WO2016178596A1 - Литий-ионный аккумулятор - Google Patents
Литий-ионный аккумулятор Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016178596A1 WO2016178596A1 PCT/RU2015/000346 RU2015000346W WO2016178596A1 WO 2016178596 A1 WO2016178596 A1 WO 2016178596A1 RU 2015000346 W RU2015000346 W RU 2015000346W WO 2016178596 A1 WO2016178596 A1 WO 2016178596A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- lithium
- active material
- positions
- doped
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
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
- H01M4/48—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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- 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
- H01M4/36—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
-
- 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
Definitions
- the invention relates to the electrical industry and can be used in the production of lithium-ion batteries (LIA) and batteries based on them, intended for use as energy storage devices for electric vehicles, alternative energy sources, uninterruptible power supplies, energy recovery systems and equalization network loads.
- LIA lithium-ion batteries
- LIA lithium-ion battery technology
- the traditional material of the negative electrode (anode) in such batteries is carbon, which is capable of reversibly introducing lithium [1]
- the material of the positive electrode (cathode) is lithiated cobalt oxide (lithium cobaltate, lithium-cobalt oxide) LiCo0 2 [2].
- lithiated cobalt oxide lithium cobaltate, lithium-cobalt oxide
- Batteries for electric vehicles and energy should combine such characteristics as energy intensity, power (i.e., ability to quickly charge and resistance to high load currents), a wide range of operating temperatures, long service life and safe operation, therefore, their creation requires the development and application of fundamentally new active electrode materials.
- the theoretical capacity of the richest lithium silicon compound (Li 2 2Si 5 ) reaches 4200 mAh / g calculated on pure silicon or 201 1 mAh / g calculated on the compound Li2 2 Si 5 .
- the main obstacle to the stable operation of the lithium-silicon intercalation electrode is the large volumetric changes that occur during lithium incorporation / extraction cycles. These changes reach 310% of the initial volume of silicon and are the cause of the mechanical instability of the material [9].
- a promising anode material for use in LIA construction is a group of compounds with moderate capacitance values, in which lithium activity and, accordingly, electrode potential have an intermediate value between traditional anode and cathode materials.
- a typical example is lithium titanium spinel, or lithium titanate, Li 4 Ti 5 0 12 [14]. This material has a theoretical capacity of 175 mAh / g and a charge-discharge curve plateau potential of -1.55 V. This potential is much higher than the recovery potentials of most organic solvents, therefore, solid electrolyte films with high resistance are not formed on the surface, and the release lithium metal on the anode is practically eliminated.
- Li 4 Ti 5 0 12 in comparison with silicon and tin compounds is their small volume changes (less than 0.2%) during lithiation and delitration, which guarantees stability during long-term cycling.
- the material has a high conductive properties of lithium ions: the value of specific conductivity is
- lithium-manganese spinel LiMn 2 0 4 [17] non-toxic, cheaper, powerful and safe to use in comparison with lithium cobalt.
- the disadvantages of lithium manganese spinel are the low specific capacitance and its irreversible drop due to dissolution of manganese during cycling, especially at elevated temperatures [6, 7], which makes this material unsuitable for the development of LIB for transport and energy.
- the structure of lithium ferrophosphate molecules causes a number of inherent disadvantages. Due to the specific features of the crystal structure, lithium ions can move only in one dimension [19] during charge and discharge of a battery, and not in three, as in traditional cathode materials based on transition metal oxides. This is the reason for the low conductivity of the cathode material, both ionic and electronic, which, in turn, leads to a lower specific energy (380 Wh / kg).
- lithium ferrophosphate LiFeP0 gives a low potential difference (1.9 V and lower) [22], which negatively affects the specific energy characteristics LIA.
- This increases the mass and dimensions of rechargeable batteries, which is especially critical for electric vehicles, and also increases the cost of 1 kWh of energy stored by batteries due to the need to install more batteries to achieve acceptable voltage and energy levels.
