BRPI0714585A2 - bateria - Google Patents

bateria Download PDF

Info

Publication number
BRPI0714585A2
BRPI0714585A2 BRPI0714585-3A BRPI0714585A BRPI0714585A2 BR PI0714585 A2 BRPI0714585 A2 BR PI0714585A2 BR PI0714585 A BRPI0714585 A BR PI0714585A BR PI0714585 A2 BRPI0714585 A2 BR PI0714585A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
battery according
electrolyte
volume
lithium
sulfolane
Prior art date
Application number
BRPI0714585-3A
Other languages
English (en)
Inventor
William L Bowden
Todd E Bofinger
David Leigh Demuth
Rimma A Sirotina
Original Assignee
Gillette 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 Gillette Co filed Critical Gillette Co
Publication of BRPI0714585A2 publication Critical patent/BRPI0714585A2/pt

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
    • H01M6/164—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by the solvent
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M4/58—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
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds 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
    • H01M4/36—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
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037—Mixture of solvents
    • 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
    • H01M4/40—Alloys based on alkali metals
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

BATERIA. A presente invenção refere-se a uma bateria que inclui um anodo tendo uma liga de lítio como material ativo, um cotodo tendo, por exemplo, dissulfeto de ferro como material ativo, e um eletrólito contendo um sulfolano e 1,2 - dimetóxi etano.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BATERIA". Campo Técnico
A presente invenção refere-se a baterias, bem como a componentes e métodos relacionados. Antecedentes da Invenção
As baterias, ou células eletroquímicas, são fontes de energia elétrica de uso comum. Uma bateria contém um eletrodo negativo, tipicamente chamado anodo e um eletrodo positivo, tipicamente denominado catodo. O anodo contém um material ativo que pode ser oxidado. O catodo contém ou consome um material ativo que pode ser reduzido. O material ativo do anodo é capaz de reduzir o material ativo do catodo.
Quando uma bateria é usada como fonte de energia elétrica em um dispositivo, é feito contato elétrico com o anodo e o catodo, permitindo que elétrons fluam através do dito dispositivo, e que ocorram as respectivas reações de oxidação e redução para a produção de energia elétrica. Um eletrólito em contato com o anodo e o catodo contém íons que fluem através do separador entre os eletrodos, para manter o equilíbrio de cargas pela bateria, durante a descarga.
Um tipo de bateria inclui um metal alcalino como o material ativo do anodo e dissulfeto de ferro como o material ativo do catodo. Sumário
A invenção refere-se a baterias que têm (1) um anodo incluindo um metal alcalino, (2) um catodo incluindo um material ativo do catodo selecionado do grupo consistindo em polissulfetos de metal de transição, como dissulfeto de ferro, tendo a fórmula M1a M2b Sn, em que M1 e M2 são metais de transição, a+b é pelo menos 1 e η é pelo menos 2 χ (a+b), e (3) um eletrólito incluindo um sulfolano e 1,2-dimetóxi etano. O metal alcalino é, de preferência, uma liga de lítio. Na fórmula do polissulfeto de metal de transição, M1 e M2 podem ser metais de transição iguais ou diferentes. Quando M1 e M2 são o mesmo metal de transição, b é zero. As baterias geralmente apresentam boas características de segurança, emissão de gás limitada e boas propriedades de alta descarga de corrente. O eletrólito inclui, de preferência, de 1% a 30%, em volume, do sulfolano e de 35% a 99%, em volume, do 1,2-dimetóxi etano.
De preferência, o eletrólito é substancialmente isento de solventes à base de carbonato. O termo "substancialmente isento" significa que o eletrólito inclui menos que 0,5%, em peso, de solventes à base de carbonato.
As modalidades da bateria podem incluir um ou mais dos recursos apresentados a seguir. O eletrólito inclui de 2% a 25%, em volume, do sulfolano e pelo menos 50% ou 70%, em volume, do 1,2-dimetóxi etano. O eletrólito inclui menos que 10%, em volume (por exemplo, menos que 5%, menos que 2% ou menos que 1%, em volume), de um solvente diferente do sulfolano e do 1,2-dimetóxi etano. O eletrólito tem uma viscosidade de 0,0002 Pa.s (0,2 cps) a 0,0025 Pa.s (2,5 cps). O eletrólito inclui, também, acetato de vinila (por exemplo de 0,5% a 20%, em volume, de acetato de vinila).
