TWI682578B - 正極板與正極板漿料的形成方法 - Google Patents

正極板與正極板漿料的形成方法 Download PDF

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Abstract

本揭露提供之正極板漿料的形成方法，包括：使馬來醯亞胺類化合物與巴比土酸反應形成高分歧聚合物；混合0.1至1重量份的該高分歧聚合物、0.01至1重量份的耦合劑、與0.1至6重量份的奈米碳管，以形成混合物；以及將80至97.79重量份的活性物質加入混合物中，其中高分歧聚合物、活性物質、與奈米碳管間經由耦合劑鍵結。

Description

正極板與正極板漿料的形成方法
本揭露關於鋰電池的正極板，更特別關於正極板漿料及其形成方法。
近年來，鋰電池已廣泛應用於各種電子裝置如行動電話、個人數位助理、或其他電子裝置，且需要進一步減少尺寸、重量、及更長壽命。此外，鋰電池除了上述電子裝置之外還可應用於其他大型裝置，比如可裝卸地安裝在電子裝置的電池組、電動車輛、及家用電力伺服器等電力存儲系統。
具體而言，鋰電池比鉛電池、鎳-鎘電池、或其他常見電池具有更高的能量密度。依據各種充電和放電原理，可調整鋰電池的正極、負極、及/或電解質的組成以提高電池性能。舉例來說，將高分歧聚合物導入電極中，可有效降低電池內部發生短路時的熱失控機率，以提升電池使用之安全性。但高分歧聚合物不利於電池放電性能，即使摻雜導電碳粉，也無法彌補因導入高分歧聚合物所損失的導電效果。
綜上所述，目前亟需新的電極組成，以同時兼顧電池的安全性與電極的導電性。
本揭露一實施例提供之正極板，包括：0.1至1重量份的高分歧聚合物；80至97.79重量份的活性物質；以及0.1至6重量份的奈米碳管，其中高分歧聚合物、活性物質、與奈米碳管之間經由0.01至1重量份的耦合劑鍵結。
本揭露一實施例提供之正極板漿料的形成方法，包括：使馬來醯亞胺類化合物與巴比土酸反應形成高分歧聚合物；混合0.1至1重量份的該高分歧聚合物、0.1至1重量份的耦合劑、與0.1至6重量份的奈米碳管，以形成混合物；以及將80至97.79重量份的活性物質加入混合物中，其中高分歧聚合物、活性物質、與奈米碳管之間經由耦合劑鍵結。
在一實施例中，正極板漿料的形成方法，包括使馬來醯亞胺類化合物與巴比土酸反應形成高分歧聚合物。馬來醯亞胺類化合物可為馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺、或上述之組合。在一實施例中，馬來醯亞胺包括N-苯基馬來醯亞胺、N-(鄰甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-(間甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-(對甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-環己烷基馬來醯亞胺、馬來醯亞胺、馬來醯亞胺基酚、馬來醯亞胺基苯并環丁烯、含磷馬來醯亞胺、磷酸基馬來醯亞胺、氧矽烷基馬來醯亞胺、N-(四氫吡喃基-氧基苯基)馬來醯亞胺、或2,6-二甲苯基馬來醯亞胺。此外，可利用巴比土酸(barbituric acid，簡稱BTA)作為起始劑， 使馬來醯亞胺之雙鍵進行聚合形成高分歧聚合物。
雙馬來醯亞胺之結構式為
Figure 106143522-A0101-12-0003-2
。上述R為 -(CH2)2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)12-、
Figure 106143522-A0101-12-0003-4
、
Figure 106143522-A0101-12-0003-5
或
Figure 106143522-A0101-12-0003-6
。
在一實施例中，可採用巴比土酸作為起始劑，使雙馬來醯亞胺之雙鍵進行聚合形成高分歧聚合物。在一實施例中，可取適當比例之馬來醯亞胺與雙馬來醯亞胺混合後，利用巴比土酸作為起始劑進行共聚反應，形成馬來醯亞胺與雙馬來醯亞胺之高分歧共聚物。上述馬來醯亞胺類化合物與巴比土酸之莫耳比例可介於97：3至60：40之間。若巴比土酸之比例過低，則馬來醯亞胺類化合物會自行反應，無法有效形成高分歧聚合物，進而損失電池安全特性；若巴比土酸之比例過高，則無法完全與馬來醯亞胺類化合物，剩餘之巴比土酸會劣化後續電池性能。上述馬來醯亞胺類化合物與巴比土酸的反應溫度約介於90℃至130℃之間，而反應時間約介於0.5至48小時之間。若上述反應的溫度過低及/或時間過短，則無法有效形成可提供安全特性之高分歧聚合物。若上述反應的溫度過高及/或時間過長，則高分歧聚合物會過度反應，進一步膠化形成立體網 狀結構而無法使用。
在一實施例中，混合0.1至1重量份的高分歧聚合物、0.01至0.5重量份的耦合劑、與0.1至6重量份的奈米碳管，以形成混合物。若耦合劑的用量過低，則後續添加之活性物質無法經由耦合劑鍵結至高分歧聚合物與奈米碳管，導致極板導電度下降。若耦合劑的用量過高，則游離之耦合劑除可能會造成與高分歧聚合物過度交集反應，進而造成電極製作困難，並劣化電池性能。在一實施例中，耦合劑之結構為
