RS67503B1 - Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje - Google Patents

Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje

Info

Publication number
RS67503B1
RS67503B1 RS20251030A RSP20251030A RS67503B1 RS 67503 B1 RS67503 B1 RS 67503B1 RS 20251030 A RS20251030 A RS 20251030A RS P20251030 A RSP20251030 A RS P20251030A RS 67503 B1 RS67503 B1 RS 67503B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
separator
layer
lithium
batteries
coated
Prior art date
Application number
RS20251030A
Other languages
English (en)
Inventor
Steven A Carlson
Benjamin Sloan
David W Avison
Original Assignee
Lg Energy Solution 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
Application filed by Lg Energy Solution Ltd filed Critical Lg Energy Solution Ltd
Publication of RS67503B1 publication Critical patent/RS67503B1/sr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52—Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0407—Methods of deposition of the material by coating on an electrolyte layer
    • 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
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H01M50/434—Ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • 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
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

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

Description

[0001] Opis
[0003] POLJE PRONALASKA
[0005] Ovaj pronalazak se generalno odnosi na oblast baterija i drugih ćelija za proizvodnju električne struje, kao što su kondenzatori i litijum-jonski kondenzatori. Konkretno, ovaj pronalazak se odnosi na separatore za litijumske baterije i srodne metode proizvodnje.
[0006] Zahtevani pronalazak se odnosi na separatore za litijumske baterije i litijumske baterije koje uključuju takve separatore.
[0008] POZADINA PRONALASKA
[0010] Tokom ove prijave, različiti patenti se odnose na identifikacioni citat. Obelodanjivanja patenata navedenih u ovoj prijavi potpunije opisuju stanje tehnike na koje se ovaj pronalazak odnosi.
[0011] US 7066971 otkriva metode priprema sklopa katode/separatora za upotrebu u elektrohemijskim ćelijama u kojima se zaštitni sloj premaza, kao što je sloj koji provodi jedan jon, nanosi na privremenu nosačku podlogu, zatim se mikroporozni sloj separatora nanosi na zaštitni sloj premaza, a zatim se aktivni sloj katode nanosi na sloj separatora, pre uklanjanja prevremene nosačke podloge sa zaštitnog sloja premaza.
[0012] Litijumske baterije se široko koriste u prenosivoj elektronici, kao što su pametni telefoni i prenosivi računari. Među novim aplikacijama za litijumske baterije su baterije velike snage za hibridna, plug-in hibridna i električna vozila. Međutim, široko prihvatanje električnih vozila zahteva baterije koje se mogu konstruisati po nižoj ceni i da uključuju poboljšane sigurnosne funkcije.
[0013] Postojeći procesi za proizvodnju litijumskih baterija, uključujući punjive i ne punjive litijumske baterije, i druge vrste baterija, su relativno spori, složeni i skupi. Na primer, punjive litijum-jonske baterije se obično konstruišu prepletanjem traka različitih slojeva baterije kako bi se formirala grupa. Ovi slojevi mogu uključivati plastični separator, provodnu metalnu podlogu sa katodnim slojem obloženim sa obe strane, drugi plastični separator i drugu provodnu metalnu podlogu sa anodnim slojem obloženim sa obe strane. Ovo preklapanje se obično vrši na proizvodnoj opremi koja je neefikasna i skup za izgradnju i rad. Dakle, postoji potreba za proizvodnim tehnikama koje ne zahtevaju preplitanje diskretnih slojeva baterije.
[0014] Kao što je gore navedeno, trenutne litijumske baterije su proizvedene korišćenjem metalnih podloga. Tokom proizvodnje, ove metalne podloge se obično režu u diskretne grupe baterije. Poznato je da ovo dovodi do metalnih fragmenata koji su utisnuti u separator ili drugi deo gotove baterije, što može dovesti do kratkog spoja ili drugog opasnog stanja.
[0015] Dakle, postoji potreba za poboljšanim proizvodnim tehnikama koje eliminišu ove bezbednosne probleme.
[0016] [0007] Pored toga, jedan od poznatih izazova u smanjenju troškova litijum-jonskih baterija je sastav katode. U tom smislu, katodni materijal često sadrži trideset procenata, ili više, od ukupnih troškova baterije. Tako je povećano interesovanje za korišćenje mangana i njegovih oksida kao katodnog materijala, jer je mangan znatno jeftiniji od drugih katodnih materijala i nalazi se u izobilju u prirodi. Međutim, kada se koristi kao katoda u litijum-jonskim baterijama, mangan se lako rastvara, naročito na višim temperaturama. Tokom rada, rastvoreni joni mangana se deponuju na separatoru i anodi što dovodi do smanjenog trajanja baterije. Štaviše, ovaj problem migracije nije ograničen na mangan. U tom smislu, došlo je i do pomaka u industriji baterija na katode koje sadrže nikl-mangan-kobalt oksid (NMC) i, posebno, NMC bogat niklom. Međutim, joni nikla i kobalta, kao što su joni mangana, difuziraju kroz separator i na anodu, smanjujući životni vek baterije. Prema tome, bilo bi korisno ako bi se migracija ovih metala (npr. mangana, nikla i kobalta) mogla kontrolisati i eliminisati.
[0018] REZIME PRONALASKA
[0020] To je predmet ovog pronalaska da obezbedi grupu baterije ili bateriju koja bi mogla biti proizvedena na manje složene, jeftinije i veće brzine automatizovane opreme za obradu nego, na primer, oprema koja se koristi za prenosne računarske baterije. Drugi objekat je obezbediti bateriju koja je jeftinija za izradu od postojećih baterija, i koja bi mogla da koristi prelazne metale, kao što su mangan, nikl i kobalt, ali kontroliše migraciju ovih metala, bez smanjenja životnog veka baterije.
[0021] Ovaj pronalazak ispunjava gore navedene objekte kroz grupu baterije i baterije opisane ovde. Ovde grupu baterije i baterije opisane uključuju različite premaze i materijale koji su opisani u nastavku. Primeri baterija na koje je sadašnji pronalazak primenjiv uključuju jednu ćeliju za proizvodnju električne struje i više ćelija za proizvodnju električne struje u kombinaciji u kućištu ili pakovanju. Jedna takva vrsta baterije je litijumska baterija, uključujući, na primer, punjive ili sekundarne litijum-jonske baterije, ne punjive ili primarne litijum-metalne baterije, punjive litijumske metalne baterije i druge vrste baterija kao što su punjive litijumske metalne legure.
[0022] Ovde opisanu grupu baterije uključuju separator, elektrodu i kolektor struje. Grupu baterije koji sadrži pozitivnu elektrodu u kombinaciji sa grupu baterije koji sadrži negativnu elektrodu, zajedno, formiraju bateriju. Grupe baterija i baterije opisane ovde uključuju separator da bi dve elektrode odvojile kako bi se sprečili električne kratke spojeve, a takođe omogućava transport litijumskih jona i bilo kojih drugih jona tokom prolaska struje u elektrohemijskoj ćeliji. Primeri separatora koji mogu biti korištene u litijumskim baterijama uključuju keramičke separatore i poliolefinske separatore. Keramički separatori uključuju separatore koji sadrže neorganske okside i druge neorganske materijale.
[0023] Grupu baterije i baterije opisane ovde uključuju elektrodu koja sadrži elektroaktivni materijal. Sloj elektrode može biti konfigurisan da funkcioniše kao anoda (negativna elektroda) ili katoda (pozitivna elektroda). U litijum-jonskoj bateriji, na primer, električna struja se generiše kada litijumski joni difuziraju od anode do katode kroz elektrolit. Primeri elektroaktivnih materijala koji se mogu koristiti u litijumskim baterijama uključuju, na primer, litijum kobalt oksid, litijum mangan oksid, litijum gvožđe fosfat, litijum nikl-mangan kobalt oksid (NMC) i sumpor kao elektroaktivne materijale u katodnim slojevima i litijum titanat, litijum metal, silicijum, litijum interkalirani grafit i litijum-interkalirani ugljenik kao elektroaktivni materijali u anodnim slojevima.
