% at very high upper potential of 5.0 volts.

Указанный катодный материал NMC (811) демонстрирует 66% разрядной емкости на 300-м цикле при верхнем потенциале 4,4 вольт при измерениях из предшествующего уровня техники. Тот же материал все еще демонстрирует высокую разрядную емкость в 90% в элементе батареи согласно настоящему изобретению при верхнем потенциале 4,6 вольт.Said NMC (811) cathode material exhibits 66% discharge capacity at 300 cycles at a top potential of 4.4 volts as measured in the prior art. The same material still exhibits a high discharge capacity of 90% in the battery cell of the present invention at an upper potential of 4.6 volts.

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Эксперимент 2: Исследование полных элементов, содержащих оксид лития кобальта LiCoO2 (LCO) в качестве активного материала электродаExperiment 2: Investigation of complete cells containing lithium cobalt oxide LiCoO 2 (LCO) as active electrode material

В дальнейшем эксперименте, два исследованных полных элемента производили в соответствии с Примером 3. Указанный активный материал указанных положительных электродов (катодов) состоял из оксида лития кобальта (LCO).In a further experiment, the two investigated complete cells were produced in accordance with Example 3. Said active material of said positive electrodes (cathodes) consisted of lithium cobalt oxide (LCO).

Первый исследованный полный элемент наполняли электролитом сравнения в соответствии с Примером 1 для этого Эксперимента 2. Указанный электролит имел состав LiAlCl4 * 6 SO2. Два исследованных полных элемента заполняли электролитом 1, описанным в Примере 2. Исследованные полные элементы исследовали в циклах как описано в Эксперименте 1 для определения разрядных емкостей (см. Пример 4). Верхний потенциал элемента батареи, содержащего электролит сравнения, составил 4,2 вольт, а элемента согласно настоящему изобретению - 4,4 вольт.The first complete cell tested was filled with a reference electrolyte according to Example 1 for this Experiment 2. Said electrolyte had the composition LiAlCl 4 * 6 SO 2 . The two studied complete cells were filled with electrolyte 1 described in Example 2. The studied complete cells were examined in cycles as described in Experiment 1 to determine the discharge capacities (see Example 4). The upper potential of the battery cell containing the reference electrolyte was 4.2 volts, and that of the cell according to the present invention was 4.4 volts.

На Фиг. 7 продемонстрированы средние значения разрядных емкостей двух исследованных полных элементов в качестве функции от количества циклов. Эти средние значения разрядных емкостей соответственно выражены в виде процента номинальной емкости [% номинальной емкости]. Профиль разрядных емкостей двух исследованных полных элементов демонстрирует совершенно различные характеристики.On FIG. Figure 7 shows the average values of the discharge capacities of the two studied complete cells as a function of the number of cycles. These average discharge capacities are respectively expressed as a percentage of nominal capacity [% of nominal capacity]. The discharge capacitance profile of the two studied complete cells demonstrates completely different characteristics.

Разрядная емкость исследуемого полного элемента, содержащего электролит сравнения начинает возрастать на 45-м цикле, а затем круто падает с 55-го цикла до емкости только 50%, достигаемой на 80-м цикле. Указанный исследованный полный элемент необратимо поврежден. Элемент батареи, который содержит комбинацию электрода, содержащего оксид лития кобальта в качестве указанного активного материала, и электролита сравнения не является стабильным при верхнем потенциале 4,2 вольт.The discharge capacity of the studied complete cell containing the reference electrolyte begins to increase at the 45th cycle, and then drops steeply from the 55th cycle to a capacity of only 50%, achieved at the 80th cycle. The specified examined complete element is irreversibly damaged. A battery cell that contains a combination of an electrode containing lithium cobalt oxide as the specified active material and a reference electrolyte is not stable at an upper potential of 4.2 volts.

Элемент согласно настоящему изобретению демонстрирует очень стабильные характеристики разрядной емкости. Емкость 97% все еще достижима на 200-м цикле. Из-за технического обслуживания прибора в замере между циклами 125 и 126 пришлось сделать перерыв. Емкость после перерыва увеличилась на 2%, поэтому профиль разрядной емкости в этой точке показывает локальный максимум.The cell according to the present invention exhibits very stable discharge capacity characteristics. 97% capacity is still achievable at cycle 200. Due to the maintenance of the instrument, a break had to be taken between cycles 125 and 126 in the measurement. The capacity increased by 2% after the interruption, so the discharge capacity profile at this point shows a local maximum.

Эксперимент 3: Исследование полных элементов, содержащих оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) в качестве активного материала электродаExperiment 3: Investigation of complete cells containing lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide of composition LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) as electrode active material

Эксперимент 2 повторяли с использованием оксида лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) в качестве указанного активного материала указанных положительных электродов (катодов). Два исследованных полных элемента снова производили в соответствии с Примером 3.Experiment 2 was repeated using LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide as said active material of said positive electrodes (cathodes). The two complete cells tested were again produced according to Example 3.

Первый исследованный полный элемент наполняли электролитом сравнения в соответствии с Примером 1. Указанный электролит имел состав LiAlCl4 * 6 SO2. Два исследованных полных элемента заполняли электролитом 1, описанным в Примере 2. Исследованные полные элементы исследовали в циклах как описано в Эксперименте 1 для определения разрядных емкостей (см. Пример 4). Верхний потенциал первого исследованного полного элемента, содержащего электролит сравнения составлял 4,2 вольт, а второго исследованного полного элемента - 4,4 вольт.The first complete cell examined was filled with a reference electrolyte in accordance with Example 1. Said electrolyte had the composition LiAlCl 4 * 6 SO 2 . The two studied complete cells were filled with electrolyte 1 described in Example 2. The studied complete cells were examined in cycles as described in Experiment 1 to determine the discharge capacities (see Example 4). The upper potential of the first studied complete cell containing the reference electrolyte was 4.2 volts, and the second studied complete cell was 4.4 volts.

