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专利情报-硅包合物、圆柱电池、压缩抗性隔膜、阻燃电解液

佚名2023-12-12
专利情报第6期01硅包合物-丰田02圆柱电池-三星03压缩抗性隔膜-LG新能源04阻燃电解液-华为01丰田-CN111048768B-活性物质的制造方法、活性物质和电池申...

专利情报第6期

01 硅包合物-丰田

02 圆柱电池-三星

03 压缩抗性隔膜-LG新能源

04 阻燃电解液-华为

01

丰田-CN111048768B-活性物质的制造方法、活性物质和电池

申请日：2019-09-20

公开(公告)日：2023-04-18

技术问题：Si粒子的理论容量大，对电池的高能量密度化是有效的。另一方面，Si粒子在充放电时的体积变化大。


技术手段：提供一种活性物质的制造方法，上述活性物质具有由NaxMySi46(M是Na以外的金属元素，x和y满足0<x、0≤y、y≤x、0<x+y<8)表示的组成，且具有i型硅包合物的晶相，上述活性物质的制造方法包括准备工序和液体处理工序，在上述准备工序中，准备具有上述i型硅包合物的晶相的前体化合物，在上述液体处理工序中，通过使上述前体化合物接触极性液体，使na元素从上述前体化合物脱离，由此得到上述活性物质。< span="">


根据本公开，通过进行对具有I型硅包合物的晶相的前体化合物使用极性液体的液体处理，由此能够得到充放电造成的体积变化小的活性物质。特别是通过进行液体处理，能够在维持I型硅包合物晶体结构的同时使Na元素有效地脱离。实施例1：负极活性物质的合成：将Si粒子(纯度：99.999％)和金属Na(纯度：99.5％)按Si粒子：金属Na＝1：1.1的摩尔比称量，投入氮化硼制坩埚中，在Ar气氛下进行密闭。其后，在700℃、20小时的条件下进行热处理。由此，得到NaSi化合物(具有津特耳相的化合物)。将得到的NaSi化合物粉碎，在真空下(约0.1Pa)以升温速度15℃/分钟的条件进行加热。到达400℃后，进行5小时热处理，使Na脱离。使得到的前体化合物在乙醇中浸渗24小时。24小时后，确认负极活性物质粒子A、B沉淀，采用倾析除去上层澄清液，干燥沉淀粉末。用研钵粉碎干燥了的粉末。其后，通过分级调整粒径，得到了负极活性物质粒子A(平均二次粒径＝5μm)和负极活性物质粒子B(平均二次粒径＝3μm)。


技术效果：硅包合物通过液体处理，能够在维持I型硅包合物晶体结构的同时使Na元素有效地脱离。与之相伴地，束缚压增加量也能够大大下降。同时，即使在x值小的情况下，I型硅包合物晶体的比例也多，金刚石型Si晶相的比例少。因此，推测能够使束缚压增加量大大下降。


另外，由于负极层含有上述的活性物质(硅包合物化合物)，所以能够形成充放电造成的体积变化小的电池。因此，可得到容量等的电池特性良好的电池。

02

三星-CN109997244B-二次电池

申请日：2017-09-28

公开(公告)日：2023-04-11

技术问题：为了最大化设计和空间利用效率，将正电极接线片被焊接到上盖(cap-up)上，负电极接线片被焊接到壳体的顶端，从而从二次电池的顶端引出正电极接线片和负电极接线片两者。然而，在形成壳体的过程中，在壳体的顶端形成用于利用垫圈固定电极组件的倒圆卷边(beading)部分。因此，难以将电极接线片焊接到倒圆卷边部分。