[0024] [0012] Ove grupe baterije i baterije opisane ovde takođe uključuju strujni kolektor, koji može biti jedan ili više slojeva za prikupljanje struje koji se nalaze u blizini sloja elektrode. Jedna od funkcija kolektora struje je da obezbedi električno provodljiv put za protok struje u i od elektrode i efikasnu električnu vezu sa spoljnim kolom na ćeliju. Strujni kolektor može uključivati, na primer, jedan provodni metalni sloj ili premaz, kao što je sloj sinterovanih metalnih čestica o kojem se ovde govori. Kao što je objašnjeno u nastavku, primerni provodni metalni sloj koji bi mogao da funkcioniše kao kolektor struje je sloj sinterovanih metalnih čestica koje sadrže nikl, koji se može koristiti i za anodu ili katodni sloj. U izvođenju pronalaska, provodni metalni sloj može da sadrži aluminijum, kao što je aluminijumska folija, koji se može koristiti kao kolektor struje i podloge za pozitivne elektrode ili katodnog sloja. U drugim varijantama provodni metalni sloj može da sadrži bakar, kao što je bakarna folija, koji se može koristiti kao kolektor struje i podloge za negativne elektrode ili anodnog sloja.
[0025] Baterije opisane ovde takođe uključuju elektrolit, kao što su one koje su korisne u litijumskim baterijama. Pogodni elektroliti uključuju, na primer, tečne elektrolite, gel polimerne elektrolite i čvrste polimerne elektrolite. Pogodni tečni elektroliti uključuju, na primer, LiPF ₆ rastvore u mešavini organskih rastvarača, kao što je mešavina etilen karbonata, propilen karbonata i etil metil karbonata.
[0026] Separator pronalaska je definisan u nezavisnom zahtevu 1, a preferirana otelotvorenja su navedena u zavisnim zahtevima 2-10. Litijumska baterija pronalaska je definisana u nezavisnom zahtevu 11, a preferirana otelotvorenja su navedena u zavisnim zahtevima 12-15. Ostala otkrića relevantna za razumevanje zahtevanog pronalaska data su ovde.
[0027] U jednom izvođenju ovaj pronalazak uključuje litijumsku bateriju koja se sastoji od: anoda, katoda, pri čemu katoda sadrži jedan ili više prelaznih metala, elektrolit i porozni separator ubačen između katode i anode, pri čemu separator sadrži anjonsko jedinjenje. U jednom izvođenju anoda sadrži litijum metal. U jednom izvođenju katoda sadrži jedan ili više prelaznih metala izabranih iz grupe koja se sastoji od mangana, nikla i kobalta. U jednom izvođenju porozni separator sadrži jedan ili više neorganskih oksida ili nitrida. U jednoj izvođenju separator sadrži boemit. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje sadrži dve ili više anjonskih grupa. U jednom izvođenju biraju se anjonske grupe iz grupa koja se sastoji od sulfonata i karboksilata. U jednom izvođenju katjon anjonskih grupa sadrži litijum-jon. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje sadrži više od oko 0,1 težine procenata težine poroznog separatora. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje je antrahinon. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje je fotosenzibilizator. U jednom izvođenju fotosenzibilizator je čistač kiseonika. U jednom izvođenju separator sadrži polimer formiran apsorpcijom fotona od strane fotosenzibilizatora. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje je oksidator litijum metala. U jednom izvođenju porozni separator ima prosečan prečnik pora manji od oko 100 nm. U jednom izvođenju porozni separator je čistač HF u elektrolitu. U jednom izvođenju porozni separator inhibira migraciju katjona prelaznih metala kroz separator. U jednom izvođenju katoda i anoda se sastoji od slojeva elektroda i jedan ili više slojeva elektroda su obloženi na separatoru.
[0028] U jednom izvođenju ovaj pronalazak uključuje separator za ćeliju koja proizvodi električnu struju koja sadrži: jedan ili više neorganskih oksida ili nitrida, vezivo i anjonsko jedinjenje. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje je izabrano iz grupe koja se sastoji od sulfonata i karboksilata. U jednom izvođenju anjonsko jedinjenje je oksidant litijum metalnih dendrita. U jednom izvođenju, anjonsko jedinjenje je fotosenzibilizator.
[0029] U jednom izvođenju ovaj pronalazak obuhvata grupu baterije koji se sadrži: porozni separator, sloj elektrode pored poroznog separatora, strujni kolektor sloj obložen na sloju elektrode, i armaturno područje duž jedne ili više ivica grupu baterije, pri čemu armaturno područje sadrži polimer. U jednoj varijanti armaturno područje sadrži polimer impregniran u porama poroznog separatora. U jednom izvođenju armaturno područje sadrži sloj polimera koji prekriva porozni separator. U jednoj varijanti porozni separator dalje sadrži fotosenzibilizator.
[0031] KRATAK OPIS CRTEŽA
[0032] Karakteristike i prednosti ovog obelodanjivanja će biti potpunije shvaćene u odnosu na sledeći, detaljan opis kada se uzme u vezi sa pratećim brojkama, pri čemu:
[0034] SL. 1 je pogled poprečnog preseka delimično sklopljene grupu baterije 1 koji pokazuje porozni separator 20 obložen preko podloge 10 i premaz za odvajanje 30. SL. 2 je pogled poprečnog preseka na grupu baterije iz SL.1, sa dodatkom trake elektroda 40a, 40b obložene preko sloja poroznog separatora 20.
[0036] SL. 3 je planski prikaz na grupu baterije prikazane na SL.2.
[0038] SL. 4 je pogled poprečnog preseka na grupu baterije iz SL.2 i 3, sa dodatkom sloja kolektora struje 50 obložene preko trake elektroda i armaturnih područja 52 obložene preko sloja separatora 20.
[0040] SL. 5 je planski prikaz na grupu baterije iz SL.4, sa dodatkom provodljive trake za zakrpu 60 na armaturnih područja 52, i dalje ukazuje na lokaciju proreznih linija S<1>, S<2>i S<3>.
[0042] SL. 6 je planski prikaz sklopa grupu baterije prikazan na SL.5 nakon što je izvršen korak rezanja.
[0044] DETALJAN OPIS
[0046] Ovaj pronalazak se odnosi na grupu baterije za upotrebu u baterijama, kao što su litijum-jonske baterije i litijum-metalne baterije, kao i metode izrade takvih baterija i srodnih nanoporoznih separatora. Između ostalih prednosti, obložene grupe baterije i baterije ovog pronalaska imaju niže troškove i pružaju poboljšanu sigurnost.
[0047] Ovaj pronalazak uključuje, ali nije ograničen na, sledeće dizajne za litijumske baterije i grupe i metode izrade takvih baterija. U sledećim primerima, obložena grupa može biti ili anodna grupa ili katodna grupa, u zavisnosti od odabranog materijala elektrode. Zahtevani pronalazak se odnosi na separatore za litijumske baterije i litijumske baterije koje uključuju takve separatore.
[0048] Jedan aspekt ovog pronalaska će biti opisan u odnosu na proces za proizvodnju litijumske baterije. Jedan pogodan proces je opisan u aplikaciji u toku SAD br.15/130,660 . . Proces može koristiti podlogu za višekratnu upotrebu 10, na koju su obloženi različiti slojevi baterije. Kada se sastavi baterija, slojevi baterije (npr. elektroda, separator, kolektor struje) se raslojavaju od podloge 10 i podloga se može ponovo koristiti za stvaranje drugu grupu baterija prema istom procesu. Upotreba podloge za višekratnu upotrebu obezbeđuje uštedu troškova i smanjuje otpad. Međutim, primećeno je da se ovaj isti proces može obaviti i korišćenjem jednokratne podloge.
[0049] Prvi korak procesa uključuje oblaganje podloge 10 sa premaz za odvajanje 30.
[0050] Podloga 10 i premaz za odvajanje 30 će se ovde navoditi, kolektivno, kao sloj za odvajanje. Podloga 10 može sadržavati bilo koji jaki, otporan na toplotu film, kao što je polietilen tereftalat ("PET"), polietilen-naftalat ("PEN") ili drugi poliesterski film. U poželjnom izvođenju, podloga 10 može da sadrži 75-125 µm debljine PET filma. PET obezbeđuje robustan supstrat za obelodanjeni proces, jer ima visoku zateznu čvrstoću, i je hemijski, termički i dimenzionalno stabilan. Povoljno, kao rezultat debljine, otpornost na kidanje i otpornost na izobličenje PET filma, široke rolne, kao što su one koji imaju širinu od 1,5-2,0 metara, mogu se brzo i pouzdano obraditi. Na primer, obložene grupe baterije mogu se obrađivati pri brzinama od 125 m/min.
[0051] Otporan na toplotu i kompresiju porozni separatorski sloj 20 je zatim obložen na sloj za odvajanje. Obloženi separatorski sloj 20 može biti tanji od poznatih samostojećih separatora. Obloženi separatorski sloj 20 je takođe veoma kompatibilan sa roll-to-roll premazni proces, kao što je gore opisano.