- the objective of the invention was the development of LIA, combining in its design the active material of the negative electrode based on lithium titanate Li 4 Ti 5 0 12 and the active material of the positive electrode, which has high values of electrochemical potential and specific capacity, and at the same time capable of long-term reversible cycling in a wide range of charge-discharge currents and temperatures.
- the use of such a combination of electrode materials makes it possible to design LIA-based energy storage devices suitable for use in electric transport, network load balancing systems, emergency power supply and uninterruptible power supply.
- the technical result is the creation of a design of highly energy-intensive LIA with increased power, safety and stability during cycling.
- the specified technical result is achieved in that the battery design uses a combination of the active material of the negative electrode based on lithium titanate Li 4 Ti 5 0i 2 and the active material of the positive electrode based on lithium vanadium phosphate (lithium phosphovanadate) Li 3 V 2 (P0 4 ) 3 .
- Li 3 V 2 (P0 4 ) 3 is comparable to oxide active materials, and in terms of safety, due to its phosphate structure, it is close to LiFeP0 4 , however, it has a number of distinctive features that make it advantageous. which include: - high theoretical value of specific capacity - 198 mAh / g and the ability to achieve practical values of specific capacity close to theoretical;
- nasicon-like Li 3 V 2 (P0 4 ) 3 gives a potential difference of the order of 2.8 V, and monoclinic Li 3 V 2 (P0 4 ) 3 - of the order of 3.3 V;
- the active material of the negative electrode based on Li 4 Ti 5 0i 2 is doped with chromium at the positions of titanium and is a compound of the composition Li 4 Ti -x Cr x Oi 2 , where 0 ⁇ x ⁇ 0.2. Partial substitution of titanium by chromium in the indicated amounts causes a change in the structure of the crystal lattice of the active material, which leads to an increase in the utilization factor, as a result, the preservation of capacity during cycling increases by 1.3%.
- Modification of the structure of lithium phosphovanadate in this way leads to an improvement in the electrical conductivity of the active material, as a result of which its discharge capacity and structural stability increase, which leads to an increase in the specific energy, power, and resource of LIB.
- FIG. Figure 3 shows an increase in its discharge capacity during cycling with a current of 10–10 s.
- the indicated technical result is also achieved by modifying the active materials used in the LIA design by applying a conductive carbon coating to the surface of their particles.
- the electrical resistance at the interface between the crystals of the active substance decreases, which leads to an increase in the surface conductivity of the active material, which, in turn, helps to improve its characteristics such as specific capacitance, coefficient of utilization of the active material. terial, power and cycleability.
- the result is also achieved through the use of starch as a carbon precursor, which during the synthesis of the active material forms a viscous medium that promotes the formation of particles of a particularly small size.
- FIG. Figure 4 shows experimental data showing the ability of a composite of lithium-vanadium phosphate with carbon (1 zU 2 (P0 4 ) s / C) to cycle with extremely high currents (up to 320 ° C).
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) и батарей на их основе, предназначенных для использования в качестве накопителей энергии для электротранспорта, альтернативной энергетики, источников бесперебойного питания, систем рекуперации электроэнергии и выравнивания сетевых нагрузок. В конструкции предлагаемого литий-ионного аккумулятора сочетается активный материал отрицательного электрода на основе Li4Ti5O12 и активный материал положительного электрода на Li3V2(P04)3. Активный материал отрицательного электрода на основе Li4Ti5012 может быть допирован хромом по позициям титана и представляет собой соединение состава Li4Ti5-xCrxО12, где 0 < х ≤ 0,2. Активный материал положительного электрода может быть допирован натрием по позициям лития, одним или несколькими металлами из группы, содержащей магний, алюминий, иттрий и лантан по позициям ванадия, фтором или хлором по позициям фосфата, и представляет собой соединение состава Li3-xNaxV2-yMy(PО4)3-zHalz/C, где М - один или несколько металлов из группы, содержащей Mg, Аl, Y, La; Hal = F, Cl; 0 < x ≤ 0,1; 0 < у ≤ 0,2; 0 < z ≤ 0,16. Кристаллы активных материалов отрицательного и положительного электродов могут быть покрыты поверхностным слоем углерода, который может быть получен за счет введения в смесь исходных реагентов углеродсодержащего прекурсора - крахмала. Изобретение позволяет создать конструкции высокоэнергоемких ЛИА с повышенными мощностью, безопасностью и стабильностью при циклировании.
