TW201230443A - High capacity alloy anodes and lithium-ion electrochemical cells containing same - Google Patents

High capacity alloy anodes and lithium-ion electrochemical cells containing same Download PDF

Info

Publication number
TW201230443A
TW201230443A TW100140743A TW100140743A TW201230443A TW 201230443 A TW201230443 A TW 201230443A TW 100140743 A TW100140743 A TW 100140743A TW 100140743 A TW100140743 A TW 100140743A TW 201230443 A TW201230443 A TW 201230443A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
anode
electrochemical cell
ion electrochemical
cathode
lithium ion
Prior art date
Application number
TW100140743A
Other languages
English (en)
Inventor
Mark Nikolas Obrovac
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
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 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of TW201230443A publication Critical patent/TW201230443A/zh

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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • 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
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • 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
    • H01M4/36—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
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/387—Tin or alloys based on tin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • 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)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Description

201230443 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於尚密度合金陽極及含有該等陽極之經離子 電化學電池。 【先前技術】 • 链離子電化學電池包括一陰極、一陽極、一分離器及一 般封閉於電池罐或容器内之電解質。陰極及陽極可包括金 屬集流器及電極塗層-一般沈積於集流器兩側。電極塗層 包括電化學活性材料或可與鋰發生電化學反應以當電池放 電時產生電化學能及當電池再充電時儲存電化學能量之材 料。 由於鋰離子電化學電池可以相對小體積儲存大量能量， 故目前在電子裝置及車輛中之用途受到極大關注。然而， 習知鋰離子電化學電池可提供之能量多少存在限制。 【發明内容】 經離子電化學電池之能量容量之—限制因素係每單位面 積電極之容量。此容量常稱為電極負冑…般而言，提高 電極負載會導致電池能量增加。此係因爲在具有高負載： 鐘離子電化學電池中，相較於使用低負載之電池，活性材 料侣據較多體積而非活性電池組件（如分離器及集流器）佔 據較小體積。就指定電極材料而t ’可藉由將更多電極材 科塗覆於集流器上來增加塗層厚度進而可增加電極負載。 可^大電極材料量或厚度，或最大可容許值之電 用於電化學電池中之各電極上。高電極負裁（例如，高於 159923.doc 201230443 電極之最大可容許值之彼等）會使電極厚得難以處理，以 致電極過脆而無法處理或過厚而無法纏繞於圓柱形電池設 計盒中。此外，電極塗層之總厚度亦會因過厚而導致鋰離 子移動的不合理的擴散路徑長度並可顯著減小電池額定容 量。 鑒於以上原因，常見經離子電化學電池之電極負載限制 在每塗覆面約4 mAh/cm2。需負載超出此限制之電極。亦 需可具有固定體積，且當供以電之裝置之能量需求增大時 具有較高能量容量之鋰離子電化學電池。 於一態樣中，提供一種經離子電化學電池，其包括一陰 極，該陰極包括於一第一集流器上之電化學活性金屬氧化 物塗層，電解質，及一陽極，該陽極包括於一第二集流器 上之電化學活性合金塗層，其中陽極及陰極之每塗覆面具 有大於約4.5 mAh/cm2之電極負载。電化學活性金屬氧化 物塗層可包括H錄或其等組合。電化學活性陽極塗 層可包括諸如聚丙烯酸鋰之黏結劑。電化學活性金屬氧化 物塗層之塗層重量可大於約3〇 mg/cm2及電化學活性陽極 塗層之塗層重量可大於約15 mg/cm2。陰極之第一充電容 量可於陽極之第-充電容量之15%或甚至10%内。 於另一態樣中，提供一種製造鋰離子電化學電池之方 法’該方法包括提供一陰極，該陰極包括於一第一集流器 亡之電化學活性金屬氧化物塗層；一陽極，該陽極包：於 -第二集流器上之電化學活性合金塗層，及電解質；及裝 配該陰極、陽極及電解f以形成㈣子電化學電池其令 159923.doc 201230443 陰極及陽極之每塗覆面之電極負載大於約4 5—2。 於本文中： 「活性」或「電化學活性」係指鋰可藉由電化學方法可 逆插入及移除之材料； 「非晶形」係指當利用_線繞射確定時缺少結晶材料 之長範圍原子序特性之材料； 「陽極」係指放電過程期間發生電化學氧化之電極且於 本文中亦稱為負電極； 「電池組」係、指-般以並聯方式連接在—起之複數個電 化學電池； 「陰極」係指放電過程期間發生電化學還原之電極且於 本文中亦稱為正電極； 負載j或「電極負載」係指電極可逆儲存之鋰量且一 般表示為毫安時（mAh)/單位面積；及 「體積容量」係指每單位體積之活性材料或塗層所儲存 之鐘量》 所提供之鐘離子電化|電池具有高可逆容量，此係藉由 使用具有較石墨高之體積容量之電化學活性合金陽極材料 所提供。