[0052] U jednoj varijanti, sloj separatora je obložen debljinom od 5-8 µm preko pune širine filma za odvajanje. SL.1 prikazuje primer poprečnog preseka sklopa 1 nakon premazivanja separatora 20 na podlogu 10 i premaza za odvajanje 30.
[0053] Primeri odgovarajućeg separatora sloja 20 za ovaj pronalazak uključuju, ali nisu ograničeni na, porozni separator premaza opisanih u SAD Pat. br.6,153,337 i 6,306,545 na Carlson et al., SAD Pat. br.6,488,721 i 6,497,780 Carlson i SAD Pat. br.6,277,514 na Ying et al. Neke od ovih referenci otkrivaju keramičke slojeve separatora od boemita, koji su pogodni za upotrebu sa ovim pronalaskom. Vidi, na primer, SAD Pat. br.6,153,337, Col. 4, II. 16-33, Col.8, II.8-33, Col.9, I.62 - Col.10, I.22 i Col.18, I.59 - Col.19, I.13; SAD Pat. br.6,306,545, Col.4, I.31 - Col.5, I.17 i Col.10, II.30-55; i SAD Pat. br.6,488,721, Col. 37, II.44-63. SAD Pat. br.6,497,780 otkriva slojeve od boemita keramičkih separatora, kao i druge keramičke slojeve separatora, uključujući i one sa kserogel ili sol gel strukturom, od kojih su svi pogodni za upotrebu sa ovim pronalaskom. Videti, na primer, SAD Pat. br. 6,497,780, kol.8, I.66 - kol.10, I.23 i kol.11, I.33 - kol.12, I.3. SAD Pat. br.6,277,514 uči premazivanje jednog ili više zaštitnih slojeva premaza na keramički separatorski sloj od boemita. Ovi zaštitni slojevi premaza uključuju neorganske slojeve dizajnirane da zaštite površinu metalne anode, kao što je litijum metalna anoda. Vidi, na primer, SAD Pat. br.
[0054] 6,277,514, kol.5, I.56 - kol.6, I.42, kol.9, II.14-30, kol.10, II.3-43, kol.15, II.27-56 i kol.
[0055] 16, II.32-42.
[0056] Poželjni slojevi separatora pogodni za upotrebu sa ovim pronalaskom su takođe opisani u SAD Pat. br. izd. br.2013/0171500 od Ksu et al. Jedan takav separator sadrži mikroporozni sloj koji sadrži (a) najmanje 50% po težini aluminijumskog boemita i (b) organskog polimera, pri čemu je aluminijum boemit površinski modifikovan tretmanom organskom kiselinom da se formira modifikovani aluminijum boemit. Vidi, na primer, Pars.
[0057] 28, i 34-36. Organska kiselina može biti sulfonska kiselina, poželjno aril sulfonska kiselina ili toluensulfonska kiselina, ili karboksilna kiselina. Modifikovani boemit može imati sadržaj Al ₂ O ₃ u rasponu od 50 do 85% po težini, ili poželjno u rasponu od 65 do 80% od težinu. Separator može sadržavati 60 do 90% po težini modifikovanog aluminijum oksida, ili poželjno 70 do 85% po težini modifikovanog boemita. U izvođenju pronalaska, mikroporozni sloj može biti sloj kserogela. Organski polimer može sadržavati polimer poliviniliden fluorida. Separatorski sloj 20 može dalje sadržavati kopolimer prvog fluorisanog organskog monomera i drugog organskog monomera.
[0058] Ostali poželjni slojevi separatora pogodni za upotrebu u izvođenju ovog pronalaska su opisani u međunarodnu apl. br. VO2014/179355 od Avison et al. Slojevi separatora opisani u toj aplikaciji uključuju boemit, razne druge pigmente i njihove mešavine. Vidi, na primer, WO2014/179355, Pars.4-6, 8, 21, 26 i 27. U poželjnom izvođenju, separatorski sloj je nanoporozni neorganski keramički separator. Tačnije, nanoporozni separator baterija uključuje keramičke čestice i polimerno vezivo, pri čemu porozni separator ima poroznost između 35-50% i prosečnu veličinu pora između 10-90 nm, ili poželjno između 10-50 nm. Keramičke čestice mogu biti čestice neorganskog oksida ili neorganske čestice nitrida.
[0059] Poželjno, porozni keramički separator pokazuje manje od 1% skupljanja kada je izložen temperaturi od 200° C najmanje jedan sat. Keramičke čestice mogu uključivati najmanje jedan od Al<2>O<3>ili alumina, AlO (OH) ili boemit, A1N, BN, SiN, ZnO, Zr0 ₂ , SiO ₂ , ili njihove kombinacije. U poželjnom izvođenju, keramičke čestice uključuju između 65-100% boemita i ostatak, ako ih ima, BN. Alternativno, keramičke čestice mogu uključivati između 65-100% boemita i ostatak, ako ih ima, od A1N. Polimerno vezivo može uključivati polimer, kao što su poliviniliden difluorid (PVdF) i njihovi kopolimeri, polivinil etri, uretani, akrili, celuloza, stiren-butadien kopolimeri, prirodne gume, hitozan, nitrilne gume, silikonski elastomeri, PEO ili PEO kopolimeri, polifosfazeni, i njihove kombinacije.
[0060] U jednom izvođenju, separatorski sloj sadrži neorganski oksid koji je površinski modifikovan tretmanom sa organskom sulfonskom kiselinom da se formira modifikovani neorganski oksid i takođe sadrži neorganski oksid koji nije površinski modifikovan tretmanom sa organskom sulfonskom kiselinom. U jednom izvođenju, organska sulfonska kiselina je aril sulfonska kiselina, a poželjnije toluensulfonska kiselina. U jednom izvođenju, neorganski oksid sadrži boemit. U jednom izvođenju, boemit je površinski modifikovan tretmanom sa organskom sulfonskom kiselinom da se formira modifikovani hidratizovani aluminijum oksid. U jednom izvođenju, mešavina tretiranih i ne-tretiranih neorganskih oksida je u odnosu od oko 1:3 do 3:1 po težini, poželjno u rasponu od oko 2:3 do 3:2. U jednoj varijanti, materijal za umrežavanje, kao što je izocijanat, se dodaje da obezbedi dodatnu mehaničku čvrstoću separatora. Poželjni su multifunkcionalni izocijanati. Procenat težine izocijanata je obično u rasponu od 1 do 10% težine polimera u separatoru sa oko 6% po težini je poželjan nivo.
[0061] U jednom izvođenju, ekstrakcija vode se vrši na separatoru kako bi se uklonili svi vodorastvorni materijali iz separatora, kao što je organska sulfonska kiselina. Ova ekstrakcija vode je, poželjno, urađena pre nego što se separator koristi u izgradnji baterije. Jedan od načina za izvođenje takve ekstrakcije vode je korišćenje uranjanja u vodeno kupatilo na oko 80° C, što je veoma kompatibilno sa proizvodnim procesom velike brzine o kojem smo gore govorili. Osim toga, u vreme uranjanja, anjonski tretman (o čemu se dalje govori) može se primeniti na separator.
[0062] Između ostalih prednosti, ekstrakcija vode povećava procenat poroznosti separatora, što obezbeđuje bolju jonsku provodljivost elektrolita i veću mehaničku čvrstoću separatora, za određeni procenat poroznosti. Na primer, neke od organske sulfonske kiseline koja nije kovalentno vezana, ili na drugi način snažno vezana, za neorganski oksid može se ukloniti ekstrakcijom vode. Na primer, separator koji sadrži neorganski oksid tretiran organskom sulfonskom kiselinom može pokazati gubitak težine od oko 1% nakon ekstrakcije vode. Ovo smanjenje težine je dovoljno da se poveća procenat poroznosti separatora za 2 do 3% i poveća mehaničku čvrstoću separatora za 10% ili više.
