RU2810612C1 - Lithium batteries - Google Patents
Lithium batteries Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810612C1 RU2810612C1 RU2022134362A RU2022134362A RU2810612C1 RU 2810612 C1 RU2810612 C1 RU 2810612C1 RU 2022134362 A RU2022134362 A RU 2022134362A RU 2022134362 A RU2022134362 A RU 2022134362A RU 2810612 C1 RU2810612 C1 RU 2810612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- positive electrode
- active material
- negative electrode
- electrode active
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 119
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 117
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 63
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 29
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 11
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 28
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 21
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 claims description 11
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000010325 electrochemical charging Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 238000010326 electrochemical discharging Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 6
- 229920006260 polyaryletherketone Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017121 AlSiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BVPMZCWLVVIHKO-UHFFFAOYSA-N lithium cobalt(2+) manganese(2+) oxygen(2-) Chemical group [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Li+] BVPMZCWLVVIHKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 229910020489 SiO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 13
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical group [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- -1 poly(sodium styrene sulfonate) Polymers 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000001785 headspace extraction Methods 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical class [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002194 amorphous carbon material Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021184 main course Nutrition 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND FOR THE CREATION OF THIS INVENTION
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Настоящая заявка в соответствии с §119(a) тома 35 Свода законов США испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 63/296,315, поданной 4 января 2022 г., содержание которой для любых целей полностью включено в настоящий документ путем отсылки.This application claims priority under 35 USC §119(a) to US Provisional Application No. 63/296,315, filed January 4, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety for all purposes.
Область техникиField of technology
Данное изобретение относится к литиевому аккумулятору, в частности к литиевому аккумулятору, способному подавлять тепловой разгон.This invention relates to a lithium battery, in particular to a lithium battery capable of suppressing thermal runaway.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Поскольку литий-ионные аккумуляторы широко используются в различных изделиях, таких как транспортные средства, носимые изделия для бытового и промышленного применения, портативные устройства, устройства хранения энергии и т.д., они применяются практически во всех областях повседневной жизни человека. Тем не менее, периодически случаются несчастные случаи с литий-ионными аккумуляторами, например, возгорание или взрыв аккумуляторов мобильных телефонов и электромобилей. Это обусловлено тем, что в литий-ионных аккумуляторах до сих пор отсутствуют комплексные и эффективные решения по обеспечению безопасности.Since lithium-ion batteries are widely used in various products such as vehicles, wearable products for household and industrial applications, portable devices, energy storage devices, etc., they are applied in almost all areas of human daily life. However, accidents involving lithium-ion batteries do occasionally occur, such as fires or explosions in cell phone and electric vehicle batteries. This is because lithium-ion batteries still lack comprehensive and effective safety solutions.
Основной причиной опасной ситуации с последующим пожаром или взрывом в литиевых аккумуляторах является тепловой разгон. Основной причиной теплового разгона литиевых аккумуляторов является тепло, выделяющееся в результате экзотермических реакций вследствие вызванного повышенной температурой термического растрескивания пленки слоя с промежуточной фазой твердого электролита, электролита, связующего материала, а также активных материалов положительного и отрицательного электрода в аккумуляторе. Существующие способы подавления теплового разгона можно разделить на два типа: вне аккумуляторного элемента и внутри аккумуляторного элемента, в зависимости от места активации защитного механизма. Для типа вне аккумуляторного элемента используется система мониторинга с цифровым арифметическим моделированием. Для типа внутри аккумуляторного элемента способы подавления можно разделить на физические и химические. Для улучшения контроля безопасности аккумулятора в процессе использования в цифровой системе мониторинга вне аккумуляторного элемента используется специальная схема защиты и специальная система управления вне аккумуляторного элемента. Для физического типа внутри аккумуляторного элемента, такого как сепаратор с тепловым отключением, при повышенной температуре аккумуляторного элемента отверстия сепаратора закрываются для блокировки прохождения ионов.The main cause of dangerous situations resulting in fire or explosion in lithium batteries is thermal runaway. The main reason for thermal runaway of lithium batteries is the heat generated as a result of exothermic reactions due to thermal cracking of the layer film caused by elevated temperatures with an intermediate phase of solid electrolyte, electrolyte, binder material, as well as the active materials of the positive and negative electrodes in the battery. Existing methods for suppressing thermal runaway can be divided into two types: outside the battery cell and inside the battery cell, depending on where the protection mechanism is activated. For the off-cell type, a monitoring system with digital arithmetic modeling is used. For the type inside the battery cell, suppression methods can be divided into physical and chemical. To improve battery safety monitoring during use, the off-cell digital monitoring system uses a special protection circuit and a special off-cell control system. For a physical type inside a battery cell, such as a thermal cut-off separator, when the temperature of the battery cell is elevated, the separator holes are closed to block the passage of ions.
Химический тип внутри аккумуляторного элемента можно определить как тип с управлением по уровню или тип электрохимической реакции. В типе с управлением по уровню в электролит добавляют антипирен для управления уровнем теплового разгона. Примеры типов электрохимических реакций приведены ниже.The chemical type inside the battery cell can be defined as level controlled type or electrochemical reaction type. In the level-controlled type, a fire retardant is added to the electrolyte to control the level of thermal runaway. Examples of types of electrochemical reactions are given below.
a. Мономер или олигомер добавляют в электролит. Полимеризация будет происходить при повышении температуры, с целью уменьшить скорость миграции ионов. Поэтому при повышении температуры ионная проводимость уменьшается, а скорость электрохимических реакций в ячейке замедляется.a. The monomer or oligomer is added to the electrolyte. Polymerization will occur as the temperature increases in order to reduce the rate of ion migration. Therefore, as the temperature increases, ionic conductivity decreases and the rate of electrochemical reactions in the cell slows down.
b. Материал сопротивления с положительным температурным коэффициентом (ПТК) помещен между слоем положительного электрода или отрицательного электрода и соседним токоприемным слоем. При повышении температуры аккумуляторного элемента повышается способность к электроизоляции. Эффективность передачи электроэнергии между слоем положительного электрода или отрицательного электрода между соседними токоприемными слоями снижается, и скорость электрохимической реакции также снижается.b. A positive temperature coefficient (PTC) resistance material is placed between the positive electrode or negative electrode layer and the adjacent current collector layer. As the temperature of the battery cell increases, its electrical insulation ability increases. The efficiency of electric power transmission between a positive electrode layer or a negative electrode between adjacent current collecting layers is reduced, and the rate of the electrochemical reaction is also reduced.
c. На поверхности активного материала положительного электрода формируют модифицированный слой. При повышении температуры аккумуляторного элемента модифицированный слой превращается в плотную пленку, что увеличивает сопротивление переносу заряда и снижает скорость электрохимической реакции.c. A modified layer is formed on the surface of the active material of the positive electrode. As the temperature of the battery cell increases, the modified layer turns into a dense film, which increases the resistance to charge transfer and reduces the rate of the electrochemical reaction.
Тем не менее, вышеперечисленные способы направлены только на пассивное блокирование пути миграции ионов/электронов для уменьшения выделения тепла, но не на основной источник выделения максимальной энергии, вызывающей тепловой разгон и основное протекание электрохимической реакции в целом, т.е. активных материалов.However, the above methods are aimed only at passively blocking the ion/electron migration path to reduce heat release, but not at the main source of maximum energy release, causing thermal runaway and the main course of the electrochemical reaction as a whole, i.e. active materials.
Таким образом, данным изобретением предложен совершенно новый литиевый аккумулятор, решающий проблему теплового разгона из активных материалов.Thus, this invention proposes a completely new lithium battery that solves the problem of thermal runaway from active materials.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача данного изобретения заключается в разработке литиевого аккумулятора, содержащего источник ионов, размещенный в положительном электроде. Источник ионов не участвует в операциях зарядки и разрядки. Источник ионов способен поглощать тепловую энергию для высвобождения реакционноспособного катиона. Реакционноспособный катион входит в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода, чтобы стабилизировать структуру решетки активного материала положительного электрода. Таким образом, удается избежать выделения атомарного кислорода и эффективно подавить тепловой разгон литиевого аккумулятора.The object of the present invention is to develop a lithium battery containing an ion source located in a positive electrode. The ion source is not involved in charging and discharging operations. The ion source is capable of absorbing thermal energy to release a reactive cation. The reactive cation enters the position from which the positive electrode lithium ions have left to stabilize the lattice structure of the positive electrode active material. Thus, the release of atomic oxygen can be avoided and the thermal runaway of the lithium battery can be effectively suppressed.
