SI20777A - Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje - Google Patents

Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje Download PDF

Info

Publication number
SI20777A
SI20777A SI200000292A SI200000292A SI20777A SI 20777 A SI20777 A SI 20777A SI 200000292 A SI200000292 A SI 200000292A SI 200000292 A SI200000292 A SI 200000292A SI 20777 A SI20777 A SI 20777A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
polyelectrolyte
particles
cathode
solution
active
Prior art date
Application number
SI200000292A
Other languages
English (en)
Inventor
Marjan Bele
Miran Gaberšček
Robert Dominko
Jernej Drofenik
Stane Pejovnik
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 SI200000292A priority Critical patent/SI20777A/sl
Priority to AU2002214523A priority patent/AU2002214523A1/en
Priority to PCT/SI2001/000030 priority patent/WO2002047188A1/en
Publication of SI20777A publication Critical patent/SI20777A/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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Predlagamo nov postopek za pripravo katode, ki omogoča bolj enakomerno porazdelitev prevodnih delcev (na primer saj) in bolj enakomerno porazdelitev veziva. Namesto klasičnega veziva (poli(tetrafluoroetilena), poli(viniliden difluorida)) kot vezivo uporabimo vodotopno makromolekulo, na primer želatino, vodotopne derivate celuloze, gumi arabico, pektine in sorodne naravne polielektrolite ter vinilne polimere (primer: polivinil alkohol).ŕ