就此等陽極而·，塗層厚度小於相同負載之習知 :墨碳電極。因此，可獲得顯著更高之陽極電極負載。特 定》之，所提供之包括具有較石墨高之體積容量之電化學 活性合金陽極之電化學電池可在每塗覆面大於4 —2 之負載下操作。於同一電化學電池中使用電化學活性合金 陽極材料及電化學活性金屬氧化物陰極材料可獲得具有高 159923.doc 201230443 可逆容量之電池。此外，此等電池中之陽極塗層儘管高負 載，但耐處理且可裝配於鋰_離子電化學電池中。 以上發明内容非意欲描述本發明各實施方案之各揭示實 施例。以下圖式簡單說明及實施方式將更詳細地例舉說明 性實施例。 【實施方式】 於以下實施方式中，參照構成該實施方式一部分且以說 明數個具體實施例之方式顯示之附圖。應理解，在不脫離 本發明範圍或精神下可涵蓋及獲得其他實施例。因此，以 下詳細實施方式不應作限制理解。 示非另外說明，否則於說明書及專利申請範圍中表述特 徵尺寸、量及物理性質之所有數值在所有情況中應視為以 術語「約」修飾。因此，除非另外說明，否則在以上說明 書及附接專利申請範圍中所描述之數值參數係近似值，可 視熟習本項技術者設法獲得之所需性質採用本文所揭示之 教義變化。端點之數值範圍之使用包括在彼範圍内之所有 數值（例如，1至5包括1' 1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)及 在彼範圍内之任何範圍。 鋰離子電化學電池包括一陰極、陽極、分離器、電解質 、、’上迷其他組件之電池罐或箱。因此，链離子電化學 電池之體積係由該罐或箱之尺寸界定及限制。陰極及陽極 各匕括一金屬集流器及一般沈積於該集流器兩側之電極塗 層。該等電極塗層包括電化學活性材料（本文稱為「活性 材料」）。可將聚合黏結劑及/或導電稀釋劑添加至各自電 159923.doc 201230443 極塗層以將電極固持於一起 及，於導電稀釋劑之情況中 好導電性。 、將其黏結或黏附至集流器， ’獲得電極塗層對集流器之良 需在小體積内含有高能量密度之電化學電池。例如，在 ==子裝置之小型化引導市狀手持式f子工業及以小 疋積獲得高能量密度之新興電子車輛工業中尤為如 卜諸如二氧化鋰鈷之高能量密度陰極材料正被用於商用 鋰離子電池組中。此等電池組(例如)可用於行動電話及膝 上型電腦中。就體積固定之電化學電池而纟，當塗層厚度 :大時’電池中之活性材料量增大。因此，諸如集流器、 分離器等之非活性組件量將減小及因&，電池中所儲存之 能量係與電池體積成函數關係增加。若在電池電極中使用 厚塗層’則彳顯著增大針對電化學電池所設計之能量。一 般而言，高&量經離子電化學電池所使用《陽極材料係石 在鋰離子電化學電池中獲得較高電流密度之一方式係採 用厚塗層。鋰離子電極之塗層厚度可受限於許多因素。捲 繞式電池因厚塗層在電池捲繞製程期間趨於破裂並自集電 器剝離而存在塗層厚度限制。此問題之一解決方法係使用 不需進行電池捲繞之層狀電池設計。然而，此等電池設計 昂貴且無法提供電極疊層充足壓力以進行最優電池操作。 厚塗層亦可於陽極與陰極間導致更長的鋰擴散路徑。此等 因素可限制電池之額定容量。即，具有過厚塗層之電極無 法進行快速充電及放電。 159923.doc 201230443 電極塗層厚度亦可受限於塗層製造方法，該等方法需將 塗層軋平。厚塗層需來回數次軋平且在軋平製程期間有可 能播壓及/或反彈。#於以上原目，塗層—般限制為每側 具有小於4 mAh/em2可逆m使心金屬氧化物（如二 氧化經钻）時，每側小於約27 mg/em、極塗層，及對於習 知活性材料，則每側小於約15 mg/cm2陽極塗層。就陰極 及陽極而t ’此等負載對應每側小於約8〇叫之塗層厚 度。 a 爲了在容納體積内設計較高能量密度之電化學電池，可 採用具有較石墨高之能量密度之陽極材#。所提供之電化 學電池包括包含電化學活性合金之陽極塗層，該電化學活 性合金具有較石墨高之體積容量。此等合金陽極塗層可具 f習知石墨電極兩倍以上的能量密度。此獲得具有顯著較 南能量密度之電化學電池。包含電化學活性合金材料之具 有習知負載之此等陽極塗層厚度為具有相同負載之習知石 墨塗層之一半。因此，約兩倍習知石墨塗層負載之合金陽 極可具有約等於習知石墨塗層之塗層厚度ϋ旨定陰極而 。與相Π負載下使用的習知陽極相比，此導致經離子從 陽極移至陰極之顯著更短的擴散路徑。所提供之電化學電 池包括電化學活性合金陽極塗層，該塗層可具有每側大於 約4.5 mAh/cm2，每侧大於約5 〇 mAh/cm2 ,每側大於約6 〇 mAh/cm ，母塗覆面大於約7〇 ，每塗覆面大於約 8 mAh/cm2之電極負載或甚至更高負載。 電極之集桃器一側或集流器兩側可具有電極塗層。就集 159923.doc 201230443 流卜側具有電極塗層之電極而言，電極負載係電極該塗 覆面之每單位面積所可逆储存之鐘量。就集流器兩側具有 電極塗層之電極（雙塗覆電極）而言，該負載於本文中定義 為電極-塗覆面之每單位面積所可逆儲存之鋰量。就雙塗 覆電極而t ’電極任-側之負載可相同或不同，視電池設 計而定。 所提供之高能量密度之鋰離子電化學電池包括一陰極， 該陰極包括在H、流器上之電化學活性金屬氧化物塗 層。典型正電極包括UMn2〇4.LiC〇〇2、於如下文獻中揭示 之鋰過渡金屬氧化物：美國專利案5 858,324(Dahn等人）、 5,900,385(Dahn 等人）、6，143,268(Dahn 等人）；6,680，145 (Obrovae 等人）；6,964,828 及 7,078，128(均屬 Lu 等人）； 7,211，237(Eberman等人）、7,556,655(Dahn等人）；美國專 利公開案2004/0121234及2008/032185(均屬Le);美國專利 公開案 2008/0280205、2009/0087747及 2010/0015516(均屬 Jiang等人）；及 PCT公開案 WO 2009/120515(Jiang) 〇 於一些實施例中，可使用之陰極組合物係具有下式者： Li[Li(1-2y)/3NiyMn(2.y)/3]〇2 ; Li[Li(i.y)/3CoyMn(2-2y)/3]〇2 ;及 Li[NiyC〇i.2yMny]〇2。於一實施例中，x=(2-y)/3 及 M'h)具 有式 Li(i-2y)/3M2y ’ 其中〇<y<〇.5(— 般而言，0.083<y<0.5 或 0.167<y<0.5)及M2表示一或多種金屬元素，但條件為M2係 非鉻之金屬元素（P6L3) »所得之陰極組合物具有式 U[Li(1-2y)/3M2yMn(2-y)/3]〇2。於另一實施例中，x=(2-2y)/3 及Μ1。”）具有式Li(丨_y)/3M3y，其中〇<y<〇.5( —般而言， 159923.doc 201230443 〇.083<y<().5，或甚至 〇.167<y<() 5)及 m3表示-或多種 元素’但條件為Μ3係非鉻之金屬元素。所得之陰極組合物 具有式 Li[Li(1.y)/3M3yMn(2.2y)/3]〇2。