技术手段：二次电池包括：电极组件；用于容纳电极组件的壳体；盖组件，联接到壳体的上部从而密封壳体，并具有端子部分；导电盖，其联接到壳体的上部并被固定到壳体的侧板上。导电盖包括：平坦部分，覆盖壳体的上部并且平坦地形成；从平坦部分向下延伸的延伸部分；以及联接部分，从延伸部分向内突出并与壳体的侧板接触。将端子部分暴露到外部的孔可以形成在平坦部分中。孔具有比端子部分大的直径。联接部分包括：第一区域，接触壳体的侧板；第二区域，位于第一区域的相对侧，并将第一区域连接到延伸部分。导电盖还包括通过切割平坦部分的一部分并弯曲切割部分而形成的电极接线片。导电盖还包括通过切割延伸部分的一部分并弯曲切割部分而形成的电极接线片。电极组件可以包括第一电极、第二电极和插置在第一电极与第二电极之间的隔板，其中端子部分电连接到第一电极，导电盖电连接到第二电极。二次电池还包括绝缘构件，该绝缘构件位于壳体与平坦部分之间并具有暴露端子部分的孔。绝缘构件包括绝缘胶带。

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技术效果：根据本发明一实施方式的二次电池中，电连接到壳体并具有平坦部分的导电盖形成在壳体的顶端，从而便于将电极接线片焊接到平坦部分。根据本发明，由于分别电连接到圆柱形二次电池中的第一电极和第二电极的电极接线片都被引出到一侧，所以可以最大化空间利用率。

03

LG新能源-CN115917863A-用于制造隔板的方法和由其获得的隔板


申请日：2021-06-18

公开(公告)日：2023-04-04

技术问题：

隔板被插置在电极之间并在施加压力下进行层压以便获得包括正极和负极的电极组件。在此，隔板中的孔结构可被施加至隔板的压力变形。除此之外，当使用硅基负极以实现高能量密度时，负极活性材料可能经历体积膨胀而导致隔板中的孔结构的变形。


技术手段：一种制造用于锂二次电池的隔板的方法，包括以下步骤：制备用于形成多孔涂层的浆料，其包括分散在不对称线性酮溶剂中的无机颗粒和溶解在其中的粘合剂聚合物，粘合剂聚合物包括第一粘合剂聚合物和第二粘合剂聚合物；将用于形成多孔涂层的浆料施加至具有多个孔的多孔聚合物基板上，接着进行干燥，其中第一粘合剂聚合物是包括具有多元醇衍生的重复单元的软质片段(softsegment)和具有氨基甲酸酯结合结构的硬质片段(hard segment)的热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane)，第二粘合剂聚合物是具有25℃至125℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸酯基聚合物，并且第一粘合剂聚合物以基于100重量份的粘合剂聚合物的总含量的大于10重量份的量引入。

根据本公开内容实施方式的隔板可具有60gf/25mm至300gf/25mm的对电极的粘附性(层压强度，Lami Strength)，并且在层压之后可示出0％至7％的多孔聚合物基板的压缩比。

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实施例1:首先，第一粘合剂聚合物的热塑性聚氨酯(AM160，Sun Yang Global Co.)和第二粘合剂聚合物的聚甲基丙烯酸酯(重均分子量150,000，Tg 80℃)以90∶10的重量比被引入至作为溶剂的甲基乙基酮中，并在50℃下溶解在其中约4小时以制备粘合剂聚合物溶液。接下来，作为无机颗粒的氢氧化铝(Al(OH)3)(颗粒尺寸：800nm)被引入至粘合剂聚合物溶液中。然后，作为分散剂的异丙基三油醇基钛酸酯(Isopropyl trioleyl titanate)被引入至其中。在此，无机颗粒：分散剂：粘合剂聚合物的重量比被控制为73∶2∶25以制备用于形成多孔涂层的浆料(重量比中的粘合剂聚合物是指第一粘合剂聚合物和第二粘合剂聚合物的总含量)。


用于形成多孔涂层的浆料在40％的相对湿度下于23℃通过浸涂工艺被施加至厚度为9μm的聚乙烯多孔膜(孔隙率45％)的两个表面，使得总负载量可以为9g/m2，接着进行干燥，以获得具有多孔涂层的隔板。