Description

1. Tehnično področje izuma
Predloženi izum je s področja kemijske tehnologije, specifično kemijskih izvorov električne energije. Nanaša se na nov postopek za pripravo katode iz litijiranega oksida, ter na tako pripravljeno katodo, namenjeno za litijeve ionske akumulatorje.
2. Stanje tehnike
V podzvrsti litijevih ionskih akumulatorjev, ki dosegajo gostote toka od 1 pAcm2 do 1 mAcm2, je katoda običajno narejena iz prahu litijiranega oksida (aktivni katodni material), katerega delci (aglomerati) imajo tipično dimenzijo 1-50 pm. Najpogosteje se uporabljajo litijirani oksidi z naslednjo kemijsko sestavo: LiCoO2, LiNiCE, mešanice obeh navedenih oksidov, LiMn2C>4, LiMnCV Aktivni katodni material je dober ionski in slab elektronski prevodnik. Dobro delovanje katode pa je možno le, če aktivni katodni material dobro prevaja tudi elektrone. V ta namen aktivnemu katodnemu materialu dodajo elektronsko prevoden material, napogosteje so to saje, katerih delci imajo tipične dimenzije, manjše od 1 pm. V končnem kompozitu so saje in aktivni delci naključno pomešani med sabo. Mehansko stabilnost kompozita dosežejo z dodatkom 5-10 mas. % veziva (politetrafluoroetilena ali polivinilidendifluorida). Gosto suspenzijo kompozita nanesejo na kolektor toka (najpogosteje je to aluminijeva folija). Pred uporabo nanos sušijo več ur pri temperaturi 100-150C.
2.1 Klasična priprava katode za litijeve ionske akumulatorje
Aktivni katodni material (LiCoO2, LiNiCh, LiMi^CL, LiMnCh ali ustrezno mešanico) pripravijo po klasičnih keramičnih ali po sol-gel postopkih. Za pripravo katode so
-2-2najprimemejši aglomerati aktivnega katodnega materiala tipičnih dimenzij 1-50 μηι. Aglomerati so sestavljeni iz manjših delcev reda velikosti 1 pm. Aglomerat dispergirajo v l-metil-2pirolidonu, etanolu ali acetonu. Disperziji dodajo 5-40 mas. % visokoprevodnih saj in 5-10 mas. % veziva (politetrafluoroetilena ali polivinilidendifluorida). Dobljeno zmes dobro premešajo in jo nanesejo na aluminijevo folijo. Tako pripravljeno elektrodo stisnejo v stiskalnici pri tlaku 500-2000 kPa. Končna debelina nanosa znaša 50-200 pm.
2.2 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. Matemaghan, O.B. Banghan, R.H. Ottewill, 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.
2.3. Depozicija saj na substrat, obdelan z raztopino polielektrolita
Depozicija saj na substrat poteka v dveh značilnih korakih. V prvem poteka adsorpcija vodotopnega polielektrolita iz raztopine na substrat (substrat ima lahko tudi obliko delcev), v naslednjem koraku pride do tvorbe plasti delcev saj na substratu s potapljanjem v disperzijo saj ((1) J.O.Besenhard, H.Meyer, H.P. Gausmann, GER Patent 1991, 41 13 407; (2) J.O. Besenhard, O. ClauBen, H.P. Gausmann, H. Meyer, GER Patent 1991,41 41 416; (3) J.O.Besenhard, O. ClauBen, H.P. Gausmann, H. Meyer, H. Mahlkov, United States Patent 1998, 5705219; (4) J.O. Besenhard, O. ClauBen, H. Meyer, M. Kiihlkamp,
-3-3United States Patent 1999, 5 916, 485; (5) M. Bele, S. Pejovnik, J.O. Besenhard, V. Ribitsch, Colloid. Surface., A 1998, 143, 17; (6) M. Bele, K. Kočevar, I. Muševič, J.O. Besenhard, and S. Pejovnik, Colloid. Surface., A 2000, 168,231).
2.4. Tehnike, ki so sorodne predlaganemu izumu
2.4.1. V patentu (A. Kozawa, S. Mase, A. Sato, United States Patent 1999, 5 958 623) so avtorji pokazali, da lahko pripravimo elektrokemijske celice, v katerih uporabimo disperzijo organskega ogljikovega materiala (organic fine carbon material). Organski ogljikov material se lahko uporabi za tvorbo prevodnega sloja na površini katodnega aktivnega materiala. Organski ogljikov material je kompozitni material, ki ima lahko kemijsko sestavo, kije podobna kemijski sestavi katode, pripravljene po novem postopku, opisanem pod točko 4. Vendar je postopek priprave organskega ogljikovega materiala popolnoma drugačen kot postopek priprave katode, opisan pod točko 4.
2.4.2. V patentu (J.O. Besenhard, H. Meyer, O. ClauBen, M. Kiihlkamp, Europaeische Patentschrift 1992, EP 0 616 720 BI) so avtorji pokazali, da lahko pripravimo kompozitne materiale z visoko prevodnostjo po postopku (metodi), ki sestoji iz 5 korakov:
I. prah ali vlakna damo v stik z vodno raztopino, ki vsebuje makromolekulamo snov, dobro topno v vodi
II. po potrebi spiramo z vodo
III. dobljeni material damo v stik z disperzijo finih prevodnih delcev, površinsko aktivnih snovi in soli
IV. po potrebi spiramo z vodo
V. oblikujemo v končni produkt.
3. Tehnični problem
Katode, pripravljene po klasičnem postopku pod točko 2.1., niso optimizirane glede na:
-4-4a) vsebnost in porazdelitev saj. Porazdelitev saj v klasičnem katodnem kompozitu je naključna. Zato je potrebno dodati precej večjo količino saj, kot bi bila nujno potrebna, da dosežemo zahtevano elektronsko prevodnost končnega kompozita.
b) vsebnost in porazdelitev veziva. Vezivo, uporabljeno v klasičnem postopku, je elektronski izolator, zato je zaželjeno, daje njegova vsebnost čim manjša. Vezivo je v kompozitu naključno porazdeljeno, zato je potrebno dodati pecej večjo količino veziva kot je nujno potrebna za zadovoljive mehanske lastnosti končnega katodnega kompozita.