於另一實施例中， 且Μ (丨·χ)具有式M4yM5丨.2y，其中〇<y<〇 5(一般而士 〇.〇83<y<〇.5或0.167<y<0.5) ’ 非鉻之金屬元素二係 非鉻之金屬元素且與M4不同。所得之陰極組合物具有式 。其他示例性金屬氧化物陰極材料可 包括上述些許缺氧之材料-換言之，在此等材料中存在少 於兩莫耳當量之氧。此等材料描述於美國專利案 7’368,071(Dahri等人)中。陰極組合物中所包含之適宜金屬 元素之實例包括Ni ' Co、Fe、Cu、Li、Zn、v及其等組 合》進一步涵蓋包括錳、鈷、或鎳中之至少一者之任何金 屬氧化物可用於所提供之鋰離子電化學電池中。鋰過渡金 屬氧化物為熟習本項技術者所熟知。 所提供之高能量密度鋰離子電化學電池包括一陽極，該 陽極包括在一第二集流器上之電化學活性合金塗層。於一 實施例中，該電化學活性合金塗層包括含元素矽、元素錫 或石夕與錫之組合之電化學活性相及含兩或更多種金屬元素 之電化學非活性相。適宜金屬元素之實例包括鐵、鋁、 鎳、錳、鈷、銅、銀及鉻，一般採用鐵、銅及鋁。此等電 化學活性合金塗層進一步揭示於（例如）美國專利案 7,498，l〇〇(Christensen等人）中。 可用於所提供之裡離子電化學電池中之其他電化學活性 合金材料包括含錫、矽、第三元素（包括釔、鑭系元素、 159923.doc 201230443 婀系元素或其等組合）及視需要之鹼土元素及視需要之過 渡金屬之非晶形合金組合物。該合金可含有基於該合金組 合物中除鋰以外之所有元素之總莫耳數之1至50莫耳百分 比之量之錫、20至95莫耳百分比之量之第二元素、3至5〇 莫耳百分比之量之第三元素、及〇至丨莫耳百分比之量之視 需要過渡金屬。適宜過渡金屬包括，但不限制於，鈦、 釩、鉻、i、鐵、鈷、鎳、銅、鍅、鈮、鉬、鎢及其等組 〇。視需要之驗土元素可包括，例如，鎂、弼、鋇、銷或 其等組合。此等可用之電化學活性合金材料進一步揭示 於，例如，美國專利案7,767,349(Obr〇vac等人）中。 可用於所提供之鋰離子電化學電池中之其他電化學活性 合金材料可包括35至70莫耳百分比之量之矽、1至45莫耳 百刀比之量之鋁、5至25莫耳百分比之量之過渡金屬、丄至 15莫耳百分比之量之錫及2至15莫耳百分比之量之第五元 素(包括釔、鑭系元素、锕系元素或其等組合)。各莫耳百 分比均係基於合金組合物中除鐘以外之所有元素之總莫耳 數該。金組合物可係包括石夕之非晶形相與包括錫及第五 元素之奈米結晶相之混合物。適宜過渡金屬包括，但不限 於’鈦、叙、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、锆、鈮、鉬、鎢 及其等組合。此等可用之含石夕合金材料進一步揭示於，例 如，美國專利公開案2〇〇7/〇〇2〇52i(〇br〇vac等人）中。 可用於所提供之鋰離子電化學電池中之其他電化學活性 〇金材料包括含有W莫耳百分比之量之石夕、 耳百分比之量之銘、5至25莫耳百分比之量之過渡金屬、^ 159923.doc 201230443 至15莫耳百分比之量之錫、多達15莫耳百分比之量之銦及 2至15莫耳百分比之量之第六元素（包括釔、鑭系元素、們 系元素或其等組合）之合金組合物《各莫耳百分比均係基 於該合金組合物中除鋰以外之所有元素之總莫耳數。該合 金組合物係包括矽之非晶形相與包括錫、銦及第六元素之 奈米結aa相之混合物。適宜過渡金屬包括，但不限於， 鈦、奴、鉻、猛、鐵、鈷、鎳、銅、錯、銳'鉬、鹤及其 等組合。此等含矽合金陽極塗層材料係描述於，例如，美 國專利公開案2007/0020522(0brovac等人）中。 可用於所提供之链離子電化學電池中之其他電化學活性 合金材料包括錫之合金。可用之電化學活性錫合金可包括 諸如鐵或鈷之過渡金屬且亦可包括碳。可用之含錫電化學 活性合金材料揭示於，例如，美國專利公開案 2006/0068292(Nizutani等人）中。 電極集流器可係本技藝已知之任何材料或材料組合。例 如，用於鋰離子電化學電池中之常見集流器包括導電金屬 或合金之薄荡片，如，例如，用於正電極（陰極）或第一集 流器之鋁或鋁合金，及用於負電極（陽極）或第二集流器之 銅 '不鏽鋼、鎳及其等組合。羯片可具有約5至約2〇微米 之厚度。於-些實施例中，第一集流器可包括具有兩相對 面之紹及第二集流器可包括㈣片且具有兩相對面。 所提供之電化學活性金屬氧化物塗層或電活性合金陽極 塗層可包括聚合黏結劑。示例性聚合物黏結劑包括聚稀 烴，如’由乙烤、丙婦、或丁稀單體製備之彼等物；說化 159923.doc 201230443 聚烯烴，如由偏二氟乙烯單體製備之彼等物；全氟聚烯 烴，如由六氟丙烯單體製備之彼等物；全氟聚（烷基乙烯 醚）；全氟聚（烷氧基乙烯醚）；或其等組合。聚合物黏結劑 之具體實例包括偏二氟乙烯、四氟乙烯及丙烯聚合物或共 聚物’偏二氟乙稀與六氟丙稀之共聚物。 於一些情況中，可使該等黏結劑交聯。交聯可改良黏結 劑之機械性質且可改良活性材料組合物與存在之任何導電 稀釋劑間之接觸。其他黏結劑包括聚醯亞胺，如美國專利 公開案2006/0099506(Krause等人）中描述之芳族、脂族或 環脂族聚醯亞胺。 其他可用之黏結劑可包括如共同擁有申請案美國專利公 開案2008/018783 8(Le)中揭示之聚丙烯酸鋰。聚丙烯酸鋰 可由經氫氧化鋰中和之聚（丙烯酸）來製得。於本申請案 中’聚（丙烯酸）包括丙稀酸或曱基丙烤酸或其等衍生物之 任何聚合物或共聚物，其中至少約5〇莫耳。/。，至少約6〇莫 耳％，至少約70莫耳％ ’至少約80莫耳％或至少約9〇莫耳〇/0 之共聚物係利用丙稀酸或甲基丙稀酸製得。可用於形成此 等共聚物之有用單體包括’例如，具有1至丨2個碳原子之 烷基（支化或非支化）之丙烯酸或甲基丙烯酸之烷基酯、丙 烯腈、丙烯醯胺、N-烧基丙烯醯胺，n，N-二烧基丙稀醯 胺、羥烧基丙烯酸酯及類似者。特別值得一提的是水可 溶’尤其在中和或部份中和之後呈水可溶之丙烯酸或曱基 丙烯酸之聚合物或共聚物。水溶性一般與聚合物或共聚物 及/或組合物之分子量成函數關係。聚（丙烯酸）水溶性強且 159923.doc •13- 201230443 較佳與包含顯著莫耳分率之丙烯酸之共聚物一起。聚（甲 基丙烯酸）水溶性差，特定言之較大分子量者。 爲了製造正或負電極複合塗層，可將活性粉末材料、任 何選定添加劑’如黏結劑、導電稀釋劑、填充劑、增黏 劑、用於塗層黏性改質之增_(如叛甲基纖維素（cm0c)) 及熟習本項技術者已知之其他添加劑於諸如水或N_甲基吼 嘻咬酮（NMP)的適宜塗層溶劑中混合以形成塗料分散液或 塗料混合物。可充分混合該分散液及隨後藉由諸如刮塗、 凹口棒塗覆'浸塗、喷塗、電喷霧塗覆或凹板塗覆之任何 適當分散液塗覆技術施用至一箔片集流器。可將漿液塗覆 於集流器箔片上及隨後在空氣中乾燥，接著在約8〇<>c至約 3 00 C下之一加熱烘箱中乾燥約1小時以移除溶劑。可將常 見陰極及陽極塗覆於集流器之兩相對面上。 所提供之鋰離子電化學電池亦包括含載荷介質及電解質 鹽之載荷電解質。該電解質提供正與負電極間之载荷路 徑’及開始時至少含有載荷介質及電解質鹽。該電解質可 包括熟習本項技術者已知之其他添加劑。熟習本項技術者 將瞭解’該電解質可係呈任何便利形式，包括液體、凝膠 及乾聚合物。 可將多種載荷介質用於電解質中。示例性介質係可溶解 足量經鹽及氧化還原化學穿梭劑之液體或凝膠以使適宜量 之電荷自正電極轉移至負電極《示例性載荷介質可在廣溫 度範圍（例如，約-30°C至約80°C )内使用而不發生凍結或彿 騰’且在電池電極及穿梭劑操作之電化學窗内穩定。典型