Другая задача данного изобретения заключается в разработке литиевого аккумулятора, содержащего приемник лития, размещенный в отрицательном электроде. Избыточный литий, содержащийся в отрицательном электроде, будет диффундировать в приемник лития, чтобы уменьшить концентрацию лития в отрицательном электроде. В результате будет иметь место стабильное состояние с более низкой энергией для эффективного подавления теплового разгона.Another object of the present invention is to provide a lithium battery comprising a lithium receiver located in a negative electrode. Excess lithium contained in the negative electrode will diffuse into the lithium receiver to reduce the lithium concentration in the negative electrode. The result will be a lower energy stable state to effectively suppress thermal runaway.
Другая задача данного изобретения заключается в разработке литиевого аккумулятора, содержащего источник ионов, размещенный в положительном электроде, и приемник лития, размещенный в отрицательном электроде. Источник ионов способен поглощать тепловую энергию для высвобождения реакционноспособного катиона. Реакционноспособный катион входит в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода, чтобы стабилизировать структуру решетки активного материала положительного электрода. Следовательно, высвобождения атомарного кислорода удается избежать. В случае отрицательного электрода избыточный литий, который содержится в отрицательном электроде, будет диффундировать в приемник лития, чтобы уменьшить концентрацию лития в отрицательном электроде. В результате будет иметь место стабильное состояние, эффективно подавляющее тепловой разгон.Another object of the present invention is to provide a lithium battery comprising an ion source located in a positive electrode and a lithium receiver located in a negative electrode. The ion source is capable of absorbing thermal energy to release a reactive cation. The reactive cation enters the position from which the positive electrode lithium ions have left to stabilize the lattice structure of the positive electrode active material. Consequently, the release of atomic oxygen is avoided. In the case of a negative electrode, excess lithium that is contained in the negative electrode will diffuse into the lithium receiver to reduce the lithium concentration in the negative electrode. The result will be a stable state that effectively suppresses thermal runaway.
Для реализации вышеупомянутого данным изобретением предложен литиевый аккумулятор, содержащий положительный электрод, отрицательный электрод и систему электролита, обеспечивающую ионную проводимость между положительным электродом и отрицательным электродом. Ионы лития могут перемещаться между положительным и отрицательным электродами для осуществления электрохимической реакции зарядки и разрядки. Источник ионов, неактивный во время электрохимической реакции, добавлен к положительному электроду. Источник ионов содержит анионную группу и реакционноспособный катион, связанный с анионной группой. Источник ионов способен поглощать тепловую энергию для высвобождения реакционноспособного катиона. Реакционноспособный катион входит в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода, чтобы стабилизировать структуру решетки активного материала положительного электрода. Таким образом, удается избежать выделения атомарного кислорода и эффективно подавить тепловой разгон литиевого аккумулятора.To achieve the above, the present invention provides a lithium battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte system providing ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. Lithium ions can move between the positive and negative electrodes to perform an electrochemical charging and discharging reaction. An ion source, inactive during the electrochemical reaction, is added to the positive electrode. The ion source contains an anionic group and a reactive cation associated with the anionic group. The ion source is capable of absorbing thermal energy to release a reactive cation. The reactive cation enters the position from which the positive electrode lithium ions have left to stabilize the lattice structure of the positive electrode active material. Thus, the release of atomic oxygen can be avoided and the thermal runaway of the lithium battery can be effectively suppressed.
Кроме того, данным изобретением предложен литиевый аккумулятор, содержащий положительный электрод, отрицательный электрод и систему электролита, обеспечивающую ионную проводимость между положительным электродом и отрицательным электродом. Ионы лития могут перемещаться между положительным и отрицательным электродами для осуществления электрохимической реакции зарядки и разрядки. Приемник лития, неактивный во время электрохимической реакции, добавлен к отрицательному электроду. Приемник лития способен вступать в реакцию с литием с образованием литиевого сплава или соединения лития. Приемник лития используют для приема диффундирующих атомов лития из отрицательного электрода, чтобы продемонстрировать свойства материала, близкие к свойствам исходного сырья, и представить стабильное состояние.In addition, the present invention provides a lithium battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte system providing ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. Lithium ions can move between the positive and negative electrodes to perform an electrochemical charging and discharging reaction. A lithium sink, inactive during the electrochemical reaction, is added to the negative electrode. The lithium receiver is capable of reacting with lithium to form a lithium alloy or lithium compound. A lithium receiver is used to receive diffusing lithium atoms from a negative electrode to demonstrate material properties similar to those of the feedstock and to represent a steady state.
Кроме того, данным изобретением предложен литиевый аккумулятор, содержащий положительный электрод, отрицательный электрод и систему электролита, обеспечивающую ионную проводимость между положительным электродом и отрицательным электродом. Ионы лития могут перемещаться между положительным и отрицательным электродами для осуществления электрохимической реакции зарядки и разрядки. Источник ионов, неактивный во время электрохимической реакции, добавлен к положительному электроду. Источник ионов содержит анионную группу и реакционноспособный катион, связанный с анионной группой. Источник ионов способен поглощать тепловую энергию для высвобождения реакционноспособного катиона. Реакционноспособный катион входит в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода, чтобы стабилизировать структуру решетки активного материала положительного электрода. Следовательно, высвобождения атомарного кислорода удается избежать. Приемник лития, неактивный во время электрохимической реакции, добавлен к отрицательному электроду. Приемник лития способен вступать в реакцию с литием с образованием литиевого сплава или соединения лития. Приемник лития используют для приема диффундирующих атомов лития из отрицательного электрода для снижения концентрации лития в отрицательном электроде. В результате будет иметь место стабильное состояние.In addition, the present invention provides a lithium battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte system providing ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. Lithium ions can move between the positive and negative electrodes to perform an electrochemical charging and discharging reaction. An ion source, inactive during the electrochemical reaction, is added to the positive electrode. The ion source contains an anionic group and a reactive cation associated with the anionic group. The ion source is capable of absorbing thermal energy to release a reactive cation. The reactive cation enters the position from which the positive electrode lithium ions have left to stabilize the lattice structure of the positive electrode active material. Consequently, the release of atomic oxygen is avoided. A lithium sink, inactive during the electrochemical reaction, is added to the negative electrode. The lithium receiver is capable of reacting with lithium to form a lithium alloy or lithium compound. A lithium receiver is used to receive diffusing lithium atoms from the negative electrode to reduce the concentration of lithium in the negative electrode. The result will be a stable state.
Прочие области применения данного изобретения будут очевидны из подробного раскрытия ниже. Тем не менее, следует понимать, что подробное раскрытие и определенные примеры, в которых отображаются предпочтительные варианты осуществления изобретения, представлены только в иллюстративных целях, так как различные изменения и модификации в рамках сущности и объема данного изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из данного подробного описания.Other applications of the present invention will be apparent from the detailed disclosure below. However, it should be understood that the detailed disclosure and certain examples depicting preferred embodiments of the invention are presented for illustrative purposes only, as various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will be apparent to those skilled in the art from this detailed description.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Данное изобретение детально описано в приведенном ниже подробном описании, носящем исключительно иллюстративный, а не ограничительный характер.The present invention is described in detail in the following detailed description, which is intended to be illustrative and not restrictive only.
На ФИГ. 1 представлена XRD-дифрактограмма одного из вариантов осуществления положительного электрода, с Na3PO4 в качестве источника ионов или без него, в соответствии с данным изобретением.In FIG. 1 is an XRD diffraction pattern of one embodiment of a positive electrode, with or without Na 3 PO 4 as an ion source, in accordance with the present invention.
На ФИГ. 2 представлена XRD-дифрактограмма одного из вариантов осуществления положительного электрода, с KNO3 или NaNO3 в качестве источника ионов или без него, в соответствии с данным изобретением.In FIG. 2 is an XRD diffraction pattern of one embodiment of a positive electrode, with or without KNO 3 or NaNO 3 as an ion source, in accordance with the present invention.