Katode je možno pripraviti tudi po postopku 2.4.2., vendar je v praksi taka izdelava katod zelo redka. Če katode pripravimo po postopku 2.4.2, imajo te naslednje slabosti:
A) Zaradi spiranja z vodo v koraku II), opisanem v točki 2.4.2, adsorpcija makromolekulame snovi na katodni material ni nujno optimalna, postopek pa je tehnično zahteven zaradi separacije delcev od raztopine makromolekul.
B) Povezava med s sajami, prevlečenimi aktivnimi delci, ki jih dobimo po koraku IV postopka 2.4.2, ni dobra; privlačne sile med delci so prešibke, da bi dobili mehansko stabilno katodo, primemo za uporabo v litijevi ionski bateriji.
4. Opis rešitve problema z izvedbenimi primeri
Predlagamo nov postopek za pripravo katode, ki omogoča bolj enakomerno porazdelitev prevodnih delcev (na primer saj) in bolj enakomerno porazdelitev veziva. Namesto klasičnega veziva (poli(tetrafluoroetilena), poli(viniliden difluorida)) kot vezivo uporabimo vodotopno makromolekulo, na primer želatino, vodotopne drivate celuloze, gumi arabico, pektine in sorodne naravne polielektrolite ter vinilne polimere (primer: polivinil alkohol). Predlagani postopek je podoben postopku, opisanem v patentu (J.O. Besenhard, H. Meyer, O. ClauBen, M. Kiihlkamp, Europaeische Patentschrift 1992, EP 0 616 720 BI) in povzetem v točki 2.4.2. Spremenjen pa je korak (II) in dodan nov korak, ki
-5-5sledi koraku (III). V spremenjenem koraku (II) spiramo namesto z vodo s kislino ali bazo z znanim pH ali pa sušimo. V novem koraku (ki sledi koraku III) flokuliramo dispergirane delce z dodatkom polielektrolita v disperzijo. Shema novega postopka je naslednja:
i. aktivne delce damo v stik z vodno raztopino, ki vsebuje makromolekulamo snov, dobro topno v vodi ii. spiramo z bazo ali kislino, ki ima podoben pH kot raztopina pod točko i) ali sušimo iii. dobljeni material damo v stik z disperzijo finih prevodnih delcev, površinsko aktivnih snovi in soli iv. dodamo dodatno količino vodne raztopine, ki vsebuje makromolekulamo snov, s čimer povzročimo flokulacijo vseh prisotnih trdnih delcev
v. spiramo z vodo ali sušimo vi. oblikujemo v končni produkt.
Poleg tega, da korak iv) dispergirane delce flokulira, jih tudi dodatno poveže med sabo. Predlagani korak “iv.” bistveno izboljša mehanske in elektrokemijske lastnosti katode glede na lastnosti, ki jih dobimo po postopku, opisanem v patentu opisanem pod točko
2.4.2. Vsebnost aktivnega katodnega materiala v končnem kompozitu je okoli 97 mas. %, kar je znatno več kot v klasičnem postopku (80-90 mas. %).
Izum pojasnjujemo s priloženimi skicami 1-3.
Na skici 1 je prikazano prvo praznjenje (deinterkalacija) in polnjenje katode, izdelane iz aktivnih delcev LiMn2O4, obdelanih v raztopini želatine, in nato v raztopini saj.
Na skici 2 je prikazana odvisnost reverzibilne kapacitete katode, izdelane iz aktivnih delcev LiMrkCU, obdelanih v raztopini želatine, in nato v raztopini saj, od števila ciklov praznjenje-polnjenje.
-6-6Na skici 3 je prikazana odvisnost logaritma specifične prevodnosti katode, izdelane iz aktivnih delcev LiMn2O4, obdelanih v raztopini želatine, in nato v raztopini saj, od masne vsebnosti (%) saj v končnem katodnem materialu.
4.1 Priprava raztopine modificiranega polielektrolita
Raztopino smo pripravili z raztapljanjem vodotopnega polielektrolita v 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 ionsko-površinsko aktivne snovi. S tem smo spremenili gostoto naboja na polielektrolitu, kar vpliva na njegove lastnosti, kot so njegova oblika in sposobnost adsorpcije, tako da smo dobili optimalno adsorpcijo.
4.2 Obdelava aktivnih delcev v raztopini polielektrolita (točka ii)
S polielektrolitom, modificiranim po točki 4.1, smo površinsko obdelali delce aktivnega katodnega materiala, ki smo jih kasneje uporabili kot elektrokemijsko aktivni katodni material. Znano količino aktivnega katodnega materiala smo ob mešanju dodali v ustrezno količino raztopine modificiranega polielektrolita. Po 10 s - 30 minutah smo obdelane delce ločili od raztopine z dekantacijo oziroma filtracijo. Alternativna možnost je, da zmes posušimo. Obdelane delce smo uporabili za depozicijo saj.
4.3 Depozicija saj na delce, obdelane z raztopino polielektrolita (točka iii)
Delcem, obdelanim s polielektrolitom, smo dodali disperzijo saj znane sestave in koncentracije. Disperzija mora biti primemo homogenizirana in primemo stabilna, kar dosežemo z ustrezno vsebnostjo površinsko aktivnih snovi in soli. Po dodatku disperzije
-7-Ί saj se ob blagem mešanju del dispergiranih saje deponira na površino obdelanih delcev aktivnega materiala. Del dispergiranih saj ostane v disperziji. Dobljeno zmes aktivnih katodnih delcev, obdelane s polielektrolitom, prekrite s slojem ter dispergiranih delcev saj smo uporabili pri postopku flokulacije, opisanem v točki 4.3.
4.3 Flokulacija (točka iv)
Dobljeni zmesi, opisani pod točko 4.2, dodamo primemo količino polielektrolita, znane sestave in koncentracije. Ob blagem mešanju poteka flokulacija, pri kateri nastanejo flokule, ki se oborijo. Preostalo bistro raztopino oddekantiramo. Alternativna možnost je, da zmes posušimo.