Description
ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть ис- пользовано при производстве литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) и батарей на их основе, предназначенных для использования в качестве накопителей энергии для электротранспорта, альтернативной энергетики, источников бесперебойного питания, систем рекуперации элек- троэнергии и выравнивания сетевых нагрузок.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Значительный прогресс в технологии литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) сделал ав- тономные источники электропитания этого типа наиболее энергоемкими среди перезаря- жаемых электрохимических систем. Традиционным материалом отрицательного электрода (анода) в таких аккумуляторах является углерод, способный обратимо внедрять литий [1], а материалом положительного электрода (катода) - литерованный оксид кобальта (кобальтат лития, оксид лития-кобальта) LiCo02 [2]. Несмотря на то, что ЛИА системы «углерод - ок- сид лития-кобальта» в настоящее время занимают значительную часть рынка источников питания для портативной электроники, их применение для питания транспорта и энергетики невозможно из-за ряда присущих им недостатков. Недостатками литированного углерода как анодного материала ЛИА являются [3-5]:
- вероятность теплового разгона и воспламенения при повышении температуры;
- резкая деградация емкости при повышенной скорости заряда/разряда;
- очень малая остаточная емкость и невозможность заряда аккумуляторов при отрицатель- ных температурах.
Недостатками кобальтата лития при использовании в качестве катодного материала ЛИА являются [5-7]:
- пожароопасность при высоких температурах;
- деградация емкости при высоких потенциалах, температурах и скоростях циклирования;
- малый срок службы (не более 800 циклов).
Аккумуляторы для электротранспорта и энергетики должны сочетать в себе такие ха- рактеристики, как энергоемкость, мощность (т.е. способность к быстрому заряду и стойкость к воздействию высоких нагрузочных токов), широкий интервал рабочих температур, дли- тельный срок службы и безопасность эксплуатации, поэтому их создание требует разработки и применения принципиально новых активных электродных материалов.
Известны анодные материалы на базе сплавов лития с кремнием [8]. Теоретическая емкость наиболее богатого литием соединения кремния (Li22Si5) достигает 4200 мА-ч/г в расчете на чистый кремний или 201 1 мА-ч/г в расчете на соединение Li22Si5. Главным пре- пятствием стабильной работы литий-кремниевого интеркаляционного электрода являются большие объемные изменения, происходящие в ходе циклов внедрения/экстракции лития. Эти изменения достигают 310% исходного объема кремния и являются причиной механиче- ской нестойкости материала [9].
Известны анодные материалы на основе сплавов лития с оловом [10]. Находясь в од- ной подгруппе периодической системы с кремнием, олово образует схожие кристаллические структуры и аналогичные по стехиометрии соединения. Оно также сплавляется с литием с образованием Li22Sn5. Однако олово имеет и больший по сравнению с кремнием объем эле- ментарной ячейки, в связи с чем оно меньше страдает от объемных изменений [11]. Недос- татком предлагаемого решения является то, что олово вчетверо тяжелее кремния, и удельная интеркалируемая емкость Li22Sn5 во столько же раз ниже - 990 мА-ч/г против 4200 мА-ч/г у Li22Si5 [l l].
Возможности повышения удельной емкости углеграфитовых материалов в настоящее время исчерпаны и соответствуют наиболее богатому литием соединению LiC6 (372 мА-ч/г). Перспективным решением проблемы ограниченной емкости литерованного углерода явля- ется использование литерованных композитов Si-C, Sn-C или Si-Sn-C [12]. Недостатком данного решения является высокая активность лития в вышеперечисленных материалах, обусловливающая их недостаточную безопасность [13].
