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:
(付费用户会获得完整的三项专利评论及专利列表的EXCEL文档)
锂离子电池 - 电解质 - 固体和凝胶
申请人: AMPCERA/ WO 2023277858 A1
在这份专利申请中,Ampcera指出,锂金属树突通过掺杂LLZO生长的风险(例如Li7La3Zr2O12)可以通过生产陶瓷薄膜来减少,其中片状颗粒垂直于正负电极定义的电场方向对齐。
等离子体喷涂(载体气体:氩或氦)用于在氯化钠衬底上获得此类Al-LLZO薄膜,该衬底后来溶解(见下图)。
虽然没有显示电化学数据,但氧化物颗粒相对于正电极和负电极定义的电场垂直对齐的假设听起来是合理的。
等离子喷涂似乎非常适合产生这样的结构。如果有一个更容易扩展的方法也能使LLZO片状对齐,那就太好了。
申请人: 丰田汽车工程与制造北美公司 / 丰田汽车 / US 11539072 B1
申请人: 通用汽车公司/ DE 102022103141 A1
锂离子电池- 正极
申请人: 33TECH / WO 2023283168 A1
Li(CH3COO)•2 H2O、Mn(CH3COO)2•4H2O和Ni(NO3)2•6H2O在水中混合并加热(100°C),直到形成凝胶,凝胶倒入氧化铝坩埚中,然后进行热处理(400°C,90分钟,大概由此产生的灰烬被研磨并再次热处理(500°C,3小时,自然冷却),然后进行研磨和另一次热处理(900°C,24小时,空气气氛,通过将坩埚浸入水中淬火:样品25Hq,用液氮淬火速度更慢:样本25Lq,通过将坩埚与金属接触使淬火速度更慢
X射线衍射(XRD)分析显示与菱面体R-3m空间群的LiNiO2相关相位,以及与单斜空间群C2/c的Li2NiO3相关相。
下图所示的电化学半电池测试表现出巨大的容量差异,这取决于淬火方法和前54个周期中水淬火样品25Hq的容量增加。
循环协议:2-4.8V与Li+/Li,前两个周期:C/20充电/放电,然后是25个周期与C/20电荷/C/2放电,然后是两个周期与C/20电荷/放电,然后是25个周期与C/20电荷/C/2放电。
Cycle number: 循环次数
这项工作说明了热处理后的快速淬火程序(900°C)对于LRLO(富锂分层氧化物)材料获得良好的容量至关重要。
申请人: 松下 / WO 2023276526 A1
申请人: 宁波容百新能源科技股份有限公司 / CN 115548307 A
离子电池 - 负极(不包括锂金属电极)
申请人: 昭和电工株式会社 / WO 2022270539 A1
混合苯酚和聚乙烯醇(PVA,固体含量为18%的水溶液,GM-14R,三菱化学)(50°C),然后添加四羟基甲基磷酸水溶液(THPS,东京化学工业)和三乙胺(引发剂),然后加热(95°C,5小时)。
添加水/乙醇混合物(质量为2:1),然后过滤,干燥(80°C,50 mmHg),以获得含磷酚醛树脂,该酚醛树脂通过热处理(250°C,3小时,然后900°C,1小时,氮,然后加热至950°C并用二氧化碳/氮激活,从而产生BET比表面积:1,429平方米/g)。
这种多孔碳材料用硅烷气体(400°C,120分钟)处理,以获得硅碳复合颗粒。
用这种材料和SCMG石墨制造了负电极(昭和电工株式会社,质量为14.5:85.5)。
在半电池测试中,观察到比容量为498.4毫安时/克,第一周期效率为85.5%,50个周期后容量保持86.5%。在基于非P掺杂树脂(未添加THPS)的比较测试中,仅观察到78.5%的容量保留率。
这项工作表明,与不掺磷的多孔碳支架相比,使用掺P型多孔碳支架作为硅碳复合材料的前体可以提高循环稳定性。
申请人: 北京卫蓝新能源科技有限公司 / CN 115548300 A
申请人: 信越化学工业株式会社 / JP 2022191342 A
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
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申请人: TheResearch Foundation for The State University of New York / GINER / WO2022272126 A2
开发了一种具有混合配方的新型膜电极组件(MEA)催化剂。该支架是通过水法制成的掺杂Mn的沸石咪唑酸酯框架(ZIF)。纳米颗粒沉积在这种支撑材料上,使用六氯铂和钴盐浸渍,在冰浴中超声波,在形成气体下冷冻干燥和煅烧,在高氯酸中浸出,真空干燥和氩加热,在MnN4-C位点上生成质量为20-40Pt的立方Pt3Co合金(见下面的TEM图像和相应的统计数据)。使用的碳可以是多孔石墨碳(PGC)。
该催化剂的氧还原反应(ORR)质量活性(MA)为0.58A/mgPt,在低阴极负载为0.1mgPt/cm2的MEA中,在30,000次加速应力测试(AST)电压循环后保留了初始值的83.7%,功率密度为0.67 V的1132 mWcm-2。40质量%Pt催化剂接近重型车辆(HDV)的目标,持续15万个周期(25,000小时)。
Diameter:直径
mean:代表

这项工作很重要,因为催化剂在低催化剂负载下进行的测试达到或超过美国能源部(DOE)的技术目标。结果对HDV很有希望,HDV是一个可以从燃料电池动力总成中受益的行业。
申请人: 现代汽车公司 / 起亚 / US 2022416281 A1
本专利申请描述了用于防止膜电极组件(MEA)化学降解的铈和锰抗氧化剂(自由基清道夫或过氧化氢分解剂)。
代表性的主要抗氧化剂包括铈组抗氧化剂,如氧化铈、六水合硝酸铈(III)和锰基抗氧化剂。
抗氧化剂是通过服用含有氧化铈(CeO2)和二氧化硫脲的金属氧化物混合物,用球磨机粉碎,然后进行热处理(约80°C)以获得还原的氧化铈。这种材料与全氟磺酸(PFSA)离子体干混合,然后在正丙醇/水中分散(质量比为6:4)。
通过37.6微摩尔/小时/克的低氟化物排放率证实了化学稳定性的提高。
这项工作对于使用相对简单的方法和丰富的地球材料提高燃料电池寿命很重要。
申请人: PaloAlto Research Center (PARC) / US 2023006217 A1
这项工作旨在克服膜电极组件(MEA)中压键层之间的界面接触不良。通过长丝扩展雾化(FEA),将膜和催化剂材料用作层。
第一种催化剂层材料是在50:50质量%的固体/溶剂下制备的,固体由30质量%的干NafionTM离子体(基于NafionTMD520,从FuelCellStore获得)和70质量%铂/碳颗粒组成。溶剂:甲醇/水(3:1质量)。
第二催化剂层材料在2:98质量%的固体/溶剂下制备,固体由同一NafionTM离子体的2质量%和98质量%的IrO2颗粒组成。溶剂:2-丙醇/水(质量为1:1)。
在12:88质量%的固体/溶剂下制备了第三催化剂层材料,该固体由相同NafionTM离子体的20质量%和80质量%的IrO2颗粒组成。溶剂:2-丙醇/水(质量为1:1)。
FEA将每种催化剂层材料喷洒在各自的膜衬底上,表现出良好的附着力。
这项工作旨在实现快速、廉价地大规模制造具有改进的三相边界和梯度离子膜及催化剂层的MEA产品。没有提供性能数据。
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固态锂离子电池(PDF,210页)
高容量负极材料(PDF,235页)
高容量正极材料(PDF,122页)
燃料电池和电解槽(预售,预览版)