На Фиг. 8 продемонстрированы средние значения разрядных емкостей указанных двух исследованных полных элементов в качестве функции от количества циклов. Эти средние значения разрядных емкостей соответственно выражены в виде процента номинальной емкости [% номинальной емкости]. Здесь также профиль разрядных емкостей двух исследованных полных элементов демонстрирует совершенно различные характеристики.On FIG. 8 shows the average values of the discharge capacities of these two studied complete cells as a function of the number of cycles. These average discharge capacities are respectively expressed as a percentage of nominal capacity [% of nominal capacity]. Here, too, the profile of the discharge capacities of the two studied complete cells demonstrates completely different characteristics.

Разрядная емкость первого исследованного полного элемента, содержащего электролит сравнения, начинает неуклонно падать с 75-го цикла после предыдущих флуктуаций. Емкость достигает только 86% на 130-м цикле. Указанный первый исследованный полный элемент необратимо поврежден. Элемент батареи, который содержит комбинацию электрода, содержащего оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) в качестве указанного активного материала, и электролит сравнения не является стабильным при верхнем потенциале 4,2 вольт.The discharge capacity of the first studied complete cell containing the reference electrolyte begins to decline steadily from the 75th cycle after the previous fluctuations. The capacity reaches only 86% at the 130th cycle. The specified first complete element examined is irreversibly damaged. A battery cell that contains a combination of an electrode containing lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide of composition LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) as the specified active material and the reference electrolyte is not stable at the upper potential 4.2 volts.

Второй исследованный полный элемент демонстрирует очень стабильные характеристики разрядной емкости. Емкость 97% все еще может быть получена на 200-м цикле.The second complete cell examined exhibits very stable discharge capacity characteristics. A capacity of 97% can still be obtained at the 200th cycle.

Эксперимент 4: Исследование полных элементов, содержащих оксид металла состава Li1,16Mn0,61Ni0,15Co0,16O2 в качестве указанного активного материала указанного положительного электродаExperiment 4: Investigation of complete cells containing a metal oxide of the composition Li 1.16 Mn 0.61 Ni 0.15 Co 0.16 O 2 as the specified active material of the specified positive electrode

Для испытания оксида металла, обогащенного литием и марганцем в качестве активного материала электрода, был произведен исследуемый полный элемент в соответствии с Примером 3. Указанный активный материал положительного электрода (катода) состоял из оксида металла состава Li1,16Mn0,61Ni0,15Co0,16O2, который обогащен литием и марганцем.To test the metal oxide enriched in lithium and manganese as the active material of the electrode, the test complete cell was produced in accordance with Example 3. Said active material of the positive electrode (cathode) consisted of a metal oxide of the composition Li 1.16 Mn 0.61 Ni 0, 15 Co 0.16 O 2 , which is enriched with lithium and manganese.

Указанный исследованный полный элемент наполняли электролитом 1, описанным в Примере 2. Для определения разрядных емкостей (см. Пример 4), указанный исследованный полный элемент заряжали током интенсивности 100 мA вплоть до верхнего потенциала 4,8 вольт. Соответствующий верхний потенциал поддерживали до тех пор, пока зарядный ток не падал до 40 мA. Затем осуществляли разряд током интенсивности 100 мA вплоть до разрядного потенциала 2,0 вольт.Said investigated full cell was filled with electrolyte 1 described in Example 2. To determine the discharge capacities (see Example 4), said investigated complete cell was charged with a current intensity of 100 mA up to an upper potential of 4.8 volts. The corresponding upper potential was maintained until the charging current dropped to 40 mA. Then, the discharge was carried out with a current of intensity of 100 mA up to a discharge potential of 2.0 volts.

На Фиг. 9 продемонстрированы средние значения разрядных емкостей исследуемого полного элемента в качестве функции от количества циклов. Эти средние значения разрядных емкостей соответственно выражены в виде процента номинальной емкости [% номинальной емкости]. Указанный исследованный полный элемент демонстрирует очень стабильные характеристики разрядной емкости. Емкость в 90% все еще может быть получена на 100-м цикле.On FIG. 9 shows the average values of the discharge capacities of the studied complete cell as a function of the number of cycles. These average discharge capacities are respectively expressed as a percentage of nominal capacity [% of nominal capacity]. This investigated full cell shows very stable characteristics of the discharge capacity. A capacity of 90% can still be obtained at the 100th cycle.

На Фиг. 10 продемонстрирован профиль потенциала в вольтах [В] цикла 1 и цикла 2 исследуемого полного элемента, содержащего оксид металла, который обогащен литием и марганцем. Указанный оксид металла активируется на первом цикле, что обеспечивает высокую удельную емкость, характерную для этого материала.On FIG. 10 shows the potential profile in volts [V] of cycle 1 and cycle 2 of the studied complete cell containing a metal oxide that is enriched in lithium and manganese. The specified metal oxide is activated in the first cycle, which provides a high specific capacity characteristic of this material.

Профиль потенциала изображен в качестве функции процента заряда, то есть зависит от максимального заряда исследованного полного элемента. Указанный исследованный полный элемент заряжали током 100 мA вплоть до верхнего потенциала 4,8 V. Указанный потенциал поддерживали до тех пор, пока зарядный ток не падал до 40 мA. Затем осуществляли разряд током интенсивности 100 мA вплоть до разрядного потенциала 2,0 вольт.The potential profile is depicted as a function of the charge percentage, i.e. it depends on the maximum charge of the studied complete element. The indicated complete cell was charged with a current of 100 mA up to an upper potential of 4.8 V. The indicated potential was maintained until the charging current dropped to 40 mA. Then, the discharge was carried out with a current of intensity of 100 mA up to a discharge potential of 2.0 volts.