На ФИГ. 3 представлена термограмма дифференциального сканирующего калориметра с источником ионов или без него в соответствии с данным изобретением.In FIG. 3 shows a thermogram of a differential scanning calorimeter with or without an ion source in accordance with this invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Данное изобретение раскрыто ниже на примере определенных вариантов осуществления и со ссылкой на определенные чертежи, однако защищаемый объем изобретения определяется не этими вариантами, а только формулой изобретения. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не могут считаться ограничивающими защищаемый объем. Раскрытые чертежи носят исключительно систематичный характер и не имеют ограничительного характера. Для наглядности, на чертежах размеры некоторых элементов могут быть преувеличены и вычерчены не в масштабе.The present invention is disclosed below by way of example of certain embodiments and with reference to certain drawings, however, the protected scope of the invention is not determined by these embodiments, but only by the claims. Any reference symbols in the claims cannot be considered to limit the protected scope. The disclosed drawings are purely systematic and non-restrictive. For clarity, in the drawings the dimensions of some elements may be exaggerated and not drawn to scale.
Используемая в настоящем описании терминология предназначена только для описания определенных вариантов осуществления и не носит ограничительного характера в отношении общей концепции настоящего изобретения. Форма единственного числа подразумевает как единственное, так и множественное число существительных, если контекстом явно не определено иное. Если не указано иное, все термины (включая технические и научные), используемые в настоящем документе, имеют значение, обычно используемое специалистами в области техники, к которой относятся примерные варианты осуществления данного изобретения. Кроме того, термины, такие как те, которые определены в обычно используемых словарях, должны интерпретироваться как имеющие значение, которое согласуется с их значением в контексте уровня техники, и не будут интерпретироваться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если это явно не определено в тексте.The terminology used herein is intended to describe certain embodiments only and is not intended to be limiting of the general concept of the present invention. The singular form implies both singular and plural nouns, unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise specified, all terms (including technical and scientific) used herein have the meaning commonly used by those skilled in the art to which exemplary embodiments of the present invention relate. In addition, terms, such as those defined in commonly used dictionaries, should be interpreted as having a meaning that is consistent with their meaning in the context of the prior art, and will not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless this is clearly defined in the text .
Ссылка в данном описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный отличительный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены, по меньшей мере, в один вариант осуществления данного изобретения. Таким образом, наличие фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах данного описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Более того, определенные отличительные особенности, структуры или характеристики могут быть объединены каким-либо соответствующим образом в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения, что очевидно для специалиста в данной области техники из настоящего раскрытия.Reference herein to “one embodiment” or “embodiment” means that the particular feature, structure or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the presence of the phrases “in one embodiment” or “in an embodiment” in various places in this specification does not necessarily refer to the same embodiment of the invention. Moreover, certain features, structures, or characteristics may be combined in any appropriate manner in one or more embodiments of the invention, as will be apparent to one skilled in the art from the present disclosure.
Данным изобретением предложен литиевый аккумулятор, способный эффективно подавлять тепловой разгон и содержащий положительный электрод, в состав которого входит активный материал положительного электрода, отрицательный электрод, в состав которого входит активный материал отрицательного электрода, и систему электролита, обеспечивающую ионную проводимость между положительным электродом и отрицательным электродом. Ионы лития могут перемещаться между положительным и отрицательным электродами для осуществления электрохимической реакции зарядки и разрядки. К положительному электроду добавлен источник ионов. Источник ионов неактивен во время электрохимической реакции, т.е. не участвует в ней. Источник ионов содержит анионную группу и реакционноспособный катион, связанный с анионной группой. Источник ионов высвобождает реакционноспособный катион после поглощения тепловой энергии. Реакционноспособный катион занимает положение, из которого ушел ион лития активного материала положительного электрода, чтобы стабилизировать структуру решетки активного материала положительного электрода. Таким образом, удается избежать выделения атомарного кислорода и подавить тепловой разгон литиевого аккумулятора. Тепловую энергию, поглощенную источником ионов, литиевый аккумулятор может обеспечивать, когда его температура достигает первой температуры. Прочность связи между реакционноспособным катионом и анионной группой можно скорректировать путем выбора материалов для них специалистами в данной области. При первой температуре источник ионов способен получить достаточно кинетической энергии, чтобы разорвать связь между реакционноспособным катионом и анионной группой, так что реакционноспособный катион может свободно перемещаться. Таким образом, согласно данному изобретению нет необходимости диссоциировать источник ионов в полярном растворе, т.е. источник ионов не диссоциируется в полярном растворе. Реакционноспособный катион приводится в движение тепловой энергией, заставляющей реакционноспособный катион высвободиться из источника ионов и перейти к положительному электроду путем диффузии в ионизированном состоянии.The present invention provides a lithium battery capable of effectively suppressing thermal runaway and comprising a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and an electrolyte system providing ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. . Lithium ions can move between the positive and negative electrodes to perform an electrochemical charging and discharging reaction. An ion source is added to the positive electrode. The ion source is inactive during the electrochemical reaction, i.e. does not participate in it. The ion source contains an anionic group and a reactive cation associated with the anionic group. The ion source releases the reactive cation after absorbing thermal energy. The reactive cation occupies the position from which the lithium ion of the positive electrode active material has left, so as to stabilize the lattice structure of the positive electrode active material. Thus, it is possible to avoid the release of atomic oxygen and suppress the thermal runaway of the lithium battery. The thermal energy absorbed by the ion source can be supplied by the lithium battery when its temperature reaches the first temperature. The strength of the bond between the reactive cation and the anionic group can be adjusted by the selection of materials therefor by those skilled in the art. At the first temperature, the ion source is able to obtain enough kinetic energy to break the bond between the reactive cation and the anionic group so that the reactive cation can move freely. Thus, according to this invention there is no need to dissociate the ion source in a polar solution, i.e. the ion source does not dissociate in a polar solution. The reactive cation is driven by thermal energy, causing the reactive cation to be released from the ion source and move to the positive electrode by diffusion in an ionized state.
Реакционноспособным катионом может быть натрий или калий. Источник ионов расположен на положительном электроде литиевого аккумулятора, и источник ионов прилегает или непосредственно контактирует с частицей активного материала положительного электрода. Например, источник ионов смешан с частицами активного материала положительного электрода, чтобы сформировать случайное распределение между частицами активного материала положительного электрода. В качестве альтернативы источник ионов покрывает поверхность положительного электрода.The reactive cation may be sodium or potassium. The ion source is located on the positive electrode of the lithium battery, and the ion source is adjacent or directly in contact with a particle of the positive electrode active material. For example, the ion source is mixed with the positive electrode active material particles to form a random distribution among the positive electrode active material particles. Alternatively, the ion source coats the surface of the positive electrode.
Прежде чем источник ионов получит или поглотит достаточно тепловой энергии, анионная группа связывается с реакционноспособным катионом, таким как натрий или калий. Когда источник ионов поглощает достаточно тепловой энергии, связь реакционноспособного катиона и анионной группы разрывается. Затем реакционноспособный катион отделяют от анионной группы, чтобы реакционноспособный катион мог свободно перемещаться. Реакционноспособный катион будет вступать в реакцию с активным материалом положительного электрода, чтобы деактивировать данный активный материал. Деактивации можно достигнуть путем введения реакционноспособного катиона в положение, из которого ушли ионы лития активного материала положительного электрода, чтобы стабилизировать данный активный материал, ставший нестабильным после извлечения ионов лития. Кроме того, в положение, из которого ушли ионы лития активного материала положительного электрода, входит реакционноспособный катион, такой как натрий или калий, стабилизируя структуру решетки активного материала положительного электрода. Таким образом, при деактивации удается избежать выделения большого количества атомарного кислорода из активного материала положительного электрода, вызванного выведением ионов лития. Более того, из-за того, что в положение, из которого ушли ионы лития активного материала положительного электрода, вошел реакционноспособный катион, литий нельзя считать активным материалом положительного электрода. Активный материал положительного электрода переходит в деактивирующее состояние для электрохимической реакции. В данном варианте осуществления температура (т.е. первая температура) служит триггером свободного состояния реакционноспособного катиона источника ионов, позволяющего реализовать введение в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода. Далее, таким образом, напряжение литиевого аккумулятора снижается для устранения риска.Before the ion source receives or absorbs enough thermal energy, the anionic group binds to a reactive cation such as sodium or potassium. When the ion source absorbs enough thermal energy, the bond between the reactive cation and the anionic group is broken. The reactive cation is then separated from the anionic group so that the reactive cation can move freely. The reactive cation will react with the positive electrode active material to deactivate that active material. Deactivation can be achieved by introducing a reactive cation into the position from which the lithium ions of the positive electrode active material have escaped, so as to stabilize the active material that has become unstable after the lithium ions have been withdrawn. In addition, a reactive cation such as sodium or potassium enters the position from which the lithium ions of the positive electrode active material have left, stabilizing the lattice structure of the positive electrode active material. Thus, during deactivation, the release of a large amount of atomic oxygen from the active material of the positive electrode caused by the removal of lithium ions is avoided. Moreover, due to the fact that a reactive cation has entered the position from which the lithium ions of the active material of the positive electrode left, lithium cannot be considered the active material of the positive electrode. The active material of the positive electrode goes into a deactivating state for an electrochemical reaction. In this embodiment, temperature (ie, the first temperature) serves as a trigger for the free state of the reactive cation of the ion source, allowing the introduction of a positive electrode into the position from which the lithium ions have left. Further, in this way, the voltage of the lithium battery is reduced to eliminate the risk.