[0063] [0031] U jednom izvođenju ovog pronalaska, separator se suši na temperaturi od najmanje 130° C do temperature od čak 240° C, poželjno u uslovima vakuuma. U jednoj varijanti, ovo sušenje na visokim temperaturama se vrši duže od 1 sata, a poželjno više od 3 sata. U jednom izvođenju, vakuum sušenje se vrši u suvoj ćeliji koja sadrži elektrode i separator pre punjenja ćelije sa elektrolitom. Ovo sušenje separatora na visokoj temperaturi, posebno u vakuumskim uslovima, korisno je za povećanje mehaničke čvrstoće separatora, obično za najmanje 10%, i za smanjenje preostalog sadržaja vode koji može degradirati bateriju, kao što je u formiranju bilo HF i drugih proizvoda raspadanja elektrolita soli reakcijom sa vodom. Ovo smanjenje sadržaja vode zauzvrat uzrokuje manje rastvaranje nikla, mangana i drugih prelaznih metala u katodama kako bi se sprečila njihova neželjena difuzija kroz separator u anodu. Ovo smanjenje sadržaja vode sušenjem na visokoj temperaturi, omogućeno veoma visokom toplotnom stabilnošću keramičkih separatora, takođe doprinosi efikasnijem formiranju ciklusa baterije za formiranje anoda i katodnih stabilizacionih slojeva, koji se obično nazivaju slojevi čvrstog elektrolitnog interfejsa (SEI) (o čemu se dalje govori u nastavku), što obezbeđuje duži životni vek ciklusa i bolju sposobnost brzine.
[0064] Kako se industrija litijum-jonskih baterija kreće ka upotrebi katoda prelaznih metala, kao što su NMC i drugi sa većim sadržajem nikla i mangana, poželjno je da se inhibira difuzija i migracija rastvorenih metalnih jona (npr. nikla i jona mangana) u i kroz separator i na anodu. U jednom primeru, litijum-jonska baterija je konstruisana sa poroznim separatorom koji sadrži boemitne pigmente sa prosečnom veličinom primarnih čestica od oko 35 nm i katode koje sadrže nikl-mangan-kobalt oksid (NMC). Mala veličina pora obezbeđuje efikasnu difuziju malih litijumskih jona (sa pripadajućim kompleksom organskih karbonata ili drugih molekula elektrolita rastvarača) sa malim ili nikakvim gubitkom jonske provodljivosti. Utvrđeno je da je difuzija jona mangana i nikla iz katoda koje sadrže niklmangan-kobalt oksid (NMC) katode je inhibirana od prolaska u separator i u anoda područja gde može doći do neželjene degradacije hemije baterije. Inhibicija difuzije teških i većih metalnih jona, kao što su mangan i nikl, može se videti, na primer, odsustvom bilo kakve obojenosti od ovih metalnih jona u belim separatorima ovog pronalaska. Poređenja radi, takva inhibicija nije pronađena kod poliolefina i keramikom obložene poliolefinske separatore gde je keramički premaz imao pore do 500 nm ili više u prečniku.
[0065] Ako se želi povećana inhibicija difuzije, porozni separator se može tretirati anjonskim, dianjonskim i drugim materijalima. Takvi tretmani dodatno smanjuju veličinu pora i obezbeđuju napunjene vrste na zidovima pora, što može poboljšati katjonsku prirodu aluminijuma ili drugog neorganskog elementa neorganskog oksida ili neorganskog nitrida separatora. Takvi tretirani separatori funkcionišu za čišćenje i uklanjanje HF i drugih proizvoda razgradnje, kao što su POF ₃ , litijumske soli elektrolita i povećavaju životni vek ciklusa, u poređenju sa poznatim separatorima. Tipično, anjonsko jedinjenje se primenjuje na separator iz rastvora koji sadrži najmanje 2%, a poželjno 10% ili više, anjonskog jedinjenja. Anjonsko jedinjenje može sadržavati 0,1 procenat težine ili veći od težine separatora.
[0066] U jednom izvođenju, tretman separatora može da sadrži jedinjenje sa samo jednom anjonskom grupom, koja kompleksira (ili pričvršćuje) na aluminijum ili drugu katjonsku grupu separatora i samim tim nema anjonske grupe koja ostaje slobodna za kompleksiranje sa bilo kojim katjonima prelaznih metala koji difuziraju iz katode. Na primer, jedinjenje sa jednom anjonskom grupom može biti jedinjenje antrakinona, kao što je antrakinon-2-sulfonat (AQS). AQS može biti natrijumova so ili, poželjno, litijumska so. Iako je separator (nakon tretmana sa AQS ili drugo monoanjonsko jedinjenje) nema slobodnu preostalu anjonsku grupu koja se kompleksira sa katjonima prelaznih metala, može sprečiti difuziju katjona prelaznih metala u separator i kroz separator smanjenjem veličine pora, naročito kada je prosečna veličina pora manja od oko 50 nm u prečniku i / ili kada je anjonsko jedinjenje relativno veliko i u planarnom obliku, kao što je slučaj sa AQS i antrakinon-2,6-disulfonat (AQdiS). Separatori tretirani monoanjonskim jedinjenjima, kao što je AQS, i dalje će funkcionisati kao fotosenzibilizator, oksidator litijuma metala i čistač kiseonika nakon njihovog smanjenja, kao što je opisano u nastavku za separatore tretirane AQdiS i drugim dianjonskim jedinjenjima.
[0067] Alternativno, tretman separatora koristi jedinjenje sa dva ili više anjonskih grupa. U takvim jedinjenjima, jedan od anjonskih grupa kompleksa na aluminijuma ili druge neorganske katjonske grupe separatora, dok su druge anjonske grupe ostaju slobodni i dostupni za kompleksiranje sa bilo kojim niklom, manganom ili drugim jonima prelaznih metala iz katode koji mogu da difuziraju u separator.
[0068] Anjonske grupe jedinjenja sa dve ili više anjonskih grupa sadrže anjone odabrane iz grupe koja se sastoji od sulfonata i karbonata, i njihove kombinacije. Jedinjenje sa dve ili više dianjonskih grupa može uključivati jedinjenje antrakinona, kao što je, na primer, AQdiS natrijumova so ili litijumska so. Vodeni rastvor AQdiS, posebno kada se zagreva iznad 80° C da obezbedi veću koncentraciju AQdiS, lako kompleksira na keramički separator, kao što su separatori koji sadrže boemit. Ovaj kompleks se ne rastvara elektrolitima koji se koriste u litijumskim baterijama i, na taj način, ostaje u porama separatora da deluje kao inhibitor difuzije. Kada su pore keramičkog separatora nanoporozne, kao što je sa prosečnom veličinom pora manjom od oko 100 nm, neke od sulfonatnih grupa dijanjonskih jedinjenja, kao što je ASdiS, sterički nisu u stanju da se kompleksuju sa katjonskim delom separatora. Ovo je korisno jer ove grupe jedinjenja ostaju slobodne da se kompleksiraju sa niklom, manganom i drugim jonima prelaznih metala i smanjuju njihovu neželjenu difuziju u anodu.
[0069] Neki od dijanjonskih jedinjenja pogodnih za upotrebu sa ovim pronalaskom, kao što su antrakinon jedinjenja sa dva ili više dijanjonskih grupa, imaju korisne osobine pored smanjenja difuzije katjona prelaznih metala u anodu. Ove dodatne korisne osobine uključuju, na primer, funkcionisanje kao fotoinicijator, i za reagovanje sa i oksidaciju bilo kog metalnog litijuma koji dođe u kontakt sa separatorom. AQdiS ima umereno jak apsorpcioni vrh oko 320 nm sa apsorpcijom do oko 400 nm i efikasan je fotosenzibilizator UV stvrdnjavanja za fotopolimerizaciju monomera i oligomera. Ovaj atribut je koristan u vezi sa postupkom ojačavanja ivice opisanim ovde, kao i za poboljšanje ukupne mehaničke čvrstoće separatora. Korišćenje toplog vodenog rastvora AQdiS za tretman keramičkog separatora, kao što je onaj koji sadrži boemit, može da obezbediti snažno apsorbujuči AQdiS fotosenzibilizator sa optičkom gustinom koja je 0.3 ili veća od gustine separatora pre tretmana.
[0070] Generalno se podrazumeva da se bezbednost litijumskih baterija može poboljšati smanjenjem ili uklanjanjem kiseonika prisutnog u elektrolitu, jer niži sadržaj kiseonika smanjuje zapaljivost. U tom smislu, fotosenzibilizacija od strane AQdiS uključuje fotoindukovanu redukciju AQdiS, i tipično apstrakciju atoma vodonika iz fotosenzibilizovanog jedinjenja. Prolazni, fotoreducirani, AQdiS reoksidira u prisustvu kiseonika nazad u originalni AQdiS. Ova vrsta reverzibilne reakcije fotosenzibilizatora je korisna u uklanjanju kiseonika iz sistema, kao što je elektrolit baterije. Određena jedinjenja antrakinona, kao što je AQdiS, smanjuju se kontaktom sa litijum metalom i mogu da funkcionišu da oksidiraju bilo koje litijum metalne dendrite koji dođu u kontakt sa njima. Pošto se reducirana jedinjenja antrakinona, u prisustvu bilo kog kiseonika, mogu oksidirati nazad u prvobitno jedinjenje antrakinona, jedno jedinjenje antrakinona može smanjiti brojne atome litijuma tokom životnog veka baterije, pod uslovom da postoji kiseonik koji oksidira reducirano jedinjenje antrakinona.