Em outro aspecto, a invenção refere-se a baterias que têm (1) um anodo incluindo um metal alcalino, (2) um catodo incluindo um material ativo do catodo, como dissulfeto de ferro selecionado do grupo consistindo em polissulfetos de metal de transição, como dissulfeto de ferro, tendo a fórmula M1a M2b Sn, em que M1 e M2 são metais de transição, a+b é pelo menos 1, e η é pelo menos 2 χ (a+b), e (3) um eletrólito incluindo um sulfolano e um sal de lítio como bis(trifluoro metano sulfonil)imida de lítio.
Outros aspectos da invenção referem-se a métodos para uso e produção das baterias acima descritas. Para uso na presente invenção, o termo "um sulfolano" abrange
a molécula sulfolano bem como metil, etil e dimetil sulfolano.
Outros recursos e vantagens ficarão evidentes a partir da descrição detalhada, dos desenhos e das reivindicações. Descrição dos Desenhos A figura 1 é uma vista em corte de uma modalidade de uma
célula eletroquímica não-aquosa. Descrição Detalhada Com referência à figura 1, uma célula eletroquímica primária 10 inclui um anodo 12 em contato elétrico com um condutor negativo 14, um catodo 16 em contato elétrico com um fio condutor positivo 18, um separador e um eletrólito. O anodo 12, o catodo 16, o separador 20 e o eletrólito estão contidos no interior de uma carcaça 22. O eletrólito inclui um sulfolano e um 1,2-dimetóxi etano como solventes, e um sal de lítio que é ao menos parcialmente dissolvido no sistema solvente. A célula eletroquímica 10 inclui, ainda, uma tampa 24 e uma guarnição isolante anular 26, bem como uma válvula de segurança 28. O catodo 16 inclui um coletor de corrente do catodo e um
material de catodo que é revestido sobre ao menos um lado do dito coletor de corrente do catodo. O material de catodo inclui os materiais ativos do catodo e pode, também, incluir um ou mais materiais condutores (por exemplo, auxiliares de condutividade, agentes de controle de carga) e/ou um ou mais aglutinantes.
O material ativo do catodo inclui um ou mais polissulfetos de metal de transição tendo a fórmula M1a M2b Sn, em que M1 e M2 são metais de transição, a+b é pelo menos 1 e η é pelo menos 2 χ (a+b). Em algumas modalidades, η é 2. Em outras modalidades, η é maior que 2,5 ou 3,0. Exemplos de metais de transição incluem cobalto, cobre, níquel e ferro. Exemplos de polissulfetos de metal de transição incluem CoS, NiS2, M0S2, Co2S9, Co2S7, Ni2S7 e Fe2S7, Mo2S3 e NiCoS7. Os polissulfetos de metal de transição são descritos com mais detalhes, por exemplo, nas patentes U.S. n° 4.891.283 de Bowden et al. e U.S. n° 4.481.267 de Bowden et al. O material de catodo inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 85%, em peso, e/ou até cerca de 92%, em peso, de material ativo do catodo.
Os materiais condutores podem acentuar a condutividade eletrônica do catodo 16 no interior da célula eletroquímica 10. Exemplos de materiais condutores incluem auxiliares de condutividade e agentes de controle de carga. Exemplos específicos de materiais condutores incluem negro-de-fumo, negro-de-fumo grafitizado, negro de acetileno e grafite. O material de catodo inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 3%, em peso, e até cerca de 8%, em peso, de um ou mais materiais condutores.
Os aglutinantes podem ajudar a manter a homogeneidade do material de catodo e podem acentuar a estabilidade do catodo. Exemplos de aglutinantes incluem copolímeros lineares di e tribloco. Exemplos adicionais de aglutinantes incluem polímeros tribloco lineares reticulados com resina de melamina, copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros de etileno- propileno-dieno, termoplásticos fluorados tribloco, polímeros fluorados, borracha de nitrila hidrogenada, copolímeros de fluoroetileno-éter vinílico, poliuretanos termoplásticos, olefinas termoplásticas, copolímeros de bloco de estireno-etileno-butileno-estireno e homopolímeros de fluoreto de polivinilideno. O material de catodo inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 1%, em peso (por exemplo, pelo menos cerca de 3%, em peso), e/ou até cerca de 5%, em peso, de um ou mais aglutinantes.