Перспективными анодными материалами для применения в конструкции ЛИА явля- ется группа соединений с умеренными значениями емкости, у которых активность лития и, соответственно, электродный потенциал имеют промежуточное значение между традицион- ными анодными и катодными материалами. Типичным примером является литий-титановая шпинель, или титанат лития, Li4Ti5012 [14]. Данный материал имеет теоретическую ёмкость 175 мА-ч/г и потенциал плато зарядно-разрядной кривой -1,55 В. Этот потенциал намного выше потенциалов восстановления большинства органических растворителей, поэтому на поверхности материала не образуется твердоэлектролитных плёнок с высоким сопротивле- нием, а выделение металлического лития на аноде практически исключается. Другим пре- имуществом Li4Ti5012 по сравнению с соединениями кремния и олова являются малые объ- ёмные изменения (менее 0,2%) при литировании и делитировании, что гарантирует стабиль- ность при длительном циклировании. Кроме всего перечисленного, материал обладает высо-
кими проводящими свойствами по ионам лития: значение удельной проводимости составля-
8 1 1
ет 5,8 · 10" Ом" -см" уже при комнатной температуре [15].
Для создания работоспособной конструкции ЛИА с оптимальным сочетанием энер- гии, мощности, срока службы и безопасности, необходим подбор активного материала по- ложительного электрода, имеющего достаточно высокий электродный потенциал, но в то же время лишенного всех недостатков кобальтата лития. В определенной мере этим требовани- ям соответствуют слоистые смешанные литированные оксиды никеля, кобальта и марганца состава LiNi1-x-yCoxMny02 по патенту [16]. Этот материал обладает сопоставимой с LiCo02 энергоемкостью, превосходя его по мощности, безопасности и стабильности при циклирова- нии. Недостатком данного материала является резкое падение емкости при циклировании из- за роста сопротивления реакции переноса заряда на поверхности материала вследствие его деградации [6]. Кроме того, данные реакционной калориметрии [5] свидетельствуют о хотя и значительно сниженной, но достаточно определенной вероятности возникновения теплового разгона в ЛИА на основе данного активного материала.
Известен материал положительного электрода ЛИА на основе литий-марганцевой шпинели LiMn204 [17], нетоксичный, более дешевый, мощный и безопасный в эксплуатации по сравнению с кобальтатом лития. Недостатками литий-марганцевой шпинели являются невысокое значение удельной емкости и ее необратимое падение вследствие растворения марганца в процессе циклирования, особенно при повышенной температуре [6, 7], что делает данный материал неподходящим при разработке ЛИА для транспорта и энергетики.
Известен материал положительного электрода ЛИА на основе феррофосфата лития LiFeP04 [18], обладающий такими преимуществами, как нетоксичность, высокая емкость, стабильность и безопасность при циклировании благодаря тому, что в структуре фосфата кислород химически связан сильнее, чем в структуре оксида. С другой стороны, строение молекул феррофосфата лития обусловливает ряд присущих ему недостатков. Из-за особен- ностей кристаллической структуры ионы лития при заряде и разряде аккумулятора могут передвигаться только в одном измерении [19], а не в трех, как в традиционных катодных ма- териалах на основе оксидов переходных металлов. Это является причиной низкой проводи- мости катодного материала, как ионной, так и электронной, что, в свою очередь, обусловли- вает пониженное значение удельной энергии (380 Вт-ч/кг). Кроме того, из-за низкой прово- димости феррофосфата лития наблюдается значительное снижение емкости и мощности ЛИА в процессе эксплуатации при низких температурах [20, 21]. Кроме того, в паре с тита- натом лития Li4Ti5012 феррофосфат лития LiFeP0 дает низкую разность потенциалов (1,9 В и ниже) [22], что отрицательно сказывается на удельных энергетических характеристиках
ЛИА. Это, в свою очередь, увеличивает массу и габариты аккумуляторных батарей, что осо- бенно критично для электротранспорта, а также повышает стоимость 1 КВт-ч запасаемой ба- тареями энергии вследствие необходимости установки большего количества аккумуляторов для достижения приемлемых уровней напряжения и энергии.
