ES2940828T3 - Batería secundaria, módulo de batería que comprende la misma, paquete de baterías y dispositivo - Google Patents

Batería secundaria, módulo de batería que comprende la misma, paquete de baterías y dispositivo Download PDF

Info

Publication number
ES2940828T3
ES2940828T3 ES20895520T ES20895520T ES2940828T3 ES 2940828 T3 ES2940828 T3 ES 2940828T3 ES 20895520 T ES20895520 T ES 20895520T ES 20895520 T ES20895520 T ES 20895520T ES 2940828 T3 ES2940828 T3 ES 2940828T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
negative electrode
battery
secondary battery
active material
optionally
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.)
Active
Application number
ES20895520T
Other languages
English (en)
Inventor
Danfeng Wang
Chuanmiao Yan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=76110849&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2940828(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2940828T3 publication Critical patent/ES2940828T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M4/362—Composites
    • 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
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—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
    • 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
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • 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
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • 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
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • 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
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Una batería secundaria (5), un módulo de batería (4) que tiene la misma, un paquete de batería (1) y un dispositivo. En concreto, la batería secundaria (5). La batería secundaria (5) comprende una lengüeta de electrodo negativo. La lengüeta de electrodo negativo comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo. La película de electrodo negativo comprende un material activo de electrodo negativo, un agente conductor eléctrico y un agente adhesivo. El material activo del electrodo negativo comprende SiOx (0 < x < 2) y grafeno. El material activo del electrodo negativo tiene un tamaño medio de partícula Dv50 de 8 μm a 14 μm. El agente eléctricamente conductor comprende un nanotubo de carbono. La relación longitud-diámetro del nanotubo de carbono es >= 2500:1. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Batería secundaria, módulo de batería que comprende la misma, paquete de baterías y dispositivo
Campo técnico
La presente solicitud se refiere al campo de las tecnologías electroquímicas. Más específicamente, la presente solicitud se refiere a una batería secundaria y un módulo de batería, un paquete de baterías y un aparato que comprende la batería secundaria.
Antecedentes
Con problemas como la crisis energética y la contaminación ambiental cada vez más prominentes, la batería de iones de litio, como un nuevo medio de almacenamiento de energía verde de alta energía, recibe mucha atención y se usa ampliamente en vehículos eléctricos o híbridos. A medida que aumentan los requisitos de autonomía de los consumidores, el desarrollo de baterías de iones de litio de alta capacidad se convierte en el centro de atención de la industria.
Para aumentar la densidad de energía de la batería de iones de litio, se requiere un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo con mayor densidad de energía. En cuanto a un material de electrodo negativo, el grafito tradicional como material de electrodo negativo es gradualmente incapaz de satisfacer los requisitos del desarrollo técnico. El material basado en silicio se considera un material de electrodo negativo de alta energía específica con un gran potencial para la investigación y el desarrollo, debido a su capacidad específica teórica relativamente alta (más de diez veces mayor que el grafito) y su potencial de equilibrio relativamente bajo. Sin embargo, en algunos casos, el material basado en silicio provocará una rápida disminución de la capacidad durante el proceso de deslitiación/litiación. Además, la conductividad electrónica inherente en el material basado en silicio es relativamente baja, lo que causará una polarización relativamente grande durante el proceso de carga y descarga, lo que afectará a la tasa de rendimiento y al rendimiento del ciclo de la celda de batería.
El documento CN109449373A proporciona una placa de electrodo negativo y una batería. La placa de electrodo negativo comprende un colector de corriente de electrodo negativo y un diafragma de electrodo negativo que está dispuesto sobre al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y comprende un material activo de electrodo negativo, en donde el diafragma de electrodo negativo satisface los siguientes requisitos: P*[ (30-Dv50)/2+2*(10-M)] es mayor o igual a 4 y menor o igual a 20, en donde P es la porosidad de la membrana del electrodo negativo; Dv50 es el diámetro medio de partícula del material activo de electrodo negativo, y la unidad es [mu]m; y M es la capacidad de la unidad de área de la membrana del electrodo negativo, y la unidad es mAh/cm2. La placa de electrodo negativo descrita por la invención tiene la característica de un rendimiento dinámico excelente, y la batería proporcionada por la invención tiene las características de un rendimiento dinámico excelente, un ciclo de vida largo y una densidad de energía relativamente alta.
El documento CN107946561A describe un material de electrodo negativo de una batería de iones de litio. El material de electrodo negativo comprende los siguientes componentes en partes en masa: 88-105 partes de material activo, 0,01-0,1 partes de nanotubos de carbono de pared simple, 0,01-0,5 partes de nanocinta de grafeno, una o menos partes de negro de carbono superconductor, una o menos partes de nanotubos de carbono de pared reducida o de pared múltiple, 0,05-0,5 partes de agente dispersante, 1-3 partes de agente espesante, 1-4 partes de aglutinante y 25­ 60 partes de disolvente; el material activo comprende un material de óxido de silicio SiO<x> y grafito sintético, en donde x es mayor que 0 y menor que 2; y el elemento de silicio en el material de electrodo negativo es menor o igual a 3,5% en masa. La invención proporciona el material de electrodo negativo que comprende el material de óxido de silicio y el material conductor de carbono de baja dimensionalidad de la batería de iones de litio; en virtud del material de electrodo negativo de la batería de iones de litio, pueden resolverse los problemas de desvanecimiento de la capacidad y el aumento de la resistencia interna causados por la pérdida de canales de electrones efectivos debido a la baja conductividad eléctrica y un efecto de expansión en el proceso de uso de un material activo de electrodo negativo de óxido de silicio; y mientras tanto, se mejora el rendimiento del ciclo de la batería de iones de litio que aplica el material de electrodo negativo.
Compendio
Un propósito de la presente solicitud es resolver los problemas de estabilidad de la estructura de la placa de electrodos y la degradación del rendimiento del ciclo y la tasa de rendimiento, causados por la expansión del electrodo negativo que comprende el material negativo que contiene silicio en la batería secundaria. La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjunto.
Para resolver los problemas de la tecnología actual, el primer aspecto de la presente solicitud está provisto de una batería secundaria. La batería secundaria comprende una placa de electrodo negativo, que comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo dispuesta sobre al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo. Y la película de electrodo negativo comprende un material activo de electrodo negativo, un agente conductor y un aglutinante. El material activo de electrodo negativo comprende SiOx (0<x<2) y grafito. Un diámetro medio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo es de 8 pm a 14 pm.
El agente conductor comprende nanotubos de carbono cuya relación de aspecto es mayor o igual a 2500:1.
La placa de electrodo negativo de la batería secundaria de la presente solicitud está provista de un material que contiene silicio con un tamaño específico como material activo de electrodo negativo y nanotubos de carbono con una relación de aspecto específica como agente conductor. Y bajo su acción conjunta, la batería puede tener tanto un buen rendimiento de ciclo como un buen desempeño bajo la premisa de una densidad de energía relativamente alta.
En algunas realizaciones ilustrativas, un diámetro medio de partícula Dv50 del SiOx (0<x<2) es de 3 pm a 10 pm, opcionalmente, de 5 pm a 8 pm.
En el sistema de silicio, la coincidencia de los diámetros de partículas del silicio y el grafito afecta principalmente al rendimiento del ciclo de la batería. Ajustar y controlar el SiOx según el diámetro de partícula específico anterior puede mejorar efectivamente el rendimiento del ciclo de la batería.
En algunas realizaciones ilustrativas, un diámetro medio de partícula Dv50 del grafito es de 10 pm a 20 pm, opcionalmente, de 13 pm a 18 pm.
En el sistema de silicio, la coincidencia de los diámetros de partículas del silicio y el grafito afecta principalmente al rendimiento del ciclo de la batería. Ajustar y controlar el grafito según el diámetro de partícula específico anterior puede mejorar efectivamente el rendimiento del ciclo de la batería.
En algunas realizaciones ilustrativas, los nanotubos de carbono son nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT).
Los nanotubos de carbono de pared simple tienen una excelente conductividad eléctrica y propiedades mecánicas. El dopaje de una pequeña cantidad de nanotubos de carbono de pared simple con la alta relación de aspecto específica en la batería secundaria puede mejorar en gran medida la estabilidad estructural de la placa de electrodo negativo mientras se forma una red conductora poderosa y estable, reducir la proporción de un material inactivo en la placa de electrodo negativo, y evitar situaciones en la celda de batería, como que el material activo se desprenda de la superficie del colector de corriente y la trayectoria conductora se bloquee debido a la gran expansión de volumen del material de silicio durante el proceso del ciclo, y evitar después la rápida disminución de la capacidad de la celda de batería, es decir, el descenso de rendimiento, mejorando así su rendimiento de ciclo.
La relación de aspecto de los nanotubos de carbono es de (2500:1) a (20000:1), opcionalmente de (2800:1) a (10000:1).
Teniendo en cuenta la procesabilidad de los nanotubos de carbono en el proceso de preparación de la placa de electrodos, la selección de la relación de aspecto específica anterior de los nanotubos de carbono hace que los nanotubos de carbono tengan tanto propiedades eléctricas como procesabilidad relativamente buenas.
En algunas realizaciones ilustrativas, la razón en masa de los nanotubos de carbono en la película de electrodo negativo es inferior o igual a 1%, opcionalmente, de 0,3% a 0,6%.
Teniendo en cuenta la densidad de energía de la batería, la selección de la razón en masa específica anterior de los nanotubos de carbono en la película de electrodo negativo puede satisfacer mejor los requisitos de densidad de energía de la batería.
En algunas realizaciones ilustrativas, el aglutinante comprende uno o más de poliacrilato; opcionalmente, el aglutinante comprende poliacrilato de sodio.
Los aglutinantes de poliacrilato pueden garantizar de manera efectiva la conectividad integral entre el material activo, el agente conductor y el colector de corriente. Donde, el poliacrilato de sodio no solo puede formar un fuerte enlace de hidrógeno con el material basado en silicio, sino también formar una película de revestimiento relativamente uniforme sobre la superficie del material, que puede aliviar el cambio de volumen del material basado en silicio y mejorar las propiedades mecánicas y la procesabilidad de la placa de electrodo, para satisfacer los requisitos en la producción real.
En algunas realizaciones ilustrativas, el contenido en peso del aglutinante en la película de electrodo negativo es de 3% a 9%, opcionalmente de 4% a 6%.
Bajo la condición de que el aglutinante se seleccione del intervalo anterior, la adherencia se puede asegurar en un intervalo adecuado (10 ~ 90 N/m), para garantizar que el material activo no se caiga de la superficie del colector de corriente durante el ciclo; mientras tanto, la reducción de la proporción del material inactivo puede aumentar efectivamente la densidad de energía de la celda de batería, mejorando así la estabilidad estructural de la placa de electrodo y el rendimiento del ciclo de la celda de batería.
En algunas realizaciones ilustrativas, un contenido porcentual en masa W del SiOx (0<x<2) en el material activo de electrodo negativo es 15%<W<40%, opcionalmente, 20%<W<40%.
El material activo de electrodo negativo con un contenido adecuado de SiOx puede satisfacer mejor los requisitos de las propiedades eléctricas de la placa de electrodo negativo.
En algunas realizaciones ilustrativas, el grafito se selecciona de uno o más de grafito artificial y grafito natural.
El grafito artificial y el grafito natural pueden satisfacer mejor los requisitos de usabilidad.
En algunas realizaciones ilustrativas, el espesor del colector de corriente del electrodo negativo es de 4 pm a 10 pm, opcionalmente, de 4 pm a 8 pm.
El colector de corriente de electrodo negativo con un espesor adecuado puede satisfacer mejor los requisitos del colector de corriente de electrodo negativo en términos de propiedades eléctricas y mecánicas.
En algunas realizaciones ilustrativas, un intervalo de rugosidad superficial Ra del colector de corriente del electrodo negativo es 1,6 pm<Ra<3,2 pm.
La rugosidad superficial del colector de corriente afecta directamente a la magnitud de la adherencia entre el colector de corriente y el material activo. Y la adherencia de la placa de electrodo negativo se puede mejorar aumentando la rugosidad superficial del colector de corriente. Sin embargo, la superficie del colector de corriente es susceptible de corrosión por el electrolito si la rugosidad superficial es demasiado grande. La rugosidad superficial del colector de corriente se selecciona según los estándares específicos anteriores, lo que puede evitar de manera efectiva la corrosión del electrolito causada por la rugosidad excesiva al tiempo que mejora la adherencia de la placa de electrodo negativo.
En algunas realizaciones ilustrativas, una adherencia F entre la película de electrodo negativo y el colector de corriente del electrodo negativo es de 10 N/m<F<90 N/m, opcionalmente, 30 N/m<F<80 N/m.
La adherencia adecuada entre la película de electrodo negativo y el colector de corriente del electrodo negativo asegura que el material activo no se caiga de la superficie del colector de corriente durante el ciclo.
En algunas realizaciones ilustrativas, una densidad compactada PD de la película de electrodo negativo es de 1,6 g/cm3<PD<2,0 g/cm3, opcionalmente, 1,65 g/cm3<PD<1,8 g/cm3.
La densidad compactada de la película de electrodo negativo es un parámetro que afecta a las propiedades eléctricas y mecánicas de la película de electrodo negativo. La densidad compactada de la película de electrodo negativo se selecciona según el intervalo específico anterior, que puede satisfacer mejor los requisitos de la película de electrodo negativo en términos de propiedades eléctricas y mecánicas.
En algunas realizaciones ilustrativas, el peso de revestimiento CW de la película de electrodo negativo es de 0,045 mg/mm2<CW<0,09 mg/mm2, opcionalmente, 0,06 mg/mm2<CW<0,08 mg/mm2.
El peso de revestimiento de la película de electrodo negativo es un parámetro que afecta las propiedades eléctricas y mecánicas de la película de electrodo negativo. El peso de revestimiento de la película de electrodo negativo se selecciona según el intervalo específico anterior, respectivamente, que puede satisfacer mejor los requisitos de la película de electrodo negativo en términos de propiedades eléctricas y mecánicas.
En algunas realizaciones ilustrativas, la batería secundaria comprende además una placa de electrodo positivo. La placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente de electrodo positivo y una película de electrodo positivo dispuesta sobre al menos una superficie del colector de corriente de electrodo positivo y que comprende un material activo de electrodo positivo. El material activo de electrodo positivo comprende Li1+yNiaCobMcO2~zAz, donde -0,2<y<0,2, 0,5<a<1, 0<b<0,3, 0<c<0,2, 0<z<0,2, y M se selecciona de uno o más de Mn y Al, y A se selecciona de uno o más de S, N, F, Cl, Br e I.
La densidad de energía del material activo de electrodo positivo seleccionado anteriormente es relativamente alta, lo que puede equiparar mejor el material activo de electrodo negativo con una alta densidad de energía.
En el segundo aspecto de la presente solicitud, se proporciona un módulo de batería que comprende la batería secundaria del primer aspecto.
En el tercer aspecto de la presente solicitud, se proporciona un paquete de baterías que comprende el módulo de batería del segundo aspecto.
En el cuarto aspecto de la presente solicitud, se proporciona un aparato que comprende la batería secundaria del primer aspecto. La batería secundaria anterior se utiliza como fuente de energía o unidad de almacenamiento de energía del aparato.
El módulo de batería, el paquete de baterías y el aparato de la presente solicitud incluyen la batería secundaria y, por lo tanto, tienen al menos el mismo efecto técnico o similar que la batería secundaria anterior.
Breve descripción de las figuras
Para describir más claramente las soluciones técnicas en las realizaciones de la presente solicitud, los dibujos adjuntos requeridos para las realizaciones se describen brevemente a continuación. Aparentemente, los dibujos adjuntos en la siguiente descripción muestran simplemente algunas realizaciones de la presente solicitud, y las personas con conocimientos ordinarios en el campo aún pueden deducir otros dibujos a partir de estos dibujos adjuntos sin esfuerzos creativos.
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una realización de una batería secundaria de la presente solicitud;
la Figura 2 es un diagrama esquemático de una realización de un módulo de batería;
la Figura 3 es un diagrama esquemático de una realización de un paquete de baterías;
la Figura 4 es un diagrama despiezado de la Figura 3; y
la Figura 5 es un diagrama esquemático de una realización de un aparato que utiliza la batería secundaria de la presente solicitud como fuente de alimentación.
Descripción de símbolos: 1 Paquete de baterías; 2 Caja superior; 3 Caja inferior; 4 Módulo de batería y 5 Batería secundaria.
Descripción detallada
Las formas de implementación de la presente solicitud se describirán más adelante en detalle con referencia a los dibujos y realizaciones adjuntos. La descripción detallada de las siguientes realizaciones y los dibujos adjuntos se usan para ilustrar a modo de ejemplo los principios de la presente solicitud, pero no pueden usarse para limitar el alcance de la presente invención, es decir, la presente solicitud no se limita a las realizaciones descritas.
Para abreviar, la presente solicitud describe específicamente solo algunos intervalos numéricos. Sin embargo, cualquier límite inferior puede combinarse con cualquier límite superior para formar un intervalo no especificado, cualquier límite inferior puede combinarse con otro límite inferior para formar un intervalo no especificado y, del mismo modo, cualquier límite superior puede combinarse con cualquier otro límite superior para formar un intervalo no especificado. Además, cada punto o valor numérico único descrito individualmente, como límite inferior o límite superior, puede combinarse con cualquier otro punto o valor numérico único o combinarse con otro límite inferior o límite superior para formar un intervalo no especificado.
En las descripciones de la presente solicitud, debe tenerse en cuenta que, a menos que se especifique lo contrario, "más que" o "menos que" comprende todos los números dentro de ese intervalo, incluidos los extremos, y "más" en "uno o más" significa dos o más que dos.
A menos que se especifique lo contrario, los términos utilizados en esta solicitud tienen significados bien conocidos, generalmente entendidos por un experto en la materia. A menos que se especifique lo contrario, los valores numéricos de los parámetros mencionados en la presente solicitud pueden medirse usando diversos métodos de medición comúnmente usados en el campo (por ejemplo, el ensayo puede realizarse según un método proporcionado en una realización de la presente solicitud).
En el primer aspecto de la presente solicitud, una realización de la presente solicitud está provista de una batería secundaria. La batería secundaria comprende una placa de electrodo negativo, que comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo dispuesta sobre al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo. La película de electrodo negativo comprende un material activo de electrodo negativo, un agente conductor y un aglutinante. El material activo de electrodo negativo comprende SiOx (0<x<2) y grafito. Un diámetro medio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo es de 8 micrómetros (pm) a 14 pm. El agente conductor comprende nanotubos de carbono cuya relación de aspecto es mayor o igual a 2500:1.
Los estudios han encontrado que, en algunos casos, el material basado en silicio sufrirá un gran cambio de volumen durante el proceso de deslitiación/litiación, lo que hará que la placa de electrodo se pulverice y se desprenda, lo que a su vez conduce a una rápida disminución de la capacidad.
La placa de electrodo negativo de la batería secundaria proporcionada por la realización de la presente solicitud adopta un material activo de electrodo negativo mezclado con SiOx (0<x<2) y grafito, de modo que se asegura una alta densidad de energía y se evita una excesiva expansión de volumen del material basado en silicio puro. Además, la placa de electrodo negativo también utiliza nanotubos de carbono con una alta relación de aspecto (>2500: 1) como agente conductor, mientras que los diámetros de partícula del SiOx (0<x<2) y el grafito coinciden entre sí. En el sistema de silicio, la coincidencia de los diámetros de partículas del silicio y el grafito afecta principalmente al rendimiento del ciclo de la batería, por lo que el rendimiento del ciclo se puede mejorar de manera efectiva controlando el diámetro de las partículas en un intervalo de 8 pm a 14 pm. La razón es que el volumen del material de silicio cambia mucho durante el proceso del ciclo de carga y descarga. Con la condición de que no se controle la coincidencia de los diámetros de las partículas de silicio y grafito, el volumen del material de silicio se expande y comprime el electrolito en el grafito durante el proceso de carga, y la contracción del volumen del material de silicio hace que el tamaño del poro de la placa de electrodo se expanda y de como resultado fácilmente un reflujo de electrolito inoportuno durante el proceso de descarga, todo lo cual hará que el canal de transmisión de iones de litio se bloquee, lo que afectará al rendimiento del ciclo de la batería. Sin embargo, los materiales de silicio y grafito que coinciden con los diámetros de partícula tienen un área superficial específica relativamente grande, por lo que aumentará la cantidad total de aglutinante necesario que hay que consumir. La proporción relativamente grande del material inactivo no solo aumentará el coste de producción de la celda de batería, sino que también reducirá su densidad de energía en peso. Controlando la relación de aspecto de los nanotubos de carbono (CNT por sus siglas en inglés) en un intervalo mayor o igual a 2500:1, se puede reducir el contenido de aglutinante bajo la premisa de lograr la adherencia en un intervalo adecuado (10 Newton/metro (N/M) <F<90 N/m), aliviando así el problema. Por lo tanto, controlando el diámetro promedio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo en un intervalo de 8 pm a 14 pm y utilizando los nanotubos de carbono con una relación de aspecto mayor o igual a 2500:1 como agente conductor, se puede hacer que la batería tenga tanto el rendimiento del ciclo como la densidad de energía.
En la placa de electrodo negativo de la batería secundaria proporcionada por la realización de la presente solicitud, se adoptan nanotubos de carbono con una alta relación de aspecto (>2500:1). Debido a su excelente conductividad eléctrica, conductividad térmica y estabilidad estructural, los CNT a menudo se añaden a la placa de electrodos de la batería de iones de litio para construir una red conductora estable, para mantener la conducción completa de electrones durante el ciclo, para aumentar la tasa de transmisión de Li+, y para reducir la resistencia de la placa de electrodos mientras se reduce la polaridad, mejorando así la tasa de rendimiento y el rendimiento de ciclo de la celda de batería. Además, la red de CNT también tiene cierta porosidad y un área superficial específica relativamente grande, lo que puede garantizar que el electrolito esté en pleno contacto con el material activo y experimente reacciones electroquímicas. Además, debido a la alta estabilidad estructural de los CNT, su flexibilidad puede amortiguar de manera efectiva problemas tales como la pulverización y el desprendimiento de la placa de electrodo causados por una tensión mecánica, causada por el gran cambio de volumen del material basado en silicio durante el ciclo de la batería. Por lo tanto, en la placa de electrodo negativo de la batería secundaria proporcionada por la realización de la presente solicitud, los CNT pueden construir una red conductora estable y mejorar la estabilidad estructural de la placa de electrodos, lo que no solo puede reducir el crecimiento de la impedancia de corriente continua (DCR para abreviar) de la celda de batería durante el ciclo, sino evitar la disminución rápida de la capacidad en las primeras etapas del ciclo. Los CNT con una alta relación de aspecto (>2500:1) pueden establecer más puntos de entrecruzamiento en el material activo, lo que proporciona más trayectorias conductoras, ralentiza el crecimiento de DCR y la polarización del electrodo negativo, mejorando la tasa de rendimiento. Además, la red conductora puede mantener una buena estabilidad durante el proceso del ciclo de carga y descarga, mejorando efectivamente el rendimiento del ciclo de la celda de batería. Al mismo tiempo, el uso de nanotubos de carbono seleccionados permite reducir adecuadamente el contenido en peso del aglutinante (del 3% al 9%) y reducir la proporción de material inactivo puede aumentar de manera efectiva la densidad de energía de la celda de batería. Además, el uso de nanotubos de carbono seleccionados y el contenido seleccionado del aglutinante pueden garantizar que la adherencia esté dentro del intervalo adecuado (de 10 a 90 N/m), y asegurar que el material activo no se caiga de la superficie del colector de corriente durante el ciclo, mejorando así la estabilidad estructural de la placa de electrodos y el rendimiento del ciclo de la celda de batería. En resumen, la celda de batería fabricada con la placa de electrodo negativo seleccionada puede tener simultáneamente un tasa de rendimiento relativamente buena, una densidad de energía relativamente alta y un rendimiento de ciclo relativamente bueno.
Teniendo en cuenta la procesabilidad de los nanotubos de carbono durante la preparación de la placa de electrodos, el intervalo de la relación de aspecto de los nanotubos de carbono puede ser opcional desde (2500: 1) a (20000: 1), y más opcional desde (2800: 1) a (10000:1), por ejemplo, 2500:1, 2800:1, 4000:1, 6000:1, 10000: 1, 15000:1 o 20 000: 1. Opcionalmente, los nanotubos de carbono pueden ser nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs para abreviar). Los nanotubos de carbono de pared simple tienen una excelente conductividad eléctrica y propiedades mecánicas. Dopar una pequeña cantidad de nanotubos de carbono con una alta relación de aspecto opcional en el material de electrodo negativo puede mejorar en gran medida la estabilidad estructural de la placa de electrodo negativo y formar una red conductora fuerte y estable, que reduce la proporción de materiales inactivos en la placa de electrodo negativo, y evita que el material activo se desprenda de la superficie del colector de corriente y bloquee la trayectoria conductora, debido a la gran expansión de volumen del material de silicio durante el proceso del ciclo, para evitar la rápida disminución de la capacidad, es decir, el descenso del rendimiento, por lo tanto mejorando el rendimiento de su ciclo.
Teniendo en cuenta la densidad de energía de la batería, opcionalmente, la razón en masa de los nanotubos de carbono en toda la película de electrodo negativo es inferior o igual a 1%, y opcionalmente es de 0,3% a 0,6%, tal como 0,3%, 0,4%, 0,5% o 0,6%.
El agente conductor comprende nanotubos de carbono y también puede comprender otros agentes conductores convencionales, tales como materiales de carbono conductores tales como negro de acetileno.
El aglutinante es un componente inactivo en una placa de electrodos de una batería de iones de litio cuya función principal es garantizar la conectividad general entre el material activo, el agente conductor y el colector de corriente. Se pueden usar diversos aglutinantes comúnmente utilizados en el campo de las baterías de iones de litio (tal como caucho de estireno-butadieno, SBR para abreviar, etc.). Pero opcionalmente, el aglutinante proporcionado en la presente solicitud comprende un aglutinante de poliacrilato, en particular, un poliacrilato. Y además opcionalmente, se usa poliacrilato de sodio como aglutinante para la placa de electrodo negativo. El poliacrilato de sodio no solo puede formar un fuerte enlace de hidrógeno con el material basado en silicio, sino que también puede formar una película de revestimiento relativamente uniforme sobre la superficie del material, lo que puede aliviar el cambio de volumen del material basado en silicio y mejorar las propiedades mecánicas y la procesabilidad de la placa de electrodo, para satisfacer los requisitos de la producción real.
Opcionalmente, el contenido en peso x del aglutinante en la película de electrodo negativo es 3%<x<9%, además, opcionalmente, 4%<x<6%, por ejemplo, 3%, 4%, 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 7%, 8% o 9%.
El uso de aglutinantes opcionales (tales como poliacrilato de sodio) puede reducir el contenido en peso del aglutinante a un intervalo de 3% a 9%, manteniendo la adherencia en el intervalo de 10 N/m ~ 90 N/m. Es decir, el uso de aglutinantes opcionales puede reducir la proporción del material inactivo en la placa de electrodo negativo, aumentando así de manera efectiva la densidad de energía de la celda de batería. En la técnica anterior, el contenido en peso del aglutinante generalmente tenía que ser de 10% a 20% para mantener la adherencia entre el material activo y la superficie del colector de corriente dentro de un intervalo adecuado.
La adherencia definida en la presente memoria es la fuerza requerida para hacer que el material activo se despegue del sustrato en una unidad de anchura, y se usa para caracterizar el grado de unión entre el material activo y el sustrato. Bajo la condición de que la adherencia sea demasiado pequeña, el material activo puede caerse del sustrato durante un ciclo a largo plazo.
El material activo de electrodo negativo utilizado en la película de electrodo negativo es una mezcla del material basado en silicio y el grafito, que además puede contener otros materiales activos del electrodo negativo comúnmente utilizados en el campo. El material basado en silicio es SiOx (0<x<2), por ejemplo, SiO. El grafito puede ser uno o más seleccionados de grafito artificial y grafito natural. El diámetro medio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo es de 8 pm a 14 pm, por ejemplo, de aproximadamente 8 pm, 9 pm, 10 pm a aproximadamente 13 pm, 14 pm. El diámetro promedio de partícula Dv50 del grafito puede ser de 10 pm a 20 pm, u opcionalmente, de 13 pm a 18 pm, por ejemplo, 10 pm, 11 pm, 13 pm, 15 pm, 18 pm o 20 pm. El diámetro medio de partícula Dv50 del SiOx (0<x<2) puede ser de 3 pm a 10 pm, opcionalmente de 5 pm a 8 pm, por ejemplo, 3 pm, 4 pm, 5 pm, 6 pm, 8 pm, 9 pm o 10 pm. En algunas realizaciones alternativas, el material basado en silicio puede comprender un material basado en silicio y otro material basado en silicio, y el diámetro de partícula Dv50 de estos dos materiales basado en silicio es diferente entre sí.
En el material activo de electrodo negativo, el contenido porcentual en masa W del SiOx (0<x<2) es opcionalmente: 15%<W<40%, más opcionalmente, 20%<W<40%. Por ejemplo, W puede ser de 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21% o 22%, hasta 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39% o 40%.
Se puede utilizar una lámina metálica o una placa de metal poroso como colector de corriente del electrodo negativo. El material del colector de corriente del electrodo negativo puede ser un material conductor de metal seleccionado de cobre, níquel, titanio, plata, aleación de níquel-cobre, aleación de aluminio-zirconio, etc., o también puede adoptarse un colector de corriente compuesto de polímero revestido con un revestimiento conductor metálico. Se puede adoptar un colector de corriente compuesto de polímero revestido de cobre o lámina de cobre como colector de corriente de electrodo negativo. Opcionalmente, el espesor del colector de corriente del electrodo negativo es de 4 pm a 10 pm, además, opcionalmente, de 4 pm a 8 pm, como 4 pm, 5 pm, 5,5 pm, 6 pm, 6,5 pm, 7 pm, 7,5 pm, 8 pm, 9 pm o 10 pm. Opcionalmente, el intervalo de rugosidad Ra de la hoja de cobre es 1,6 pm^Ra^3,2 pm, porque la rugosidad superficial del colector de corriente afecta directamente a la adherencia entre el colector de corriente y el material activo. Y la adherencia de la placa de electrodo negativo se puede mejorar aumentando la rugosidad superficial del colector de corriente. Sin embargo, la superficie del colector de corriente es susceptible de corrosión por el electrolito cuando la rugosidad superficial es demasiado grande. Por lo tanto, opcionalmente, el intervalo de la rugosidad superficial Ra del colector de corriente del electrodo negativo es 1,6 pm<Ra<3,2 pm. Y Ra es, por ejemplo, 1,6 pm, 1,8 pm, 2,0 pm, 2,2 pm, 2,4 pm, 2,6 pm, 2,8 pm, 3 pm o 3,2 pm, que es fácil de asegurar que la adherencia está en el intervalo de 10 N/m a 90 N/m, y puede seleccionarse adicionalmente en el intervalo de 30 N/m a 80 N/m. Y la adherencia es, por ejemplo, 10 N/m, 30 N/m, 40 N/m, 50 N/m, 60 N/m, 70 N/m, 80 N/m o 90 N/m.
La placa de electrodo negativo en la batería secundaria de la realización de la presente solicitud puede prepararse usando métodos que son comúnmente conocidos en el campo. Por lo general, el material activo de electrodo negativo, así como el agente conductor, el aglutinante y otros aditivos opcionales se mezclan y dispersan en un disolvente (por ejemplo, agua desionizada), después se agitan bien y después se revisten uniformemente sobre el colector de corriente del electrodo negativo. La placa de electrodo negativo que contiene la película de electrodo negativo se obtiene después del procesamiento posterior, tal como secado y prensado en frío.
En algunas realizaciones opcionales, la densidad de compactación PD de la película de electrodo negativo está en un intervalo de 1,6 gramos por centímetro cúbico (g/cm3) < Pd < 2,0 g/cm3, y opcionalmente 1,65 g/cm3 <PD<1,8 g/cm3. La densidad de compactación PD es, por ejemplo, 1,6 g/cm3, 1,65 g/cm3, 1,7 g/cm3, 1,75 g/cm3, 1,8 g/cm3, 1,9 g/cm3, o 2,0 g/cm3.
En algunas realizaciones opcionales, el peso de revestimiento CW de la película de electrodo negativo es de 0,045 miligramos por milímetro cuadrado (mg/mm2) < CW < 0,09 mg/mm2, opcionalmente, 0,06 mg/mm2< CW <0,08 mg/mm2. El peso del revestimiento CW es, por ejemplo, 0,045 mg/mm2, 0,05 mg/mm2, 0,06 mg/mm2, 0,065 mg/mm2, 0,07 mg/mm2, 0,075 mg/mm2, 0,08 mg/mm2 o 0,09 mg/mm2.
Vale la pena señalar que al preparar la placa de electrodo negativo, el colector de corriente puede revestirse en ambos lados o en un lado.
Cabe señalar que todos los parámetros de la película de electrodo negativo que se proporcionan en la presente solicitud indican intervalos de parámetros de la película de electrodo en una sola superficie. Cuando la película de electrodo negativo se proporciona en ambas superficies del colector de corriente, se considera que los parámetros de la película de electrodo en cualquier superficie caen dentro del alcance de protección de la presente solicitud con la condición de que satisfagan las formas de implementación de la presente solicitud. Además, el intervalo de densidades compactadas y densidades superficiales de las películas de electrodos en las formas de implementación de la presente solicitud se refiere al intervalo de parámetros que se compactan mediante prensado en frío y se usan para montar la batería.
La batería secundaria proporcionada por las realizaciones de la presente solicitud se puede fabricar según métodos conocidos. Por ejemplo, la batería secundaria se puede fabricar según los siguientes métodos.
En primer lugar, la placa de electrodo positivo de la batería se prepara según un método convencional en el campo. El material activo de electrodo positivo utilizado para la placa de electrodo positivo no está limitado a las realizaciones de la presente solicitud. Por lo general, es necesario añadir un agente conductor (por ejemplo, un material de carbono tal como negro de carbono) y/o un agente de unión (por ejemplo, poli(fluoruro de vinilideno), PVDF para abreviar) y similares al material activo de electrodo positivo. También se pueden añadir otros aditivos, como el material del termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC, por sus siglas en inglés), según las necesidades reales. Por lo general, la placa de electrodo positivo se obtiene mezclando y dispersando estos materiales en un disolvente (por ejemplo, N-metil-2-pirrolidona, NMP para abreviar), agitándolos uniformemente, aplicándolos uniformemente sobre el colector de corriente positiva y secando el colector de corriente positiva. Se puede utilizar una lámina metálica, tal como una lámina de aluminio o una placa de metal poroso como colector de corriente positiva. Opcionalmente, se puede utilizar una lámina de aluminio.
Luego, la placa de electrodo negativo de la batería se prepara como se ha descrito anteriormente.
Finalmente, la placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo se laminan en orden, de modo que el separador se coloca entre las placas del electrodo positivo y negativo como medio de aislamiento. Y después se realiza el bobinado para obtener una celda de batería sin revestir, que se coloca en una carcasa de paquete exterior. La batería secundaria se obtiene después de secar, inyectar el electrolito, envasar al vacío, reposar, conformar, moldear, etc.
Se pueden seleccionar diversos materiales convencionales en el campo para los componentes de la batería secundaria (placa de electrodo positivo, electrolito, separador, etc.).
El electrodo positivo de la batería secundaria proporcionado en las realizaciones de la presente solicitud comprende un colector de corriente positiva y una película de electrodo positivo dispuesta al menos sobre una superficie del colector de corriente positiva y que comprende un material activo de electrodo. En la presente solicitud, el material activo de electrodo positivo puede ser opcionalmente uno o más de óxido de litio y cobalto, óxido de litio y níquel, óxido de litio y manganeso, óxido de litio, níquel y manganeso, óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso, óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio y fosfatos que contienen litio de estructura olivina. Sin embargo, estos materiales no están limitados en las realizaciones de la presente solicitud y también pueden usarse otros materiales conocidos convencionalmente que pueden usarse como materiales activos de electrodo positivo para baterías de iones de litio. Un tipo de estos materiales activos de electrodo positivo puede usarse solo, o dos o más tipos pueden usarse en combinación. Opcionalmente, el material activo de electrodo positivo puede ser opcionalmente uno o más de LiCoO2 , LiNiO2 , LiMnO2 , LiMn2O4, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (NCM333), LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2 (NCM523), LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2 (NCM622), LiNi0,8Co0,1Mn0,1O2 (NCM811), LiNi0,85Co0,15Al0,05O2, LiFePO4 (LFP) y LiMnPO4. Además, opcionalmente, el material activo de electrodo positivo incluye Li1+yNiaCobMcO2~zAz, donde, -0,2<y<0,2, 0,5<a<1, 0<b<0,3, 0<c<0,2, 0<z<0,2, M es opcionalmente uno o más de Mn y Al, y A se selecciona de uno o más de S, N, F, Cl, Br e I. Debido a una densidad de energía relativamente alta, el material activo de electrodo positivo puede adaptarse mejor al material activo de electrodo negativo con alta densidad de energía. La película del electrodo positivo normalmente también comprende agentes conductores (tales como negro de acetileno, etc.), aglutinantes (tales como PVDF, etc.) y otros aditivos opcionales (tales como los materiales del termistor PTC, etc.). El colector positivo puede ser un material conductor metálico seleccionado de aluminio, cobre, níquel, titanio, plata, aleación de níquel-cobre o aleación de aluminio-zirconio, o también se puede usar un colector de corriente compuesto de polímero revestido con un revestimiento conductor metálico; opcionalmente se puede utilizar aluminio o un colector compuesto de polímero revestido con aluminio.
En la batería secundaria proporcionada por las realizaciones de la presente solicitud, el separador está dispuesto entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo, para funcionar como un aislamiento. Donde el tipo de separador no está limitado específicamente, y el separador puede ser, entre otros, cualquier material separador utilizado en baterías existentes, por ejemplo, polietileno, polipropileno, fluoruro de polivinilideno y una película de electrodo compuesto multicapa del mismo.
En la batería secundaria proporcionada en las realizaciones de la presente solicitud, el tipo de electrolito no está específicamente limitado. El electrolito puede comprender una sal de electrolito y un disolvente orgánico. Y los tipos de sal de electrolito y disolvente orgánico no están específicamente limitados y pueden seleccionarse según las necesidades reales. Por ejemplo, como electrolito no acuoso, generalmente se usa una disolución de sal de litio disuelta en un disolvente orgánico. La sal de litio es, por ejemplo, una sal de litio inorgánica tal como LiC1O4, LiPF6, LiBF4, LiAsF6 o LiSbF6, o una sal de litio orgánica tal como LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li2C2F4(SO3)2, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3 o LiCnF2n+1 SO3 (n>2), etc. Los disolventes orgánicos utilizados en electrolitos no acuosos son carbonatos cíclicos tales como carbonato de vinilo, carbonato de propileno, carbonato de butileno o carbonato de vinilideno; carbonatos de cadena tales como carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo o carbonato de metilo y etilo; ésteres de cadena tales como propionato de metilo, ésteres cíclicos tales como gamma-butirolactona; éteres de cadena tales como dimetoxietano, éter dietílico, éter dimetílico de dietilenglicol o éter dimetílico de trietilenglicol; éteres cíclicos tales como tetrahidrofurano o éteres cíclicos de 2-metilo tales como tetrahidrofurano o 2-metiltetrahidrofurano, nitrilo tal como acetonitrilo o propanonitrilo, o mezclas de estos disolventes. El electrolito puede comprender además un aditivo cuyo tipo tampoco está particularmente limitado. Y el aditivo puede ser un aditivo formador de película de electrodo negativo, un aditivo formador de película de electrodo positivo o un aditivo que puede mejorar el rendimiento específico de la batería, por ejemplo, un aditivo para mejorar el rendimiento de sobrecarga de la batería, un aditivo para mejorar el rendimiento a alta temperatura de la batería, o un aditivo para mejorar el rendimiento a baja temperatura de la batería. Opcionalmente, el aditivo comprende un disolvente de carbonato de fluoroetileno (FEC para abreviar).
A menos que se especifique lo contrario, los diversos parámetros implicados en la presente memoria descriptiva tienen los significados conocidos en el campo y pueden medirse según métodos conocidos en el campo. Por ejemplo, los ensayos pueden llevarse a cabo según los métodos proporcionados en las realizaciones de la presente solicitud.
En comparación con la batería secundaria tradicional, las realizaciones de la presente solicitud pueden mejorar eficazmente el rendimiento del ciclo y la tasa de rendimiento de la batería bajo la premisa de que la batería secundaria tiene una alta densidad de energía. Por lo tanto, es de gran importancia para el campo de los vehículos de nueva energía y similares.
En algunas realizaciones, la batería secundaria puede comprender un paquete exterior para encapsular la placa de electrodo positivo, la placa de electrodo negativo, el separador y el electrolito. En un ejemplo, la placa de electrodo positivo, la placa de electrodo negativo y el separador pueden laminarse o enrollarse para formar una celda de batería de estructura laminada o una celda de batería de estructura enrollada, que se encapsula en un paquete exterior. Y el electrolito se infiltra en la celda de batería. Puede haber una o más celdas de batería en la batería secundaria, y su cantidad puede ajustarse según sea necesario.
En algunas realizaciones, el paquete exterior de la batería secundaria puede ser un paquete blando, por ejemplo, una bolsa blanda. Un material del paquete blando puede ser plástico, por ejemplo, puede comprender uno o más de polipropileno (PP para abreviar), tereftalato de polibutileno (PBT para abreviar), succinato de polibutileno (PBS para abreviar) y similares. El paquete exterior de la batería secundaria puede ser una carcasa dura, por ejemplo, una carcasa de aluminio.
La forma de la batería secundaria no está particularmente limitada en la presente solicitud, y la batería secundaria puede tener forma cilíndrica, cuadrada o de cualquier otra forma. La Figura 1 muestra una batería secundaria 5 de estructura cuadrada como ejemplo.
En el segundo aspecto de la presente solicitud, la batería secundaria se puede montar en un módulo de batería, y el módulo de batería puede comprender una pluralidad de baterías secundarias, y la cantidad específica se puede ajustar según la aplicación y la capacidad del módulo de batería.
La Figura 2 muestra un módulo de batería 4 como ejemplo. Haciendo referencia a la Figura 2, en el módulo de batería 4, una pluralidad de baterías secundarias 5 pueden disponerse secuencialmente a lo largo de una dirección longitudinal del módulo de batería 4. Ciertamente, este puede disponerse de cualquier otra manera. En algunas realizaciones ilustrativas, una pluralidad de baterías secundarias 5 pueden fijarse mediante sujetadores.
En algunas realizaciones, el módulo de batería 4 puede comprender además una carcasa con un espacio de alojamiento, y una pluralidad de baterías secundarias 5 se acomodan en el espacio de alojamiento.
En el tercer aspecto de la presente solicitud, el módulo de batería anterior proporcionado en el segundo aspecto puede montarse adicionalmente en un paquete de baterías, y la cantidad de módulos de batería incluidos en el paquete de baterías puede ajustarse en función de la aplicación y la capacidad del paquete de baterías.
La Figura 3 y la Figura 4 muestran un paquete de baterías 1 como ejemplo. Haciendo referencia a la Figura 3 y la Figura 4, el paquete de baterías 1 puede comprender una caja de batería y una pluralidad de módulos de batería 4 dispuestos en la caja de batería. La caja de batería comprende una caja superior 2 y una caja inferior 3. La caja superior 2 puede cubrir la caja inferior 3 y formar un espacio cerrado para alojar los módulos de batería 4. Una pluralidad de módulos de batería 4 pueden disponerse en la caja de batería de cualquier manera.
En el cuarto aspecto de la presente solicitud, se proporciona un aparato que comprende la batería secundaria del primer aspecto, y la batería secundaria suministra energía al aparato. El aparato puede ser, entre otros, un dispositivo móvil (tal como un teléfono móvil, un ordenador portátil, etc.), un vehículo eléctrico (tal como un vehículo eléctrico puro, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico híbrido enchufable, una bicicleta eléctrica, un patinete eléctrico, un carrito de golf eléctrico, un camión eléctrico, etc.), un tren eléctrico, un barco y satélite, un sistema de almacenamiento de energía, etc.
Se puede seleccionar una batería secundaria (Celda), un módulo de batería (Módulo) o un paquete de baterías (Paquete) para el aparato según los requisitos para usar el aparato.
La Figura 5 muestra un aparato como ejemplo. El aparato es un vehículo completamente eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico híbrido enchufable o similar. Para satisfacer un requisito del aparato de alta potencia y alta densidad de energía de una batería secundaria, se puede usar un paquete de baterías o un módulo de batería.
En otro ejemplo, el aparato puede ser un teléfono móvil, una tableta, un ordenador portátil o similares. El aparato generalmente requiere ser liviano y delgado, y se puede usar una batería secundaria como fuente de energía.
Los efectos beneficiosos de esta solicitud se describen adicionalmente a continuación con referencia a las realizaciones.
Realizaciones
Para hacer más claros los objetivos de la invención, las soluciones técnicas y los efectos técnicos beneficiosos de la presente solicitud, la presente solicitud se describe más adelante en detalle con referencia a las realizaciones. Sin embargo, debe entenderse que las realizaciones de la presente solicitud pretenden simplemente explicar la presente solicitud, pero no limitar la presente solicitud, y las realizaciones de la presente solicitud no se limitan a las realizaciones proporcionadas en esta memoria descriptiva. En las realizaciones en las que no se especifican condiciones experimentales o condiciones operativas específicas, la preparación se realiza según las condiciones convencionales o según las condiciones recomendadas por un proveedor de materiales.
I. Preparación de una batería para un ensayo
Todas las baterías en las realizaciones y los ejemplos comparativos se preparan y ensayan según el siguiente método.
(1) Preparación de una placa de electrodo positivo
NCM811 como material activo de electrodo positivo, un negro de acetileno como agente conductor y un PVDF como aglutinante se mezclan en una razón en masa de 98:2:2. Añadir un disolvente NMP y agitar bajo la acción de un mezclador al vacío hasta que el sistema sea uniforme para obtener una suspensión de electrodo positivo. Y la suspensión de electrodo positivo se reviste uniformemente sobre un una lámina de aluminio colector de corriente de electrodo positivo (revestido en ambos lados) y se transfiere a un horno después de secarse a temperatura ambiente. Y después la placa de electrodo positivo se obtiene tras la compresión en frío, el corte longitudinal y el corte. La densidad de compactación PD de la película de electrodo positivo es de 3,5 g/cm3, y el peso del revestimiento CW en un solo lado cara es de 0,192 mg/mm2.
(2) Preparación de una placa de electrodo negativo
SiOx (0<x<2) como primer material activo de electrodo negativo, grafito como segundo material activo de electrodo negativo, el agente conductor (nanotubos de carbono y negro de acetileno) y el aglutinante (poliacrilato de sodio o poliacrilamida) se mezclan en una cierta razón en masa (véase la Tabla 1). Añadir agua desionizada como disolvente y agitar bajo la acción de un mezclador al vacío hasta que el sistema sea uniforme para obtener una suspensión de electrodo negativo. Y la suspensión de electrodo negativo se reviste uniformemente sobre una lámina de cobre del colector de corriente del electrodo negativo (revestido en ambos lados) y se transfiere a un horno después de secarse a temperatura ambiente. Y después la placa de electrodo negativo se obtiene tras la compresión en frío, el corte longitudinal y el corte. La densidad de compactación PD de la película de electrodo negativo es de 1,7 g/cm3, y el peso del revestimiento CW en un solo lado es de 0,074 mg/mm2.
(3) Preparación de un electrolito
Mezclar carbonato de etileno (EC para abreviar), carbonato de metilo y etilo (EMC para abreviar) y carbonato de dietilo (DEC para abreviar) según una razón en volumen de 1:1:1 para obtener un disolvente orgánico. Y después disolver una sal de litio LiPF6 completamente seca en el disolvente orgánico mixto, para preparar un electrolito con una concentración de 1 mol por litro (mol/l). Y añadir el FEC como aditivo al electrolito con 8% en masa del aditivo FEC en el electrolito.
(4) Separador
Se utiliza una película de electrodo de polietileno como separador.
(5) Preparación de la batería de iones de litio
Laminar la placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo en orden, de modo que el separador se coloque entre las placas del electrodo positivo y negativo como medio de aislamiento. Y después enrollar para obtener una celda de batería sin revestir, que se coloca en un paquete exterior con un dispositivo de seguridad corto (SSD), seguido de secado e inyección del electrolito. La batería de iones de litio se obtiene después de etapas tales como envasado al vacío, reposo, conformado y moldeo. El tamaño de la carcasa de la batería de iones de litio en longitud * anchura * altura = 28,5 mm * 148 mm * 97,5 mm.
II. Ensayo de parámetros de rendimiento
1. Ensayo de adherencia: la placa de electrodo negativo preparada en la realización se secó al vacío durante 12 horas y después se pegó a una placa de acero inoxidable, y después se hizo pasar un extremo de la placa de electrodo negativo a través de una máquina tensora. La velocidad de la máquina tensora se ajustó para fijarse en 50 mm por minuto (mm/min) y el desplazamiento se fijó en 40 milímetros (mm). Una vez que el instrumento está estable, la fuerza de tracción que separa el material activo del sustrato por unidad de anchura es la adherencia (en N/m).
2. Ensayo de rendimiento de ciclo: la batería de iones de litio preparada mediante las realizaciones se sometió a un ensayo de carga/descarga en un comprobador Neware a una tasa de 1C/1C con un intervalo de tensión de 2,5 a 4,25 voltios (V) a 25 grados Celsius (°C) hasta que la capacidad de la batería de iones de litio fue inferior al 80% de la capacidad inicial, y se registró el número de ciclo de la batería de iones de litio para caracterizar el rendimiento del ciclo de la celda de batería, en ciclos.
3. Ensayo de densidad de energía: la batería de iones de litio preparada mediante las realizaciones se sometió a un ensayo de carga/descarga en un comprobador Neware con una tasa de 1C/1C con un intervalo de tensión de 2,5~4,25 V a 25°C, y se registra la energía liberada por la celda de batería durante el proceso inicial de carga y descarga, que se divide por el peso de la celda de batería para obtener la densidad de energía en peso de la celda de batería, en vatios-hora por kilogramo (Wh/kg).
4. Ensayo de tasa de rendimiento: la batería de iones de litio preparada en las realizaciones se sometió a un ciclo de carga/descarga en un comprobador Neware a una tasa de 0,33 C/0,33 C, 0,5 C/0,33 C, 1 C/0,33 C, 2 C/0,33 C, con un intervalo de tensión siempre mantenido en 2,5~4,25 V a 25°C, y la relación entre la capacidad de descarga del ciclo de 2C/0,33C y la capacidad de descarga del ciclo inicial de 0,33C/0,33C se registra como la tasa de retención de capacidad, es decir, la tasa de rendimiento de la celda de batería.
5. Diámetro promedio de partícula del material activo de electrodo negativo
El diámetro promedio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo se puede medir utilizando un instrumento de medición de distribución de diámetro de partículas de difracción láser (Mastersizer 3000). Específicamente, la distribución del diámetro de las partículas se puede medir según un método de distribución del diámetro de las partículas de difracción láser (para obtener detalles, consulte GB/T 19077-2016), y se usa una mediana Dv50 de distribución de volumen para representar un diámetro promedio de partícula. El Dv50 del primer material activo de electrodo negativo, el Dv50 del segundo material activo de electrodo negativo y el diámetro promedio total Dv50 de las partículas de material activo de electrodo negativo se miden por separado.
III. Resultados de ensayo de realizaciones y ejemplos comparativos
Las baterías para las realizaciones y los ejemplos comparativos se preparan según el método anterior y se miden los parámetros de rendimiento. Los resultados se muestran en las siguientes Tabla 1 y Tabla 2.
Figure imgf000012_0001
Tabla 2: Resultados de los ensayos de realizaciones y ejemplos comparativos
Figure imgf000013_0001
En primer lugar, a través de la comparación del Ejemplo 3 Comparativo y las Realizaciones 5-10, se puede ver que en la batería secundaria de iones de litio que usa una mezcla de SiOx (0<x<2) y grafito como material activo de electrodo negativo, algunos nanotubos de carbono introducidos para reemplazar a los agentes conductores convencionales pueden mejorar significativamente el rendimiento del ciclo y el rendimiento cinético de la batería. Por lo tanto, el uso de nanotubos de carbono puede compensar algunos de los efectos negativos causados por la expansión del volumen de los materiales de silicio durante la carga. Al mismo tiempo, los datos sobre la adherencia de la placa de electrodo negativo muestran que la introducción de nanotubos de carbono mejora la adherencia de la placa de electrodo negativo con el mismo contenido de aglutinante.
Además, a través de la comparación de los Ejemplos 3 y 4 Comparativos y las Realizaciones 5-10, se puede ver además que para hacer un uso completo de los nanotubos de carbono, la relación de aspecto de los nanotubos de carbono debe ser relativamente alta. Cuando la relación de aspecto de los nanotubos de carbono es relativamente pequeña (Ejemplo 4 Comparativo), aunque el rendimiento del ciclo y el rendimiento cinético de la batería han mejorado hasta cierto punto, la mejora es pequeña; y cuando la relación de aspecto es mayor que o igual a 2500:1, la mejora tanto en la adherencia de la placa de electrodo negativo como en el rendimiento de la batería ha aumentado inesperada y significativamente.
Además, a través de la comparación de los Ejemplos 1 y 2 Comparativos y las Realizaciones 1-4, se puede ver que cuando se introducen nanotubos de carbono con la misma especificación y contenido en la película de electrodo negativo, el diámetro promedio de partícula del material activo de electrodo negativo tiene un impacto significativo sobre el rendimiento de la batería. Cuando el Dv50 del material activo de electrodo negativo es demasiado pequeño (Ejemplo 1 Comparativo) o demasiado grande (Ejemplo 2 Comparativo), tanto el rendimiento del ciclo como el rendimiento cinético de la batería son deficientes. Solo cuando el diámetro promedio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo está en un intervalo de 8 pm a 14 pm, se puede garantizar que la batería tenga un rendimiento de ciclo y un rendimiento cinético excelentes.
Los datos de las Realizaciones 11-16 muestran que con el aumento de la adición de la cantidad de aglutinante negativo, también aumenta la adherencia de la placa de electrodo negativo; sin embargo, la adherencia de los aglutinantes de poliacrilato (poliacrilamida, poliacrilato de sodio, etc.) es más fuerte en comparación con los aglutinantes convencionales tales como SBR; en particular, el poliacrilato de sodio funciona mejor y puede lograr un ciclo celular y un rendimiento cinético muy buenos a niveles de adición más bajos.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Una batería secundaria (5), que comprende una placa de electrodo negativo, en donde la placa de electrodo negativo comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo dispuesta al menos sobre una superficie del colector de corriente de electrodo negativo, y la película de electrodo negativo comprende un material activo de electrodo negativo, un agente conductor y un aglutinante,
el material activo de electrodo negativo comprende SiOx (0<x<2) y grafito;
un diámetro promedio de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo es de 8 pm a 14 pm;
y el agente conductor comprende nanotubos de carbono cuya relación de aspecto es de (2500:1) a (20 000:1), opcionalmente, de (2800:1) a (10000:1).
2. La batería secundaria (5) según la reivindicación 1, en donde un diámetro promedio de partícula Dv50 del SiOx (0<x<2) es de 3 pm a 10 pm, opcionalmente de 5 pm a 8 pm.
3. La batería secundaria (5) según la reivindicación 1 o 2, en donde un diámetro promedio de partícula Dv50 de grafito es de 10 pm a 20 pm, opcionalmente de 13 pm a 18 pm.
4. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde los nanotubos de carbono son nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT).
5. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde una proporción en masa de los nanotubos de carbono en la película de electrodo negativo es inferior o igual al 1%, opcionalmente, de 0,3% a 0,6%.
6. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el aglutinante comprende uno o más de poliacrilato; opcionalmente, el aglutinante comprende poliacrilato de sodio;
y/o el contenido en peso del aglutinante en la película de electrodo negativo es de 3% a 9%, opcionalmente de 4% a 6%.
7. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde un contenido porcentual en masa W del SiOx (0<x<2) en el material activo de electrodo negativo es 15%<W<40%, opcionalmente, 20%<W<40%.
8. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el grafito se selecciona de uno o más de grafito artificial y grafito natural.
9. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde
un espesor del colector de corriente del electrodo negativo es de 4 pm a 10 pm, opcionalmente de 4 pm a 8 pm; y/o, un intervalo de rugosidad superficial Ra del colector de corriente del electrodo negativo es 1,6 pm<Ra<3,2 pm; y/o una adherencia F entre la película de electrodo negativo y el colector de corriente del electrodo negativo es de 10 N/m<F<90 N/m, opcionalmente, 30 N/m<F<80 N/m.
10. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde
una densidad compactada PD de la película de electrodo negativo es de 1,6 g/cm3<PD<2,0 g/cm3, opcionalmente, 1,65 g/cm3<PD<1,8 g/cm3; y/o,
un peso de revestimiento CW de la película de electrodo negativo es de 0,045 mg/mm2<CW<0,09 mg/mm2, opcionalmente, 0,06 mg/mm2<CW<0,08 mg/mm2.
11. La batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la batería secundaria comprende además una placa de electrodo positivo, la placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente de electrodo positivo y una película de electrodo positivo dispuesta al menos sobre una superficie del colector de corriente de electrodo positivo y que comprende un material activo de electrodo positivo, el material activo de electrodo positivo comprende Li1+yNiaCobMcO2~zAz, donde -0,2<y<0,2, 0,5<a<1, 0<b<0,3, 0<c<0,2, 0<z<0,2, y M se selecciona de uno o más de Mn y Al, y A se selecciona de uno o más de S, N, F, Cl, Br e I.
12. Un módulo de batería (4), que comprende la batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Un paquete de baterías (1), que comprende el módulo de batería (4) según la reivindicación 12.
