SI20397A - Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje - Google Patents

Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje Download PDF

Info

Publication number
SI20397A
SI20397A SI9900238A SI9900238A SI20397A SI 20397 A SI20397 A SI 20397A SI 9900238 A SI9900238 A SI 9900238A SI 9900238 A SI9900238 A SI 9900238A SI 20397 A SI20397 A SI 20397A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
polyelectrolyte
carbon particles
anode
carbon
solution
Prior art date
Application number
SI9900238A
Other languages
English (en)
Inventor
Miran Gaberšček
Marjan Bele
Stane Pejovnik
Jernej Drofenik
Robert Dominko
Original Assignee
Kemijski inštitut
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 Kemijski inštitut filed Critical Kemijski inštitut
Priority to SI9900238A priority Critical patent/SI20397A/sl
Priority to AU75692/00A priority patent/AU7569200A/en
Priority to PCT/SI2000/000020 priority patent/WO2001029916A1/sl
Publication of SI20397A publication Critical patent/SI20397A/sl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0416—Methods of deposition of the material involving impregnation with a solution, dispersion, paste or dry powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

Po postopku pripravimo raztopino polielektrolita, ki je primeren za tvorbo lasaste strukture na površini ogljikovih delcev, z raztapljanjem 0.1 do 10 g polielektrolita, izbranega izmed proteinov, derivatov celuloze, gum, ali njihovih mešanic, v 1 litru deionizirane vode ob zmernem mešanju pri temperaturi 30 do 100 stopinj celzija, in v 1 litru tako dobljene raztopine, segrete na okoli sobno temperaturo in modificirane na pH 7 do 9, umešamo 1 do 10 g grafenske plasti vsebujočih ogljikovih delcev z dimenzijo 1 do 50 mikro metrov in s specifično površino 2 do 50 m2g-1, pustimo 2 do 30 minut, filtriramo skozi nučo, in črno pogačo z nuče nanesemo na bakreno folijo in dalje na običajen način predelamo v anodo za litijeve ionske akumulatorje. Po novem se izognemo uporabi klasičnih veziv in dobimo ogljikove anode, ki imajo zelo dobre karakteristike za uporabo v litijevih ionskih akumulatorjih.ŕ