4.4 Priprava katode (točka vi)
Aktivne katodne delce, obdelane s polielektrolitom, prekrite s slojem saj in naknadno flokulirane v disperziji saj z dodatkom polilelektrolita nanesemo na aluminijevo folijo. Nanos stisnemo pod tlakom 100-5000 kPa ter sušimo 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 katode za litijeve 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 1 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 3 do 12, umešamo 1 do 10 g delcev aktivnega katodnega materiala z dimenzijo 0.1 do 10 pm in s specifično površino 2 do 50 m2/g, pustimo 10 s do 30 minut, oddekantiramo
-8-8c) suspenzijo aktivnih delcev pod b) spiramo z bazo ali kislino, ki ima podoben pH kot raztopina pod točko a) ali sušimo
d) zmešamo 1-100 g dobro prevodnih saj, 0.001 - 1 mol površinsko aktivne snovi in po potrebi 0.005 - 0.1 mol soli. Zmesi dodamo primemo količino vode. Po 1-15 min mešanju s ca 200 obr/min pri sobni ali povišani temperaturi delce dodatno homogeniziramo, na primer s turbo mešalom, z ultrazvočno kopeljo ali z mlinom (na primer dispermatom) da dobimo stabilizirano disperzijo.
e) aktivne delce, pridobljene po točki c), dodamo disperziji pod točko d)
f) spiramo z vodo ter sušimo ali samo sušimo, brez spiranja
g) oblikujemo v končni izdelek (katodo) primeren za elektrokemijske meritve
Izvedbeni primer A: Priprava raztopine modificiranega polielektrolita
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 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 s polielektrolitom obdelanih delcev aktivnega katodnega materiala
Z želatino oziroma gumi arabico Gum-arab spraygum irx 28830 Colloides Naturels International, Francija, modificirano po točki 4.1, smo površinsko obdelali katodne aktivne delce, ki smo jih kasneje uporabili kot elektrokemijsko aktivni katodni material. V 1- 100 ml modificiranega polielektrolita smo dodali 1 - 10 g LiMn2O4 ob istočasnem mešanju. Po 2-30 minutah smo obdelane delce aktivnega katodnega materiale oddekantirali. Dobljeno zmes smo uporabili pri depoziciji saj.
-9-9Izvedbeni primer C: Priprava disperzije saj
Disperzijo saj smo pripravili z mešanjem 1-100 g Printex ΧΕ2, proizvajalca Degussa, 0.001 -1 mol CTAB (cetiltrimetilamonijev bromid), proizvajalca Aldrich Nr. 85-582-0 in 0.01 - 0.1 mol Na acetat, proizvajalca Merck Nr. 6268. Zmesi smo dodali vodo do končne mase 1 kg. Po 1-15 min mešanju s ca 200 obr/min pri cca 40°C smo delce dodatno homogenizirali s turbo mešalom, pri čemer smo uporabili cca 20000 obr/min v času 0.5 do 10 minut. Dobljeno disperzijo smo dodatno homogenizirali 30 minut v ultrazvočni kopeli pri cca 50°C.
Izvedbeni primer D: Depozicija saj na s polielektrolitom obdelane delce aktivnega katodnega materiala lOg s polielektrolitom obdelanim delcem aktivnega katodnega materiala smo dodali 10200 g pripravljene disperzije. Blago smo mešali 1-30 minut.
Izvedbeni primer E: Flokulacija
5-200 ml raztopine polielektrolita, pripravljenega po izvedbenem primeru A, smo dodali v zmes, dobljeno po izvedbenem primeru D. Po 1-30 minutnem blagem mešanju smo pustili, da so se flokulirani delci popolnoma oborili in oddekantirali raztopino.
Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje je torej značilen po tem, da a) pripravimo raztopino polielektrolita, ki je primeren za tvorbo lasaste strukture na površini ogljikovih delcev, s pripravo 0,01 do 10 masnih % raztopine polielektrolita v vodi, pri čemer je polielektrolit lahko želatina ali drugi proteini,
-10-10derivati celuloze, gume, ali njihove mešanice, raztopljeni ob zmernem mešanju pri temperaturi 30 do 100 °C,
b) raztopino, segreto na okoli sobno temperaturo in modificirano na pH 3 do 12, uporabimo za pripravo suspenzije z 0,1 do 50 masnih % delcev aktivnega katodnega materiala z dimenzijo 0.1 do 10 pm in s specifično površino 2 do 50 m /g, pustimo 10 s do 30 minut, nato oddekantiramo,
c) suspenzijo aktivnih delcev pob b) spiramo z bazo ali kislino, ki ima podoben pH kot raztopina pod točko a) ali samo sušimo, brez spiranja
d) zmešamo 0,00001 do 1 mol površinsko aktivne snovi in po potrebi 0.0005 - 0.1 mol soli na 1 g dobro prevodnih saj ter tej zmesi dodamo primemo količino vode in mešamo 1 do 15 min s približno 200 obr/min pri sobni ali povišani temperaturi ter nato delce dodatno homogeniziramo, na primer s turbo mešalom, z ultrazvočno kopeljo ali z mlinom, prednostno dispermatom, da dobimo stabilizirano disperzijo,
e) aktivne delce, pridobljene po točki c), dodamo disperziji pod točko d),
f) spiramo z vodo ter sušimo ali samo sušimo, brez spiranja
g) oblikujemo v končni izdelek, prednostno katodo, primeren za elektrokemijske meritve.
Kot polielektrolit lahko uporabimo želatino, gumi arabico ali derivat celuloze.
Kot aktivni material uporabimo LiM^Ch s spinelno strukturo, LiCoChLiNiCh ali katerokoli njihovo mešanico.
Kot dobro prevodne saje uporabimo saje s specifično površino nad 10 m2g''.
Katoda za litijeve ionske akumulatorje je izdelana po opisanem postopku in opisanih sestavinah. /