技术效果：热塑性聚氨酯与丙烯酸酯基粘合剂聚合物示出高混溶性。除此之外，当使用甲基乙基酮作为溶剂时，就压缩、对电极的粘附性、和空气渗透性而言，可获得改善的效果。


以本发明的方式，可改善对电极的粘附性(层压强度，Lami Strength)并增加隔板的压缩抗性。

04

华为-CN116031482A-二次电池电解液及其制备方法、二次电池和电子设备


申请日：2021-10-27

公开(公告)日：2023-04-28

技术问题：提升二次电池电解液安全性的主流策略是向常规电解液中添加阻燃添加剂，目前报道的阻燃添加剂虽然有很多种，如磷酸酯类化合物、卤代化合物等，但是它们大多数与正负极材料的兼容性较差。而即使采用与正负极材料兼容性良好的磷腈阻燃剂，为了保证高能量密度电池的安全性，仍然需要在相当高的添加量下才能实现良好的阻燃效果，但这会损害电池的倍率性能、低温循环性能等电化学性能。


技术手段：

本发明提供一种二次电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和阻燃剂，所述阻燃剂包括五氟环三磷腈、四氟环三磷腈和三氟环三磷腈。所述五氟环三磷腈的化学结构式如式(I)所示，所述四氟环三磷腈的化学结构式如式(Ⅱ)所示，所述三氟环三磷腈的化学结构式如式(Ⅲ)所示：

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其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6独立地选自烷氧基、卤代烷氧基、芳氧基、卤代芳氧基、烷基、卤代烷基、烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基、芳基、卤代芳基、环氧基、卤代环氧基、磷酸酯基、取代磷酸酯基、碳酸酯基、取代碳酸酯基、磺酸酯基、取代磺酸酯基、烷基酮基、卤代烷基酮基、烷氧基硅氧基、卤代烷氧基硅氧基、取代酰亚胺基、取代磺酰亚胺基、腈基中的任意一种。所述五氟环三磷腈、四氟环三磷腈和三氟环三磷腈在所述电解液中的总质量百分含量为0.1％-20％。这些阻燃剂的总加入量较低，在不明显影响电解液的离子电导性和粘度的情况下，还能有效提高电解液的阻燃性能。所述阻燃剂的平均氟取代度DS满足以下关系式：DS＝5×ω1+4×ω2+3×ω3，其中，ω1、ω2、ω3分别代表五氟环三磷腈、四氟环三磷腈和三氟环三磷腈在所述阻燃剂中的摩尔百分数；其中，所述DS的取值范围是：3<ds<5。此时，电解液中同时含有适量比例的五氟环三磷腈、四氟环三磷腈和三氟环三磷腈。< span="">所述ω3小于或者等于50％。此时，三氟环三磷腈在阻燃剂中的摩尔占比不会过高而明显增大电解液的粘度，且能保证上述阻燃剂在电解液溶剂挥发阶段就可及时起到良好的阻燃效果。实施例1：电解液的制备：在填充干燥氩气的手套箱中，将碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)按照质量比1:1:1混合均匀，形成有机溶剂，向上述有机溶剂中加入添加剂，充分搅拌后，再向其中加入充分干燥的锂盐LiPF6，混合均匀制得锂二次电池电解液。其中，LiPF6在该电解液中的浓度为1mol/L，上述添加剂包含在电解液中具有如下质量百分含量的各组分：3wt％的甲氧基五氟环三磷腈、2wt％的二甲氧基四氟环三磷腈、5wt％的三甲氧基三氟环三磷腈、1wt％的碳酸亚乙酯(VC)、5wt％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和2wt％的己烷三腈(HTCN)。<ds<5。此时，电解液中同时含有适量比例的五氟环三磷腈、四氟环三磷腈和三氟环三磷腈。< span="">


技术效果：通过向电解液中同时添加五氟环三磷腈、四氟环三磷腈和三氟环三磷腈三种阻燃剂，在三种阻燃剂的协同作用下，可赋予电解液在电解液挥发区间以及易燃气体生成区间均具有阻燃能力，且它们的少量添加就使电解液具有优异的阻燃效果，且避免了大量添加磷腈阻燃剂带来的电池电化学性能变差的问题，可使电池兼具较高的安全性能和良好的电化学性能。


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