В этом варианте осуществления анионную группу выбирают из группы неодиночных химических элементов (т.е., с неоднотипным атомом) с определенной длиной связи, в частности, NO3 -, NO2 -, NO-, Al(OH)4 -, PO4 3-, P2O7 4-, HCO3 -, AlSiO4 -, B4O7 2-, CO3 2-, CF3SO3 -, SiO3 -, PSS-, HPO4 2-, SO3 2-, H2PO2 -, HPO3 2-, P2O6 -, P3O9 3-, BO2 -, BO3-, P4O13 6-, SO7 2-, S2O3 2-, SO5 2-, S2O8 2-, S2O6 2-, S2O4 2-, P3O10 5-, B2O5 4-, H2PO4 -, SO3C4F9 -, SO2CF3 - или S2O5 2-. Анионная группа может быть симметричной или асимметричной. Способность высвобождать натрий или калий у асимметричной анионной группы лучше, чем у симметричной анионной группы. Например, Na4P2O7 обладает лучшей способностью высвобождать натрий, чем Na3PO4. Кроме того, в случае, когда реакционноспособным катионом является натрий, источником ионов может быть NaAlOH4, Na3PO4, Na4P2O7, NaHCO3, NaAlSiO4, Na2B4O7, Na2CO3, CF3SO3Na, NaSiO3, NaPSS (поли(стиролсульфонат натрия)), Na2HPO4, Na2SO3, Na2S2O5, NaNO3, NaNO2, NaNO или оксид натрия. Кроме того, поскольку ионы калия имеют больший ионный радиус, чем ионы натрия, а электроотрицательность ионов калия ниже, чем у ионов натрия, ионы калия менее привлекательны для общих электронов. По этой причине ионы калия, скорее всего, перейдут в свободное состояние после поглощения тепловой энергии, чтобы диффундировать в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода.In this embodiment, the anionic group is selected from a group of non-single chemical elements (i.e., with a non-uniform atom) with a certain bond length, in particular, NO 3 - , NO 2 - , NO - , Al(OH) 4 - , PO 4 3- , P 2 O 7 4- , HCO 3 - , AlSiO 4 - , B 4 O 7 2- , CO 3 2- , CF 3 SO 3 - , SiO 3 - , PSS - , HPO 4 2- , SO 3 2- , H 2 PO 2 - , HPO 3 2- , P 2 O 6 - , P 3 O 9 3- , BO 2 - , BO 3- , P 4 O 13 6- , SO 7 2- , S 2 O 3 2- , SO 5 2- , S 2 O 8 2- , S 2 O 6 2- , S 2 O 4 2- , P 3 O 10 5- , B 2 O 5 4- , H 2 PO 4 - , SO 3 C 4 F 9 - , SO 2 CF 3 - or S 2 O 5 2- . The anionic group can be symmetrical or asymmetrical. The ability to release sodium or potassium of an asymmetric anionic group is better than that of a symmetrical anionic group. For example, Na 4 P 2 O 7 has a better ability to release sodium than Na 3 PO 4 . In addition, in the case when the reactive cation is sodium, the source of ions can be NaAlOH 4 , Na 3 PO 4 , Na 4 P 2 O 7 , NaHCO 3 , NaAlSiO 4 , Na 2 B 4 O 7 , Na 2 CO 3 , CF 3 SO 3 Na, NaSiO 3 , NaPSS (poly(sodium styrene sulfonate)), Na 2 HPO 4 , Na 2 SO 3 , Na 2 S 2 O 5 , NaNO 3 , NaNO 2 , NaNO or sodium oxide. Additionally, since potassium ions have a larger ionic radius than sodium ions, and the electronegativity of potassium ions is lower than that of sodium ions, potassium ions are less attractive for shared electrons. For this reason, potassium ions are likely to go into a free state after absorbing thermal energy to diffuse into the position from which the positive electrode lithium ions left.
В данном изобретении приемник лития, или так называемый новый литиевый носитель, расположен в отрицательном электроде литиевого аккумулятора. Приемник лития способен реагировать с литием с образованием литиевого сплава или соединения лития, но не участвует в электрохимической реакции положительного и отрицательного электродов литиевого аккумулятора во время зарядки и разрядки. Это означает, что приемник лития неактивен во время образования сплава с литием или введения иона лития в отрицательный электрод. Электрический потенциал, при котором приемник лития вступает в реакцию с литием, отличается от электрического потенциала, при котором активный материал отрицательного электрода вступает в реакцию с литием. Например, электрический потенциал, при котором приемник лития вступает в реакцию с литием, образуя литиевый сплав или соединение лития, выше, чем электрический потенциал, при котором активный материал отрицательного электрода вступает в реакцию с литием, образуя литиевый сплав или соединение лития. Поэтому приемник лития не участвует в зарядке и разрядке литиевого аккумулятора. Приемник лития расположен на отрицательном электроде литиевого аккумулятора, и приемник лития прилегает или непосредственно контактирует с активным материалом отрицательного электрода. Например, приемник лития смешан с частицами активного материала отрицательного электрода для распределения между частицами активного материала отрицательного электрода или покрывает поверхность отрицательного электрода.In the present invention, a lithium receiver, or so-called new lithium carrier, is located in the negative electrode of a lithium battery. The lithium receiver is capable of reacting with lithium to form a lithium alloy or lithium compound, but does not participate in the electrochemical reaction of the positive and negative electrodes of the lithium battery during charging and discharging. This means that the lithium receiver is inactive while alloying with lithium or introducing lithium ion into the negative electrode. The electrical potential at which the lithium receiver reacts with lithium is different from the electrical potential at which the negative electrode active material reacts with lithium. For example, the electrical potential at which the lithium receiver reacts with lithium to form a lithium alloy or lithium compound is higher than the electrical potential at which the negative electrode active material reacts with lithium to form a lithium alloy or lithium compound. Therefore, the lithium receiver does not participate in the charging and discharging of the lithium battery. The lithium receiver is located on the negative electrode of the lithium battery, and the lithium receiver is adjacent or directly in contact with the active material of the negative electrode. For example, a lithium receiver is mixed with the negative electrode active material particles to distribute among the negative electrode active material particles or coat the surface of the negative electrode.