Figure 106143522-A0101-12-0004-7
 (CH2=CH-R2)n-Si(OR1)m或上述之組合。R1為H或C1-3烷基；R2為C2-4烷撐基或羰基；m=1-3；n=1-3；m+n=4；p=1-2；q=1-2；以及p+q=3。在一實施例中，耦合劑為(3-胺基丙基)三乙氧基矽烷。若奈米碳管的用量過低，則無法在活性物質-活性物質、高分歧聚合物-後續添加之活性物質、或高分歧聚合物-高分歧聚合物間形成導電網路，使電池阻抗偏高。若奈米碳管的用量過高，則會犧牲後續添加之活性物質含量比例，使電極單位面積電容量偏低。在一實施例中，奈米碳管可為單壁奈米碳管、多壁奈米碳管、或上述之組合。奈米碳管的長度可介於1至數十μm之間，且管徑比可介於0.5至3nm之間。若奈米碳管的長度過短，則無法克服顆粒間距離形成有效導電網路。若奈米碳管的長度過長，則在組裝成電池後，容易刺穿隔離膜而造成電池內部微短路與自放電率高的問題。若奈米碳管的管徑比過 小，則除將造成奈米碳管比表面積過高，為降低電極漿料製作上難度而造成奈米碳管添加比例降低外，導電網絡建構不完全，另在電極輾壓過程中，易因承受應力過大而斷裂。若奈米碳管的管徑比過大，則會增加電極結構之佔有體積，降低電極輾壓密度。
將80至97.79重量份的活性物質加入混合物中。在一實施例中，活性物質包括LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c=1)、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiCo1-yMnyO2(0<y<1)、LiNi1-yMnyO2(0<y<1)、Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2,0<b<2,0<c<2,a+b+c=2)、LiMn2-zNizO4(0<z<2)、LiMn2-zCozO4(O<z<2)、LiCoPO4、LiFePO4、或上述之組合。在一實施例中，活性物質為LiCoO2上述活性物質經由耦合劑鍵結至高分歧聚合物與奈米碳管，且高分歧聚合物經由耦合劑鍵結至奈米碳管。換言之，高分歧聚合物、奈米碳管、與活性物質之間具有鍵結。上述鍵結可為含矽鏈段、含磷鏈段、或含硫鏈段，端視耦合劑的種類而定。在一實施例中，高分歧聚合物、耦合劑、奈米碳管、與活性物質可同時混合。
在一實施例中，可進一步將0.5至6重量份的導電碳粉加入混合物中。若導電碳粉之比例過高，則會犧牲活物物質含量比例，使得電極單位面積電容量偏低。導電碳粉可為高表面積的碳粉，比如購自Timcal的Super P或KS-6。在一實施例中，導電碳粉的粒徑介於0.03μm至10μm之間。若導電碳粉的粒徑過小，則粉體表面積過大，除會降低其他材料添加量造成 電電容量損失外，也可能造成導電網絡建構不完全，進而使電極導電性降低。若導電碳粉的粒徑過大，則易造成電極極板各材料無法緊密堆疊，造成極板孔隙率增加，增加電極極板電子傳遞阻抗。
在一實施例中，可進一步將1.5至6重量份的黏合劑加入混合物中。若黏合劑的比例過高，則會提高正極板的電阻。在一實施例中，黏合劑可為聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)、苯乙烯丁二烯橡膠(styrene-butadiene rubber，SBR)、聚醯胺(polyamide)、三聚氰胺樹脂(melamine resin)、或上述之組合。
在一實施例中，可進一步將25至60重量份的溶劑加入混合物中，以調整漿料黏度。若溶劑之比例過高，則漿料過稀而難以塗佈。上述溶劑可為N-甲基砒喀烷酮(NMP)、乙醇(EtOH)、二甲基乙醯胺(DMAc)、γ-丁內酯(GBL)、或上述之組合。
將上述漿料塗佈於金屬箔如銅箔或鋁箔上，乾燥漿料後裁切成適當大小，即可作為正極板。將正極板搭配負極板如鋰電極，並將電解質(液態、膠態、或固態)設於兩極板之間，封裝後即可形成電池。可用以搭配本揭露之正極板的負極板、電解質、與電池形態，可參考美國專利US5292601。
為了讓本揭露之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例
合成例1(高分歧聚合物)
取2莫耳份的雙馬來亞醯胺(BMI)與1莫耳份之巴比土酸(BTA)加入N-甲基砒喀烷酮(NMP)，其中BMI與BTA的總重與NMP的重量之間的比例為7：93。將上述混合物於室溫下攪拌約12小時，即得高分歧聚合物。
合成例2(高分歧聚合物與奈米碳管)
依合成例1的方式形成高分歧聚合物後，逐次添加單壁奈米碳管(SWCNT，東元奈米)，形成高分歧聚合物與奈米碳管的組合物。
合成例3(高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑)