159923.doc -14· S 201230443 載荷介質包括碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸二甲酯、碳 酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯、碳酸伸丁酯、碳酸伸乙烯 酯、碳酸伸氟乙基酯、碳酸乙烯基伸乙基酯、碳酸伸氟丙 基酯、γ-丁内酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二曱氧 基乙烧、二乙二醇二甲喊（雙（2·曱氧基乙基）峻）及其等組 合。 可將多種鋰鹽用於鋰或鋰離子電池之電解質中。示例性 鐘鹽在所選擇之載荷介冑中穩定並可溶，提供高離子導電 性及在所選擇之鋰離子電池化學下運行良好。此等物包括 •PF6 LiBF4、LiC104、雙乙二酸蝴酸鐘、
LiN(S02CF3)2 ^ LiN(S02C2F5)2 ^ LiAsF6 ^ LiC(S02CF3)3 ^ 其等組合。於其他類型之電化學電池中，可採用含非經陽 離子之鹽’如鈉、#、鋁、四級銨、二烷基咪唑鑌、烷基 °比啶鏽及二院基吡咯烷鏘。 亦可採用多種電解質添加劑以用作鈍化劑、氣體抑制 劑穩疋劑或阻燃劑等β此等物一般係以相對低的濃度 (J於1 0重量百分比（重量％)，小於5重量％，或小於1重量 %)添加至所調配之電解質中以改良電化學電池之性能、穩 疋陡及/或安全性。常見添加劑包括，但不限制於，(碳 酸伸乙烯酯）、ES(亞硫酸伸乙酯）、FEC(碳酸伸氟乙基 酯）、1’3-丙烯磺内酯、丨，4_丁烯磺内酯、VEC(碳酸乙烯基 伸乙基酿）' C02、s〇2、12-冠醚-4、18-冠醚-6、碳酸兒茶 酚基酯、α-溴-γ-丁内酯、曱基氣仿、2-乙醯氧基_4,4_二甲 基-4_丁内酯、琥珀醯亞胺、肉桂酸曱酯。其他電解質添加 159923.doc -15- 201230443 劑描述於美國專利案7,026,074(Chen等人）及美國專利公開 案2007/0092802(Ahn等人）中。電解質亦可包括氧化還原穿 梭劑以防止失控的熱分解。氧化還原穿梭劑為熟習本項技 術者所熟知。尤其重要者可係三苯基胺氧化還原穿梭劑， 如美國專利案7,585,59〇(Wang等人）中揭示之彼等物；經取 代之吩。塞嗪氧化還原穿梭劑，如美國專利案7,615，3 12 (Dahn等人）中揭示之彼等物；N_氧化物氧化還原穿梭劑， 如美國專利案7,615,317(Dahn等人）中揭示之彼等物；用於 過放電保護之氧化還原穿梭劑，如美國專利案 7,648,80 l(Dahn等人）中揭示之彼等物及具有至少一三級有 機基團及至少一烷氧基之芳族化合物，如美國專利案 7,811，710(Dahn等人）中揭示之彼等物。 本發明之目的及優點將藉由以下實例進一步說明，但在 此等實例中所引述之特定材料及其等量，以及其他條件及 細節不應視為過度限制本發明。 實例 用於電化學測試之薄膜陰極係如下製備：藉由將約丨〇 g PVDF溶於90 g NMP溶液中來製備1〇重量百分比（wt%)之聚 偏二氟乙烯（PVDF ’ Aldrich Chemical Co.)之 N-曱基《比略 咬酮（NMP ’ Aldrich Chemical Co.)溶液。藉由將 7.33 g Super-P 碳（MMM Carbon ’ Belgium)、73.33 g 10 重量 〇/〇 PVDF之NMP溶液及200 g NMP併入一玻璃瓶中及以輥壓方 式混合來製備原漿液。該混合原漿液之NMP中各包含約 2.6 wt0/〇 PVDF 和 Super-P 碳。利用 一]viazerustar 混合機 159923.doc 201230443 (Kurabo Industries Ltd” Japan)將 5.25 g原漿液與2.5 g陰極 材料（BC-618K，3M Company, St. Paul，MN)混合 3 分鐘以形 成均勻電極漿液。隨後利用一 0.25 mm(0.010 in.)凹口棒撒 布機將電極漿液撒布於一玻璃板上之一薄鋁箔片上β隨後 在80°C烘箱中將塗覆電極乾燥10分鐘。然後將電極置於 120°C真空烘箱中1小時以蒸發NMP及水分^乾電極含有約 90重量％陰極材料及各5重量％?¥〇?及8叩61?^所得之塗 層重量為約56 mg/cm2，對應8_62 mAh/cm2可逆容量。 藉由將60.41 g 20重量％氫氧化鋰水溶液添加至1〇〇 g 34 重量0/〇聚（丙烯酸）水溶液（250,000 Mw，購自Aldrich Chemicals，Milwaukee，WI.)中及以 185.56 g去離子水稀釋 來製備聚丙烯酸鋰（LiPAA)。此獲得1〇重量％之聚丙烯酸鋰 (LiPAA)水溶液，其中64%已中和。 藉由在一 45毫升碳化鎢容器中利用SPEX MILL(Model 8000-D，Spex CertiPrep，Metuchen，NJ)於氬氣氛圍下將 2.813 g矽片（Alfa Aesar，編號 00311)、1.968 g Co 金屬及 0.219 g石墨粉末（MCMB-1028，MMM Carob，Belgium)與 28 碳化鎢球（各5/16英寸，約108 g)研磨4小時來製備陽極複 合顆粒。隨後打開該容器’打碎餅塊狀粉末，及在氬氣氛 圍下繼續研磨1小時。藉由空氣冷卻將碳化鎢容器之溫度 維持在約30°C下。 藉由將 3.3 g複合顆粒、1.7 g Timrex SLP30、3.19 g 10% 250 K分子量LiPAA水溶液及丨.5 g水置於裝有4個碳化鎢球 (直徑12.75 mm)之一 45·毫升不鏽鋼容器中並在行星式微研 159923.doc 17 201230443 磨機（PULVERISETTE 7，獲自 Fritsch GmbH, Idon-Oberstein，Germany)中以2之速度設定混合1小時來製備以 62/32/6重量比包含陽極複合顆粒、石墨（Timrex SLP30(TimCal Ltd，Bodio，Switzerland))及 LiPAA 之陽極》 隨後利用塗覆棒以0.2023 mm(0.008")間隙將所得之漿液塗 覆於銅箔片上及120°C下真空乾燥1小時。所得之塗層重量 為約16 mg/cm2 ’對應8.38 mAh/cm2可逆容量。 上述電極在2325-型紐扣電池用作工作電極，該電池將 链箔片（Aldrich)盤用作反及參考電極。各鈕扣電池使用兩 層微孔聚丙烯（PP)分離器（GELGARD 2500)。所使用之電 解質係1M LiPF0(Stella，Japan)於90重量。/〇碳酸伸乙酯 (EC):碳酸二乙酯（DEC)(體積比 i :2, Grant chemical Ferro Division)及10重量％碳酸伸氟乙基g旨（FEC，