Кривая потенциала в цикле 1 демонстрирует явно иное поведение, чем кривая потенциала в цикле 2. Это с учетом структурных изменений в материале, известных из литературы. Во время этого процесса происходят необратимые изменения материала, так что активные ионы лития теряются во время активации в первом цикле. Только менее 90% ионов лития может сохраняться обратно в решетке.The potential curve in cycle 1 shows a clearly different behavior than the potential curve in cycle 2. This is in view of the structural changes in the material known from the literature. During this process, irreversible material changes occur, so that active lithium ions are lost during activation in the first cycle. Only less than 90% of the lithium ions can be retained back in the lattice.

На Фиг. 10 продемонстрировано, что во втором цикле происходит повторное сохранение более 90% и при этом безвозвратные потери значительно ниже, чем потери, описанные в литературе.On FIG. 10 demonstrates that in the second cycle over 90% recapture occurs and the deadweight loss is significantly lower than the loss described in the literature.

В цикле 2, высокая стабильность потенциала электролита наиболее очевидна, поскольку почти полная интеркаляция ионов лития происходит в цикле 2 при верхнем конечном зарядном вольтаже 4,8 В.In cycle 2, the high stability of the electrolyte potential is most evident, since almost complete intercalation of lithium ions occurs in cycle 2 at an upper final charge voltage of 4.8 V.

Эксперимент 5: Исследование полных элементов, содержащих оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) состава LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622) в качестве активного материала электрода в комбинации с Электролитом 1, Электролитом 3 и Электролитом 4.Experiment 5: Investigation of complete cells containing LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC622) lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide as active electrode material in combination with Electrolyte 1, Electrolyte 3 and Electrolyte 4 .

Осуществляли различные эксперименты для исследования электролитов 1, 3 и 4 в комбинации с оксидом лития никеля магния кобальта (NMC622) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода. С одной стороны, определяли емкости слоя покрытия электролитов 1, 3 и 4, а с другой стороны определяли разрядные емкости всех трех электролитов.Various experiments were carried out to investigate electrolytes 1, 3 and 4 in combination with lithium nickel magnesium cobalt oxide (NMC622) as said active material of said positive electrode. On the one hand, the capacities of the coating layer of electrolytes 1, 3, and 4 were determined, and on the other hand, the discharge capacities of all three electrolytes were determined.

Три исследованных полных элемента заполняли электролитами 1, 3 и 4, описанными в Примере 2 для определения указанной емкости слоя покрытия. Указанные три исследованных полных элемента содержали оксид лития никеля магния кобальта (NMC622) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода.The three complete cells tested were filled with electrolytes 1, 3 and 4 described in Example 2 to determine the indicated capacitance of the coating layer. Said three complete cells studied contained lithium nickel magnesium cobalt oxide (NMC622) as said active material of said positive electrode.

На Фиг. 11 продемонстрирован потенциал в вольтах исследованных полных элементов при зарядке указанного отрицательного электрода в качестве функции от емкости, которая связана с теоретической емкостью указанного отрицательного электрода. Две изображенные кривые показывают усредненные результаты нескольких экспериментов в исследованными полными элементами, описанными выше. Сначала, исследованные полные элементы заряжали током 15 мА до достижения емкости 125 мАч (Qlad). Затем исследованные полные элементы разряжали при токе 15 мА до достижения потенциала 2,5 вольт. Определяли разрядную емкость (Qent).On FIG. 11 shows the potential in volts of the investigated complete cells when said negative electrode is charged as a function of capacitance, which is related to the theoretical capacitance of said negative electrode. The two curves shown show the average results of several experiments in the studied full elements described above. First, the studied complete cells were charged with a current of 15 mA until a capacity of 125 mAh (Q lad ) was reached. Then the studied complete cells were discharged at a current of 15 mA until a potential of 2.5 volts was reached. The discharge capacity (Q ent ) was determined.

Емкость в % от теоретической, использованную для формирования указанного слоя покрытия на указанном отрицательном электроде, рассчитывали в соответствии со следующей формулой:The % of theoretical capacitance used to form the specified coating layer on the specified negative electrode was calculated according to the following formula:

Емкость слоя покрытия = (Qlad (125 мАч) - Qent (х мАч)) / QNEL Coating capacity = (Q lad (125 mAh) - Q ent (x mAh)) / Q NEL

QNEL - теоретическая емкость указанного отрицательного электрода. Указанную теоретическую емкость рассчитывали, в случае графита, до значения 372 мАч/г.Q NEL is the theoretical capacitance of said negative electrode. The indicated theoretical capacity was calculated, in the case of graphite, up to a value of 372 mAh/g.

Указанные емкости слоев покрытия [в % от теоретической емкости указанного отрицательного электрода] составили 7,83% в Электролите 1, 17,77% в Электролите 4 и 20,02% в Электролите 3. Даже при несколько более высоких значениях указанных емкостей слоя покрытия в электролитах 3 и 4, элемент батареи может очень хорошо функционировать с использованием этих электролитов в комбинации с возможностью использования высоковольтных катодов вплоть до 5 вольт.The reported capacitances of the coating layers [in % of the theoretical capacitance of the specified negative electrode] were 7.83% in Electrolyte 1, 17.77% in Electrolyte 4, and 20.02% in Electrolyte 3. electrolytes 3 and 4, the battery cell can function very well using these electrolytes in combination with the ability to use high voltage cathodes up to 5 volts.