Во время зарядки литиевого аккумулятора происходит избыточное осаждение и диффузия ионов лития к отрицательному электроду. Отрицательный электрод начнет демонстрировать свойственные литию характеристики вместо характеристик исходного материала. Этот процесс крайне нестабилен. Тем не менее атомы лития будут диффундировать от отрицательного электрода к приемнику лития под действием разности концентраций и тепловой энергии литиевого аккумулятора при второй температуре. Концентрация лития на отрицательном электроде снижается, чтобы продемонстрировать свойства материала, близкие к свойствам исходного сырья. Поэтому будет иметь место стабильное состояние с более низкой энергией. Вторая температура может быть равна первой температуре или отличаться от нее. Активный материал отрицательного электрода может представлять собой углерод, кремний или металлический литий. Приемник лития может представлять собой неорганический материал, таким как Li4Ti5O12, Fe4(P2O7)3, FeS2, Cu2P2O7, TiS2 или их смесь. FeS2 сплавляется с литием при напряжении от 1,5 до 2,5 вольт, а углерод, кремний или металл лития вступают в электрохимическую реакцию с литием при напряжении от 0 до 0,1 вольт. Таким образом, приемник лития неактивен во время образования сплава с литием или введения иона лития в отрицательный электрод.During charging of a lithium battery, excess precipitation and diffusion of lithium ions to the negative electrode occurs. The negative electrode will begin to exhibit lithium characteristics instead of those of the original material. This process is extremely unstable. However, lithium atoms will diffuse from the negative electrode to the lithium receiver under the influence of the concentration difference and the thermal energy of the lithium battery at the second temperature. The lithium concentration at the negative electrode is reduced to demonstrate material properties similar to those of the feedstock. Therefore, a stable state with lower energy will occur. The second temperature may be equal to or different from the first temperature. The negative electrode active material may be carbon, silicon, or lithium metal. The lithium receptor may be an inorganic material such as Li 4 Ti 5 O 12 , Fe 4 (P 2 O 7 ) 3 , FeS 2 , Cu 2 P 2 O 7 , TiS 2 , or a mixture thereof. FeS 2 fuses with lithium at 1.5 to 2.5 volts, and carbon, silicon, or lithium metal reacts electrochemically with lithium at 0 to 0.1 volts. Thus, the lithium receiver is inactive during alloying with lithium or introducing lithium ion into the negative electrode.
В качестве альтернативы приемник лития может представлять собой органический полимер, выдерживающий температуру выше 150 градусов С. Органический полимер сплавляется с литием при напряжении от 1,5 до 3,5 вольт. Активный материал отрицательного электрода может быть подвергнут предварительной обработке, чтобы избежать вышеуказанного рабочего напряжения органического полимера. Если активным материалом отрицательного электрода является углерод или кремний, углерод или кремний литируют, чтобы избежать вышеуказанного рабочего напряжения органического полимера. Кроме того, органический полимер может представлять собой полиимид (ПИ), производные полиимида, такие как полиэфиримид (ПЭИ), полиарилэфиркетон (ПАЭК) или их смесь. Например, ПИ сплавляется с литием при напряжении 2,5 вольт.Alternatively, the lithium receiver may be an organic polymer that can withstand temperatures above 150 degrees C. The organic polymer is fused to the lithium at a voltage of 1.5 to 3.5 volts. The negative electrode active material can be pre-treated to avoid the above organic polymer operating voltage. If the active material of the negative electrode is carbon or silicon, the carbon or silicon is lithiated to avoid the above operating voltage of the organic polymer. In addition, the organic polymer may be a polyimide (PI), polyimide derivatives such as polyetherimide (PEI), polyaryletherketone (PAEK), or a mixture thereof. For example, PI is alloyed with lithium at 2.5 volts.
Литиевый аккумулятор может содержать источник ионов и/или приемник лития. Литиевый аккумулятор согласно данному изобретению может дополнительно содержать сепаратор, состоящий из электроизоляционного материала с отверстиями для пропуска ионов или ионопроводящего и электроизоляционного материала, такого как твердый электролит. Активный материал отрицательного электрода может представлять собой углеродный материал, материал на основе кремния, смесь обоих материалов или металлический литий. Примерами углеродного материала могут быть графитированные углеродные материалы и аморфные углеродные материалы, такие как природный графит, модифицированный графит, графитированные мезоуглеродные микрошарики, мягкий углерод (например, кокс) и твердый углерод. Материал на основе кремния представляет собой кремний, оксид кремния, композиты кремний-углерод и кремниевый сплав. Активный материал положительного электрода может представлять собой оксид лития-кобальта-марганца, в котором массовая доля никеля превышает 75%, например, NCM811.The lithium battery may contain an ion source and/or a lithium sink. The lithium battery according to the present invention may further comprise a separator consisting of an electrically insulating material with holes for the passage of ions or an ion-conducting and electrically insulating material such as a solid electrolyte. The negative electrode active material may be a carbon material, a silicon-based material, a mixture of both materials, or lithium metal. Examples of the carbon material include graphitized carbon materials and amorphous carbon materials such as natural graphite, modified graphite, graphitized mesocarbon microspheres, soft carbon (eg, coke), and hard carbon. Silicon-based material includes silicon, silicon oxide, silicon-carbon composites and silicon alloy. The positive electrode active material may be lithium cobalt manganese oxide in which the mass fraction of nickel exceeds 75%, such as NCM811.
Ниже описаны различные эксперименты для проверки действия данного изобретения. Электролит, используемый в данном эксперименте, является безводным электролитом, таким как органический электролит, коллоидный электролит, полимерный электролит или карбонатный растворитель, такой как ЭК (этиленкарбонат), ПК (поликарбонат), дополненный солями, такими как LiPF6, LiBF4, и т.д.Various experiments are described below to test the effect of the present invention. The electrolyte used in this experiment is an anhydrous electrolyte such as an organic electrolyte, a colloidal electrolyte, a polymer electrolyte or a carbonate solvent such as EC (ethylene carbonate), PC (polycarbonate) supplemented with salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , etc. .d.
На ФИГ.1 представлена XRD дифрактограмма с Na3PO4 в качестве источника ионов или без него. В состав образца 1 входит 76,61 весовых % NCM811, 3,26 весовых % электропроводящего материала, 1,63 весовых % клея и 18,5 весовых % электролита. В состав образца 2 входит 38,305 весовых % NCM811, 1,63 весовых % электропроводящего материала, 0,815 весовых % клея, 9,25 весовых % электролита и 50 весовых % Na3PO4. Способ изготовления образца 1 заключается в смешивании 76,61 весовых % NCM811, 3,26 весовых % электропроводящего материала, 1,63 весовых % клея и 18,5 весовых % электролита и нанесении покрытия на токоприемник положительного электрода, чтобы сформировать слой активного материала положительного электрода. Затем на поверхность активного материала положительного электрода последовательно укладывают сепаратор, слой активного материала отрицательного электрода и токоприемник отрицательного электрода. Уплотнительную рамку, помещенную между токоприемником положительного электрода и токоприемником отрицательного электрода, используют для герметизации слоя активного материала положительного электрода, сепаратора и слоя активного материала отрицательного электрода между токоприемником положительного электрода, уплотнительной рамкой и токоприемником отрицательного электрода для формирования слоистого электрохимического элемента. Слоистый электрохимический элемент формируется при 100% уровне заряда. Затем сформированный слой активного материала положительного электрода соскабливают и прессуют под давлением 0,9 Н в течение 1 минуты для формирования листа. После процесса термообработки получают образец 1. Процесс термообработки проводят при температуре 130°C в течение 30 минут. Способ изготовления образца 2 заключается в смешивании 76,61 весовых % NCM811, 3,26 весовых % электропроводящего материала, 1,63 весовых % клея и 18,5 весовых % электролита и нанесении покрытия на токоприемник положительного электрода, чтобы сформировать слой активного материала положительного электрода. Затем на поверхность активного материала положительного электрода последовательно укладывают сепаратор, слой активного материала отрицательного электрода и токоприемник отрицательного электрода. Уплотнительную рамку, помещенную между токоприемником положительного электрода и токоприемником отрицательного электрода, используют для герметизации слоя активного материала положительного электрода, сепаратора и слоя активного материала отрицательного электрода между токоприемником положительного электрода, уплотнительной рамкой и токоприемником отрицательного электрода для формирования слоистого электрохимического элемента. Слоистый электрохимический элемент формируется при 100% уровне заряда. Затем сформированный слой активного материала положительного электрода соскабливают для смешивания и измельчения с Na3PO4 с таким же весом. Смесь прессуют под давлением 0,9 Н в течение 1 минуты для формирования элемента. После аналогичного процесса термообработки получают образец 2. В качестве мишени использовали Cu, параметры сканирования были в диапазоне от 10 до 80 градусов, и сканирование выполняли непрерывно со скоростью около 4 градусов/мин. Из ФИГ.1 видно, что по сравнению с образцом 1 характеристический пик лития значительно уменьшен, а характеристический пик натрия представлен образцом 2.FIG. 1 shows an XRD diffraction pattern with or without Na 3 PO 4 as an ion source. Sample 1 contains 76.61 wt% NCM811, 3.26 wt% electrically conductive material, 1.63 wt% adhesive, and 18.5 wt% electrolyte. Sample 2 contains 38.305 wt% NCM811, 1.63 wt% electrically conductive material, 0.815 wt% adhesive, 9.25 wt% electrolyte, and 50 wt% Na 3 PO 4 . The manufacturing method of sample 1 is to mix 76.61 wt% NCM811, 3.26 wt% electrical conductive material, 1.63 wt% adhesive and 18.5 wt% electrolyte and coat the positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer . Then, a separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are sequentially placed on the surface of the positive electrode active material. A sealing frame placed between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is used to seal the positive electrode active material layer, the separator and the negative electrode active material layer between the positive electrode current collector, the sealing frame and the negative electrode current collector to form a layered electrochemical cell. The layered electrochemical cell is formed at 100% charge level. Then, the formed positive electrode active material layer is scraped off and pressed under a pressure of 0.9 N for 1 minute to form a sheet. After the heat treatment process, sample 1 is obtained. The heat treatment process is carried out at a temperature of 130°C for 30 minutes. The manufacturing method of sample 2 is to mix 76.61 wt% NCM811, 3.26 wt% electrical conductive material, 1.63 wt% adhesive and 18.5 wt% electrolyte and coat the positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer . Then, a separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are sequentially placed on the surface of the positive electrode active material. A sealing frame placed between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is used to seal the positive electrode active material layer, the separator and the negative electrode active material layer between the positive electrode current collector, the sealing frame and the negative electrode current collector to form a layered electrochemical cell. The layered electrochemical cell is formed at 100% charge level. Then, the formed positive electrode active material layer is scraped off to be mixed and crushed with Na 3 PO 4 of the same weight. The mixture is pressed under a pressure of 0.9 N for 1 minute to form the element. After a similar heat treatment process, sample 2 was obtained. Cu was used as the target, scanning parameters were in the range of 10 to 80 degrees, and scanning was performed continuously at a speed of about 4 degrees/min. From FIG. 1 it can be seen that compared to sample 1, the characteristic peak of lithium is significantly reduced, and the characteristic peak of sodium is represented by sample 2.