Chuangxin，China)中之溶液。鈕扣電池裝配並捲封於充氬 氣之手套箱中。首先以C/20之速率將電池充電至4.25 v並 維持於4.25 V直至速率降至c/40之值。隨後ac/2〇之速率 將電池放電至2·5 V »在後續循環中，電池係以C/1 〇之速率 充電至4.25 V及維持於4.25 V直至速率降至C/2〇之值，及 隨後以c/io之速率放電至2.5 Ve c/2〇速率對應〇 82爪八。 電壓曲線（圖1)顯示對應158 mAh/g之可逆陰極比容量或 97.5%之陰極利用率之可逆容量。 熟習本項技術者在不脫離本發明之範圍及精神下將瞭解 關於本發明之各種修改及替代。應理解，本發明不應過度 受限於本文中所述之說明性實施例及實例且此等實例及實 159923.doc 201230443 施例僅以實例方式出示’本發明之範圍僅由以下所述之專 利申請範圍限制。於本文中所引述之所有文獻係以引用其 等全文之方式併入本文。 根據本發明態樣’以下分別係高容量合金陽極及含有彼 等之裡離子電化學電池之示例性實施例。 實施例1係一種鋰離子電化學電池，其包含：一陰極， 該陰極包括於一第一集流器上之電化學活性金屬氧化物塗 層；電解質；及一陽極’該陽極包括於一第二集流器上之 電化學活性合金塗層，其中該陽極及該陰極之每塗覆面具 有大於約4.5 mAh/cm2之電極負載。 實施例2係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該陽極 及該陰極之每塗覆面均具有大於約6 mAh/cm2之電極負 載。 實施例3係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該陽極 及該陰極之每塗覆面均具有大於約8 mAh/cm2之電極負 載。 實施例4係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該電化 學活性合金包含矽或錫。 實施例5係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該電化 學活性金屬氧化物塗層包含鈷、猛或鎳。 實施例6係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該電化 學活性金屬氧化物塗層包含姑、猛及錄。 實施例7係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該電化 學活性金屬氧化物塗層或該電化學活性合金塗層中之至少 159923.doc -19- 201230443 一者包含黏結劑、導電稀釋劑或兩者。 實施例8係如實施例7之鋰離子電化學電池，其中該黏結 劑包含聚丙稀酸鐘。 實施例9係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該第一 集流器包含鋁且具有兩相對面。 實施例10係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該第 ~~'集流器包含銅且具有兩相對面。 實施例11係如實施例9之鋰離子電化學電池，其中該第 集流器包含於該第二集流器之兩相對面上之電化學活性 合金塗層。 實施例12係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該陰 極具有大於約30 mg/cm2之電化學活性金屬氧化物塗層重 量。 實施例13係如實施例1之鋰離子電化學電池，其中該陰 極之電極負載係該陽極之電極負載之15〇/0内。 實施例14係一種製造鋰離子電化學電池之方法，其包 含：提供一陰極，該陰極包括於一第一集流器上之電化學 活性金屬氧化物塗層，一陽極，該陽極包括於一第二集流 器上之電化學活性合金塗層，及電解質；及裝配該陰極、 該陽極及該電解質以形成一鋰離子電化學電池，其中該吟 極及該陽極之每塗覆面之電極負載均大於約45 mAh/cm2。 實施例15係如實施例14之製造鋰離子電化學電池之方 法’其中該陰極及該陽極之每塗覆面之電極負載均大於約 6 mAh/cm2 〇 159923.doc -20-
S 201230443 實施例16係如實施例15之製造裡離子電化學電池之方 法，其中該陰極及該陽極之每塗:覆面之電極負载均大於約 8 mAh/cm2。 實施例17係如實施例14之製造鋰離子電化學電池之方 法’其中該電化學活性合金塗層包含聚丙烯酸鋰。 雖然在本文中已說明及描述具體實施例以描述較佳實施 例，然而熟習本項技術者將瞭解，在不脫離本發明之範圍 下可以為達到相同目的所設想的多種替代及/或等效實施 方案替代所顯示及描述之具體實施例。熟習機械、電子機 械及電學技藝之技術者將.且a 土 子輕易知曉，本發明可以多種實施 例來實施。本申請案將覆筌 蓋本文中所論述之較佳實施例之 任何採用或變化。因此， 係貝然本發明僅由專利申請範圍及 其等效内容限制。 【圖式簡單說明】 圖1係示例性鋰離子雷 电化學電池之電壓（V)對容量 (mAh/g)圖。 I59923.doc

Claims (1)

  1. 201230443 七、申請專利範圍： 1. 一種鋰離子電化學電池，其包含： 一陰極，該陰極包括於一第一集流器上之電化學活性 金屬氧化物塗層； 電解質；及 一陽極，該陽極包括於一第二集流器上之電化學活性 合金塗層， 其中該陽極及該陰極之每塗覆面均具有大於約45 mAh/cm2之電極負載。 2. 如請求項1之鋰離子電化學電池，其中該陽極及該陰極 之每塗覆面均具有大於約6 mAh/cm2之電極負載。 3. 如請求項1之鋰離子電化學電池，其中該陽極及該陰極 之每塗覆面均具有大於約8 mAh/cm2之電極負載。 4. 如請求項1之鋰離子電化學電池，其中該電化學活性合 金包含矽或錫。 ° 5.如請求項1之鐘離子電化學電池，其中該電化學活性金 屬氧化物塗層包含銘、鐘或鎳。
    如請求項1之鐘離子電化學電池，纟中該電化學活性金 屬氧化物塗層包含録、猛及鎳。 如請求項！之峰子電化學電池，其中該電化學活性金 屬氧化物塗層或該電化學活性合金塗層中之至少一者勺 含黏結劑、導電稀釋劑或兩者。 匕 8·如請求項7之鐘離子電化學電池，其中該黏 丙烯酸鋰。 眾 159923.doc 201230443 9.如4求項1之鋰離子電化學電池，其中該第一集流器包 含鋁且具有兩相對面。 1〇.如請求…之鋰離子電化學電池，其中該第二集流器包 含銅且具有兩相對面。 如請求項9之鋰離子電化學電池，其中該第一集流器包 含在S亥第二集流器之兩相對面上之電化學活性合金塗層。 12·如請求項丨之鋰離子電化學電池，其中該陰極具有大於 約30 mg/cm2之電化學活性金屬氧化物塗層重量。 13. 如請求項丨之鋰離子電化學電池，其十該陰極之電極負 載係該陽極之電極負載之1 5 %内。 14. 一種製造鋰離子電化學電池之方法，其包含： 提供一陰極，該陰極包括於一第一集流器上之電化學 活性金屬氧化物塗層，一陽極，該陽極包括於一第二集 流器上之電化學活性合金塗層；及電解質；及 裝配該陰極、該陽極及該電解質以形成一鋰離子電化 學電池， 其中該陰極及該陽極之每塗覆面之電極負載大於約4 5 mAh/cm2。 15. 如請求項14之製造鋰離子電化學電池之方法，其中該陰 極及該陽極之每塗覆面之電極負載大於約6 mAh/cm2。 16. 如請求項15之製造鋰離子電化學電池之方法，其中該陰 極及該陽極之每塗覆面之電極負載大於約8 mAh/cm2。 17. 如請求項14之製造鋰離子電化學電池之方法，其中該電 化學活性合金塗層包含聚丙烯酸鋰。 159923.doc