Claims (9)

  1. PATENTNI ZAHTEVKI
    1. Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje značilen po tem, da
    a) pripravimo raztopino polielektrolita, ki je primeren za tvorbo lasaste strukture na površini ogljikovih delcev, s pripravo 0,01 do 10 masnih % raztopine polielektrolita v vodi, pri čemer je polielektrolit lahko želatina ali drugi proteini, derivati celuloze, gume, ali njihove mešanice, raztopljeni ob zmernem mešanju pri temperaturi 30 do 100 °C,
    b) raztopino, segreto na okoli sobno temperaturo in modificirano na pH 3 do 12, uporabimo za pripravo suspenzije z 0,1 do 50 masnih % delcev aktivnega katodnega materiala z dimenzijo 0.1 do 10 pm in s specifično površino 2 do 50 m /g, pustimo 10 s do 30 minut, nato oddekantiramo,
    c) suspenzijo aktivnih delcev pob b) spiramo z bazo ali kislino, ki ima podoben pH kot raztopina pod točko a) ali samo sušimo, brez spiranja
    d) zmešamo 0,00001 do 1 mol površinsko aktivne snovi in po potrebi 0.0005 - 0.1 mol soli na 1 g dobro prevodnih saj ter tej zmesi dodamo primemo količino vode in mešamo 1 do 15 min s približno 200 obr/min pri sobni ali povišani temperaturi ter nato delce dodatno homogeniziramo, na primer s turbo mešalom, z ultrazvočno kopeljo ali z mlinom, prednostno dispermatom, da dobimo stabilizirano disperzijo,
    e) aktivne delce, pridobljene po točki c), dodamo disperziji pod točko d),
    f) spiramo z vodo ter sušimo ali samo sušimo, brez spiranja
    g) oblikujemo v končni izdelek, prednostno katodo, primeren za elektrokemijske meritve.
  2. 2. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot polielektrolit uporabimo želatino.
  3. 3. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot polielektrolit uporabimo gumi arabico.
  4. 4. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot polielektrolit uporabimo derivat celuloze.
  5. 5. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot aktivni material uporabimo LiMn2O4 s spinelno strukturo.
  6. 6. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot aktivni material uporabimo LiCoO2.
    -12- 127. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot aktivni material uporabimo LiNiCU
  7. 8. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot aktivni material uporabimo katerokoli mešanico spojin, navedenih v zahtevkih 5 do 7.
  8. 9. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da kot dobro prevodne saje uporabimo saje s specifično površino nad 10 m2g'’.
  9. 10. Katoda za litijeve ionske akumulatorje, značilna po tem, daje narejena po zahtevkih 1 do 9.
SI200000292A 2000-11-28 2000-11-28 Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje SI20777A (sl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI200000292A SI20777A (sl) 2000-11-28 2000-11-28 Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje
AU2002214523A AU2002214523A1 (en) 2000-11-28 2001-11-12 Method for the preparation of a cathode for lithium ion batteries
PCT/SI2001/000030 WO2002047188A1 (en) 2000-11-28 2001-11-12 Method for the preparation of a cathode for lithium ion batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI200000292A SI20777A (sl) 2000-11-28 2000-11-28 Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SI20777A true SI20777A (sl) 2002-06-30