O coletor de corrente do catodo pode ser formado, por exemplo, por um ou mais metais e/ou ligas metálicas. Exemplos de metais incluem titânio, níquel e alumínio. Exemplos de ligas metálicas incluem ligas de alumínio (por exemplo 1N30 e 1230) e aço inoxidável. O coletor de corrente geralmente pode estar sob a forma de uma grade ou folha metálica. A folha metálica pode ter, por exemplo, uma espessura de até cerca de 35 mícrons e/ou ao menos cerca de 20 mícrons.
O catodo 16 pode ser formado combinando-se primeiro um ou mais materiais ativos do catodo, materiais condutores e aglutinantes com um ou mais solventes, para formar uma pasta fluida (por exemplo, mediante a dispersão dos materiais ativos do catodo, materiais condutores e/ou aglutinantes nos solventes, usando-se um misturador planetário duplo) e, então, aplicando-se a pasta fluida como revestimento sobre o coletor de corrente, por exemplo mediante revestimento de matriz por extensão ou revestimento por cilindro. O coletor de corrente revestido é, então, seco e calandrado para obter-se a espessura e a porosidade desejadas. O anodo 12 inclui um ou mais metais alcalinos (por exemplo,
lítio, sódio, potássio) como o material ativo do anodo. O metal alcalino pode ser o metal puro ou uma liga do metal. O lítio é o metal preferencial, e pode estar em liga, por exemplo, com um metal alcalino-terroso ou alumínio. O lítio metálico preferencial é liga de lítio com alumínio. A liga de lítio pode conter, por exemplo, pelo menos cerca de 500 ppm e até cerca de 5.000 ppm (por exemplo, pelo menos cerca de 1.000 ppm e até 2.000 ppm ou pelo menos cerca de 1200 ppm e até cerca de 1700 ppm) de alumínio ou outro material em liga. A liga de lítio pode ser incorporada à bateria sob a forma de uma folha metálica.
Alternativamente, o anodo 12 pode incluir um material particulado como um composto de inserção de lítio, por exemplo LiC6, Li4Ti5O12 ou LiTiS2. Nessas modalidades, o anodo 12 pode incluir um ou mais aglutinantes. Exemplos de aglutinantes incluem polietileno, polipropileno, borracha de estireno-butadieno e fluoreto de polivinilideno (PVDF). A composição do anodo inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 1% e até cerca de 9%, em peso, de aglutinante. Para formar o anodo, o material ativo do anodo e um ou mais aglutinantes podem ser misturados para formar uma pasta que pode ser aplicada a um substrato. Após a secagem, o substrato pode, opcionalmente, ser removido antes de o anodo ser incorporado à carcaça.
O material de anodo inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 100% e até cerca de 90%, em peso, de material ativo do anodo.
O eletrólito está, de preferência, sob a forma de líquido. O eletrólito tem uma viscosidade de, por exemplo, pelo menos cerca de 0,0002 Pa.s (0,2 cps) (por exemplo pelo menos cerca de 0,0005 Pa.s (0,5 cps)) e até cerca de 0,0025 Pa.s (2,5 cps) (por exemplo até cerca de 0,002 Pa.s (2 cps) ou até cerca de 0,0015 Pa.s (1,5 cps)). Para uso na presente invenção, a viscosidade é medida como viscosidade cinemática, mediante o uso de um tubo de viscosímedro calibrado Ubbelohde (Cannon Instrument Company, modelo C558) a 22°C.
O eletrólito inclui, como solventes, um sulfolano e 1,2-dimetóxi etano. O eletrólito pode, opcionalmente, incluir outros solventes como tetraidrofurano e/ou 1,3-dioxolano. O eletrólito inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 1%, em volume (por exemplo pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 10% ou pelo menos cerca de 15%, em volume) e/ou, por exemplo, até cerca de 30%, em volume (por exemplo até cerca de 25% ou até cerca de 20%, em volume) do sulfolano. O eletrólito inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 35%, em volume (por exemplo, pelo menos 50%, pelo menos cerca de 75% ou pelo menos cerca de 80%, em volume) e/ou até cerca de 99%, em volume (por exemplo, até cerca de 95% ou até cerca de 90%, em volume) do 1,2-dimetilóxi etano. Geralmente, é incluída uma quantidade suficiente de 1,2-dimetóxi etano para reduzir a viscosidade do eletrólito até o alvo desejado.
O eletrólito pode, também, incluir acetato de vinila e/ou outro monômero redutor de viscosidade. O eletrólito inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 0,5%, em volume (por exemplo pelo menos cerca de 2,5% ou pelo menos 5%, em volume) e/ou até cerca de 30%, em volume (por exemplo até cerca de 20%, até cerca de 15% ou até cerca de 10%, em volume) de acetato de vinila e/ou de outros monômeros redutores de viscosidade.