На ФИГ. 2 представлена дифрактограмма с KNO3 или NaNO3 в качестве источника ионов или без него. Образец 3 или 4 получают аналогично образцу 2, заменяя Na3PO4 на KNO3 или NaNO3. В качестве мишени использовали Cu, параметры сканирования были в диапазоне от 10 до 80 градусов, и сканирование выполняли непрерывно со скоростью около 4 градусов/мин. Из ФИГ. 2 видно, что по сравнению с образцом 1 характеристический пик лития значительно уменьшен, а характеристический пик калия или натрия представлен образцом 3 или 4.In FIG. Figure 2 shows a diffraction pattern with or without KNO 3 or NaNO 3 as an ion source. Sample 3 or 4 is prepared similarly to sample 2, replacing Na 3 PO 4 with KNO 3 or NaNO 3 . Cu was used as the target, scanning parameters ranged from 10 to 80 degrees, and scanning was performed continuously at a speed of about 4 degrees/min. From FIG. 2 shows that compared to sample 1, the characteristic peak of lithium is significantly reduced, and the characteristic peak of potassium or sodium is represented by sample 3 or 4.
Для испытания на газообразование берут следующие образцы. В состав образца 5 входит 76,61 весовых % NCM811, 3,26 весовых % электропроводящего материала, 1,63 весовых % клея и 18,5 весовых % электролита по весу. Способ изготовления образца 5 заключается в смешивании NCM811, электропроводящего материала, клея и электролита, чтобы сформировать электродную пленку. Затем электродную пленку используют для формирования кнопочного элемента питания. Кнопочный элемент питания формируют со 100% уровнем заряда. Затем электродную пленку отбирают непосредственно как образец 5. В состав образца 6 входит 66,61 весовых % NCM811, 3,26 весовых % электропроводящего материала, 1,63 весовых % клея, 18,5 весовых % электролита и 10 весовых % Na3PO4. Способ изготовления образца 6 заключается в смешивании NCM811, электропроводящего материала, клея, электролита и Na3PO4, чтобы сформировать электродную пленку. Электродную пленку используют в качестве положительного электрода кнопочного элемента питания. Кнопочный элемент питания формируют со 100% уровнем заряда. Затем электродную пленку отбирают непосредственно как образец 6. Анализ образца 5 и образец 6 проводят методом ГХ-МС (газовая хроматография-масс-спектрометрия) соответственно. В этом анализе образец 5 и образец 6 помещают в специальные флаконы для анализа методом ГХ-МС. В перчаточной камере кислород в бутылках с образцами замещают аргоном. Затем бутылки с образцами закрывают парафильмом для обеспечения герметичности. При анализе методом ГХ-МС температура экстракции паровой фазы составляет 200°C, а время экстракции - 20 минут. Затем образец 1 мл нагревают от 40°C до 250°C. Как следует из таблицы 1, после вышеупомянутого анализа ГХ-МС количество образовавшегося кислорода в образце 6 с источником ионов может быть уменьшено на 22,2% по сравнению с образцом 5.The following samples are taken to test for gas formation. Sample 5 was composed of 76.61 wt% NCM811, 3.26 wt% electrically conductive material, 1.63 wt% adhesive, and 18.5 wt% electrolyte by weight. The manufacturing method of sample 5 is to mix NCM811, electrically conductive material, glue and electrolyte to form an electrode film. The electrode film is then used to form a button battery. The button battery is formed with a 100% charge level. The electrode film is then taken directly as sample 5. Sample 6 contains 66.61 wt% NCM811, 3.26 wt% electrical conductive material, 1.63 wt% adhesive, 18.5 wt% electrolyte, and 10 wt% Na 3 PO 4 . The method for preparing sample 6 is to mix NCM811, electrically conductive material, adhesive, electrolyte and Na 3 PO 4 to form an electrode film. The electrode film is used as the positive electrode of a button battery. The button battery is formed with a 100% charge level. Then, the electrode film is directly collected as sample 6. Sample 5 and sample 6 are analyzed by GC-MS (gas chromatography-mass spectrometry), respectively. In this analysis, sample 5 and sample 6 are placed in special vials for GC-MS analysis. In the glove box, the oxygen in the sample bottles is replaced with argon. The sample bottles are then sealed with parafilm to ensure a seal. For GC-MS analysis, the headspace extraction temperature is 200°C and the extraction time is 20 minutes. The 1 ml sample is then heated from 40°C to 250°C. As shown in Table 1, after the above-mentioned GC-MS analysis, the amount of oxygen produced in sample 6 with ion source can be reduced by 22.2% compared to sample 5.
На ФИГ. 3 представлена термограмма дифференциального сканирующего калориметра с источником ионов или без него. Соответствующее количество этих образцов (образец 5 и образец 6) отбирают лопаткой. Затем их помещают на специальный лоток для образцов ЦР и запечатывают лоток для образцов. Испытание ЦР проводят на образцах при повышении температуры от 30°C до 300°C со скоростью 5°C/мин. Из ФИГ.3 видно, что образец 6 с источником ионов может сдвинуть в обратном направлении температуру начала экзотермической реакции. По этой причине литиевый аккумулятор способен выдерживать более высокую температуру.In FIG. Figure 3 shows a thermogram of a differential scanning calorimeter with or without an ion source. An appropriate number of these samples (sample 5 and sample 6) are taken with a spatula. They are then placed on a special CR sample tray and the sample tray is sealed. The CR test is carried out on samples by increasing the temperature from 30°C to 300°C at a rate of 5°C/min. From FIG. 3 it is clear that sample 6 with an ion source can shift the temperature of the onset of the exothermic reaction in the opposite direction. For this reason, a lithium battery can withstand higher temperatures.