Для экспериментов разряда, три исследованных полных элемента в соответствии с Примером 3 заполняли электролитами 1, 3 и 4, описанными в Примере 2. Исследованные полные элементы содержали оксид лития никеля марганца кобальта (NMC) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода. Для определения разрядных емкостей (см. Пример 4), исследованные полные элементы заряжали током интенсивности 15 мA вплоть до емкости 125 мAч. Затем осуществляли разряд током интенсивности 15 мA вплоть до разрядного потенциала 2,5 вольт.For the discharge experiments, three investigated complete cells in accordance with Example 3 were filled with electrolytes 1, 3 and 4 described in Example 2. The studied complete cells contained lithium nickel manganese cobalt (NMC) oxide as the specified active material of the specified positive electrode. To determine the discharge capacities (see Example 4), the studied complete cells were charged with a current of intensity of 15 mA up to a capacity of 125 mAh. Then, the discharge was carried out with a current of intensity of 15 mA up to a discharge potential of 2.5 volts.

На Фиг. 12 продемонстрирован профиль потенциала во время разряда сверх разряженного количества заряда в % [% максимального заряда (разряда)]. Все исследованные полные элементы продемонстрировали пологую кривую разряда, необходимую для нормальной работы элемента батареи.On FIG. 12 shows the potential profile during discharge of an over-discharged amount of charge in % [% of maximum charge (discharge)]. All complete cells examined exhibited the flat discharge curve necessary for normal battery cell operation.

Эксперимент 6: Определение проводимостей электролитов 1, 3 и 4Experiment 6: Determination of Conductivities of Electrolytes 1, 3 and 4

Для определения проводимости, Электролиты 1,3 и 4 получали с использованием различных концентраций соединений 1, 3 и 4. Проводимости указанных электролитов определяли с использованием кондуктивного метода измерения для каждой концентрации различных соединений. После контроля температуры, двухэлектродный сенсор поддерживали касающимся раствора и проводили измерения в диапазоне 0-50 мСм/см. В ходе измерений было отмечено, что указанный сенсор может взаимодействовать с раствором электролита, содержащего SO2.To determine the conductivity, Electrolytes 1,3 and 4 were prepared using various concentrations of compounds 1, 3 and 4. The conductivities of these electrolytes were determined using the conductive measurement method for each concentration of the various compounds. After temperature control, the two-electrode sensor was kept touching the solution and measurements were made in the range of 0-50 mS/cm. During measurements, it was noted that the specified sensor can interact with an electrolyte solution containing SO 2 .

На Фиг. 13 продемонстрирована проводимость электролита 1 в качестве функции от указанной концентрации соединение 1. Максимальную проводимость наблюдали при концентрации соединения 1 0,6 моль/л - 0,7 моль/л, составляющую примерно 37,9 мСм/см. В качестве сравнения, органические электролиты, известные из предшествующего уровня техники, такие как LP30 (1 M LiPF6 / EC-DMC (1:1 по весу)) имеют проводимость только примерно 10 мСм/см.On FIG. 13 shows the conductivity of electrolyte 1 as a function of the indicated concentration of compound 1. The maximum conductivity was observed at a concentration of compound 1 of 0.6 mol/l - 0.7 mol/l, which is about 37.9 mS/cm. As a comparison, prior art organic electrolytes such as LP30 (1 M LiPF 6 / EC-DMC (1:1 by weight)) only have a conductivity of about 10 mS/cm.

На Фиг. 14 (Электролит 3) и 15 (Электролит 4) продемонстрированы значения проводимости, установленные для различных концентраций. Для Электролита 4 максимальное значение 18 мСм/см достигается при концентрации проводящей соли 1 моль/л. Электролит 3 демонстрирует наивысшую проводимость 0,5 мСм/см при концентрации проводящей соли 0,6 моль/л. Хотя Электролит 3 демонстрирует низкую проводимость, как в Эксперименте 4, заряд или разряд исследуемого полного элемента вполне возможен.On FIG. 14 (Electrolyte 3) and 15 (Electrolyte 4) show the conductivity values found for various concentrations. For Electrolyte 4, the maximum value of 18 mS/cm is achieved at a conductive salt concentration of 1 mol/L. Electrolyte 3 shows the highest conductivity of 0.5 mS/cm at a conductive salt concentration of 0.6 mol/l. Although Electrolyte 3 exhibits low conductivity, as in Experiment 4, it is entirely possible to charge or discharge the full cell under test.

Эксперимент 7: Характеристики при низкой температуреExperiment 7: Performance at low temperature

Два исследованных полных элемента в соответствии с Примером 3 производили для определения характеристик Электролита 1 при низкой температуре по сравнению с электролитом сравнения. Один исследованный полный элемент наполняли электролитом сравнения состава LiAlCl4 * 6SO2, а другой исследованный полный элемент - Электролитом 1. Исследованный полный элемент, содержащий электролит сравнения, содержал фосфат лития и железа (LEP) в качестве указанного активного материала, а исследованный полный элемент, содержащий Электролит 1, содержал оксид лития никеля магния кобальта (NMC) в качестве указанного активного материала указанного положительного электрода. Исследованные полные элементы заряжали до 3,6 вольт (LEP) или 4,4 вольт (NMC) при 20°С и снова разряжали до 2,5 вольт при соответствующей исследованной температуре. Разрядную емкость, достигнутую при 20°С, принимали за 100%. Температуру для разряда понижали с шагом 10°K. Полученную разрядную емкость отражали в % от разрядной емкости при 20°С. Поскольку разряд при низкой температуре практически не зависит от указанных активных материалов, используемых для положительных и отрицательных электродов, полученные результаты могут быть перенесены на все комбинации активных материалов. Указанные результаты приведены в Таблице 5.Two investigated full cells in accordance with Example 3 were produced to determine the performance of Electrolyte 1 at low temperature compared to the reference electrolyte. One investigated complete cell was filled with a reference electrolyte of the composition LiAlCl 4 * 6SO 2 , and the other studied complete cell was filled with Electrolyte 1. The studied complete cell containing the reference electrolyte contained lithium iron phosphate (LEP) as the indicated active material, and the examined complete cell, containing Electrolyte 1 contained lithium nickel magnesium cobalt (NMC) oxide as said active material of said positive electrode. The studied total cells were charged to 3.6 volts (LEP) or 4.4 volts (NMC) at 20° C. and again discharged to 2.5 volts at the respective investigated temperature. The discharge capacity achieved at 20°C was taken as 100%. The discharge temperature was lowered in steps of 10°K. The obtained discharge capacity was reflected in % of the discharge capacity at 20°C. Since the discharge at low temperature is practically independent of the specified active materials used for positive and negative electrodes, the results obtained can be transferred to all combinations of active materials. These results are shown in Table 5.