依合成例1的方式形成高分歧聚合物後，逐次添加單壁奈米碳管(SWCNT，東元奈米)與耦合劑烯丙基三甲氧基矽烷(Allyltrimethoxysilane，購自Sigma Aldrich)，形成高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑的組合物。將合成例1-3之成分整理成第1表。
Figure 106143522-A0101-12-0007-8
比較例1
取93.2重量份之之活性物質LiCoO2(購自湖南瑞翔之R767，固含量介於74至88%)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P(購自 Timcal)與3重量份之導電碳粉KS-6(購自Timcal)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑聚偏二氟乙烯(PVDF，購自Kynar之HSV900)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。
比較例2
取0.3重量份之合成例1的高分歧聚合物加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散10分鐘。接著將93.2重量份之活性物質LiCoO2(R767)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P與3重量份之導電碳粉KS-6加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑PVDF加入行星式製漿機中，在25℃下製漿90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下製漿20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。
比較例3
取0.35重量份之合成例2的高分歧聚合物與奈米碳管之組合物加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散10分鐘。接著將93.2重量份之活性物質LiCoO2(R767)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P與3重量份之導電碳粉KS-6加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑PVDF加入行星式製 漿機中，在25℃下混合分散90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。
實施例1
取0.35重量份之合成例3的高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑之組合物加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散10分鐘。接著將93.2重量份之活性物質LiCoO2(R767)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P與3重量份之導電碳粉KS-6加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑PVDF加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。
比較例4
將93.2重量份之活性物質LiCoO2(購自Umicore的KD-20)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P與3重量份之導電碳粉KS-6加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑PVDF加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。
比較例5
取0.35重量份之合成例2的高分歧聚合物與奈米碳管之組合物加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散10分鐘。接著將93.2重量份之活性物質LiCoO2(KD-20)加入行星式製漿機中，在25℃下製漿60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P與3重量份之導電碳粉KS-6加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑PVDF加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。
實施例2