Наиболее близким к заявляемому аккумулятору является решение по заявке [23], со- гласно которому для создания аккумулятора с высокой энергоемкостью и мощностью пред- лагается использовать сочетание титаната лития Li4Ti50i2 в качестве материала отрицатель- ного электрода и фосфата лития-кобальта LiCoP04 в роли материала положительного элек- трода. Недостатком данного решения является невозможность создания стабильно работаю- щего аккумулятора данной электрохимической системы на настоящем этапе развития техни- ки вследствие низких значений разрядной емкости, необратимых потерь лития и ускоренно- го падения емкости в процессе циклирования и связанного с этим неприемлемо малого ре- сурса 1 Со04-электрода (10 циклов) [24].
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявляемого изобретения являлась разработка ЛИА, сочетающего в своей конструкции активный материал отрицательного электрода на основе титаната лития Li4Ti5012 и активный материал положительного электрода, обладающий высокими значе- ниями электрохимического потенциала и удельной емкости, и в то же время способный к длительному обратимому циклированию в широком интервале зарядно-разрядных токов и температур. Применение подобного сочетания электродных материалов позволяет сконст- руировать накопители энергии на основе ЛИА, пригодные для использования в электро- транспорте, системах выравнивания сетевых нагрузок, аварийного энергоснабжения и бес- перебойного питания.
Техническим результатом является создание конструкции высокоэнергоемких ЛИА с повышенными мощностью, безопасностью и стабильностью при циклировании.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкции аккумулятора применяется сочетание активного материала отрицательного электрода на основе титаната лития Li4Ti50i2 и активного материала положительного электрода на основе фосфата лития- ванадия (фосфованадата лития) Li3V2(P04)3. По уровню удельной энергии Li3V2(P04)3 сопос- тавим с оксидными активными материалами, а по уровню безопасности, благодаря фосфат- ной структуре, он близок к LiFeP04, однако имеет ряд отличительных особенностей, обу- словливающих его преимущества, к числу которых относятся:
- высокое теоретическое значение удельной емкости - 198 мА-ч/г и возможность достижения практических значений удельной емкости, близких к теоретическому;
- более высокое среднее напряжение на разряде - 4,8 В отн. лития для моноклинной струк- турной модификации и 4,3 В для ромбоэдрического (насиконоподобного) структурного ти- па. Таким образом, в сочетании с титанатом лития насиконоподобный Li3V2(P04)3 дает раз- ность потенциалов порядка 2,8 В, а моноклинный Li3V2(P04)3 - порядка 3,3 В;
- повышенный циклический ресурс - до 2500 циклов заряда-разряда;
- высокая удельная мощность - 2000 Вт/кг;
- высокие значения разрядных токов - более 40С.
Результаты испытаний макетов ЛИА системы Li4Ti50!2-Li3V2(P04)3 показывают их приемлемую работоспособность и циклируемость (фиг. 1 и 2).
Поставленная задача решается также тем, что активный материал отрицательного электрода на основе Li4Ti50i2 допирован хромом по позициям титана и представляет собой соединение состава Li4Ti -xCrxOi2, где 0 < х < 0,2. Частичное замещение титана хромом в указанных количествах вызывает изменение структуры кристаллической решетки активного материала, приводящее к увеличению коэффициента использования, в результате сохран- ность емкости в ходе циклирования возрастает на 1,3%.