Нижеприведенная таблица 2 является таблицей разностей образовавшегося газа в образцах с приемником лития и без него. В состав образца 7 входит 62,153 весовых % C/SiO, 2,049 весовых % электропроводящего материала, 4,098 весовых % клея и 31,7 весовых % электролита. Способ изготовления образца 7 заключается в смешивании 62,153 весовых % C/SiO, 2.049 весовых % электропроводящего материала, 4,098 весовых % клея и 31,7 весовых % электролита и нанесении покрытия на токоприемник отрицательного электрода, чтобы сформировать слой активного материала отрицательного электрода. Затем на поверхность активного материала отрицательного электрода последовательно укладывают сепаратор, слой активного материала положительного электрода и токоприемник отрицательного электрода. Уплотнительную рамку, помещенную между токоприемником положительного электрода и токоприемником отрицательного электрода, используют для герметизации слоя активного материала положительного электрода, сепаратора и слоя активного материала отрицательного электрода между токоприемником положительного электрода, уплотнительной рамкой и токоприемником отрицательного электрода для формирования слоистого электрохимического элемента. Слоистый электрохимический элемент формируется при 100% уровне заряда. Затем сформированный слой активного материала отрицательного электрода соскабливают и прессуют под давлением 0,9 Н в течение 1 минуты, чтобы сформировать элемент с получением образца 7. В состав образца 8 входит 31,0765 весовых % C/SiO, 1,0245 весовых % электропроводящего материала, 2,049 весовых % клея и 15,85 весовых % электролита и 50 весовых % CaHPO4. Способ изготовления образца 8 заключается в смешивании 62,153 весовых % C/SiO, 2.049 весовых % электропроводящего материала, 4,098 весовых % клея и 31,7 весовых % электролита и нанесении покрытия на токоприемник отрицательного электрода, чтобы сформировать слой активного материала отрицательного электрода. Затем на поверхность активного материала отрицательного электрода последовательно укладывают сепаратор, слой активного материала положительного электрода и токоприемник отрицательного электрода. Уплотнительную рамку, помещенную между токоприемником положительного электрода и токоприемником отрицательного электрода, используют для герметизации слоя активного материала положительного электрода, сепаратора и слоя активного материала отрицательного электрода между токоприемником положительного электрода, уплотнительной рамкой и токоприемником отрицательного электрода для формирования слоистого электрохимического элемента. Слоистый электрохимический элемент формируется при 100% уровне заряда. Затем сформированный слой активного материала отрицательного электрода соскабливают для смешивания и измельчения с CaHPO4 с таким же весом. Смесь прессуют под давлением 0,9 Н в течение 1 минуты, чтобы сформировать элемент с получением образца 8. Способ изготовления образца 9 практически не отличается от способа изготовления образца 8. Только CaHPO4 заменяют на Cu2P2O7. Образцы 7-9 анализируют методом ГХ-МС (газовая хроматография-масс-спектрометрия) соответственно на содержание кислорода, монооксида углерода и газообразного алкана. При анализе методом ГХ-МС температура экстракции паровой фазы составляет 200°C, а время экстракции - 20 минут. Затем образец 1 мл нагревают от 40°C до 250°C. Как следует из таблицы 2, после вышеуказанного анализа ГХ-МС, образование кислорода в образце 8 без источника ионов увеличивается по сравнению с образцом 7, а образование кислорода в образце 9 с источником ионов уменьшается по сравнению с образцом 7.Table 2 below is a table of the differences in gas produced in samples with and without a lithium receiver. Sample 7 contains 62.153 wt% C/SiO, 2.049 wt% electrically conductive material, 4.098 wt% adhesive, and 31.7 wt% electrolyte. The manufacturing method of sample 7 is to mix 62.153 wt% C/SiO, 2.049 wt% electrical conductive material, 4.098 wt% adhesive, and 31.7 wt% electrolyte and coat the negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer. Then, a separator, a positive electrode active material layer, and a negative electrode current collector are sequentially laid on the surface of the negative electrode active material. A sealing frame placed between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is used to seal the positive electrode active material layer, the separator and the negative electrode active material layer between the positive electrode current collector, the sealing frame and the negative electrode current collector to form a layered electrochemical cell. The layered electrochemical cell is formed at 100% charge level. Then, the formed negative electrode active material layer is scraped off and pressed under a pressure of 0.9 N for 1 minute to form a cell to obtain sample 7. Sample 8 contains 31.0765 wt% C/SiO, 1.0245 wt% electrical conductive material , 2.049 wt% glue and 15.85 wt% electrolyte and 50 wt% CaHPO 4 . The manufacturing method of sample 8 is to mix 62.153 wt% C/SiO, 2.049 wt% electrical conductive material, 4.098 wt% adhesive, and 31.7 wt% electrolyte and coat the negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer. Then, a separator, a positive electrode active material layer, and a negative electrode current collector are sequentially laid on the surface of the negative electrode active material. A sealing frame placed between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is used to seal the positive electrode active material layer, the separator and the negative electrode active material layer between the positive electrode current collector, the sealing frame and the negative electrode current collector to form a layered electrochemical cell. The layered electrochemical cell is formed at 100% charge level. Then, the formed negative electrode active material layer is scraped off to be mixed and crushed with CaHPO 4 of the same weight. The mixture is pressed under a pressure of 0.9 N for 1 minute to form the element to obtain sample 8. The method of making sample 9 is practically no different from the method of making sample 8. Only CaHPO 4 is replaced by Cu 2 P 2 O 7 . Samples 7-9 are analyzed by GC-MS (gas chromatography-mass spectrometry) for oxygen, carbon monoxide and alkane gas, respectively. For GC-MS analysis, the headspace extraction temperature is 200°C and the extraction time is 20 minutes. The 1 ml sample is then heated from 40°C to 250°C. As can be seen from Table 2, after the above GC-MS analysis, the oxygen production in sample 8 without an ion source increases compared to sample 7, and the oxygen production in sample 9 with an ion source decreases compared to sample 7.
Нижеприведенная таблица 3 является таблицей разностей образовавшегося газа в образцах с приемником лития и без него. В состав образца 10 входит 62,153 весовых % C/SiO, 2,049 весовых % электропроводящего материала, 4,098 весовых % клея и 31,7 весовых % электролита. Способ изготовления образца 10 заключается в смешивании 62,153 весовых % C/SiO, 2,049 весовых % электропроводящего материала, 4,098 весовых % клея и 31,7 весовых % электролита по весу, чтобы сформировать электродную пленку. Электродную пленку используют в качестве положительного электрода кнопочного элемента питания. Кнопочный элемент питания формируют со 100% уровнем заряда. Затем электродную пленку отбирают непосредственно как образец 10. В состав образца 11 входит 52,153 весовых % C/SiO, 2,049 весовых % электропроводящего материала, 4,098 весовых % клея и 31,7 весовых % электролита и 10 весовых % Cu2P2O7. Способ производства образца 11 заключается в смешивании всех вышеупомянутых материалов для формирования электродной пленки. Электродную пленку используют в качестве положительного электрода кнопочного элемента питания. Кнопочный элемент питания формируют со 100% уровнем заряда. Затем электродную пленку отбирают непосредственно как образец 11. Способ производства образца 12 практически не отличается от способа производства образца 11. Только Cu2P2O7 заменяют на Fe4(P2O7)3. Образцы 10-12 анализируют с помощью ГХ-МС/ГХ-ДТП (газовая хроматография-детектор по теплопроводности) соответственно. В этом анализе образцы 10-12 помещают в специальные флаконы для анализа ГХ-МС/ГХ-ДТП. В перчаточной камере кислород в бутылках с образцами замещают аргоном. Затем бутылки с образцами закрывают парапленкой для обеспечения герметичности. ГХ-МС используют для анализа кислорода, монооксида углерода и газообразных алканов, а ГХ-ДТП - для анализа водорода. При анализе температура экстракции паровой фазы составляет 200°C, а время экстракции - 20 минут. Затем образец 1 мл нагревают от 40°C до 250°C. Как следует из таблицы 3, образующийся газ в образцах 11-12 с источником ионов может быть значительно снижен по сравнению с образцом 10.Table 3 below is a table of the differences in gas produced in samples with and without a lithium receiver. Sample 10 contains 62.153 wt% C/SiO, 2.049 wt% electrically conductive material, 4.098 wt% adhesive, and 31.7 wt% electrolyte. The manufacturing method of sample 10 is to mix 62.153 wt% C/SiO, 2.049 wt% electrical conductive material, 4.098 wt% adhesive, and 31.7 wt% electrolyte by weight to form an electrode film. The electrode film is used as the positive electrode of a button battery. The button battery is formed with a 100% charge level. The electrode film is then taken directly as sample 10. Sample 11 is composed of 52.153 wt% C/SiO, 2.049 wt% electrical conductive material, 4.098 wt% adhesive and 31.7 wt% electrolyte and 10 wt% Cu 2 P 2 O 7 . The production method of sample 11 is to mix all the above-mentioned materials to form an electrode film. The electrode film is used as the positive electrode of a button battery. The button battery is formed with a 100% charge level. Then the electrode film is taken directly as sample 11. The production method for sample 12 is practically no different from the production method for sample 11. Only Cu 2 P 2 O 7 is replaced with Fe 4 (P 2 O 7 ) 3 . Samples 10-12 are analyzed using GC-MS/GC-TCD (gas chromatography-thermal conductivity detector), respectively. In this analysis, samples 10-12 are placed in special vials for GC-MS/GC-DTI analysis. In the glove box, the oxygen in the sample bottles is replaced with argon. The sample bottles are then sealed with parafilm to ensure a seal. GC-MS is used to analyze oxygen, carbon monoxide and alkanes gases, and GC-DTP is used to analyze hydrogen. In the analysis, the vapor phase extraction temperature is 200°C and the extraction time is 20 minutes. The 1 ml sample is then heated from 40°C to 250°C. As follows from Table 3, the gas produced in samples 11-12 with an ion source can be significantly reduced compared to sample 10.