Family

ID=20432776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI200000292A SI20777A (sl) 2000-11-28 2000-11-28 Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002214523A1 (sl)
SI (1) SI20777A (sl)
WO (1) WO2002047188A1 (sl)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2411695A1 (fr) 2002-11-13 2004-05-13 Hydro-Quebec Electrode recouverte d'un film obtenu a partir d'une solution aqueuse comportant un liant soluble dans l'eau, son procede de fabrication et ses utilisations
FR2916905B1 (fr) * 2007-06-04 2010-09-10 Commissariat Energie Atomique Nouvelle composition pour la fabrication d'electrodes, electrodes et batteries en resultant.
ATE543227T1 (de) 2008-12-30 2012-02-15 Hengdian Group Dmegc Magnetic Ltd Company Lithium-eisen-phosphatbatterieelektrode und herstellungsverfahren dafür
JP2017084621A (ja) * 2015-10-28 2017-05-18 日本エイアンドエル株式会社 測定方法及び電池電極

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06506984A (ja) * 1991-04-22 1994-08-04 アトーテヒ ドイッチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 炭素粒子で不導体を選択的にコーティングする方法及び当該方法での銅含有溶液の使用法
US5378560A (en) * 1993-01-21 1995-01-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
SI20397A (sl) * 1999-10-19 2001-04-30 Kemijski inštitut Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje

Also Published As

Publication number Publication date
AU2002214523A1 (en) 2002-06-18
WO2002047188A1 (en) 2002-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4150076A (en) Fuel cell electrode and method of manufacture of sheet material for use therein
CN103534841B (zh) 用于电池组，特别是用于锂‑离子‑电池组的电极及其制造
Guy et al. Critical role of polymeric binders on the electronic transport properties of composites electrode
EP2176919B1 (fr) Nouvelle composition pour la fabrication d'electrodes, electrodes et batteries en resultant
JP3249326B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル活物質、その製造方法
CN109119594A (zh) 一种混合正极材料的制浆方法
CN108711613B (zh) 一种聚苯胺/聚乙二醇共包裹的复合三元正极材料及其制备和应用
EP3314684B1 (en) Carbonaceous materials for lead acid batteries
US11289699B2 (en) Conductive coatings for active electrochemical materials
TWI622213B (zh) 鋰離子電池正極漿料的製備方法
EP0987775A2 (en) Organic polymer battery electrode, secondary battery and method of manufacturing same
JP2974613B2 (ja) カーボンのドーピングされたリチウムマンガン酸化物の製造方法
CN110993914B (zh) 一种镍氢电池负极浆料及其制备方法
CN103515615B (zh) 一种容量型动力锂电池的水系正极浆料及其制备方法
SI20777A (sl) Postopek priprave katode za litijeve ionske akumulatorje
CN1876281A (zh) 铜粉
CN110010361A (zh) 复合导电浆料的制备方法和电极的制备方法
JP2010114020A (ja) 高分子電解質膜の製造方法、高分子電解質膜、及び固体高分子型燃料電池
JP2009059694A (ja) 燃料電池用触媒インクとその製造方法およびそれを用いた燃料電池電極
SI20397A (sl) Postopek priprave ogljikove anode za litijeve ionske akumulatorje
TWI779977B (zh) 負極漿料及其製備方法和電池
CN108735966A (zh) 锂离子电池正极浆料的制备方法
CN115395035B (zh) 一种水激活镁一次电池及其正极浆料制备工艺
JPH0298053A (ja) 燃料電池用白金ルテニウム触媒の製造法
RU2642425C1 (ru) СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ

Legal Events

Date Code Title Description
IF Valid on the prs date
KO00 Lapse of patent

Effective date: 20090812