Обозначенная задача также решается за счет того, что активный материал положи- тельного электрода допирован натрием по позициям лития, одним или несколькими метал- лами из группы, содержащей магний, алюминий, иттрий и лантан по позициям ванадия, фтором или хлором по позициям фосфата, и представляет собой соединение состава Li3_ xNaxV2_yMy(P04)3-zHalz/C, где М - один или несколько металлов из группы, содержащей Mg, А1, Y, La; Hal = F, CI; 0 < х < 0,1 ; 0 < у < 0,2; 0 < z < 0,16. Модификация структуры фосфова- надата лития указанным путем приводит к улучшению электропроводности активного мате- риала, в результате чего возрастают его разрядная емкость и структурная стабильность, что ведет к увеличению удельной энергии, мощности и ресурса ЛИА. В качестве примера поло- жительного воздействия допирования фосфата лития-ванадия магнием на фиг. 3 показано увеличение его разрядной емкости при циклировании током ЮС.
Обозначенный технический результат достигается также за счет модифицирования применяемых в конструкции ЛИА активных материалов путем нанесения на поверхность их частиц проводящего углеродного покрытия. В результате уменьшается электрическое сопро- тивление на границе кристаллов активного вещества, что ведет к увеличению поверхностной электропроводности активного материала, что, в свою очередь, способствует улучшению таких его характеристик, как удельная емкость, коэффициент использования активного ма-
териала, мощность и циклируемость. Результат также достигается за счет использования крахмала в качестве углеродного прекурсора, который при синтезе активного материала об- разует вязкую среду, способствующую образованию частиц особо малого размера. В качест- ве иллюстрации положительного воздействия обозначенного технического решения на свой- ства активного материала на фиг. 4 приведены экспериментальные данные, показывающие способность композита фосфата лития-ванадия с углеродом (1 зУ2(Р04)з/С) к циклированию экстремально высокими токами (до 320С).
Claims
1. Литий-ионный аккумулятор, отличающийся тем, что в качестве активного материала отрицательного электрода используется литерованный оксид титана Li4Ti 0i2, а в роли активного материала положительного электрода выступает фосфат лития-ванадия Li3V2(P04)3.
2. Литий-ионный аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что активный материал отрицательного электрода допирован хромом по позициям титана и представляет собой соединение состава Li4Ti5-xCrxOi2, где 0 < х < 0,2.
3. Литий -ионный аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что активный материал положительного электрода допирован натрием по позициям лития, одним или несколькими металлами из группы, содержащей магний, алюминий, иттрий и лантан по позициям ванадия, фтором или хлором по позициям фосфата, и представляет собой соединение состава Li3_xNaxV2_yMy(P04)3-zHalz/C, где М - один или несколько металлов из группы, содержащей Mg, А1, Y, La; Hal = F, CI; 0 < x < 0,1 ; 0 < у < 0,2; 0 < z < 0,16.
4. Литий-ионный аккумулятор по п.п. 1 - 3, отличающийся тем, что кристаллы активных материалов отрицательного и положительного электродов покрыты поверхностным слоем углерода.
5. Литий-ионный аккумулятор по п. 4, отличающийся тем, что поверхностный слой углерода на кристаллах активных материалов получают за счет введения в смесь исходных реагентов углеродсодержащего прекурсора - крахмала.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015117203 | 2015-05-05 | ||
| RU2015117203A RU2608598C2 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Литий-ионный аккумулятор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016178596A1 true WO2016178596A1 (ru) | 2016-11-10 |
Family
ID=57217669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000346 Ceased WO2016178596A1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-06-02 | Литий-ионный аккумулятор |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2608598C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016178596A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109473670A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-15 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 锂离子二次电池负极材料氟改性钛酸锂的制备方法及产品和应用 |