O eletrólito pode incluir um ou mais sais. Os sais de lítio preferenciais incluem bis(trifluoro metano sulfonil)imida de lítio (LiTFSI), trifluorometanossulfonato de lítio (LiTFS) e iodeto de lítio (Lil). Outros exemplos de sais de lítio incluem hexafluorofosfato de lítio (LiPF6), bis(oxalato)borato de lítio e bis(perfluoroetil)sulfonimida de lítio(LiN(S02C2Fs)2)/(LiB(C204)2)· Exemplos de outros sais são descritos na patente U.S. n° 5.595.841 de Suzuki et al., e na publicação de pedido de patente U.S. n° 2005/0202320 A1 de Totir et al. O eletrólito inclui, por exemplo, pelo menos cerca de 0,1 M (por exemplo pelo menos cerca de 0,5 M ou pelo menos cerca de 0,7 M) e/ou até cerca de 2 M (por exemplo até cerca de 1,5 M ou até cerca de 1,0 M) dos sais de lítio.
O eletrólito pode incluir outros sais adicionais, por exemplo, inibidores de corrosão como perclorato de lítio (LiCIO4) e nitrato de lítio (LiNO3).
O condutor positivo 18 pode incluir aço inoxidável, alumínio, uma liga de alumínio, níquel, titânio ou aço. O condutor positivo 18 pode ter formato anular, e pode estar disposto coaxialmente ao cilindro de uma célula cilíndrica. O condutor positivo 18 pode, também, incluir extensões radiais na direção do catodo 16 que podem engatar o coletor de corrente. Uma extensão pode ser redonda (por exemplo, circular ou oval), retangular, triangular ou de outro formato. O condutor positivo 18 pode incluir extensões tendo formatos diferentes. O condutor positivo 18 e o coletor de corrente estão em contato elétrico. O contato elétrico entre o condutor positivo 18 e o coletor de corrente pode ser obtido mediante contato mecânico. Em algumas modalidades, o condutor positivo 18 e o coletor de corrente podem ser soldados um ao outro.
O separador 20 pode ser formado a partir de qualquer dos materiais separadores padrão utilizados em células eletroquímicas. Por exemplo, o separador 20 pode ser formado de polipropileno (por exemplo, polipropileno não-tecido ou polipropileno microporoso), polietileno e/ou uma polissulfona. Os separadores são descritos, por exemplo, na patente U.S. n° 5.176.968 de Blasi et al. O separador pode também, por exemplo, ser um camada de compósito polimérico poroso isolante (por exemplo borracha de poliestireno e sílica finamente dividida).
A carcaça 22 pode ser feita, por exemplo, de um ou mais metais (por exemplo, alumínio, ligas de alumínio, níquel, aço niquelado ou aço inoxidável) e/ou plásticos (por exemplo, cloreto de polivinila, polipropileno, polissulfona, ABS ou uma poliamida).
A tampa 24 pode ser feita, por exemplo, de alumínio, níquel, titânio ou aço.
Embora a célula eletroquímica 10 na figura 1 seja uma célula
primária, em algumas modalidades uma célula secundária pode ter um catodo que inclui o material ativo acima descrito. As células eletroquímicas primárias destinam-se a serem descarregadas (por exemplo, até a exaustão) apenas uma vez e, então, descartadas. As células primárias não se destinam a ser recarregadas. As células primárias são descritas, por exemplo, em "Handbook of Batteries", de David Linden (McGraw-Hill,2a. Edição, 1995). As células eletroquímicas secundárias podem ser recarregadas muitas vezes, por exemplo mais de cinqüenta vezes, mais de cem vezes, ou mais. Em alguns casos, células secundárias podem incluir separadores relativamente robustos, como aquelas tendo várias camadas e/ou que são relativamente espessas. As células secundárias também podem ser projetadas de modo a acomodar alterações, como expansão, que podem ocorrer nas células. As células secundárias são descritas, por exemplo, em "Alkaline Storage Batteries" de Falk & Salkind, John Wiley & Sons, Inc. 1969 e na patente U.S. n° 345.124 de Virloy et al.
Para a montagem da célula, o separador 20 pode ser recortado em pedaços de tamanhos similares aos do anodo 12 e do catodo 16, e colocado entre estes. O anodo 12, o catodo 16 e o separador 20 são, então, colocados no interior da carcaça 22 que é, então, preenchida com a solução eletrolítica e lacrada. Uma extremidade da carcaça 22 é fechada por uma tampa 24 e uma guarnição isolante anular 26 que pode proporcionar uma vedação impermeável a gases e fluidos. O condutor positivo 18 conecta o catodo 16 à tampa 24. A válvula de segurança 28 está disposta no lado interno da tampa 24, sendo configurada para diminuir a pressão no interior da célula eletroquímica 10 quando a dita pressão exceder um valor predeterminado. Os métodos para montagem de uma célula eletroquímica são descritos, por exemplo, nas patentes U.S. n° 4.279.972, de Moses, U.S. n° 4.401.735 de Moses et al., e U.S. n° 4.526.846 de Kearney et al.
Outras configurações de célula eletroquímica também podem ser usadas inclusive, por exemplo, a configuração de célula do tipo botão ou moeda, a configuração de célula prismática, a configuração de célula laminar rígida e a configuração de célula do tipo bolsa, envelope ou saco flexível. Além disso, uma célula eletroquímica pode ter qualquer dentre várias diferentes tensões (por exemplo 1,5 V, 3,0 V ou 4,0 V). Células eletroquímicas com outras configurações são descritas, por exemplo, em U.S.S.N. 10/675.512 de Berkowitz et al., na publicação de pedido de patente U.S. 2005/0112467 A1, e na publicação de pedido de patente U.S. 2005/0202320 A1 de Totir et al.
Os exemplos a seguir têm finalidade ilustrativa e não têm efeito limitador. Exemplo 1
Um eletrólito foi preparado a partir de uma solução de estoque feita de sulfolano não-substituído, disponível junto à Aldrich com grau de reagente (100 cc) e dimetóxi etano (Ferro Corp.) (400 cc). O sulfolano usado na solução de estoque é pré-tratado de um dia para outro, por exemplo com KMnO4 sólido para oxidar impurezas e, após o tratamento, o sulfolano é destilado a vácuo para remover as impurezas, o potássio e o manganês, resultando em sulfolano branco como água. Em uma caixa-luva preenchida com argônio, cerca de 300 cc da
solução de estoque foram adicionados a um frasco volumétrico de 500 mL. A esse frasco, foram adicionados 114,8 gramas de LiTFSI (3 M), sob agitação e em pequenas porções. O restante da solução de estoque foi, então, adicionado. Exemplo 2
A preparação do Exemplo 3 foi idêntica àquela do Exemplo 1, exceto pelo fato de que 71,75 gramas de LiTFSI e 33,5 gramas de Lil (Aesar) anidro foram usados como os sais de lítio. Exemplo 3
A preparação do Exemplo 3 foi idêntica àquela do Exemplo 1,
exceto pelo fato de que 71,75 gramas de LiTFSI (3M) e 39 gramas de LiTFS (3M) foram usados como os sais de lítio. Exemplo 4
Células de tamanho AA enroladas foram preparadas mediante o uso de um anodo de folha metálica de lítio com 0,152 mm de espessura, 39 mm de largura e cerca de 310 mm de comprimento, tendo um peso aproximado de 1,0 grama (disponível junto à FMC Corp Lithco Div.) e um catodo consistindo em FeS2 a 89,2 %, finamente dividido (ChemetaII) e aderido a um papel alumínio (AIIfoiIs) com pequenas quantidades de carvão (1% Super P MMM Carbon), 7% de grafite (KS-6 Timcal Graphite) e 3% de aglutinante à base de poliestireno (Kraton) com um peso típico de cerca de 6,7 gramas e uma espessura de 0,185 mm. O separador usado foi Celgard 2500 (Hoechst-Celanese).
Os eietrólitos dos Exemplos de 1 a 3 foram incorporados às células de tamanho AA. De 1,9 a 2,2 gramas de eletrólito foram colocados em cada célula. As células foram, então, franzidas e pré-descarregadas, e a tensão em circuito aberto e a tensão de carga foram determinadas.
As células foram, então, descarregadas em um teste de câmera digital acelerado, consistindo na aplicação de uma drenagem de 1.500 mW durante 2 segundos, seguida de uma drenagem de 650 mW durante 28 segundos, repetindo-se essa seqüência até a célula falhar. O desempenho foi medido pelo número de pulsos até que a tensão de carga de 1.500 mW atingisse 1,05 V. Os resultados são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1
Eletrólito Solventes Sal Pulsos até 1,05 V Pulsos até 0,9 V 1 20 S/ 80 DME LiTFSI 536(10) 593(14) 2 20 S/ 80 DME LiTFSI/Lil 507(22) 584(11) 3 20 S/ 80 DME LiTFSI/LiTFS 539(7) 602(14)
Outras Modalidades
Embora certas modalidades tenham sido descritas, outras modalidades são possíveis. Por exemplo, a modalidade descrita acima usa um eletrólito incluindo um sulfolano e 1,2-dimetóxi etano. Outras modalidades empregam eietrólitos que incluem o sulfolano porém não o 1,2- dimetóxi etano. O eletrólito inclui também um sal de lítio, de preferência consistindo em bis(trifluoro metano sulfonil)imida de lítio. As quantidades de sulfolano e de sal de lítio podem ser, por exemplo, aquelas anteriormente discutidas. O eletrólito pode ser usado, por exemplo, em baterias incluindo qualquer dos componentes ou ingredientes anteriormente discutidos.
Todas as referências mencionadas neste documento, como pedidos de patente, publicações e patentes, estão aqui incorporados a título de referência em sua totalidade.
Outras modalidades estão nas reivindicações.

Claims (25)

1. Bateria, compreendendo uma carcaço, caracterizada pelo fato de que dentro da carcaça, contém: (a) um anodo compreendendo uma liga de lítio; (b) um catodo compreendendo um material ativo do catodo, selecionado do grupo consistindo em polissulfetos de metal de transição tendo a fórmula M1a M2b Sn, em que M1 e M2 são metais de transição, a+b é pelo menos 1, e η é pelo menos 2 χ (a+b); e (c) um eletrólito compreendendo de 1% a 30%, em volume, de um sulfolano e de 35% a 99% de 1,2-dimetóxi etano.
2. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui de 5% a 20%, em volume, do sulfolano e pelo menos 75%, em volume, do 1,2-dimetóxi etano.
3. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui menos que 25%, em volume, do sulfolano.
4. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito é substancialmente isento de ésteres de carbonato.
5. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui menos que 10%, em volume, de um solvente diferente do sulfolano e do 1,2-dimetóxi etano.
6. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui menos que 2%, em volume, de um solvente diferente do sulfolano e do 1,2-dimetóxi etano.
7. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito tem uma viscosidade de 0,0002 Pa.s (0,2 cps) a 0,0025 Pa.s (2,5 cps).
8. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito tem uma viscosidade de 0,0005 Pa.s (0,5 cps) a 0,0015 Pa.s (1,5 cps).
9. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito compreende, ainda, acetato de vinila.
10. Bateria, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui de 0,5% a 20%, em volume, de acetato de vinila.
11. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o lítio está em liga com alumínio.
12. Bateria, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a liga de lítio inclui de 500 ppm a 5.000 ppm de alumínio.
13. Bateria, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a liga de lítio inclui de 1.000 ppm a 2.000 ppm de alumínio.
14. Bateria, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a liga de lítio inclui de 1.200 ppm a 1.700 ppm de alumínio.
15. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material ativo do catodo é dissulfeto de ferro.
16. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o lítio está em liga com alumínio, o material ativo do catodo é dissulfeto de ferro, e o eletrólito inclui de 5% a 20%, em volume, do sulfolano e pelo menos 70%, em volume, do 1,2-dimetóxi etano.
17. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sulfolano é sulfolano não-substituído.
18. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito compreende, ainda, um sal de lítio.
19. Bateria, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o sal de lítio é bis(trifluoro metano sulfonil)imida de lítio.
20. Bateria, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui de 0,2 M a 1,0 M de bis(trifluoro metano sulfonil)imida de lítio.
21. Bateria, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o eletrólito inclui, ainda, iodeto de lítio.
22. Bateria, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o sal de lítio é iodeto de lítio.
23. Bateria, caracterizada pelo fato de compreender uma carcaça, a qual contém: (a) um anodo compreendendo uma liga de lítio; (b) um catodo compreendendo um material ativo do catodo, selecionado do grupo consistindo em polissulfetos de metal de transição tendo a fórmula M1a M2b Sn, em que M1 e M2 são metais de transição, a+b é pelo menos 1, e η é pelo menos 2 χ (a+b); e (c) um eletrólito compreendendo de 1% a 30%, em volume, de um sulfolano e bis(trifluoro metano sulfonil)imida de lítio.
24.
Bateria, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que o eletrólito compreende de 5% a 25%, em volume, do sulfolano.
BRPI0714585-3A 2006-07-27 2007-07-26 bateria BRPI0714585A2 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/494,725 2006-07-27
US11/494,725 US20080026296A1 (en) 2006-07-27 2006-07-27 Battery
PCT/IB2007/052975 WO2008012773A2 (en) 2006-07-27 2007-07-26 Battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI0714585A2 true BRPI0714585A2 (pt) 2013-05-07

Family

ID=38981861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0714585-3A BRPI0714585A2 (pt) 2006-07-27 2007-07-26 bateria

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080026296A1 (pt)
EP (1) EP2047549A2 (pt)
JP (1) JP2009544136A (pt)
CN (1) CN101512803A (pt)
BR (1) BRPI0714585A2 (pt)
WO (1) WO2008012773A2 (pt)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7722988B2 (en) * 2005-08-16 2010-05-25 Eveready Battery Company, Inc. All-temperature LiFeS2 battery with ether and low concentration LiI electrolyte
US8465860B2 (en) * 2008-01-23 2013-06-18 The Gillette Company Lithium cell
US8273483B2 (en) * 2008-02-14 2012-09-25 The Gillette Company Lithium cell
US8076028B2 (en) * 2008-04-16 2011-12-13 The Gillette Company Lithium cell with cathode including iron disulfide and iron sulfide
US7923153B2 (en) * 2008-04-29 2011-04-12 Eveready Battery Company, Inc. Linear ether electrolyte with asymmetric end groups for use in lithium batteries
US20090317725A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Zhiping Jiang Lithium cell with cathode containing iron disulfide
CN102106022B (zh) * 2008-07-28 2014-01-29 永备电池有限公司 适于一级锂电池的低温性能的thf基电解液
US8153296B2 (en) * 2008-08-27 2012-04-10 The Gillette Company Lithium cell with cathode containing metal doped iron sulfide
WO2010068497A2 (en) * 2008-11-25 2010-06-17 Jeffrey Harrang Viral distribution of digital media content over social networks
US8076029B2 (en) * 2009-01-20 2011-12-13 The Gillette Company Lithium cell with iron disulfide cathode and improved electrolyte
US20100203370A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Michael Pozin Lithium cell with iron disulfide cathode
US8048562B2 (en) * 2009-03-27 2011-11-01 The Gillette Company Lithium cell with improved iron disulfide cathode
WO2019136087A1 (en) * 2018-01-03 2019-07-11 Ohio State Innovation Foundation Potassium secondary battery
CN116325205A (zh) * 2020-10-08 2023-06-23 株式会社村田制作所 二次电池

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3907597A (en) * 1974-09-27 1975-09-23 Union Carbide Corp Nonaqueous cell having an electrolyte containing sulfolane or an alkyl-substituted derivative thereof
US4002492A (en) * 1975-07-01 1977-01-11 Exxon Research And Engineering Company Rechargeable lithium-aluminum anode
US4163829A (en) * 1977-11-14 1979-08-07 Union Carbide Corporation Metallic reducing additives for solid cathodes for use in nonaqueous cells
DK156152C (da) * 1979-06-27 1989-11-20 Eveready Battery Inc Ikke-vandigt elektrokemisk element
CA1143002A (en) * 1979-06-28 1983-03-15 George E. Blomgren Organic electrolyte for rechargeable lithium cells
US4302520A (en) * 1980-06-25 1981-11-24 Union Carbide Corporation Cathode comprising the reaction product of bismuth, sulfur and lead or iron
US4450214A (en) * 1982-06-14 1984-05-22 Union Carbide Corporation Lithium halide additives for nonaqueous cell systems
US4489144A (en) * 1983-03-28 1984-12-18 Union Carbide Corporation Isoxazole derivative additive in organic electrolytes of nonaqueous cells employing solid cathodes
US4481267A (en) * 1983-04-01 1984-11-06 Duracell Inc. Insoluble heavy metal polysulfide cathodes
US4808497A (en) * 1983-12-28 1989-02-28 Eveready Battery Company Organic electrolyte for nonaqueous cells
US4891283A (en) * 1986-04-17 1990-01-02 Duracell Inc. Insoluble mixed heavy metal polysulfide cathodes
US4952330A (en) * 1989-05-25 1990-08-28 Eveready Battery Company, Inc. Nonaqueous electrolyte
US5219683A (en) * 1990-08-02 1993-06-15 Eveready Battery Company, Inc. Diol diesters and alkoxyalkylesters as solvents for nonaqueous battery electrolytes
CA2072488C (en) * 1991-08-13 2002-10-01 Andrew Webber Nonaqueous electrolytes
US5290414A (en) * 1992-05-15 1994-03-01 Eveready Battery Company, Inc. Separator/electrolyte combination for a nonaqueous cell
US5229227A (en) * 1992-07-23 1993-07-20 Eveready Battery Company Inc. Low flammability nonaqueous electrolytes
US5432030A (en) * 1993-12-02 1995-07-11 Eveready Battery Company, Inc. Li/FeS2 cell employing a solvent mixture of diox, DME and 3ME20X with a lithium-based solute
US5514491A (en) * 1993-12-02 1996-05-07 Eveready Battery Company, Inc. Nonaqueous cell having a lithium iodide-ether electrolyte
US5691083A (en) * 1995-06-07 1997-11-25 Eveready Battery Company, Inc. Potassium ion additives for voltage control and performance improvement in nonaqueous cells
US6821675B1 (en) * 1998-06-03 2004-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-Aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles
US6730136B2 (en) * 2001-10-01 2004-05-04 Eveready Battery Company, Inc. Direct addition of beta-aminoenones in organic electrolytes of nonaqueous cells employing solid cathodes
US20050112462A1 (en) * 2003-11-21 2005-05-26 Marple Jack W. High discharge capacity lithium battery
US7026074B2 (en) * 2002-02-15 2006-04-11 The University Of Chicago Lithium ion battery with improved safety
US6849360B2 (en) * 2002-06-05 2005-02-01 Eveready Battery Company, Inc. Nonaqueous electrochemical cell with improved energy density
US8124274B2 (en) * 2003-11-21 2012-02-28 Eveready Battery Company, Inc. High discharge capacity lithium battery
US7285356B2 (en) * 2004-07-23 2007-10-23 The Gillette Company Non-aqueous electrochemical cells
US20060046153A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Andrew Webber Low temperature Li/FeS2 battery
US20060046154A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Eveready Battery Company, Inc. Low temperature Li/FeS2 battery
US7510808B2 (en) * 2004-08-27 2009-03-31 Eveready Battery Company, Inc. Low temperature Li/FeS2 battery

Also Published As

Publication number Publication date
US20080026296A1 (en) 2008-01-31
WO2008012773A3 (en) 2008-06-26
EP2047549A2 (en) 2009-04-15
CN101512803A (zh) 2009-08-19
WO2008012773A2 (en) 2008-01-31
JP2009544136A (ja) 2009-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0714585A2 (pt) bateria
BRPI0715358A2 (pt) bateria
JP3737729B2 (ja) 非水電解液電池および非水電解液
JP6423453B2 (ja) 蓄電装置用水系電解液、及び当該水系電解液を含む蓄電装置
JP2013513219A (ja) バッテリー
EP2332202A1 (en) Battery
CN103069628B (zh) 锂一次电池
US20250112224A1 (en) Battery
BRPI0715212A2 (pt) bateria
BRPI0608665A2 (pt) cÉlulas eletroquÍmicas nço-aquosas
CN116014239A (zh) 一种含酞菁类化合物的电解液及其制备方法和应用
JP3398057B2 (ja) 高分子電解質二次電池
JP3836691B2 (ja) 非水系電解液電池
US20090191466A1 (en) Battery
JP2019029089A (ja) 二次電池
US9525196B2 (en) Electrolyte solution for lithium air batteries, and lithium air battery
WO2023042262A1 (ja) リチウム２次電池
US5024906A (en) Rechargeable electrochemical cell
JP2023539221A (ja) リチウム二次電池
JPH07272758A (ja) リチウム二次電池
JPH01144572A (ja) 非水電解液二次電池
JPS6079676A (ja) リチウム二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]

Free format text: REFERENTE A 6A ANUIDADE.

B08K Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette]

Free format text: REFERENTE AO DESPACHO 8.6 PUBLICADO NA RPI 2261 DE 06/05/2014.