Соответственно, данным изобретением предложен литиевый аккумулятор, способный подавлять тепловой разгон. К положительному электроду добавлен источник ионов и/или к отрицательному электроду добавлен приемник лития. Источник ионов способен поглощать тепловую энергию, вызванную повышением температуры литиевого аккумулятора, чтобы высвободить реакционноспособный катион. Реакционноспособный катион входит в положение, из которого ушли ионы лития положительного электрода, чтобы стабилизировать структуру решетки активного материала положительного электрода. Следовательно, удается избежать высвобождения атомарного кислорода. Для отрицательного электрода приемник лития используют для приема избыточного лития, чтобы продемонстрировать свойства материала, близкие к свойствам исходного сырья отрицательного электрода. В результате будет иметь место стабильное состояние, эффективно подавляющее тепловой разгон.Accordingly, the present invention provides a lithium battery capable of suppressing thermal runaway. An ion source is added to the positive electrode and/or a lithium receiver is added to the negative electrode. The ion source is able to absorb thermal energy caused by the rise in temperature of the lithium battery to release the reactive cation. The reactive cation enters the position from which the positive electrode lithium ions have left to stabilize the lattice structure of the positive electrode active material. Therefore, the release of atomic oxygen is avoided. For the negative electrode, a lithium receiver is used to accept excess lithium to exhibit material properties similar to those of the negative electrode feedstock. The result will be a stable state that effectively suppresses thermal runaway.
Данное изобретение, раскрытое таким образом, может быть изменено различными способами. Такие изменения не должны считаться отступлением от сущности и объема данного изобретения, и все подобные модификации, очевидные специалисту в данной области техники, входят в объем следующей формулы изобретения.The present invention, thus disclosed, can be modified in various ways. Such modifications should not be considered a departure from the spirit and scope of this invention, and all such modifications apparent to one skilled in the art are intended to be included within the scope of the following claims.
Claims (40)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US63/296,315 | 2022-01-04 | ||
| US18/082,020 | 2022-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2810612C1 true RU2810612C1 (en) | 2023-12-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100082743A (en) * | 2006-11-10 | 2010-07-19 | 가부시끼가이샤 도시바 | Nonaqueous electrolyte battery, lithium titanium composite oxide and battery pack |
| US20120244439A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-09-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Lithium titanate, negative electrode including the lithium titanate, and secondary lithium battery containing the electrode |
| CN106159249A (en) * | 2015-04-09 | 2016-11-23 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | A kind of preparation method of the nano lithium titanate of applicable industrialized production |
| CN109599549A (en) * | 2018-12-10 | 2019-04-09 | 东北大学 | A kind of LiAlTiO4The preparation method of the anode material of lithium battery of cladding |
| US20200020939A1 (en) * | 2017-03-13 | 2020-01-16 | GM Global Technology Operations LLC | Methods to stabilize lithium titanate oxide (lto) by electrolyte pretreatment |
| RU2726938C1 (en) * | 2019-09-10 | 2020-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" | Electrode with protective sublayer to prevent destruction of lithium-ion batteries during ignition |
| CN113851618A (en) * | 2021-08-10 | 2021-12-28 | 桂林理工大学 | Method for preparing high-performance iron phosphate/graphene composite negative electrode material by using iron vitriol slag hydrochloric acid leaching solution and application |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100082743A (en) * | 2006-11-10 | 2010-07-19 | 가부시끼가이샤 도시바 | Nonaqueous electrolyte battery, lithium titanium composite oxide and battery pack |
| US20120244439A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-09-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Lithium titanate, negative electrode including the lithium titanate, and secondary lithium battery containing the electrode |
| CN106159249A (en) * | 2015-04-09 | 2016-11-23 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | A kind of preparation method of the nano lithium titanate of applicable industrialized production |
| US20200020939A1 (en) * | 2017-03-13 | 2020-01-16 | GM Global Technology Operations LLC | Methods to stabilize lithium titanate oxide (lto) by electrolyte pretreatment |
| CN109599549A (en) * | 2018-12-10 | 2019-04-09 | 东北大学 | A kind of LiAlTiO4The preparation method of the anode material of lithium battery of cladding |
| RU2726938C1 (en) * | 2019-09-10 | 2020-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" | Electrode with protective sublayer to prevent destruction of lithium-ion batteries during ignition |
| CN113851618A (en) * | 2021-08-10 | 2021-12-28 | 桂林理工大学 | Method for preparing high-performance iron phosphate/graphene composite negative electrode material by using iron vitriol slag hydrochloric acid leaching solution and application |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duan et al. | Building safe lithium-ion batteries for electric vehicles: a review | |
| Su et al. | Toward high performance lithium–sulfur batteries based on Li2S cathodes and beyond: status, challenges, and perspectives | |
| Ould Ely et al. | Batteries safety: recent progress and current challenges | |
| Shang et al. | Boosting Zn|| I2 battery’s performance by coating a zeolite-based cation-exchange protecting layer | |
| EP3240087B1 (en) | Negative electrode for lithium metal battery and lithium metal battery comprising the same | |
| Ma et al. | Dual-engineered separator for highly robust, all-climate lithium-sulfur batteries | |
| Yin et al. | Lithium–sulfur batteries: electrochemistry, materials, and prospects | |
| Lee et al. | Enhancing the stability of sulfur cathodes in Li–S cells via in situ formation of a solid electrolyte layer | |
| US7267908B2 (en) | In cycling stability of Li-ion battery with molten salt electrolyte | |
| Zhang et al. | Composite lithium protective layer formed in situ for stable lithium metal batteries | |
| Allen | Review of polymers in the prevention of thermal runaway in lithium-ion batteries | |
| Chen et al. | Realizing an applicable “solid→ solid” cathode process via a transplantable solid electrolyte interface for lithium–sulfur batteries | |
| WO2005089352A2 (en) | Battery with molten salt electrolyte and protected lithium-based negative electrode material | |
| KR101788327B1 (en) | Nonaqueous electrolytic solution secondary battery | |
| KR102665734B1 (en) | Thermal runaway suppression element and the related applications | |
| Gan et al. | Comparative study of thermal stability of lithium metal anode in carbonate and ether based electrolytes | |
| Chen | Recent advances of overcharge investigation of lithium-ion batteries | |
| Bugga et al. | New separators in lithium/sulfur cells with high-capacity cathodes | |
| Shigematsu et al. | Thermal behavior of charged graphite and Li x CoO2 in electrolytes containing alkyl phosphate for lithium-ion cells | |
| Singsen et al. | Surface film formation from sodium polysulfide decomposition on sodium-metal anode surface | |
| Bai et al. | Advances in sodium-ion batteries at low-temperature: Challenges and strategies | |
| Kiai et al. | Functionalized double side coated separator for lithium-sulfur batteries with enhanced cycle life | |
| Freiberg et al. | Insights into the interconnection of the electrodes and electrolyte species in lithium–sulfur batteries using spatially resolved operando X-ray absorption spectroscopy and X-ray fluorescence mapping | |
| RU2810612C1 (en) | Lithium batteries | |
| Wu et al. | High‐Content Carbon Layer Confined Small‐Molecule/Covalent Sulfur Cathode Enables Long‐Life Calcium–Sulfur Batteries in Hybrid‐Ion Electrolyte |