[0071] Separatori se takođe mogu kalandrirati kako bi se dodatno smanjila veličina njihovih pora kako bi se poboljšala njihova inhibicija mangana i drugih velikih, difuzija jona teških metala, kao i da se poveća njihova mehanička čvrstoća. Na primer, utvrđeno je da kalandriranje koje smanjuje debljinu separatora za oko 8% povećava zateznu čvrstoću separatora boemita za oko 15%.
[0072] [0040] U jednoj varijanti, separator je obložen slojem metalnog litijuma da bi se "prelitizovala" baterija, kao što je, na primer, baterija koja sadrži silicijum u anodi. U tom smislu, kada se litijum-jonska ćelija puni po prvi put, litijumski joni difuziraju iz katode i uvode se u anodu gde se reduciraju na litijum metal. Kao rezultat toga, proizvod razgradnje litijuma metala i elektrolita, poznat kao čvrsti elektrolitni interfejs (SEI), lako se formira na površinama anode, pri čemu tanki SEI sloj sadrži litijum i elektrolit reakcijske komponente. Kako se formira SEI sloj, deo litijuma koji se unosi u ćelije preko katode je nepovratno vezan i na taj način uklonjen iz cikličnog rada, tj. iz kapaciteta koji je na raspolaganju korisniku. Ovaj proces može potrošiti oko 10% do 20% kapaciteta litijum-jonske ćelije i čak 50% u zavisnosti od količine silicijuma u anodi. Zbog toga je korisno "prelitizovati" anodu (tj, učiniti više litijuma dostupnim kao aktivni materijal anode) kako bi se minimizirala potrošnja litijuma prvog ciklusa punjenja i pražnjenja i na time i nepovratni gubitak kapaciteta.
[0073] Termalni raspad i drugi bezbednosni problemi vezani za toplotu sa litijum-jonskim i drugim litijumskim baterijama su dobro poznati. Zbog toga, tanak sigurnosni sloj za gašenje (nije prikazan) može se opciono primeniti na stranu separatora 20 obloženoj grupi. Sloj sigurnosnog isključivanja brzo isključuje rad baterije kada temperatura ćelije dostigne temperaturu u rasponu od 100° C do 150° C, poželjno u opsegu od 105° C do 110° C. U poželjnom izvođenju, ovaj sigurnosni sloj za isključivanje ima debljinu od 0,5 do 5 mikrona. Premaz za sigurnosni sloj isključivanja može sadržavati vodu ili alkoholne rastvarače, tako da se može pogodno primeniti tokom raslojavanja, rezanja ili drugih koraka pretvaranja bez potrebe za upotrebom mašine za oblaganje i uključivanja nepotrebnih mehaničkih naprezanja na obložene grupe bez priložene podloge za odvajanje. Sigurnosni sloj za gašenje može se sastojati od čestica odabranih iz grupe koja se sastoji od polimernih čestica (npr. stiren akrilne polimerne čestice, polietilenske čestice i fluorisani polimeri i kopolimeri) i čestice voska, same ili u mešavinama jedna sa drugom.
[0074] Pogodni sigurnosni slojevi za isklučivanje opisani su u SAD Pat. br.6,194,098 od Iing et al. Konkretno, Jing uči zaštitni premaz za separatore baterija (npr. boemitske keramičke separatore) koji se sastoje od polietilenskih perli. Vidi, na primer, Jing, kol.10, I.66-kol. 14, I. 19. Kada se dostigne prag temperature, polietilenske kuglice se tope i isključuju ćeliju. Drugi pogodni sigurnosni slojevi isklučivanje, posebno one pogodne za upotrebu sa obe keramičkih separatora i drugih separatora (npr., plastični separatori), opisani su u SAD. Pat. br. 9,070,954 od Carlson et al. Carlson opisuje mikroporozni polimerni premaz za isklučivanje, vidi, na primer, Col.2, I.15-Col. 3, I.28, koji se može ugraditi u otkrivenu obloženu grupu i proces.
[0075] Kao što je prikazano na SL.2 i 3, jedna ili više elektroda 40a, 40b su zatim obložene na separator sloj 20. Prikladni materijali i metode za oblaganje elektroda direktno na nanoporoznim separatorima opisani su u, na primer, SAD Pat. br.8,962,182 (vidi, na primer, Col. 2, I.24 - Col.3, I.39, Col.4, II.49-56, Col.5, II.9-65 i Col.6, I.2 - Col.8, I.7), SAD Pat. br.9,065,120 (vidi, na primer, Col.3, II. 12-65, Col.4, II.18-61, Col.8, I.2 - Col.9, I.
[0076] 31, Col.9, II.42-67 i Col.14, II.6-23), SAD Pat. br.9,118,047 (vidi, npr., Col.2, I.24 - Col.
[0077] 3, I.33, Col.4, II.36-51 i Col.5, I.3 - Col.6, I.21) i SAD Pat. br.9,209,446 (vidi, npr. Kol.
[0078] 2, I.20-42, Kol.3, II.1-56, Kol.5, II.16-31 i Kol.7, I.1 - Kol.8, I.65).
[0079] U zavisnosti od zahteva krajnje upotrebe, sloj premaza elektroda 40a, 40b može biti obložen na celoj površini sloju separatora 20, u trakama ili prugama na sloju separatora 20, ili u zakrpe ili pravougaonika oblika na sloju separatora 20. Slojevi katodnog premaza mogu biti obloženi pigmentnom disperzijom koja sadrži vodu ili organski rastvarač, kao što je N-metil pirolidon (NMP), i sadrže elektroaktivni ili katodni aktivni materijal u obliku pigmenta, provodni ugljenični pigment i organski polimer. Slojevi anodnog premaza mogu biti obloženi od pigmentne disperzije koja sadrži organski rastvarač ili vodu, i sadrže elektroaktivni ili anodni aktivni materijal u obliku pigmenta, provodni ugljenični pigment i organski polimer. Ovi elektrodni pigmenti su čestice prečnika obično u rasponu od 0,5 do 5 mikrona. Poželjno je, da nema prodora provodnih i drugih pigmenata elektroda 40a, 40b u ili kroz sloj separatora 20.
[0080] U izvođenju prikazanom na SL.2 i 3 elektrode su obložene u trakama 40a, 40b.
[0081] Elektrode u trake 40a, 40b mogu se deponovati korišćenjem presvlake sa prorezima ili druge metode poznate u tehnici. SL.2 prikazuje primer pogleda poprečnog preseka dela sklopa 1 nakon premaza elektroda 40a, 40b. SL.3 prikazuje prikaz plana istog sklopa 1. Dve trake, 40a i 40b, prikazane su na SL.2 i 3 radi lakše ilustracije. Međutim, treba razumeti da dodatne ili manje traka, na primer, 1-15 traka (ili čak i više), mogu biti obložene preko pune širine sklopa kako bi se maksimizirao prinos ili zapreminski izlaz broja pojedinačnih grupe baterije koje se mogu prorezati iz sklopa.
[0082] U ovom smislu, sloj elektrode je obložen u trakama 40a, 40b u željenoj širini za konačni obloženi grupni dizajn i krajnju upotrebu baterije. U jednoj varijanti, trake 40a, 40b poželjno imaju širinu, W₁ , od 12 do 25 cm i razmaknute su jedna od druge na udaljenosti, W ₂ , od 2 do 4 cm.
[0083] U jednom izvođenju, prikazano na SL.4, sloj kolektora struje 50 je obložen na strani elektrode od sklopa, koji, u ovom trenutku u procesu, obuhvata podlogu 10, premaz za odvajanje 30, separator 20 i elektrode 40a, 40b. Metode premazivanja slojeva za prikupljanje struje i materijali za formiranje takvih slojeva objavljeni su u aplikaciji u toku SAD br.
[0084] 15/130,660.
[0085] Na primer, sloj kolektora struje 50 može da sadrži nikl metal. Sloj kolektora struje od nikla je poželjan jer se može koristiti kao sloj za prikupljanje struje u bilo anodnu grupu ili katodnu grupu. Pored toga, nikl je generalno manje verovatno da oksidira i elektrohemijski je stabilniji od bakra, aluminijuma ili drugih metala koji se koriste u trenutnim kolektorskim slojevima. Međutim, kao što je objašnjeno u nastavku, mogu se koristiti bakar, aluminijum i drugi materijali.
[0086] U cilju poboljšanja mehaničkog integriteta obloženu grupu, armaturna područja 52 (prikazano na SL.4) mogu se dodati u obloženu grupu. Armaturna područja 52, po mogućnosti, pokrivaju celu površinu separatora 20 između trake elektroda 40a, 40b. Kasnije u procesu, armaturna područja 52 će postati ivica ili područja blizu ivice obložene grupe kada su grupe prorezane na konačnu širinu. Premaz koji se sastoji od područja ojačanja 52 obezbeđuje mnogo veću mehaničku čvrstoću obloženim gomilama, posebno za otpornost na kidanje i zateznu čvrstoću. Ovo je važno nakon što su obložene gomile raslojeni od jake i fleksibilne podloge za oslobađanje i postali su samostojeći. Kada su samostojeći, obložene grupe, posebno slojevi elektroda, mogu (u odsustvu područja ojačanja) postati krhki i mogu čak puknuti ili pocepati tokom obrade. Prisustvo mehanički jakog i fleksibilnog armaturnog područja ivica 52 minimizira (i čak može eliminisati) problem kidanja tokom procesa raslojavanja, rezanja, probijanja, tabiranje i slaganja u završnu ćeliju. Ovaj pristup ojačavanje ivice je takođe koristan za samostojeće separatore, kao što su keramički separatori.
[0087] [0050] U jednom izvođenju, armaturna područja 52 su ojačana polimerom. Polimer može biti impregniran u pore separatora 20 i/ili obložen preko separatora 20. Alternativno, ovo pojačanje može biti obezbeđeno zagrevanjem prekrivajućeg sloja, kao što je porozni polimer sigurnosnog sloja za isklučivanje (o čemu je gore rečeno) da se istopi polimer u ivičnim oblastima separatora u pore ili u tankom sloju koji prekriva separator. Ovaj pristup uključuje "sendvič" konstrukciju gde je porozni polimerni sloj, kao što je sloj za isključivanje, između dva sloja neorganskog separatora. Nakon zagrevanja ivičnih područja, ova troslojna konstrukcija je laminirana i ojačana u ivičnih područjima. Alternativno, armiranje ivica separatora može biti obezbeđeno korišćenjem fotosenzibilizujuće osobine fotosenzibilizatora koji je kompleksiran na separator (gore navedeno). Na primer, tokom procesa pretvaranja, tečnost koja sadrži foto-očvrsljiva jedinjenja, kao što je 1,6-heksandioldiakrilat (HDDA), može biti obložena u područjima armiranje ivica, a zatim očvrsnuta UV apsorpcijom od strane fotosenzibilizatora u separatoru. Dodatno fotosenzibilizator može da se doda tečnosti koji sadrže jedinjenja koja se mogu očvrsnuti zračenjem za dodatno očvršćavanje i u slučajevima kada je ivica ojačanja je iznad separatora sloja, kao i u porama separatora.
[0088] Nakon premaza da obezbedi sloj kolektora struje 50, drugi sloj elektrode (nije prikazan) može biti obložen na sloj kolektora struje 50. U poželjnom izvođenju, ovaj drugi sloj elektrode je obložen u traci suštinski iste širine kao i traka prvog sloja elektrode 40a, 40b i direktno preko položaja prvog sloja elektrode. Ovo obezbeđuje anodne i katodne grupe sa elektrodnim premazom na obe strane strujnog kolektora, koje su najtipičnije konfiguracije sklopova ćelija za elektrode, tj, dvostrane elektrodne premaze na sloj kolektora struje. Nakon drugog elektrodnim premazom, obloženu grupu na podlozi za odvajanje je poželjno kalandrirati da zgusne drugu elektrodu.
[0089] Zatim, sklop je pripremljen za tabbing, tj. električnu interkonekciju. U izvođenju prikazanom na slici 5, zakrpe 60 provodnog materijala su obložene u željenoj tabbing lokaciji da dobiju visoku električnu provodljivost u ovim oblastima. Zakrpe 60 su u električnom kontaktu sa strujnim kolektorom 50. Treba razumeti da će položaj i broj provodnih zakrpa 60 varirati u zavisnosti od određenog dizajna baterije. Kao što će biti objašnjeno u nastavku, izvođenje prikazano na SL.5 predstavlja konfiguraciju zakrpe 60 za cilindrični ili "jellyroll" raspored.
[0090] U jednoj izvođenju, sledeći korak je da se raslojavaju obložene baterijske grupe iz podloge za odvajanje 10, tako da obložene grupe mogu biti pretvorene u gotove ćelije. Kao što je već rečeno, da bi se uštedeli troškovi, podloga 10 može se ponovo koristiti za izradu još jednu obloženu grupu. Poželjno, podloga za oslobađanje 10 se čisti i pregledava pre svake ponovne upotrebe.
[0091] Sledeći korak je da se prereže sklop obložene grupe 1 na željenu širinu. U izvođenju prikazanom na SL.5, rezanje se vrši kroz područja separatora sloja 20, odnosno S<1>, S<2>i S<3>, koji ne sadrže elektrode ili slojeve kolektora struje. Pošto su sloj separatora 20 i armaturne površine 52 jedini slojevi sa prorezom, ne postoji mogućnost generisanja provodnih fragmenata ili krhotina, na primer, iz elektrode ili struje kolektora slojeva. Poređenja radi, u metodama stanja tehnike, rezanje se obično vrši kroz metalni ili provodni sloj metalne folije. Međutim, rezanje ovih metalnih slojeva stvara provodne ostatke (npr. metalne krhotine ili strugotine) koje mogu dovesti do toga da ćelija podbaci tokom proizvodnje ili na terenu zbog kratkog spoja, što može dovesti do požara ili eksplozije baterije. Tako, potencijal za takve opasne uslove se izbegavaju sa ovim pronalaskom.
[0092] Izvođenje prikazano na SL.6 obezbeđuje obloženu grupu 70 za upotrebu u konfiguraciji jellyroll. U tom smislu, obložena grupa 70 bi bila namotana sa obloženu grupu suprotnog polariteta u jellyroll i upakovana u cilindričnom kućištu. Diskretne obložene grupe 70 mogu biti tabirane i zavarene korišćenjem konvencionalnih metoda.
[0093] Sada kada su poželjne varijante ovog pronalaska prikazani i opisani u detalje, različite modifikacije i poboljšanja na njemu će postati lako vidljivi onima koji su vešti u ovoj oblasti. Sadašnje Izvođenja zbog toga treba se smatrati u svakom pogledu kao ilustrativni i ne restriktivne, pri čemu je obim pronalaska naznačen priloženim patentnim zahtevima.

Claims (15)

1. PATENTNI ZAHTEVI
1. Separator za litijumsku bateriju, separator koji sadrži:
• porozni sloj separatora (20) koji sadrži:
- jedan ili više neorganskih oksida ili nitrida;
- anjonsko jedinjenje sa dve ili više anjonskih grupa; i
- polimerno vezivo;
i
• najmanje jedno armaturno područje (52), koje obezbeđuje ojačanje na najmanje jednoj od ivica separatora, naznačeno time što armaturno područje sadrži sloj polimera koji prekriva porozni sloj separatora (20).
2. Separator prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što anjonsko jedinjenje sa dve ili više anjonskih grupa sadrži antrakinon-2,6-disulfonat.
3. Separator prema patentnom zahtevu 1 ili patentnom zahtevu 2, naznačen time što je separator samostojeći.
4. Separator prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-3, naznačen time što separator je prorezan na svoju konačnu širinu i stoga porozni sloj separatora (20) sadrži ivice proreza.
5. Separator prema patentnom zahtevu 4, naznačen time što armaturno područje (52) je raspoređeno na ili blizu najmanje jedne od ivica proreza.
6. Separator prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-5, naznačen time što je navedena jedna ili više armaturna područja (52) pokrivaju celu površinu poroznog sloja separatora (20) između mesta za materijal za premaz elektroda (40a, 40b).
7. Separator prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-6, naznačen time što je bar deo polimera sadržan u armaturna područja impregniran u bar deo pora poroznog sloja separatora (20).
8. Separator prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-7, naznačen time što je bar deo polimera sadržan u armaturna područja obložen preko poroznog separatora sloja.
9. Separator prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-8, naznačen time što postoji više armaturna područja (52) koje obezbeđuju pojačanje na ivicama separatora.
10. Separator prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-9, naznačen time što jedan ili više neorganskih oksida ili nitrida uključuje boemit.
11. Litijumska baterija koja sadrži:
anoda,
katoda, naznačeno time što katoda sadrži jedan ili više prelaznih metala, elektrolit, i
separator postavljen između katode i anode,
naznačeno time što je separator kao što je definisano prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-10.
12. Litijumska baterija prema patentnom zahtevu 11, naznačena time što anoda sadrži litijum metal.
13. Litijumska baterija prema patentnom zahtevu 11 ili patentnom zahtevu 12, naznačeno time što se katoda sastoji od jednog ili više prelaznih metala odabranih iz grupe koja se sastoji od mangana, nikla i kobalta.
14. Litijumska baterija prema bilo kojem od patentnih zahteva 11-13, naznačena time što je sloj premaza elektrode obložen na celoj površini sloja separatora (20), ili je obezbeđen u trakama ili prugama na sloju separatora (20), ili je obezbeđen u zakrpama ili pravougaonika na sloju separatora (20).
15. Litijumska baterija prema patentnom zahtevu 14, naznačena time što je pomenuto jedno ili više armaturna područja (52) pokrivaju celu površinu poroznog sloja separatora (20) između slojeva premaza elektroda (40a, 40b).
RS20251030A 2015-07-09 2016-07-11 Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje RS67503B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562231539P 2015-07-09 2015-07-09
US15/130,660 US20170098857A1 (en) 2015-04-15 2016-04-15 Coated stacks for batteries and related manufacturing methods
EP23202545.2A EP4283700B1 (en) 2015-07-09 2016-07-11 Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS67503B1 true RS67503B1 (sr) 2025-12-31

Family

ID=57685848

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20251030A RS67503B1 (sr) 2015-07-09 2016-07-11 Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje
RS20251028A RS67502B1 (sr) 2015-07-09 2016-07-11 Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20251028A RS67502B1 (sr) 2015-07-09 2016-07-11 Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20170098857A1 (sr)
EP (3) EP4283699B1 (sr)
KR (2) KR20240120751A (sr)
CN (2) CN113659287B (sr)
ES (3) ES2968253T3 (sr)
HR (2) HRP20251294T1 (sr)
HU (1) HUE065667T2 (sr)
PL (3) PL4283700T3 (sr)
RS (2) RS67503B1 (sr)
WO (1) WO2017008081A1 (sr)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8883354B2 (en) 2006-02-15 2014-11-11 Optodot Corporation Separators for electrochemical cells
CN106784556A (zh) 2010-07-19 2017-05-31 奥普图多特公司 用于电化学电池的隔膜
KR102236436B1 (ko) 2013-04-29 2021-04-06 옵토도트 코포레이션 증가된 열 전도율을 갖는 나노기공성 복합체 분리기들
US20170098857A1 (en) * 2015-04-15 2017-04-06 Optodot Corporation Coated stacks for batteries and related manufacturing methods
US10381623B2 (en) 2015-07-09 2019-08-13 Optodot Corporation Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods
US12040506B2 (en) 2015-04-15 2024-07-16 Lg Energy Solution, Ltd. Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods
CA2969135C (en) 2015-06-18 2026-03-17 Kyocera Corporation Single pouch battery cells and methods of manufacture
KR101905560B1 (ko) * 2016-03-08 2018-11-21 현대자동차 주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법
US10254043B2 (en) * 2016-09-22 2019-04-09 Grst International Limited Method of drying electrode assemblies
CN111448684A (zh) * 2017-10-09 2020-07-24 奥普图多特公司 用于电化学电池的分隔物及制备所述分隔物的方法
DE102018203937A1 (de) 2018-03-15 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie für eine Batterie
CN110867585B (zh) * 2018-08-28 2021-10-01 宁德新能源科技有限公司 极片和电化学装置
US20200156104A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-21 Utility Global, Inc. Manufacturing Method with Particle Size Control
US11761100B2 (en) 2018-11-06 2023-09-19 Utility Global, Inc. Electrochemical device and method of making
US11611097B2 (en) 2018-11-06 2023-03-21 Utility Global, Inc. Method of making an electrochemical reactor via sintering inorganic dry particles
US11603324B2 (en) * 2018-11-06 2023-03-14 Utility Global, Inc. Channeled electrodes and method of making
US11539053B2 (en) * 2018-11-12 2022-12-27 Utility Global, Inc. Method of making copper electrode
EP3877180A4 (en) 2018-11-06 2022-12-14 Utility Global, Inc. METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING A FUEL CELL
US11453618B2 (en) * 2018-11-06 2022-09-27 Utility Global, Inc. Ceramic sintering
WO2020102140A1 (en) * 2018-11-12 2020-05-22 Utility Global, Inc. Manufacturing method with particle size control
EP3881384A4 (en) * 2018-11-12 2023-01-11 Utility Global, Inc. PARTICLE SIZE CONTROL MANUFACTURING PROCESS
WO2020107027A1 (en) * 2018-11-22 2020-05-28 Utility Global, Inc. Dual porosity electrodes and method of making
CN112018304B (zh) * 2019-05-29 2022-12-27 河北金力新能源科技股份有限公司 一种锂硫电池用涂层隔膜、制备方法及锂硫电池
CN110364663A (zh) * 2019-06-03 2019-10-22 江西力能新能源科技有限公司 一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构
US11631920B2 (en) 2019-06-27 2023-04-18 24M Technologies, Inc. Dual electrolyte electrochemical cells, systems, and methods of manufacturing the same
JP7238734B2 (ja) * 2019-11-13 2023-03-14 トヨタ自動車株式会社 全固体電池の製造方法および全固体電池
US11742525B2 (en) 2020-02-07 2023-08-29 24M Technologies, Inc. Divided energy electrochemical cell systems and methods of producing the same
CN111477833B (zh) * 2020-04-10 2023-04-18 孚能科技(赣州)股份有限公司 一种锂离子电池极片及其激光裁切制片方法
US12381277B2 (en) 2020-06-17 2025-08-05 24M Technologies, Inc. Electrochemical cells with flame retardant mechanism and methods of producing the same
US20220093958A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-24 International Business Machines Corporation Ion-conducting membrane for batteries
US12512557B2 (en) 2020-10-21 2025-12-30 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN112582749B (zh) * 2020-12-11 2022-09-13 重庆金美新材料科技有限公司 一种安全锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池
CN116982165A (zh) 2021-01-22 2023-10-31 24M技术公司 经由在活性材料、导电材料和电解质溶剂的混合物中添加电解质进行的半固体电极的生产
BR112023022296A2 (pt) 2021-04-29 2023-12-26 24M Tech Inc Células eletroquímicas com múltiplos separadores, e métodos de produção das mesmas
CN117080451B (zh) * 2022-05-10 2026-01-23 珠海冠宇电池股份有限公司 一种改性集流体及包括该改性集流体的无负极钠金属电池
TW202443944A (zh) 2022-12-16 2024-11-01 美商２４Ｍ科技公司 用於最小化及預防電化電池中形成枝晶的系統及方法
KR20250050560A (ko) * 2023-10-06 2025-04-15 롯데케미칼 주식회사 리튬 금속 전지
US12300786B1 (en) 2023-10-24 2025-05-13 24M Technologies, Inc. Electrolyte including electrolyte solvent, fluoroether, and bis(fluorosulfonyl) imide salt, and lithium metal electrochemical cells including the same
WO2025090522A1 (en) 2023-10-24 2025-05-01 24M Technologies, Inc. High performance electrolyte for electrochemical energy storage devices, and methods of producing the same
US12431545B1 (en) 2024-03-26 2025-09-30 24M Technologies, Inc. Systems and methods for minimizing and preventing dendrite formation in electrochemical cells
CN118493959B (zh) * 2024-07-18 2024-11-05 天能新能源(湖州)有限公司 一种复合膜、锂金属电池及应用

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH087895A (ja) * 1994-06-24 1996-01-12 Japan Energy Corp リチウム二次電池電極用炭素材料及びその製造方法
US7217754B2 (en) * 1997-02-26 2007-05-15 Integument Technologies, Inc. Polymer composites and methods for making and using same
US6153337A (en) * 1997-12-19 2000-11-28 Moltech Corporation Separators for electrochemical cells
US6753114B2 (en) * 1998-04-20 2004-06-22 Electrovaya Inc. Composite electrolyte for a rechargeable lithium battery
US6194098B1 (en) 1998-12-17 2001-02-27 Moltech Corporation Protective coating for separators for electrochemical cells
US6277514B1 (en) * 1998-12-17 2001-08-21 Moltech Corporation Protective coating for separators for electrochemical cells
US6148503A (en) * 1999-03-31 2000-11-21 Imra America, Inc. Process of manufacturing porous separator for electrochemical power supply
WO2000076014A2 (en) 1999-06-09 2000-12-14 Moltech Corporation Methods of preparing electrochemical cells
JP3068092B1 (ja) * 1999-06-11 2000-07-24 花王株式会社 非水系二次電池用正極の製造方法
US7066971B1 (en) * 1999-11-23 2006-06-27 Sion Power Corporation Methods of preparing electrochemical cells
US6488721B1 (en) 2000-06-09 2002-12-03 Moltech Corporation Methods of preparing electrochemical cells
US6828061B2 (en) * 2001-10-26 2004-12-07 Eveready Battery Company, Inc. Electrochemical cell with reinforced separator
AU2003221592A1 (en) * 2002-02-28 2003-09-29 Universitat Stuttgart Oligomers and polymers containing sulfinate groups and methods for the production thereof
NL1020965C2 (nl) * 2002-06-28 2004-01-13 Tno Biobrandstofcel.