Figure 00000012
Figure 00000012

Исследованный полный элемент, содержащий Электролит 1, демонстрирует очень хорошие характеристики при низких температурах. При -20°С достигалась 82% емкость, при -30°С - 73%. Даже при температуре -40°С 61% емкости все еще может быть разряжено. В отличие от этого, исследованный полный элемент, содержащий электролит сравнения, демонстрирует разрядную емкость только до -10°С. При этой температуре достигается только 21% емкости. Элемент, содержащий электролит сравнения, не дает разряд при более низких температурах.The tested complete cell containing Electrolyte 1 shows very good performance at low temperatures. At -20°C, 82% capacity was achieved, at -30°C - 73%. Even at -40°C, 61% of the capacity can still be discharged. In contrast, the investigated complete cell containing the reference electrolyte shows a discharge capacity only down to -10°C. At this temperature, only 21% capacity is reached. A cell containing a reference electrolyte does not discharge at lower temperatures.

Claims (58)

1. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40), содержащий активный металл, по меньшей мере один положительный электрод (4, 23, 44), по меньшей мере один отрицательный электрод (5, 22, 45), корпус (1, 28) и электролит, при этом указанный положительный электрод (4, 23, 44) содержит по меньшей мере одно соединение в форме слоя оксида в качестве активного материала, а указанный электролит создан на основе SO2 и содержит по меньшей мере одну первую проводящую соль, которая имеет формулу (I)1. Battery cell (2, 20, 40) containing active metal, at least one positive electrode (4, 23, 44), at least one negative electrode (5, 22, 45), housing (1, 28 ) and an electrolyte, wherein said positive electrode (4, 23, 44) contains at least one compound in the form of an oxide layer as an active material, and said electrolyte is based on SO 2 and contains at least one first conductive salt, which has formula (I)
Figure 00000013
Figure 00000013
- М представляет собой металл, выбранный из группы, включающей щелочные металлы, щелочноземельные металлы, металлы группы 12 периодической Таблицы элементов и алюминий;- M is a metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, metals of group 12 of the Periodic Table of the Elements and aluminum; - х представляет собой целое число от 1 до 3;- x is an integer from 1 to 3; - указанные заместители R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из группы, включающей C110 алкил, С210 алкенил, С210 алкинил, С310 циклоалкил, С614 арил и С514 гетероарил; и- said substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently selected from the group consisting of C 1 -C 10 alkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 3 -C 10 cycloalkyl, C 6 -C 14 aryl and C 5 -C 14 heteroaryl; and - Z представляет собой алюминий или бор.- Z represents aluminum or boron. 2. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 1, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав AxM'yM''zOa, при этом2. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 1, characterized in that said compound has the composition A x M' y M'' z O a , while - А представляет собой по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей щелочные металлы, щелочноземельные металлы, металлы группы 12 периодической Таблицы или алюминий,- A represents at least one metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, metals of group 12 of the Periodic Table or aluminum, - М' представляет собой по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей следующие элементы: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Cu и Zn;- M' represents at least one metal selected from the group consisting of the following elements: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn; - М'' представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей переходные металлы групп 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 периодической Таблицы элементов;- M'' represents at least one element selected from the group consisting of transition metals of groups 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11 of the Periodic Table of the Elements; - х и у независимо друг от друга представляют собой целые числа большие 0;- x and y independently of each other are integers greater than 0; - z представляет собой целое число большее или равное 0; и- z is an integer greater than or equal to 0; and - а представляет собой целое число большее 0.- a is an integer greater than 0. 3. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 2, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав AxM'yM''zOa, в котором А представляет собой литий и М' представляет собой кобальт и при этом х и у предпочтительно равны 1, z равно 0 и а предпочтительно равно 2.3. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 2, characterized in that said compound has the composition A x M' y M'' z O a , wherein A is lithium and M' is cobalt and wherein x and y are preferably equal to 1, z is equal to 0 and a is preferably equal to 2. 4. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 2, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав AxM'yM''zOa, в котором А представляет собой литий, М' представляет собой никель и марганец и М" представляет собой кобальт.4. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 2, characterized in that said compound has the composition A x M' y M'' z O a , wherein A is lithium, M' is nickel and manganese and M" represents cobalt. 5. Элемент аккумуляторной батареи по п. 4, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав LixNiy1Mny2CozOa, при этом х, y1 и у2 независимо друг от друга представляют собой целые числа, большие 0 и z представляет собой целое число большее или равное 0 и а представляет собой целое число большее 0.5. Battery cell according to claim 4, characterized in that said compound has the composition Li x Ni y1 Mn y2 Co z O a , while x, y1 and y2 independently of each other are integers greater than 0 and z represents is an integer greater than or equal to 0 and a is an integer greater than 0. 6. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 5, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав LiNi0,33Mn0,33Со0,33O2, LiNi0,5Mn0,3Co0,2O2, LiNi0,5Mn0,25Co0,25O2, LiNi0,52Mn0,32Co0,16O2, LiNi0,55Mn0,30Co0,15O2, LiNi0,58Mn0,14Co0,28O2, LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2, LiNi0,64Mn0,18Co0,18O2, LiNi0,65Mn0,27Co0,08O2, LiNi0,7Mn0,2Co0,1O2, LiNi0,7Mn0,15Co0,15O2, LiNi0,72Mn0,10Co0,18O2, LiNi0,76Mn0,14Co0,10O, LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2, LiNi0,86Mn0,04Co0,10O2, LiNi0,90Mn0,05Co0,05O2, LiNi0,95Mn0,025Co0,025O2 или их комбинацию.6. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 5, characterized in that said compound has the composition LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0 ,2 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.25 Co 0.25 O 2 , LiNi 0.52 Mn 0.32 Co 0.16 O 2 , LiNi 0.55 Mn 0.30 Co 0.15 O 2 , LiNi 0.58 Mn 0.14 Co 0.28 O 2 , LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.64 Mn 0.18 Co 0.18 O 2 , LiNi 0.65 Mn 0.27 Co 0.08 O 2 , LiNi 0.7 Mn 0.2 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 O 2 , LiNi 0.72 Mn 0.10 Co 0 ,18 O 2 , LiNi 0.76 Mn 0.14 Co 0.10 O, LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.86 Mn 0.04 Co 0.10 O 2 , LiNi 0.90 Mn 0.05 Co 0.05 O 2 , LiNi 0.95 Mn 0.025 Co 0.025 O 2 or a combination thereof. 7. Элемент аккумуляторной батареи по п. 2, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав LixMnyM''zOa, при этом х представляет собой целое число большее или равное 1 и у представляет собой целое число большее числа z.7. Battery cell according to claim 2, characterized in that said compound has the composition Li x Mn y M'' z O a , wherein x is an integer greater than or equal to 1 and y is an integer greater than z. 8. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 7, отличающийся тем, что указанное соединение имеет состав LixMnyM''zOa, в котором М'' представляет собой никель и/или кобальт, при этом указанное соединение предпочтительно имеет состав Li1,2Mn0,525Ni0,175Co0,1O2, Li1,2Mn0,6Ni0,2О2, Li1,16Mn0,61Ni0,15Co0,16O2 или Li1,2Mn0,54Ni0,13Co0,13O.8. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 7, characterized in that said compound has the composition Li x Mn y M'' z O a , in which M'' is nickel and/or cobalt, with this compound preferably has the composition Li 1.2 Mn 0.525 Ni 0.175 Co 0.1 O 2 , Li 1.2 Mn 0.6 Ni 0.2 O 2 , Li 1.16 Mn 0.61 Ni 0.15 Co 0 .16 O 2 or Li 1.2 Mn 0.54 Ni 0.13 Co 0.13 O. 9. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанные заместители R1, R2, R3 и R4 указанной первой проводящей соли независимо выбраны из группы, включающей9. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of said first conductive salt are independently selected from the group consisting of - C16 алкил; предпочтительно С24 алкил; более предпочтительно алкильные группы 2-пропил, метил и этил;- C 1 -C 6 alkyl; preferably C 2 -C 4 alkyl; more preferably alkyl groups 2-propyl, methyl and ethyl; - С26 алкенил; предпочтительно С24 алкенил; более предпочтительно алкенильные группы этенил и пропенил;- C 2 -C 6 alkenyl; preferably C 2 -C 4 alkenyl; more preferably ethenyl and propenyl alkenyl groups; - С26 алкинил; предпочтительно С24 алкинил;- C 2 -C 6 alkynyl; preferably C 2 -C 4 alkynyl; - С36 циклоалкил;- C 3 -C 6 cycloalkyl; - фенил; и- phenyl; and - С57 гетероарил.- C 5 -C 7 heteroaryl. 10. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один из указанных заместителей R1, R2, R3 и R4 указанной первой проводящей соли замещен по меньшей мере одним атомом фтора и/или по меньшей мере одной химической группой, при этом указанная химическая группа выбрана из группы, включающей С14 алкил, С24 алкенил, С24 алкинил, фенил и бензил.10. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of said substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of said first conductive salt is substituted by at least one atom fluorine and/or at least one chemical group, said chemical group being selected from the group consisting of C 1 -C 4 alkyl, C 2 -C 4 alkenyl, C 2 -C 4 alkynyl, phenyl and benzyl. 11. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один из указанных заместителей R1, R2, R3 и R4 указанной первой проводящей соли представляет собой группу CF3 или группу OSO2CF3.11. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of said substituents R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of said first conductive salt is a CF 3 group or group OSO 2 CF 3 . 12. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанная первая проводящая соль выбрана из группы, включающей12. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said first conductive salt is selected from the group consisting of
Figure 00000014
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000015
13. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный электролит содержит по меньшей мере одну вторую проводящую соль, отличную от указанной первой проводящей соли формулы (I).13. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said electrolyte contains at least one second conductive salt different from said first conductive salt of formula (I). 14. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 13, отличающийся тем, что указанная вторая проводящая соль указанного электролита представляется собой соединение щелочного металла, в частности соединение лития, которое выбрано из группы, включающей алюминат, галогенид, оксалат, борат, фосфат, арсенат и галлат.14. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 13, characterized in that said second conductive salt of said electrolyte is an alkali metal compound, in particular a lithium compound, which is selected from the group consisting of aluminate, halide, oxalate, borate, phosphate, arsenate and gallate. 15. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 13 или 14, отличающийся тем, что указанная вторая проводящая соль указанного электролита представляет собой тетрагалогеналюминат лития, в частности тетрахлоралюминат лития.15. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 13 or 14, characterized in that said second conductive salt of said electrolyte is lithium tetrahaloaluminate, in particular lithium tetrachloroaluminate. 16. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный электролит содержит по меньшей мере одну добавку.16. Battery cell (2, 20, 40) according to any of the preceding claims, characterized in that said electrolyte contains at least one additive. 17. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по п. 16, отличающийся тем, что указанная добавка указанного электролита выбрана из группы, включающей виниленкарбонат и его производные, винилэтиленкарбонат и его производные, метилэтиленкарбонат и его производные, (бисоксалато)борат лития, дифтор(оксалато)борат лития, тетрафтор(оксалато)фосфат лития, оксалат лития, 2-винилпиридин, 4-винилпиридин, циклические экзометиленкарбонаты, сульфоны, циклические и ациклические сульфонаты, ациклические сульфиты, циклические и ациклические сульфинаты, органические сложные эфиры, неорганические кислоты, ациклические и циклические алканы, при этом ациклические и циклические алканы имеют температуру кипения по меньшей мере 36°С при давлении 1 атм, ароматические соединения, галогенированные циклические и ациклические сульфонилимиды, галогенированные циклические и ациклические фосфат сложные эфиры, галогенированные циклические и ациклические фосфины, галогенированные циклические и ациклические фосфиты, галогенированные циклические и ациклические фосфазены, галогенированные циклические и ациклические силиламины, галогенированные циклические и ациклические галогенированные сложные эфиры, галогенированные циклические и ациклические амиды, галогенированные циклические и ациклические ангидриды и галогенированные органические гетероциклы.17. Battery cell (2, 20, 40) according to claim 16, characterized in that said additive of said electrolyte is selected from the group consisting of vinylene carbonate and its derivatives, vinylethylene carbonate and its derivatives, methylethylene carbonate and its derivatives, lithium (bisoxalato) borate , lithium difluoro(oxalato)borate, lithium tetrafluoro(oxalato)phosphate, lithium oxalate, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, cyclic exomethylene carbonates, sulfones, cyclic and acyclic sulfonates, acyclic sulfites, cyclic and acyclic sulfinates, organic esters, inorganic acids , acyclic and cyclic alkanes, while acyclic and cyclic alkanes have a boiling point of at least 36 ° C at a pressure of 1 atm, aromatic compounds, halogenated cyclic and acyclic sulfonimides, halogenated cyclic and acyclic phosphate esters, halogenated cyclic and acyclic phosphines, halogenated cyclic and acyclic phosphites, ha logenated cyclic and acyclic phosphazenes, halogenated cyclic and acyclic silylamines, halogenated cyclic and acyclic halogenated esters, halogenated cyclic and acyclic amides, halogenated cyclic and acyclic anhydrides, and halogenated organic heterocycles. 18. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный электролит имеет состав:18. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said electrolyte has the composition: (i) от 5 до 99,4 вес.% диоксида серы,(i) from 5 to 99.4 wt.% sulfur dioxide, (ii) от 0,6 до 95 вес.% указанной первой проводящей соли,(ii) from 0.6 to 95% by weight of said first conductive salt, (iii) от 0 до 25 вес.% указанной второй проводящей соли и(iii) from 0 to 25% by weight of said second conductive salt, and (iv) от 0 до 10 вес.% добавки,(iv) from 0 to 10% by weight of the additive, в пересчете на общий вес состава указанного электролита.in terms of the total weight of the composition of the specified electrolyte. 19. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что молярная концентрация указанной первой проводящей соли находится в диапазоне от 0,01 моль/л до 10 моль/л, предпочтительно от 0,05 моль/л до 10 моль/л, более предпочтительно от 0,1 моль/л до 6 моль/л и наиболее предпочтительно от 0,2 моль/л до 3,5 моль/л исходя из общего объема указанного электролита.19. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that the molar concentration of said first conductive salt is in the range from 0.01 mol/l to 10 mol/l, preferably from 0.05 mol /l to 10 mol/l, more preferably from 0.1 mol/l to 6 mol/l and most preferably from 0.2 mol/l to 3.5 mol/l based on the total volume of said electrolyte. 20. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный электролит содержит по меньшей мере 0,1 моль SO2, предпочтительно по меньшей мере 1 моль SO2, более предпочтительно по меньшей мере 5 моль SO2, более предпочтительно по меньшей мере 10 моль SO2 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 моль SO2 на моль проводящей соли.20. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said electrolyte contains at least 0.1 mol SO 2 , preferably at least 1 mol SO 2 , more preferably at least 5 mol SO 2 , more preferably at least 10 mol SO 2 and most preferably at least 20 mol SO 2 per mol of conductive salt. 21. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанным активным металлом является:21. Battery cell (2, 20, 40) according to any of the preceding claims, characterized in that said active metal is: - щелочной металл, в частности литий или натрий;- an alkali metal, in particular lithium or sodium; - щелочноземельный металл, в частности кальций;- alkaline earth metal, in particular calcium; - металл группы 12 периодической Таблицы, в частности цинк; или- metal of group 12 of the periodic table, in particular zinc; or - алюминий.- aluminum. 22. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный отрицательный электрод (5, 22, 45) представляет собой электрод включения, который предпочтительно содержит углерод в качестве указанного активного материала, в частности в виде аллотропного графита.22. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said negative electrode (5, 22, 45) is a switching electrode which preferably contains carbon as said active material, in particular in form of allotropic graphite. 23. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный положительный электрод (4, 23, 44) и/или указанный отрицательный электрод (5, 22, 45) содержит разрядный элемент (26, 27), который предпочтительно выполнен23. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said positive electrode (4, 23, 44) and/or said negative electrode (5, 22, 45) contains a discharge cell (26 , 27), which is preferably made - либо плоским в форме металлического листа или металлической фольги, или- either flat in the form of a metal sheet or metal foil, or - трехмерным в форме пористой металлической структуры, в частности в форме металлической пены (18).- three-dimensional in the form of a porous metal structure, in particular in the form of a metal foam (18). 24. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный положительный электрод (4, 23, 44) и/или указанный отрицательный электрод (5, 22, 45) содержит по меньшей мере одно связующее, предпочтительно фторированное связующее, в частности поливинилиденфторид и/или тройной полимер, изготовленный из тетрафторэтилена, гексафторпропилена и винилиденфторида, или24. Battery cell (2, 20, 40) according to any of the preceding claims, characterized in that said positive electrode (4, 23, 44) and/or said negative electrode (5, 22, 45) contains at least one a binder, preferably a fluorinated binder, in particular polyvinylidene fluoride and/or a terpolymer made from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and vinylidene fluoride, or связующее состоит из полимера, который образован из мономерных структурных единиц сопряженной карбоновой кислоты или из щелочной, щелочноземельной или аммониевой соли указанной сопряженной карбоновой кислоты, или из их комбинации, илиthe binder consists of a polymer which is formed from monomeric structural units of a conjugated carboxylic acid or from an alkaline, alkaline earth or ammonium salt of said conjugated carboxylic acid, or from a combination thereof, or связующее состоит из полимера, образованного мономерными стирольными и бутадиеновыми структурными единицами, или связующее выбрано из группы карбоксиметилцеллюлоз,the binder consists of a polymer formed by monomeric styrene and butadiene structural units, or the binder is selected from the group of carboxymethylcelluloses, при этом указанное связующее предпочтительно присутствует в концентрации не более 20 вес.%, более предпочтительно не более 15 вес.%, более предпочтительно не более 10 вес.%, более предпочтительно не более 7 вес.%, более предпочтительно не более 5 вес.% и наиболее предпочтительно не более вес.% в пересчете на общий вес указанного положительного электрода (4, 23, 44).wherein said binder is preferably present at a concentration of at most 20% by weight, more preferably at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, more preferably at most 7% by weight, more preferably at most 5% by weight and most preferably not more than wt%, based on the total weight of said positive electrode (4, 23, 44). 25. Элемент аккумуляторной батареи (2, 20, 40) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный элемент содержит множество отрицательных электродов (5, 22, 45) и множество положительных электродов (4, 23, 44), расположенных поочередно в указанном корпусе (1, 28), при этом указанные положительные электроды (4, 23, 44) и указанные отрицательные электроды (5, 22, 45), предпочтительно каждый, электрически отделены друг от друга разделителями (11, 21, 13).25. Battery cell (2, 20, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that said cell contains a plurality of negative electrodes (5, 22, 45) and a plurality of positive electrodes (4, 23, 44) located alternately in said housing (1, 28), wherein said positive electrodes (4, 23, 44) and said negative electrodes (5, 22, 45), preferably each, are electrically separated from each other by separators (11, 21, 13).
RU2021131589A 2019-07-31 2020-07-30 Accumulator battery element RU2784564C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19189435.1 2019-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784564C1 true RU2784564C1 (en) 2022-11-28