| CN109755568A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-14 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 钾和钴共掺杂氟磷酸钒锂正极材料的制备方法 |
| CN110224134A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-09-10 | 卢昌琴 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN110364718A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-22 | 卢昌琴 | 一种用于锂离子电池的具有三维导电结构的正极材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006221847A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Sii Micro Parts Ltd | リチウム二次電池 |
| US20090017364A1 (en) * | 2007-01-18 | 2009-01-15 | Altairnano, Inc. | Methods for improving lithium ion battery safety |
| CN102468515A (zh) * | 2010-11-05 | 2012-05-23 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种锂离子电池及其制备方法 |
| CN103456932A (zh) * | 2012-05-27 | 2013-12-18 | 湖南省正源储能材料与器件研究所 | 一种储能材料的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454755C1 (ru) * | 2008-10-22 | 2012-06-27 | ЭлДжи КЕМ, ЛТД. | Катодная смесь с улучшенной эффективностью и удельной энергией электрода |
-
2015
- 2015-05-05 RU RU2015117203A patent/RU2608598C2/ru active
- 2015-06-02 WO PCT/RU2015/000346 patent/WO2016178596A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006221847A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Sii Micro Parts Ltd | リチウム二次電池 |
| US20090017364A1 (en) * | 2007-01-18 | 2009-01-15 | Altairnano, Inc. | Methods for improving lithium ion battery safety |
| CN102468515A (zh) * | 2010-11-05 | 2012-05-23 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种锂离子电池及其制备方法 |
| CN103456932A (zh) * | 2012-05-27 | 2013-12-18 | 湖南省正源储能材料与器件研究所 | 一种储能材料的制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109473670A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-15 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 锂离子二次电池负极材料氟改性钛酸锂的制备方法及产品和应用 |
| CN109755568A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-14 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 钾和钴共掺杂氟磷酸钒锂正极材料的制备方法 |
| CN110224134A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-09-10 | 卢昌琴 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN110364718A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-22 | 卢昌琴 | 一种用于锂离子电池的具有三维导电结构的正极材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015117203A (ru) | 2016-11-27 |
| RU2608598C2 (ru) | 2017-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110959207B (zh) | 实现高容量、高能量密度和长循环寿命性能的锂离子电池的具有硅氧化物活性材料的电极 | |
| JP5235282B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極活物質及び電池 | |
| CN101908625B (zh) | 用于锂离子电池的复合材料及其制备方法 | |
| CN103201883B (zh) | 高容量合金阳极和包含其的锂离子电化学电池 | |
| JP5099168B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| JP2013539594A (ja) | リチウムリッチカソード材料を用いたリチウムイオン電池の非常に長期のサイクリング | |
| JP6576476B2 (ja) | Ｎａドープされた、およびＮｂドープされた、Ｗドープされたおよび／またはＭｏドープされたＨＥ−ＮＣＭ | |
| KR100894608B1 (ko) | 올리빈계 양극활물질을 사용한 양극 및 상기 양극을포함하는 이차전지 | |
| CN111247672A (zh) | 长寿命且超高能量密度的锂二次电池 | |
| CN107004910A (zh) | 用于锂离子电池的阳极材料及其制备和使用方法 | |
| US20220393301A1 (en) | Systems and methods for improved fluid gun delivery systems | |
| CN112038590B (zh) | 新型固态电池及其正极材料 | |
| KR102155025B1 (ko) | 리튬 메탈 표면의 불화리튬의 증착 및 이를 이용한 리튬 이차전지 | |
| RU2608598C2 (ru) | Литий-ионный аккумулятор | |
| US10923710B2 (en) | Electrode material for a lithium-ion battery | |
| US20210074999A1 (en) | Systems and Methods of Making Solid-State Batteries and Associated Solid-State Battery Anodes | |
| WO2013129376A1 (ja) | 非水電解質二次電池用活物質、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活物質の製造方法 | |
| CN114556617B (zh) | 锂离子电池以及用于制造锂离子电池的方法 | |
| CN114586194B (zh) | 锂离子电池以及用于制造锂离子电池的方法 | |
| Nanda et al. | High-capacity electrode materials for electrochemical energy storage: Role of nanoscale effects | |
| Peng et al. | Basics of Lithium‐Ion Battery Technology | |
| CN117423905A (zh) | 锂二次电池 | |
| CN116314828A (zh) | 钠离子电池正极添加剂 | |
| JP5766009B2 (ja) | 負極活物質、その製造方法及びこれを採用した負極とリチウム電池 | |
| CN115699354A (zh) | 阴极活性材料和具有该阴极活性材料的锂离子电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15891334 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15891334 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |