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b-science.net ·三周电池专利评论·2024-11-14~12-05

来源:b-science.net作者:b-science.net
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·三周电池专利评论·

2024-11-14~12-05


针对锂电池行业创新比较活跃的固态电解质、高能正极、高能负极及燃料电池材料,瑞士b-science.net收录了最近三周全球比较重要的专利申请,并对关键专利进行了评论(紫色字体部分),摘要如下:


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锂离子电池 - 电解质 - 固体和凝胶


一种二次混合固态电池及其制造方法

申请人:

ENERGY EXPLORATION TECHNOLOGIES /

WO 2024226572 A2


使用双面涂层隔膜制造了一种锂/NMC622 软包电池(0.8 Ah)。隔膜包括一个聚乙烯基膜(9 μm),并且两面涂有 LLZTO(Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12,粒度:500 nm)和聚氧化乙烯(质量比为 90:10,厚度未确定)的混合物。

一个软包电池包含 9 层 NMC622 正极(20.5 毫克/平方厘米)和 8 层锂金属负极(40 微米)。

电解液包括二甲氧基乙烷(DME)/1,1,2,2-四氟乙烯-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)(摩尔比 1.2:3)中的双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI,1 M)。

电池的首次循环效率为 97.4%,250 次循环(充/放电温度为 0.33 C)后的容量保持率为 98.4%。

Discharge capacity: 放电容量
Cycle number: 循环次数
Coulombic Efficiency (CE): 库仑效率
Avg.: 平均值
capacity retention: 容量保持率
Electrolyte: 电解液
Voltage range: 电压范围


1.jpg

         

这项研究表明,半固态电池设计具有良好的循环稳定性,其一面是面向锂金属负极的固态层,另一面是充满液态电解质的多孔隔膜。

据推测,液态电解质将被一种优化的混合物所取代,这种混合物可能含有沸点较高的成分,以提高固有的安全特性。

高级版本包括另外两项专利讨论,以及包含50-100个商业相关的最新专利族的Excel列表。


锂离子电池 - 负极(不包括锂金属电极)


用于储能设备的硅复合负极材料及其方法

申请人:

特斯拉 / WO 2024205627 A2

将硅碳复合材料(5 质量%,见图)、石墨(94.75 质量%)和单壁碳纳米管(SWCNT,0.1 质量%)与羧甲基纤维素(CMC,0.15 质量%)在水中混合,制备出一种干复合材料。将浆料混合(800 转/分钟,2 次,365 秒),然后稀释,使固体含量达到 40%,粘度低于 400 cp。然后进行喷雾干燥(入口温度 210°C)。

干燥后的复合材料的中值粒径(D50)为 16.9 μm,BET 比表面积为 1.31 m2/g。

通过将干复合材料与聚四氟乙烯(PTFE,2%)和聚偏氟乙烯(PVDF,0.5%)混合,然后进行压延,使负电极的负载量达到 15.0 mg/cm2,密度达到 1.45 g/cm3。在半电池中,电极的放电容量为 409.4 mAh/g,第一周期效率为 90.5%。使用基于 NMC811 的正极的全电池在 40°C 条件下循环 100 次(C/20 充电/放电)后,容量保持率≈95%。

Graphite: 石墨
Polymer: 聚合物
CNT (carbon nanotubes): 碳纳米管
Dry Composite Materials: 干式复合材料


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这项工作表明,特斯拉正在评估其干式负极制造工艺中的硅碳复合材料/石墨活性材料组合。

可能是由于没有进行单独的喷雾干燥预混合工艺,导致不同成分的微米级和纳米级分布不够均匀。

高级版本包括另外两项专利讨论,以及包含50-100个商业相关的最新专利族的Excel 列表。



锂离子电池 - 正极


锂离子电池 - 正极

申请人:

松下 / WO 2024224963 A1

将甲磺酸锂(0.1质量%)添加到 NCA(镍钴铝)活性材料的饼状组合物中,然后进行热处理(180°C,2小时)。傅立叶变换红外光谱(FT-IR)证实了二级颗粒表面存在甲烷磺酸盐(残留甲烷磺酸锂含量为0.1质量%)。

干电极制造工艺包括三个主要步骤:

1) 混合步骤:使用 Wonder Crususher 混合器(大阪有机化学,5分钟,室温)将活性材料颗粒、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)粘合剂按 100 : 1 : 2 的质量比混合,形成正极混合物。

2) 拉伸步骤:混合物通过外围速度比为 1 : 3 的双辊,形成厚度为 ≈100 μm 的薄片。

3) 连接步骤:使用加热至 300°C 的辊筒,以 1.0 t/cm 的线压力将电极片粘合到铝质集流器上。

从集流板一侧到表面,整个电极厚度上的聚四氟乙烯浓度变化范围为 32-35%,这表明聚四氟乙烯分布相对均匀,没有局部分布。


这项研究表明,松下还以干式正极制造为目标,采用少量甲磺酸锂来提高加工性能,并优化电极与电解液的润湿性。
实现足够均匀的聚四氟乙烯分布非常重要,必须在进一步扩大规模时保持这种分布。

高级版本包括另外两项专利讨论,以及包含50-100个商业相关的最新专利族的 Excel 列表。


质子交换膜燃料电池、固态氧化物燃料电池、磷酸燃料电池、阴离子交换膜燃料电池 - 电化学活性材料



具有改进还原性的燃料电池铂催化剂的制造方法和用其制造的燃料电池铂催化剂

申请人:

LT Metal / KR 102719562 B1


将碳载体和铂前驱体与乙二醇混合。在混合物中加入福尔马林(相对于铂的摩尔比为 0.5-1)。

将混合物加热(100-170°C,1-5 小时),然后进行表面处理以稳定铂颗粒(未确定细节)。产品经过滤后得到饼状催化剂。

催化剂饼在水中反复分散并过滤洗涤。在氮气环境下干燥(100-180°C)并研磨后,得到粉末状催化剂。

该粉末的粒径为 2.3 nm,还原率为 39.6%(见图),铂活性面积为 77.5 m2/g,MEA(PEMFC 的膜电极组装)性能为 0.60 V@1A/cm2 (65°C,用作阴极和阳极催化剂),而使用肼作为还原剂的对比催化剂的粒径为 2.3 nm,还原率为 28.1%,活性面积为 71.2 m2/g,性能为 0.55 V@1A/cm2。

Intensity (a.u.): 强度(任意单位)
Binding Energy: 结合能
Raw data: 原始数据
Fitting data: 拟合数据
deconvolution data: 反卷积数据


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这项研究表明,使用福尔马林调整铂氧化态是可行的,这样可以提高 PEMFC 催化剂的性能。

高级版本包括另外两项专利讨论,以及包含50-100个商业相关的最新专利族的Excel列表。


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固态锂离子电池(PDF,312页)

高容量负极材料(PDF,248页)

高容量正极材料(PDF,184页)

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