取0.35重量份之合成例3的高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑之組合物加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散製漿10分鐘。接著將93.2重量份之活性物質LiCoO2(KD-20)加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將1.05重量份之導電碳粉Super P與3重量份之導電碳粉KS-6加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散60分鐘。接著將2.4重量份之黏合劑PVDF加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散製漿90分鐘。接著將35重量份之溶劑NMP加入行星式製漿機中，在25℃下混合分散20分鐘以得漿料。將漿料塗佈於鋁箔表面後經真空乾燥與碾壓，即可得正極板，其塗佈重量為20mg/cm2。各比較例與實施例之主要成分整理如第2表。
Figure 106143522-A0101-12-0011-9
利用四根探針接觸比較例1-5與實施例1-2的正極板表面，施加電流而量測電壓的改變值。四點探針排列在同一直線上，並利用直流電流施加在外側兩根探針，來誘發內部兩根探針之間產生電壓，以得正極板的片電阻值。
將聚乙烯隔離膜(購自Asahi之N9620)夾設於鋰金屬負極板(購自FMC)與上述比較例1-5與實施例1-2的正極板之一，加入電解液後封口組裝成型號為CR2032鈕扣型電池。電解液之有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二乙烯酯(DEC)/碳酸丙烯酯(PC)(v：v：v=2：3：5)，鋰鹽為LiPF6，且鋰鹽濃度為1.1M。組裝完成之鈕扣電池在靜置8小時後，利用1kHz交流阻抗計量測其電池阻抗，以得知其電池阻抗(Ω)。以0.1C/0.1C之充放電量進行電池化成程序，觀察電池電性及其不可逆電容量差異。上述電池利用0.2C電流充電至4.45V，再以不同放電速率(0.2C、0.5C、1C及2C)放電至3V，比較電池在不同放電速率下其放電電容量之差異。
將上述電池以0.1C電流充電至4.45V，並在手套箱 中拆解電池取出正極板。將正極板之活性物質刮下後稱重10毫克，並裝入示差掃描熱分析樣品盤中。設定升溫速率為10℃/分鐘，由75℃加熱至375℃，觀察電極材料在升溫過程的放熱行為。
Figure 106143522-A0101-12-0012-10
由第3表可知，以同時含有高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑的組合物形成的正極板，在組裝成電池後具有較佳的電性。
比較例6
將0.79g之合成例1之高分歧聚合物加入67.1g之活性物質鎳鈷鋁氧化物(LNCA，購自BASF/TODA)後混合30分鐘。接著將0.26g之單壁奈米碳管SWCNT加入上述混合物後混合30分鐘。接著將14g之NMP加入上述混合物後，加熱至70℃並在70℃下混合1小時以形成漿料。將上述漿料放置於真空烘箱中，並以 200℃及真空乾燥漿料12小時，以形成粉體。將粉體置入模具後以不同壓力壓製粉體，以形成直徑1cm的圓餅。在圓餅上下方通入電流與電壓，以量測不同壓力壓製而成的圓餅其阻抗值。接著以圓餅的阻抗值、截面積、與厚度計算而得圓餅的體積電阻值，如第4表所示。
比較例7
將0.02g之耦合劑加入67.1g之活性物質鎳鈷鋁氧化物(LNCA，購自BASF/TODA)後混合30分鐘。接著將合成例1之高分歧聚合物加入上述混合物後混合30分鐘。接著將0.26g之單壁奈米碳管SWCNT加入上述混合物後混合30分鐘。接著將14g之NMP加入上述混合物後，加熱至70℃並在70℃下混合1小時以形成漿料。將上述漿料放置於真空烘箱中，並以200℃及真空乾燥漿料12小時，以形成粉體。將粉體置入模具後以不同壓力壓製粉體，以形成直徑1cm的圓餅。在圓餅上下方通入電流與電壓，以量測不同壓力壓製而成的圓餅其阻抗值。接著以圓餅的阻抗值、截面積、與厚度計算而得圓餅的體積電阻值，如第4表所示。
實施例3
將0.79g之合成例3之高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑之組合物、67.1g之活性物質鎳鈷鋁氧化物(LNCA，購自BASF/TODA)、與14g之NMP混合後，加熱至70℃並在70℃下混合1小時以形成漿料。將上述漿料放置於真空烘箱中，並以200℃及真空乾燥漿料12小時，以形成粉體。將粉體置入模具後以不同壓力壓製粉體，以形成直徑1cm的圓餅。在圓餅上下方通 入電流與電壓，以量測不同壓力壓製而成的圓餅其阻抗值。接著以圓餅的阻抗值、截面積、與厚度計算而得圓餅的體積電阻值，如第4表所示。
Figure 106143522-A0101-12-0014-11
由第4表可知，耦合劑與活性物質混合後，再與高分歧聚合物與奈米碳管混合；或者高分歧聚合物、奈米碳管、與耦合劑混合後，再與活性物質混合，均能降低體積電阻值。不過高分歧聚合物、奈米碳管、耦合劑混合後再與活性物質混合，具有最低的體積電阻值。
雖然本揭露已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Figure 106143522-A0101-11-0002-1

Claims (9)