TW100140743A 2010-11-09 2011-11-08 High capacity alloy anodes and lithium-ion electrochemical cells containing same TW201230443A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US41165310P 2010-11-09 2010-11-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201230443A true TW201230443A (en) 2012-07-16

Family

ID=44999906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100140743A TW201230443A (en) 2010-11-09 2011-11-08 High capacity alloy anodes and lithium-ion electrochemical cells containing same

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130216910A1 (zh)
EP (1) EP2638582A1 (zh)
JP (1) JP2013546138A (zh)
KR (1) KR20130129967A (zh)
CN (1) CN103201883B (zh)
TW (1) TW201230443A (zh)
WO (1) WO2012064531A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2973798B1 (en) 2013-03-15 2020-07-15 24M Technologies, Inc. Asymmetric battery having a semi-solid cathode and high energy density anode
US11888149B2 (en) 2013-03-21 2024-01-30 University Of Maryland Solid state battery system usable at high temperatures and methods of use and manufacture thereof
WO2014186634A2 (en) 2013-05-15 2014-11-20 Quantumscape Corporation Solid state catholyte or electrolyte for battery using liampbsc (m = si, ge, and/or sn)
JP2016018654A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池
EP3314681B1 (en) 2015-06-24 2021-07-21 QuantumScape Battery, Inc. Composite electrolytes
JP7071264B2 (ja) 2015-12-04 2022-05-18 クアンタムスケイプ バテリー， インク． リチウム、リン、硫黄、及びヨウ素含有電解質及びカソライト組成物、電気化学装置用の電解質膜、並びにこれらの電解質及びカソライトを製造するアニーリング方法
CN105742640A (zh) * 2016-03-11 2016-07-06 湖州创亚动力电池材料有限公司 适用于锂离子电池硅基负极材料的粘结剂、粘结剂的制法及负极材料
US10916765B2 (en) 2016-06-07 2021-02-09 Navitas Systems, Llc High loading electrodes
EP3504749A4 (en) * 2016-08-29 2020-05-06 QuantumScape Corporation SOLID STATE RECHARGEABLE BATTERY CATHOLYTES, BATTERY ARCHITECTURES SUITABLE FOR USE WITH SUCH CATHOLYTES, AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME
KR102053239B1 (ko) * 2016-09-09 2019-12-06 주식회사 엘지화학 고용량의 전극을 포함하는 이차전지의 제조 방법
WO2018085847A1 (en) * 2016-11-07 2018-05-11 University Of Maryland, College Park Lithium solid state electrolyte interface treatment
KR20200121827A (ko) 2018-02-15 2020-10-26 유니버시티 오브 매릴랜드, 칼리지 파크 정렬된 다공성 고체 전해질 구조, 이를 포함하는 전기 화학적 장치, 및 이를 제조하는 방법
US11569527B2 (en) 2019-03-26 2023-01-31 University Of Maryland, College Park Lithium battery

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858324A (en) 1997-04-17 1999-01-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Lithium based compounds useful as electrodes and method for preparing same
US6143268A (en) 1997-10-14 2000-11-07 3M Innovative Properties Company Hydrocarbon treatment of carbonaceous materials