Description

KEMIJSKI INŠTITUT
Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje
1. Tehnično področje izuma
Predloženi izum je s področja kemijske tehnologije, specifično kemijskih izvorov električne energije. Nanaša se na nov postopek za pripravo ogljikove anode, ter na tako pripravljeno ogljikovo anodo, namenjeno za litijeve ionske akumulatorje tipa ogljik (anoda) / nevodni tekoči elektrolit / oksid prehodnega elementa (katoda).
2. Stanje tehnike
V podzvrsti litijevih ionskih akumulatorjev, ki dosegajo gostote toka od 1 pAcrri2 do 1 mAcm'2, je anoda običajno narejena iz ogljikovega prahu, katerega delci imajo tipične dimenzije 1-50 pm. Ogljikov prah ima lahko različen izvor, npr. koks, saje, naravni oziroma umetni grafiti ipd. ((1). J.R. Dahn, A.K. Sleigh, H. Shi, J.N. Reimers, Electrochimica Acta, 38 (1993) 1179-1191; (2) N. Takami, A. Satoh, M. Hara, T. Ohsaki, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 371-378; (3) T.D. Tran, J.H. Feikert, X. Song, K. Kinoshita, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 3297-3302). Pomembno je le, da vsebuje grafenske plasti, med katere se vgrajujejo (interkalirajo) litijevi ioni (N. Imanishi, Y. Takeda, O. Yamamoto, v; Lithium Ion Batteries, Fundamentals and Performance, ur. M. VVakihara, O. Yamamoto, Kodansha, Tokyo in Wiley-VCH, VVeinheim, 1998, str. 98-126).
Princip klasične izdelave anode je naslednji: suspenzijo ogljikovega prahu zmešajo s suspenzijo veziva na osnovi teflona (PTFE) ali polivinilidendifluorida (PVDF) in končno zmes nanesejo na kolektor toka (baker, aluminij, grafitna ploščica ipd.). Pred uporabo nanos več ur sušijo v inertni amosferi pri temperaturi okoli 100-140 °C. ((1) T.D. Tran, J.H. Feikert, X. Song, K. Kinoshita, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 3297-3302; (2) N. Imanishi, Y. Takeda, O. Yamamoto, v: Lithium Ion Batteries, Fundamentals and Performance, ur. M. VVakihara, O. Yamamoto, Kodansha, Tokyo in Wiley-VCH, VVeinheim, 1998, str. 98-126; (3) I. Tamura, M. Nagasima, Y. Ikezavva, and T. Takamura, Denki Kagaku, 60 (1992) 926).
Klasična priprava anode za litijeve ionske akumulatorje:
Elektrokemijsko aktivni anodni material je običajno ogljikov prah na osnovi koksa, saj, grafita, piroliziranih polimerov, ogljikovih vlaken ali mešanice teh materialov ((1) (2) N. Takami, A. Satoh, M. Hara, T. Ohsaki, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 371-378; (3) T.D. Tran, J.H. Feikert, X. Song, K. Kinoshita, , J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 3297-3302; (4) N. Imanishi, Y. Takeda, O. Yamamoto, v: Lithium Ion Batteries, Fundamentals and Performance, ur. M. VVakihara, O. Yamamoto, Kodansha, Tokyo in Wiley-VCH, VVeinheim, 1998, str. 98-126).
Navedene materiale pridobivajo s temperaturno obdelavo izhodnih spojin pri temperaturah od 1000 °C do 3000 °C (J.R. Dahn, A.K. Sleigh, H. Shi, J.N. Reimers, Electrochimica Acta, 38 (1993) 1179-1191). Tipične dimenzije ogljikovih delcev znašajo1-50 pm, njihova površina pa 2-50 m2g'1. Prah dispergirajo bodisi v etanolu, metanolu, acetonu ipd. Disperziji dodajo 5-10 mas. % PTFE ali PVDF ((1) T.D. Tran, J.H. Feikert, X. Song, K. Kinoshita, , J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 3297-3302; (2) N. Imanishi, Y. Takeda, O. Yamamoto, v: Lithium Ion Batteries, Fundamentals and Performance, ur. M. VVakihara, O. Yamamoto, Kodansha, Tokyo in Wiley-VCH, VVeinheim, 1998, str. 98-126; (3) I. Tamura, M. Nagasima, Y. Ikezavva, and T. Takamura, Denki Kagaku, 60 (1992) 926 ), v obliki disperzije ali v obliki prahu. Dobljeno disperzijo dobro premešajo in jo nanesejo na bakreno folijo ali grafitno ploščico. Tako pripravljeno elektrodo stisnejo v stiskalnici pri tlaku 500-2000 kPa. Končna debelina nanosa znaša od 50-200 pm. Elektrodo sušijo v vakuumu 10-14 h pri temperaturi 100-140 °C.
Adsorpcija polielektrolitov na delce:
Adsorpcijo polielektrolitov (na primer želatine) proučujejo in izkoriščajo v prehrambeni industriji (A.G. Ward, A. Courts, v »The Science and Technology of Gelatin«, Academic Press, London, 1977), fotografiji (C.E. Mees, C.E. Kenneth, v »The Theory of Photographic Process«, Macmillan, New York, 1966), elektrokemiji (G.M. Brown, G.A. Hope, J. Electroanal. Chem., 397 (1995) 293), biologiji, medicini itd. Polielektroliti se uporabljajo kot stabilizatorji tako v suspenzijah ((1) T.J. Maternaghan, O.B. Banghan, R.H. Ottevvill, J. Photogr. Sci. 28 (1980); (2) V.V. Rodin, V. Izmailova, Polym. Sci., 272 (1994) 433), kot v emulzijah (H.J. Muller, H. Hermel, Colloid Polym. Sci, 272 (1994) 433). V prvem primeru stabilizacijo dosežejo s sterično bariero, ki jo po adsorpciji na substrat predstavljajo molekule polielektrolita (lasasta struktura), emulzije pa postanejo stabilne zaradi spremembe lastnosti medsloja.