  1. 一種正極板，包括：0.1至1重量份的一高分歧聚合物；80至97.9重量份的一活性物質；以及0.1至6重量份的一奈米碳管，其中該高分歧聚合物、該活性物質、與該奈米碳管之間經由0.01至1重量份的耦合劑鍵結，其中該高分歧聚合物係由該馬來醯亞胺類化合物與該巴比土酸反應而成，且該反應的反應物係僅由該馬來醯亞胺類化合物與該巴比土酸所組成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之正極板，其中該活性物質包括LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c=1)、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiCo1-yMnyO2(0<y<1)、LiNi1-yMnyO2(0<y<1)、Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2,0<b<2,0<c<2,a+b+c=2)、LiMn2-zNizO4(0<z<2)、LiMn2-zCozO4(0<z<2)、LiCoPO4、LiFePO4、或上述之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之正極板，更包括0.5至5重量份之導電碳粉。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之正極板，更包括1.6至6重量份的黏合劑。
  5. 一種正極板漿料的形成方法，包括：使一馬來醯亞胺類化合物與一巴比土酸反應形成一高分歧聚合物，且反應的反應物係由該馬來醯亞胺類化合物與該巴比土酸所組成；混合0.1至1重量份的該高分歧聚合物、0.01至1重量份的一 耦合劑、與0.1至6重量份的一奈米碳管，以形成一混合物；以及將80至97.79重量份的一活性物質加入該混合物中，其中該高分歧聚合物、該活性物質、與該奈米碳管之間經由該耦合劑鍵結。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之正極板漿料的形成方法，其中該活性物質包括LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c=1)、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiCo1-yMnyO2(0<y<1)、LiNi1-yMnyO2(0<y<1)、Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2,0<b<2,0<c<2,a+b+c=2)、LiMn2-zNizO4(0<z<2)、LiMn2-zCozO4(0<z<2)、LiCoPO4、LiFePO4、或上述之組合。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之正極板漿料的形成方法，其中該耦合劑之結構為
    Figure 106143522-A0305-02-0018-2
     (CH2=CH-R2)n-Si(OR1)m或上述之組合，其中R1為H或C1-3烷基；R2為C2-4烷撐基或羰基；m=1-3；n=1-3；m+n=4；p=1-2； q=1-2；以及p+q=3。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之正極板漿料的形成方法，更包括將1至6重量份的導電碳粉加入該混合物中。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之正極板漿料的形成方法，更包括將1.5至6重量份的黏合劑加入該混合物中。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110690428A (zh) * 2019-10-12 2020-01-14 洛阳超特电源科技有限公司 高倍率磷酸铁锂复合材料、正极极片、锂离子电池
CN110911638A (zh) * 2019-10-15 2020-03-24 东莞赣锋电子有限公司 一种高电压三元材料掺杂锰酸锂的锂离子电池及制备方法
JP2021103681A (ja) * 2019-12-09 2021-07-15 財團法人工業技術研究院Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 正極材料、これを用いる正極および電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201427143A (zh) * 2012-12-21 2014-07-01 Ind Tech Res Inst 用於電池之改質型馬來醯亞胺寡聚物及含有該寡聚物之組成物