US5900385A (en) 1997-10-15 1999-05-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Nickel--containing compounds useful as electrodes and method for preparing same
US6964828B2 (en) 2001-04-27 2005-11-15 3M Innovative Properties Company Cathode compositions for lithium-ion batteries
JP2002352797A (ja) * 2001-05-29 2002-12-06 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池
US20030108793A1 (en) 2001-08-07 2003-06-12 3M Innovative Properties Company Cathode compositions for lithium ion batteries
US6680145B2 (en) 2001-08-07 2004-01-20 3M Innovative Properties Company Lithium-ion batteries
US7026074B2 (en) 2002-02-15 2006-04-11 The University Of Chicago Lithium ion battery with improved safety
US20040121234A1 (en) 2002-12-23 2004-06-24 3M Innovative Properties Company Cathode composition for rechargeable lithium battery
US7556655B2 (en) 2003-03-14 2009-07-07 3M Innovative Properties Company Method of producing lithium ion cathode materials
US7498100B2 (en) 2003-08-08 2009-03-03 3M Innovative Properties Company Multi-phase, silicon-containing electrode for a lithium-ion battery
US7211237B2 (en) 2003-11-26 2007-05-01 3M Innovative Properties Company Solid state synthesis of lithium ion battery cathode material
CA2602008C (en) 2004-04-01 2013-12-10 3M Innovative Properties Company Redox shuttle for rechargeable lithium-ion cell
WO2005099025A2 (en) 2004-04-01 2005-10-20 3M Innovative Properties Company Redox shuttle for overdischarge protection in rechargeable lithium-ion batteries
CN100524900C (zh) * 2004-05-12 2009-08-05 三井金属矿业株式会社 非水电解液二次电池用负极及其制造方法
TWI306319B (en) 2004-09-30 2009-02-11 Sony Corp Anode active material and battery using the same
US7972725B2 (en) 2004-11-08 2011-07-05 3M Innovative Properties Company Polyimide electrode binders
JP4244041B2 (ja) * 2005-04-07 2009-03-25 シャープ株式会社 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN1688063A (zh) * 2005-04-27 2005-10-26 惠州Tcl金能电池有限公司 一种高比容量二次锂离子电池
US7615317B2 (en) 2005-05-17 2009-11-10 3M Innovative Properties Company N-oxide redox shuttles for rechargeable lithium-ion cell
US7615312B2 (en) 2005-05-17 2009-11-10 3M Innovative Properties Company Substituted phenothiazine redox shuttles for rechargeable lithium-ion cell
US7871727B2 (en) 2005-07-25 2011-01-18 3M Innovative Properties Company Alloy composition for lithium ion batteries
US7767349B2 (en) 2005-07-25 2010-08-03 3M Innovative Properties Company Alloy compositions for lithium ion batteries
US7851085B2 (en) 2005-07-25 2010-12-14 3M Innovative Properties Company Alloy compositions for lithium ion batteries
KR100812056B1 (ko) 2005-10-24 2008-03-07 주식회사 엘지화학 레독스 셔틀제의 수명 감소 억제제, 이를 포함하는 비수전해액 및 이차전지
US7906238B2 (en) * 2005-12-23 2011-03-15 3M Innovative Properties Company Silicon-containing alloys useful as electrodes for lithium-ion batteries
JP2007220452A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池用セパレータおよび非水電解液二次電池
JP5199130B2 (ja) 2006-02-17 2013-05-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー トリフェニルアミンレドックスシャトルを有する充電式リチウムイオン電池