3. Tehnični problem
Tipični problemi zgoraj opisanih, doslej znanih postopkov in z njimi pripravljenih anod so:
a) Med prvo interkalacijo (prvim polnjenjem akumulatorja) znaten delež, namreč 20-40 %, litijevih ionov kemijsko zreagira z elektrolitom, produkti pa se v obliki pasivnega filma izločijo na površini ogljikovih delcev ((1). M.Jean, A. Tranchant, R. Messina, J. Electrochem. Soc., 143 (1996) 391-394, Reactivity of lithium intercalated into petroleum čoke in carbonate electrolytes;
(2) K. Kanamura, S. Toriyama, S. Shiraishi, and Z. Takehara, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 1383-1389; (3) D. Aurbach, A. Zaban, Y. EinEli, I.VVeissman, O. Chusid, B. Markovsky, M. Levi, E. Levi, A. Schechter, and E. Granot, 8th Int. Meet. Lithium Batteries, Nagoya, Japan, 1996, Extended Abstracts, p.77-80; (4) W. Xing, J.R. Dahn, J. Electrochemical Soc., 144 (1997) 1195-1201). Tvorba pasivnega filma je ireverzibilen proces, zato litija, porabljenega pri tem procesu, ne morejo izkoristiti za naslednja praznjenja in polnjenja akumulatorja.
b) Ker je vsebnost veziva le okoli 5-10 masnih %, je pri pripravi anode težko doseči optimalno povezanost ogljikovih delcev. Zaradi velikih volumskih sprememb (30 - 200 %) (J. O. Besenhard, M. VVinter, J. Power Sources, 54 (1995) 228., med interkalacijo in deinterkalacijo, posamezni ogljikovi delci postopoma izgubljajo fizični in s tem električni kontakt z drugimi delci v anodi. To je eden glavnih vzrokov za degradacijo litijevih akumulatorjev med cikliranjem.
c) PTFE in PVDF sta električna izolatorja, zato njuna prisotnost v anodi zelo poslabša lokalno prevodnost.
d) PTFE in PVDF sta elektrokemijsko neaktivna materiala. Njuna prisotnost pomeni neposredno zmanjšanje energijske gostote litijevih akumulatorjev.
4. Opis rešitve problema z izvedbenimi primeri
Predlagamo nov postopek izdelave ogljikove anode, pri katerem se izognemo uporabi klasičnih veziv. Namesto tega površino ogljikovih delcev pred izdelavo anode obdelamo s polielektrolitom. V literaturi doslej še ni bila opisana uporaba polielektrolitov pri pripravi anod za litijeve ionske akumulatorje.
Z novim postopkom znatno zmanjšamo tehnične probleme, naštete pod točkami a) - d), in dobimo ogljikove anode, ki imajo zelo dobre karakteristike za uporabo v litijevi ionskih akumulatorjih.
Ogljikove delce, ki jih nameravamo uporabiti kot elektrokemijsko aktivni anodni material, izpostavimo raztopini polielektrolita. Polielektrolit se adsorbira na površino vsakega ogljikovega delca in modificira njene fizikalne in kemijske lastnosti. Modifikacija površine ogljikovih delcev je bistvo izuma in vodi do naslednjih nepričakovanih, prednostnih karakteristik postopka in produkta: Ireverzibilna izguba litija zaradi pasivacije se zmanjša na največ 15 %.
A) Adsorbirani polielektrolit služi hkrati kot vezivo med ogljikovimi delci, zato ni potreben dodatek PVDF ali PFTE.
B) Masni odstotek polielektrolita v anodnem materialu ne presega 1 %. S tem je energijska gostota anodnega materiala večja kot pri uporabi klasičnih veziv.
4.1 Priprava raztopine polielektrolita
Raztopino smo pripravili z raztapljanjem vodotopnega polielektrolita v deionizirani vodi. Uporabili smo polielektrolite, ki tvorijo lasasto strukturo na meji med delcem in elektrolitom (na primer proteine, derivate celuloze, gume ipd.). Lasasta struktura pomeni, da po adsorpciji repi oziroma zanke polielektrolita štrlijo s površine delca v notranjost raztopine.
Pred adsorpcijo smo predhodno pripravljeno raztopino polielektrolita modificirali s spremembo pH vrednosti raztopine oziroma z dodatkom ustrezne ionskopovršinsko aktivne snovi. S tem smo spremenili gostoto naboja na polielektrolitu, tako da smo dobili maksimalno adsorpcijo.
4.2 Obdelava ogljikovih delcev v raztopini polielektrolita