14. Un aparato que comprende la batería secundaria (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
ES20895520T 2019-12-04 2020-11-10 Batería secundaria, módulo de batería que comprende la misma, paquete de baterías y dispositivo Active ES2940828T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911230498.XA CN112909220A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 二次电池及含有它的装置
PCT/CN2020/127897 WO2021109811A1 (zh) 2019-12-04 2020-11-10 二次电池及含有它的电池模块、电池包和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2940828T3 true ES2940828T3 (es) 2023-05-11

Family

ID=76110849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20895520T Active ES2940828T3 (es) 2019-12-04 2020-11-10 Batería secundaria, módulo de batería que comprende la misma, paquete de baterías y dispositivo

Country Status (6)

Country Link
US (2) US12355076B2 (es)
EP (1) EP3916848B1 (es)
CN (2) CN116247187B (es)
ES (1) ES2940828T3 (es)
PL (1) PL3916848T3 (es)
WO (1) WO2021109811A1 (es)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113471569B (zh) * 2021-07-08 2022-11-08 宁德新能源科技有限公司 极片、电化学装置和电子装置
CN116014064B (zh) * 2021-10-21 2025-01-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片、其制法以及包含其的二次电池、电池模块、电池包和用电装置
CN114335690B (zh) * 2021-12-31 2024-09-24 东莞新能源科技有限公司 电化学装置及电子装置
JP2023128201A (ja) * 2022-03-03 2023-09-14 株式会社Ａｅｓｃジャパン 非水電解質二次電池用負極およびそれを用いた非水電解質二次電池
CN117678089B (zh) * 2022-03-31 2026-02-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极极片、二次电池及用电装置
CN114759157B (zh) * 2022-04-29 2023-07-14 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种负极极片及其制备方法、锂二次电池
CN117059736A (zh) * 2022-05-06 2023-11-14 株式会社村田制作所 用于锂电池的负极片及包含其的锂离子二次电池
CN115832212B (zh) * 2022-05-18 2025-02-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及包含其的二次电池、电池模块、电池包、用电装置
CN115692826B (zh) * 2022-11-28 2026-03-10 欣旺达动力科技股份有限公司 一种二次电池以及用电设备
CN118507719B (zh) * 2023-02-15 2025-11-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 人造石墨负极材料及其制备方法、负极极片及二次电池
CN116314829A (zh) * 2023-04-26 2023-06-23 西安理工大学 高面容量电极的制备方法及应用
CN121123282A (zh) * 2023-06-07 2025-12-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池以及包括该二次电池的用电装置
CN116454284B (zh) * 2023-06-14 2023-09-08 蔚来电池科技(安徽)有限公司 负极极片、二次电池及包括该二次电池的装置
CN119153619A (zh) * 2023-06-14 2024-12-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极极片、电池单体、电池和用电装置
CN119230830A (zh) * 2023-06-30 2024-12-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片、电池单体、电池和用电装置
CN121123277A (zh) * 2024-06-12 2025-12-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 导电剂、负极极片、二次电池和用电装置
CN118588907B (zh) * 2024-06-19 2025-10-31 比亚迪股份有限公司 负极膜层、负极极片、二次电池和用电装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224971A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Nitto Denko Corp 画像表示装置
JP6505464B2 (ja) * 2015-02-20 2019-04-24 大阪瓦斯株式会社 リチウム二次電池用負極材料、リチウム二次電池用の負極活物質層用組成物、リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池の製造方法
KR102040545B1 (ko) 2015-10-01 2019-11-05 쇼와 덴코 가부시키가이샤 리튬 이온 이차전지의 부전극 제조용 입상 복합재
PL3333946T3 (pl) 2016-03-24 2021-07-19 Lg Chem, Ltd. Dyspersja przewodnika i akumulator wytworzony z jej użyciem
KR20190074313A (ko) 2016-11-11 2019-06-27 쇼와 덴코 가부시키가이샤 부극 재료 및 리튬 이온 전지
CN106784617B (zh) * 2016-12-15 2020-05-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种锂离子电池正极极片，其制备方法及使用该极片的电池
KR20190074322A (ko) 2016-12-15 2019-06-27 쇼와 덴코 가부시키가이샤 입상 복합재, 리튬이온 이차전지용 음극 및 그 제조 방법
WO2018117087A1 (ja) 2016-12-20 2018-06-28 日産自動車株式会社 リチウムイオン電池用負極及びリチウムイオン電池
CN107248592A (zh) * 2017-07-31 2017-10-13 鹤壁市诺信电子有限公司 一种新型高功率高能量密度锂离子电池
CN107863497A (zh) * 2017-09-11 2018-03-30 深圳市比克动力电池有限公司 锂离子电池硅负极材料及其制备方法和应用
CN107946561B (zh) * 2017-11-13 2025-09-19 深圳市比克动力电池有限公司 负极材料及其制备方法、负极极片及锂离子电池
JP6469204B1 (ja) 2017-11-28 2019-02-13 丸仲工業株式会社 保守点検作業が容易な水平搬送式の電解メッキ装置
CN116914076A (zh) 2017-12-01 2023-10-20 株式会社Lg新能源 负极和包含所述负极的锂二次电池
KR102690388B1 (ko) 2018-01-31 2024-08-01 주식회사 엘지에너지솔루션 도전재 분산액 및 음극 슬러리 제조 방법
CN108807848B (zh) * 2018-05-11 2019-10-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及含有它的二次电池
CN108807849B (zh) * 2018-05-16 2019-11-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及含有它的二次电池
CN109103443B (zh) 2018-08-08 2020-10-27 欣旺达电子股份有限公司 硅基负极材料及其制备方法
CN109411713B (zh) 2018-09-10 2022-07-22 江苏正力新能电池技术有限公司 含硅基材料的机械共包覆方法、含硅基材料及锂离子电池
CN109301184A (zh) 2018-09-10 2019-02-01 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 含硅基材料的改性复合材料、其制备方法及在锂离子电池的用途
CN109449373B (zh) * 2018-10-17 2020-09-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及电池
CN109860538B (zh) * 2018-12-20 2022-07-29 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂电池硅碳负极浆料及其制备方法、锂离子电池
CN110148751B (zh) * 2019-06-19 2021-01-12 桑德新能源技术开发有限公司 一种硅碳负极及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3916848A1 (en) 2021-12-01
EP3916848B1 (en) 2023-02-22
WO2021109811A1 (zh) 2021-06-10
CN116247187A (zh) 2023-06-09
CN112909220A (zh) 2021-06-04
US20250336962A1 (en) 2025-10-30
EP3916848A4 (en) 2022-06-15
US12355076B2 (en) 2025-07-08
CN116247187B (zh) 2026-03-03
US20220052341A1 (en) 2022-02-17
PL3916848T3 (pl) 2023-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2940828T3 (es) Batería secundaria, módulo de batería que comprende la misma, paquete de baterías y dispositivo
ES2926653T3 (es) Batería secundaria y aparato que incluye la batería secundaria
ES2956010T3 (es) Batería de iones de litio
ES2970511T3 (es) Batería secundaria y aparato que contiene la batería secundaria
ES3013601T3 (en) Negative electrode sheet and battery
EP3783709B1 (en) Negative electrode piece, secondary battery, battery module, battery pack and device
WO2022206877A1 (zh) 电化学装置及电子装置
WO2021027782A1 (zh) 补锂负极极片、其制备方法、及其相关的锂离子电池、电池模块、电池包和装置
WO2024109530A1 (zh) 负极极片及包含其的二次电池
ES2937357T3 (es) Material activo de electrodo negativo, batería y dispositivo
CN117293274A (zh) 负极极片及其制备方法、电池和用电装置
CN116636050A (zh) 负极极片及二次电池、电池包、电池模块和用电装置
WO2022021135A1 (zh) 电池模组、电池包、装置以及电池模组的制造方法和制造设备
WO2024016940A1 (zh) 正极片、二次电池、电池模组、电池包和用电装置
ES3037555T3 (en) Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
CN115842109A (zh) 一种正极材料及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
US20250379232A1 (en) Secondary battery and electric apparatus including such secondary battery
JP2024534520A (ja) 改質正極材料、その製造方法、正極シート、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置
WO2023070988A1 (zh) 电化学装置和包含其的电子装置
CN116724002A (zh) 复合人造石墨及其制备方法及包含所述复合人造石墨的二次电池和用电装置
ES3021934T3 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for preparing same, and lithium secondary battery comprising same
CN118044000A (zh) 负极极片、二次电池及用电装置
CN115832221A (zh) 极片结构、二次电池及用电装置
CN120016032A (zh) 电池单体、电池装置和用电装置
WO2025091891A1 (zh) 二次电池和用电装置