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079631A1 (en) * 1999-06-18 2000-12-28 Fortu Bat Batterien Gmbh Rechargeable electrochemical cell
WO2002000773A2 (en) * 2000-05-19 2002-01-03 Universität Stuttgart Institut Für Chemische Verfahrenstechnik Polymers and polymer membranes covalently cross-linked by sulphinate alkylation
JP2002305026A (en) * 2001-04-06 2002-10-18 Mitsubishi Cable Ind Ltd Sheet-type lithium secondary battery
JP2003157896A (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
RU2248071C2 (en) * 2003-04-17 2005-03-10 ООО Инженерная фирма "Орион ХИТ" METHOD FOR PREPARING ELECTROLYTE FOR Li/SO2 STORAGE BATTERY
CN108630909A (en) * 2017-03-24 2018-10-09 住友大阪水泥股份有限公司 Lithium ion secondary battery anode material, lithium ion secondary battery anode, lithium rechargeable battery
CN109417192A (en) * 2016-07-05 2019-03-01 雷诺股份公司 Battery unit including the electrolyte comprising metal salt

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079631A1 (en) * 1999-06-18 2000-12-28 Fortu Bat Batterien Gmbh Rechargeable electrochemical cell
WO2002000773A2 (en) * 2000-05-19 2002-01-03 Universität Stuttgart Institut Für Chemische Verfahrenstechnik Polymers and polymer membranes covalently cross-linked by sulphinate alkylation
JP2002305026A (en) * 2001-04-06 2002-10-18 Mitsubishi Cable Ind Ltd Sheet-type lithium secondary battery
JP2003157896A (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
RU2248071C2 (en) * 2003-04-17 2005-03-10 ООО Инженерная фирма "Орион ХИТ" METHOD FOR PREPARING ELECTROLYTE FOR Li/SO2 STORAGE BATTERY
CN109417192A (en) * 2016-07-05 2019-03-01 雷诺股份公司 Battery unit including the electrolyte comprising metal salt
CN108630909A (en) * 2017-03-24 2018-10-09 住友大阪水泥股份有限公司 Lithium ion secondary battery anode material, lithium ion secondary battery anode, lithium rechargeable battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11876170B2 (en) Rechargeable battery cell
JP2024504479A (en) SO2 based electrolyte and rechargeable battery cells for rechargeable battery cells
RU2784564C1 (en) Accumulator battery element
RU2772790C1 (en) So2 based electrolyte for battery cell and battery cell
RU2787017C1 (en) Battery cell
RU2786631C1 (en) Battery cell
RU2772791C1 (en) Battery cell element
RU2788178C1 (en) Battery cell
KR20230137979A (en) rechargeable battery cells
KR20230137980A (en) rechargeable battery cells