S polielektrolitom, modificiranim po točki 4.1, smo površinsko obdelali ogljikove delce, ki smo jih kasneje uporabili kot elektrokemijsko aktivni anodni material. Znano količino ogljikovih delcev smo ob mešanju dodali v ustrezno količino raztopine modificiranega polielektrolita. Po 2-30 minutah smo obdelane delce odfiitrirali s pomočjo nuče. Dobljeno pogačo smo uporabili pri pripravi anode.
4.3. Priprava anode iz površinsko obdelanih ogljikovih delcev
Delce z adsorbiranim polielektrolitom odfiltriramo iz raztopine in dobljeni material nanesemo na bakreno folijo. Nanos stisnemo pod tlakom 100-5000 kPa ter sušimo več ur v vakuumu ali inertni atmosferi. Končna debelina nanosa znaša od 50 - 200 pm. Posušeno elektrodo prenesemo v suho komoro, kjer izvedemo elektrokemijske teste.
Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje po predmetnem izumu izvedemo tako, da
a) pripravimo raztopino polielektrolita, ki je primeren za tvorbo lasaste strukture na površini ogljikovih delcev, z raztapljanjem 0.1 do 10 g polielektrolita, izbranega izmed proteinov, derivatov celuloze, gum, ali njihovih mešanic, v 1 I deionizirane vode ob zmernem mešanju pri temperaturi 30 do 100 °C,
b) v 1 liter zgoraj dobljene raztopine, segrete na okoli sobno temperaturo in modificirane na pH 7 do 9, umešamo 1 do 10 g grafenske plasti vsebujočih ogljikovih delcev z dimenzijo 1 do 50 pm in s specifično površino 2 do 50 m2g'1, pustimo 2 do 30 minut, filtriramo skozi nučo, in
c) črno pogačo z nuče nanesemo na bakreno folijo in dalje na običajen način predelamo v anodo za litijeve ionske akumulatorje.
Kot polielektrolit prednostno uporabimo želatino ali gumi arabico.
Mešamo prednostno pri okoli 200 obr/min.
Kot ogljikove delce prednostno uporabimo grafit.
Prednostno modificiramo pH modificiramo z dodatkom kisline ali baze, da dosežemo minimalno množino naboja na makromolekuli.
Nadaljnji predmet izuma je ogljikova anoda za litijeve ionske akumulatorje, ki je narejena po enem izmed zahtevkov 1 do 5.
Izvedbeni primer A: Priprava raztopine želatine
Pri eksperimentalnem delu smo uporabili 0.01 - 1 % raztopino želatine št. 48722 proizvajalca Fluka. Raztopino smo pripravili z raztapljanjem 0.1-10 g želatine v 1 litru deionizirane vode pri 30-100 °C ob zmernem mešanju z magnetnim mešalom s cca. 200 obr/min. Pred uporabo smo jo vedno temperirali na sobno temperaturo.
Pred adsorpcijo smo predhodno pripravljeno raztopino želatine modificirali z ustrezno količino 0.1 M NaOH, da smo dobili pH vrednost med 7 in 9.
Izvedbeni primer B: Priprava raztopine gumi arabice
Pri eksperimentalnem delu smo uporabili 0.01 - 1 % raztopino gumi arabice spraygum irx št. 28830 proizvajalca Coloides Naturels International, Francija. Raztopino smo pripravili z raztapljanjem 0.1-10 g gumi arabice v 1 litru deionizirane vode pri 30-100 °C ob zmernem mešanju z magnetnim mešalom s cca. 200 obr/min. Pred uporabo smo jo vedno temperirali na sobno temperaturo.
Izvedbeni primer C; Obdelava ogljikovih delcev v raztopini polielektrolita
Z želatino oziroma gumi arabico modificirano po točki 4.1, smo površinsko obdelali ogljikove delce, ki smo jih kasneje uporabili kot elektrokemijsko aktivni anodni material. V 100 ml modificiranega polielektrolita smo dodali 1 - 10 g Timrex SFG44 ob istočasnem mešanju. Po 2-30 minutah smo obdelane delce SFG44 odfiltrirali s pomočjo nuče. Dobljeno pogačo smo uporabili pri pripravi anode.
Izvedbeni primer D: Priprava anode iz površinsko obdelanih ogljikovih delcev
Delce z adsorbiranim polielektrolitom smo odfiltrirali iz raztopine in dobljeni material nanesli na bakreno folijo. Nanos smo stisnili pod tlakom 1000 kPa ter sušili 10h v vakuumu pri 100° C. Končna debelina nanosa je znašala okoli 50 pm. Posušeno elektrodo smo prenesli v suho komoro, kjer smo izvedli elektrokemijske teste.
Izum pojasnjujemo s priloženimi Skicami 1 - 4.
Na Skici 1 je prikazano prvo polnjenje/praznjenje anode, izdelane iz grafita Timrex SFG44, obdelanega z želatino Fluka št. 48722.
Na Skici 2 je prikazano prvo polnjenje/praznjenje anode, izdelane iz grafita Timrex SFG44, z uporabo 5 mas.% TEFLON-a (Aldrich 44, 509-6) kot veziva. Na Skici 3 je prikazana odvisnost reverzibilne kapacitete od števila ciklov za anodo iz grafita SFP44, obdelanega z želatino.
Na Skici 4 je prikazana odvisnost reverzibilne kapacitete od števila ciklov za anodo iz grafita SFP44 in 5% TEFLON-a.