KR100450208B1 (ko) * 2002-09-23 2004-09-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 전지
DE10255121B4 (de) * 2002-11-26 2017-09-14 Evonik Degussa Gmbh Separator mit asymmetrischem Porengefüge für eine elektrochemische Zelle
JP4072427B2 (ja) * 2002-12-13 2008-04-09 シャープ株式会社 ポリマー電池及びその製造方法
JP4769412B2 (ja) * 2003-09-02 2011-09-07 積水メディカル株式会社 電子メディエーター、電子メディエーター固定化電極およびこれを用いた生物燃料電池
JP2005093123A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Japan Gore Tex Inc プロトン伝導型ポリマー二次電池用セパレータおよびプロトン伝導型ポリマー二次電池
CN100555472C (zh) * 2004-01-21 2009-10-28 大日本油墨化学工业株式会社 离子导体以及使用其的电化学型显示元件
US20070020501A1 (en) * 2005-07-21 2007-01-25 Ling-Feng Li Polyelectrolyte membranes as separator for battery and fuel cell applications
CN102244221A (zh) * 2005-12-08 2011-11-16 日立麦克赛尔株式会社 电化学元件用隔板
JP2007220452A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池用セパレータおよび非水電解液二次電池
WO2007120763A2 (en) 2006-04-12 2007-10-25 Steven Allen Carlson Safety shutdown separators
KR100951698B1 (ko) * 2007-02-02 2010-04-07 한양대학교 산학협력단 리튬 이차 전지용 세퍼레이터, 이의 제조방법 및 이를포함하는 리튬 이차 전지
KR20090038309A (ko) * 2007-10-15 2009-04-20 삼성전자주식회사 이차전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 채용한 이차전지
JP5102056B2 (ja) * 2008-01-31 2012-12-19 株式会社オハラ 固体電池およびその電極の製造方法
US9159979B2 (en) * 2008-02-20 2015-10-13 Carl Freudenberg Kg Nonwoven fabric having cross-linking material
WO2010138177A1 (en) 2009-05-26 2010-12-02 Steven Allen Carlson Lithium batteries utilizing nanoporous separator layers
CN106784556A (zh) 2010-07-19 2017-05-31 奥普图多特公司 用于电化学电池的隔膜
CN103262305B (zh) * 2010-12-14 2015-11-25 协立化学产业株式会社 电池电极或隔板表面保护剂组合物、被其保护的电池电极或隔板及具有该电池电极或隔板的电池
US20130037487A1 (en) * 2011-02-25 2013-02-14 Tongji University Poly (sulfoaminoanthraquinone) materials and methods for their preparation and use
KR101959096B1 (ko) * 2011-06-29 2019-03-15 닛토덴코 가부시키가이샤 비수전해액 이차 전지와 그것을 위한 정극 시트
JP2014035836A (ja) * 2012-08-07 2014-02-24 Nitto Denko Corp 非水電解液二次電池およびその製造方法
CA2886154A1 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 Zpower, Llc Cathode
JP6656922B2 (ja) * 2012-11-02 2020-03-04 アーケマ・インコーポレイテッド リチウムイオンバッテリのための一体化電極セパレーターアセンブリ
JP6153124B2 (ja) * 2012-12-13 2017-06-28 日東電工株式会社 非水電解液二次電池およびその製造方法
EP2953191B1 (en) * 2013-02-01 2019-07-24 Nippon Shokubai Co., Ltd. Anion conducting material and battery
KR102236436B1 (ko) 2013-04-29 2021-04-06 옵토도트 코포레이션 증가된 열 전도율을 갖는 나노기공성 복합체 분리기들
FR3007207B1 (fr) * 2013-06-12 2016-09-02 Commissariat Energie Atomique Batterie secondaire plane
JP2015018635A (ja) * 2013-07-09 2015-01-29 日東電工株式会社 蓄電デバイス用電極およびその製法、並びにそれを用いた蓄電デバイス
JP2015090842A (ja) * 2013-11-07 2015-05-11 日東電工株式会社 非水電解液二次電池およびその製造方法
US20150162586A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Sion Power Corporation New separator
US20170098857A1 (en) * 2015-04-15 2017-04-06 Optodot Corporation Coated stacks for batteries and related manufacturing methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP4283699A3 (en) 2024-05-15
ES2968253T3 (es) 2024-05-08
ES3046670T3 (en) 2025-12-02
EP3320572B1 (en) 2023-11-01
ES3044434T3 (en) 2025-11-26
EP3320572A1 (en) 2018-05-16
EP4283700B1 (en) 2025-08-27
CN113659287B (zh) 2023-08-04
US20170098857A1 (en) 2017-04-06
PL4283700T3 (pl) 2025-11-17
HUE065667T2 (hu) 2024-06-28
RS67502B1 (sr) 2025-12-31
EP4283700C0 (en) 2025-08-27
EP4283699A2 (en) 2023-11-29
EP4283700A2 (en) 2023-11-29
EP4283700A3 (en) 2024-05-15
EP3320572A4 (en) 2019-03-27
KR102691135B1 (ko) 2024-08-01
WO2017008081A1 (en) 2017-01-12
EP4283699B1 (en) 2025-08-27
KR20180042844A (ko) 2018-04-26
PL4283699T3 (pl) 2025-11-03
HRP20251294T1 (hr) 2025-12-19
CN113659287A (zh) 2021-11-16
CN108028339A (zh) 2018-05-11
PL3320572T3 (pl) 2024-04-08
KR20240120751A (ko) 2024-08-07
CN108028339B (zh) 2021-09-03
EP4283699C0 (en) 2025-08-27
HRP20251293T1 (hr) 2026-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11355817B2 (en) Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods
RS67502B1 (sr) Nanoporozni separatori za baterije i srodne metode proizvodnje
US12040506B2 (en) Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods
KR102743149B1 (ko) 비수계 이차전지용 세퍼레이터 및 비수계 이차전지
KR102025033B1 (ko) 나노다공성 세퍼레이터 상의 애노드 직접 코팅을 이용한 배터리
KR101614885B1 (ko) 리튬 이차 전지용 리튬 전극의 표면 보호막 및 이를 이용한 리튬 이차 전지
KR101519436B1 (ko) 비수 전해질 이차 전지용 전극, 비수 전해질 이차 전지 및 그 제조 방법
KR101957406B1 (ko) 일체형 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
CN107710475B (zh) 用于电池的经涂覆的堆叠以及相关的制造方法
KR20180060252A (ko) 폴리설파이드 흡착막, 이를 포함하는 분리막, 리튬-황 전지 및 이의 제조방법
EP2954574B1 (en) Battery comprising a coated iron anode and improved performance
KR101676438B1 (ko) 난연성 미세다공성 폴리올레핀계 필름 및 이를 포함하는 이차전지
EP4207470B1 (en) Unit cell for secondary battery including seperator with insulating coating layer and manufacturing method thereof
KR102815106B1 (ko) 이차전지 sei층 방지 및 억제용 그래핀 메쉬 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 그래핀 메쉬 필름과 이를 포함하는 이차전지
KR20160025990A (ko) 이차전지 및 제조 방법