EP3203560A1 (en) * 2015-12-09 2017-08-09 LG Chem, Ltd. Lithium secondary battery positive electrode material slurry comprising at least two types of conductive materials, and lithium secondary battery using same

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100424926C (zh) * 2005-11-10 2008-10-08 财团法人工业技术研究院 高离子导电性胶态高分子电解质用于可充放电高分子二次电池
CN102013477B (zh) 2010-11-10 2012-05-23 河北力滔电池材料有限公司 一种锂离子电池复合材料磷酸铁锂/碳的制备方法
CN102195032B (zh) * 2010-12-16 2016-05-04 东莞新能源电子科技有限公司 锂离子电池极片制备方法
TWI560930B (en) 2010-12-20 2016-12-01 Ind Tech Res Inst Cathode material structure and method for preparing the same
JP5144832B1 (ja) 2011-11-02 2013-02-13 株式会社日立製作所 非水二次電池
JP5985975B2 (ja) 2012-02-15 2016-09-06 日立マクセル株式会社 リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
CN102769116B (zh) 2012-08-09 2015-07-01 常州大学 一种具有多孔复合涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法
EP3007257B1 (en) 2013-08-19 2018-10-24 LG Chem, Ltd. Binder composition for secondary battery, electrode using same, and lithium secondary battery
JPWO2016063813A1 (ja) * 2014-10-21 2017-08-03 日本電気株式会社 二次電池用電極およびこれを用いた二次電池
CN105591092B (zh) 2014-11-18 2019-02-26 中国科学院兰州化学物理研究所 一种镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法和应用
TWI581484B (zh) 2014-12-31 2017-05-01 財團法人工業技術研究院 電池電極漿料組成物
JP2016219144A (ja) 2015-05-15 2016-12-22 三井化学株式会社 リチウムイオン二次電池用の正極、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用の正極の製造方法、およびリチウムイオン二次電池の製造方法
DE112015006671T5 (de) 2015-07-07 2018-03-15 Robert Bosch Gmbh Silicium-basierter Kompositionswerkstoff mit dreidimensionalem Bindungsnetzwerk für Lithium-Ionen-Batterien
CN105070888B (zh) 2015-07-09 2017-11-14 山东玉皇新能源科技有限公司 偶联的碳纳米管‑石墨烯复合三维网络结构包覆的三元材料及其制备方法
TWI579233B (zh) 2015-12-23 2017-04-21 財團法人工業技術研究院 用於鋰離子電池之添加劑配方、電極漿料組成物及鋰離子電池
CN106785041A (zh) 2016-12-28 2017-05-31 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种用于锂离子电池的添加剂、电解液和正极浆料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201427143A (zh) * 2012-12-21 2014-07-01 Ind Tech Res Inst 用於電池之改質型馬來醯亞胺寡聚物及含有該寡聚物之組成物
EP3203560A1 (en) * 2015-12-09 2017-08-09 LG Chem, Ltd. Lithium secondary battery positive electrode material slurry comprising at least two types of conductive materials, and lithium secondary battery using same

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