Claims (7)

  1. PATENTNI ZAHTEVKI
    1. Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje značilen po tem, da
    a) pripravimo raztopino polielektrolita, ki je primeren za tvorbo lasaste strukture na površini ogljikovih delcev, z raztapljanjem 0.1 do 10 g polielektrolita, izbranega izmed proteinov, derivatov celuloze, gum, ali njihovih mešanic, v 1 litru deionizirane vode ob zmernem mešanju pri temperaturi 30 do 100 °C,
    b) v 1 litru zgoraj dobljene raztopine, segrete na okoli sobno temperaturo in modificirane na pH 7 do 9, umešamo 1 do 10 g grafenske plasti vsebujočih ogljikovih delcev z dimenzijo 1 do 50 pm in s specifično površino 2 do 50 m2g'1, pustimo 2 do 30 minut, filtriramo skozi nučo, in
    c) črno pogačo z nuče nanesemo na bakreno folijo in dalje na običajen način predelamo v anodo za za litijeve ionske akumulatorje.
  2. 2. Postopek po zahtevku 1a, značilen po tem, da kot polielektrolit uporabimo želatino.
  3. 3. Postopek po zahtevku 1a, značilen po tem, da kot polielektrolit uporabimo gumi arabico.
  4. 4. Postopek po zahtevku 1a, značilen po tem, da mešamo pri okoli 200 obr/min.
  5. 5. Postopek po zahtevku 1b, značilen po tem, da kot ogljikove delce uporabimo grafit.
  6. 6. Postopek po zahtevku 1 b, značilen po tem, da pH modificiramo z dodatkom kisline ali baze, da dosežemo minimalno množino naboja na makromolekuli.
  7. 7. Ogljikova anoda za litijeve ionske akumulatorje, značilna po tem, da je narejena po enem izmed zahtevkov 1 do 5.
SI9900238A 1999-10-19 1999-10-19 Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje SI20397A (sl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI9900238A SI20397A (sl) 1999-10-19 1999-10-19 Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje
AU75692/00A AU7569200A (en) 1999-10-19 2000-10-06 A method for preparing a carbon anode for lithium ion batteries
PCT/SI2000/000020 WO2001029916A1 (sl) 1999-10-19 2000-10-06 Method for preparing a carbon anode for lithium batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI9900238A SI20397A (sl) 1999-10-19 1999-10-19 Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SI20397A true SI20397A (sl) 2001-04-30