JP5153135B2 (ja) * 2006-03-09 2013-02-27 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP5398962B2 (ja) * 2006-06-30 2014-01-29 三洋電機株式会社 リチウム二次電池及びその製造方法
CN102163722B (zh) * 2006-12-15 2013-01-02 东京应化工业株式会社 负极基材
JP5237547B2 (ja) * 2006-12-15 2013-07-17 東京応化工業株式会社 リチウム二次電池用負極基材
US7875388B2 (en) 2007-02-06 2011-01-25 3M Innovative Properties Company Electrodes including polyacrylate binders and methods of making and using the same
US20080248386A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-09 Obrovac Mark N Electrodes with raised patterns
US20080280205A1 (en) 2007-05-07 2008-11-13 3M Innovative Properties Company Lithium mixed metal oxide cathode compositions and lithium-ion electrochemical cells incorporating same
CN101808939B (zh) 2007-09-28 2012-10-03 3M创新有限公司 烧结的阴极组合物
JP4561843B2 (ja) * 2008-02-26 2010-10-13 ソニー株式会社 非水電解質電池および負極
US20090239148A1 (en) 2008-03-24 2009-09-24 3M Innovative Properties Company High voltage cathode compositions
US8153301B2 (en) 2008-07-21 2012-04-10 3M Innovative Properties Company Cathode compositions for lithium-ion electrochemical cells
US8257864B2 (en) * 2009-06-29 2012-09-04 3M Innovative Properties Company Method of making tin-based alloys for negative electrode compositions

Also Published As

Publication number Publication date
US20130216910A1 (en) 2013-08-22
JP2013546138A (ja) 2013-12-26
EP2638582A1 (en) 2013-09-18
CN103201883A (zh) 2013-07-10
WO2012064531A1 (en) 2012-05-18
CN103201883B (zh) 2016-03-02
KR20130129967A (ko) 2013-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11502299B2 (en) Battery cell engineering and design to reach high energy
US11387440B2 (en) Lithium ions cell designs with high capacity anode materials and high cell capacities
TW201230443A (en) High capacity alloy anodes and lithium-ion electrochemical cells containing same
US8673490B2 (en) High energy lithium ion batteries with particular negative electrode compositions
JP5361232B2 (ja) リチウム二次電池及びその製造方法
JP5619359B2 (ja) 電極組立体及びそれを含むリチウム二次電池
US20090239148A1 (en) High voltage cathode compositions
US10601024B2 (en) Anode materials for lithium ion batteries and methods of making and using same
WO2022267503A1 (zh) 电化学装置、电子装置
CN111422919A (zh) 四元正极材料及其制备方法、正极、电池
JPWO2015015883A1 (ja) リチウム二次電池及びリチウム二次電池用電解液
JP2015106437A (ja) 非水電解質電池
KR20230029988A (ko) 규소계 활물질 및 접착력 및 응집력이 양호한 수계 결합제를 갖는 음극을 갖는 리튬 이온 전지
JP7327942B2 (ja) 多孔質絶縁層形成用組成物、非水電解質二次電池用電極、非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池用電極の製造方法
KR101660091B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP7359337B1 (ja) 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池
JP5796742B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極の製造方法および該負極を用いた非水電解質二次電池の製造方法
WO2023199657A1 (ja) 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池
KR20230114730A (ko) 전사 적층체, 리튬 이차 전지용 전극의 전리튬화 방법 및 전극을 포함하는 리튬 이차 전지
CN118235268A (zh) 锂二次电池用电极的制造方法以及包含电极的锂二次电池
CN116387468A (zh) 碳基钛酸锂复合材料及其制备、低温锂离子电池及负极材料
JP2006269203A (ja) 粉状電極材料の包装体