Family

ID=20432547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI9900238A SI20397A (sl) 1999-10-19 1999-10-19 Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU7569200A (sl)
SI (1) SI20397A (sl)
WO (1) WO2001029916A1 (sl)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI20777A (sl) * 2000-11-28 2002-06-30 Kemijski inštitut Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje
WO2005006469A1 (ja) * 2003-07-15 2005-01-20 Itochu Corporation 集電構造体及び電極構造体
US9153819B2 (en) * 2011-02-27 2015-10-06 GM Global Technology Operations LLC Negative electrode for a lithium ion battery
US11430979B2 (en) 2013-03-15 2022-08-30 Ppg Industries Ohio, Inc. Lithium ion battery anodes including graphenic carbon particles

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5378560A (en) * 1993-01-21 1995-01-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
JPH07192722A (ja) * 1993-12-24 1995-07-28 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
AU7569200A (en) 2001-04-30
WO2001029916A1 (sl) 2001-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220166063A1 (en) Low cost solid state rechargeable battery and method of manufacturing same
Zhou et al. Low‐cost hollow mesoporous polymer spheres and all‐solid‐state lithium, sodium batteries
ES2902211T3 (es) Electrodo de dispositivo de almacenamiento de energía en seco y métodos de fabricación del mismo
US20210399289A1 (en) Silicon-carbon composite anode material
Zeng et al. High performance lithium–sulfur batteries with a permselective sulfonated acetylene black modified separator
US9249522B2 (en) Electrophoretic deposition of thin film batteries
TW523944B (en) Secondary battery of proton conductive polymer
CN109755557A (zh) 一种安全的高电压高能量密度锂离子电池及其制备方法
KR101972187B1 (ko) 배터리 전극을 위한 구조적으로 안정한 활성 물질
Zeng et al. Strategies of constructing stable and high sulfur loading cathodes based on the blade-casting technique
US11289699B2 (en) Conductive coatings for active electrochemical materials
FR3010236A1 (fr) Additifs pour ameliorer la conductivite ionique des electrodes de batteries li-ion
Qin et al. Solvent‐Engineered Scalable Production of Polysulfide‐Blocking Shields to Enhance Practical Lithium–Sulfur Batteries
Porthault et al. Development of a thin flexible Li battery design with a new gel polymer electrolyte operating at room temperature
JP2020514948A (ja) 全固体リチウムイオン蓄電池およびその製造方法
CN105489880A (zh) 一种固态二次钠电池用复合储钠正极及其制备方法
US20240113299A1 (en) Silicon-Based Composite Anodes for High Energy Density, High Cycle Life Solid-State Lithium-Ion Battery
SI20397A (sl) Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje
US20210194053A1 (en) Energy storage devices with polymer electrolytes and fillers
KR101664624B1 (ko) 전고체 리튬-황 배터리용 양극의 제조방법, 이에 의해 제조된 전고체 리튬-황 배터리용 양극
KR20210065621A (ko) 음극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 음극을 포함하는 이차전지
Zheng et al. Circumferential Li metal deposition at high rates enabled by the synergistic effect of a lithiophilic and ionic conductive network
Wang et al. Toward high-performance ionic liquid-based quasi-solid-state electrolytes: Tunable electrochemical properties by introducing suitable diluents
WO2002047188A1 (en) Method for the preparation of a cathode for lithium ion batteries
JP3226027B2 (ja) 電池用電極およびそれを用いた二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
IF Valid on the prs date