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: BIOENNO TECH LLC(隶属于Solid Energies)/ US 2023013068 A1
系统地研究了PVDF-HFP氟聚合物、锂盐LiTFSI、增塑剂磺胺(SL,熔点20-26 °C,沸点:285°C)和LLZO(每种电解质混合物的质量%)之间混合物在室温下的离子导率,如下图所示(相图中的未阴影区域显示了各向同性成分)。
具有Si基负极和LNMO正电极的电池在150个循环后表现出约70%的容量保留率(0.5C充电/放电,充电到5V与Li+/Li,PVDF-HFP/ LiTFSI / SL / LLZO = 15 : 30 : 40 : 15)。
本专利申请涉及Solid Energies(同一位共同发明人林志刚)最近的专利申请,EPO),重点是这里讨论的复合电解质类型的薄膜制造的升级。
LNMO:LiMn1.5Ni0.5O2
LLZO: 例如,Li7La3Zr2O12
PVDF-HFP: 聚(氟化乙烯-共六氟丙烯)
LiTFSI: 锂到(三氟室乙烷磺酰)酰胺
IonicConductivity: 离子导电性
massfraction of SL in PEM: SL的质量分数在PEM中
Keepingconc. constant at x wt%: 将浓度保持在x重量%时恒定

鉴于这种电池含有磺胺,这种电池配置可以归类为半固态。尽管如此,对这种电解质混合物有利的是,与典型的碳酸盐基液体电解质相比,磺胺的易燃性较低,表现出更高的沸点(285°C), 并在高压下表现出更有利的电化学稳定性。
申请人: 浙江锋锂新能源科技有限公司 / CN 115663278 A
申请人: 比亚迪股份有限公司 / CN 115692611 A
锂离子电池 - 正极
申请人: 巴斯夫杉杉电池材料有限公司 / CN 115650315 A
制备了硫酸镍/硫酸锰水溶液(1:2摩尔比Ni / Mn)。这种金属盐溶液逐渐添加到碳酸钠溶液中(pH= 12,35°C,2小时),以获得晶体核(D50:800纳米)。
通过将上述中间溶液和碳酸钠溶液相结合,进一步的颗粒生长,同时保持8.5(35°C,直到颗粒大小达到2.5微米,60°C,直到达到6.5微米的粒度,使用浓缩剂去除一些水分)。
由此产生的颗粒被预烧结(高达450°C,7小时),以获得Ni0.34Mn0.66Oz(CO3)m(z和m未准确确定,BET比表面积:58.2 m2/g)。
虽然获得液化LixNi0.34Mn0.66Oy(x,y:未披露)的进一步工艺步骤没有明确披露,但经测量,从上述前体制备的活性材料的放电能力为272.2mAh/g电化学半电池测试,第一周期效率为90.4%,50个周期后容量保留95.2%(0.33 C放电率,2.0-4.7 V与Li+/Li)。
这项工作说明了仔细制备富锂分层氧化物(LRLO)碳酸盐前体如何在高能LRLO材料中产生有利的电化学特性。
申请人: PACIFICINDUSTRIAL DEVELOPMENT CORPORATION (PIDC) / US 2023036486 A1
申请人: BELENOS CLEAN POWER / EP 4123753 A1
离子电池- 负极(不包括锂金属电极)
申请人: 信越化学工业株式会社/ WO 2023008032 A1
在这项工作中,证明在碳酸盐电解质溶液中使用双(苯乙烯基)甲基乙烯基硅烷(PEMVS,质量%)可以在碳涂层氧化硅上形成表面薄膜(信越聚合物株式会社的KSC-7130级),通过TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱法)证实了这一点。
负电极配方:KSC-7130/石墨/碳纳米管/细碳颗粒(直径中位数50纳米)/聚丙烯酸钠/羧甲基纤维素=9.3:83.7:1:1:4:1。
半电池在500个循环后实现了82%的循环稳定性(电解质中2质量%的PEMVS含量),而没有PEMVS的循环稳定性为74.5%。
这项工作说明了信越化学工业株式会社如何使用PEMVS作为电解质添加剂,在其碳涂层氧化硅活性材料上实现聚合物涂层。
申请人: NOHMS Technologies / US2023036077 A1
申请人: 广东凯金新能源科技股份有限公司 / CN 115642236 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: 中自环保科技股份有限公司 / CN 115692741 A
该专利申请来自被归类为“高科技企业”(也活跃于生产汽车和挥发性有机化合物污染控制催化剂)的中国催化剂生产商。
这项工作描述了催化剂系统的制备,该系统克服了之前在催化剂层中活性催化剂材料分布不均匀的问题。催化剂层被分为次区域,这是通过选择性地掩蔽衬底和覆盖未屏蔽区域来实现的。该口罩由聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、薄碳板和薄金属板组成。
使用的阴极电催化剂由40质量%的Pt纳米颗粒/碳组成。使用的质子导电树脂是Nafion(Kemu,EW 1100)。该催化剂用作浆液(溶剂:异丙醇/水=体积为4:1),并超声波喷涂在膜上。采用这一工艺是为了创建具有不同电极催化剂与质子导电树脂比和铂负荷变化的次区域。MEA(膜电极组件)是由带有碳纸(SGL 38BC)和密封框架的热压CCM(催化剂涂层膜)生产的。
示例中获得的当前密度为50%相对湿度为629 A cm−2,相对湿度为100%时为835 A cm−2。
这项工作对于在不同条件下提高燃料电池的性能很重要。它还表明,来自邻近行业的催化剂供应商正在进入燃料电池催化剂领域。
申请人: 中自环保科技股份有限公司 / US 2023014828 A1
本专利申请描述了在向催化剂供应氢气不足时防止催化剂降解的工作,例如在启动/关闭、洪水、冷启动和供氢系统异常运行期间。
使用3辊磨机将50质量%的Pt/C催化剂(Tanaka Kikinzoku Kogyo)和离子聚合物(AsahiKasei)与粘合剂(例如离子导电全氟磺酸聚合物)和二丙二醇(DPG)/水溶剂混合,以制备第一种催化剂浆料。催化剂浆液在真空烤箱中在120°C/2小时下干燥,然后用砂浆粉碎以获得催化剂前体粉末。获得的催化剂与氧化铱混合(17.7:质量3.4部分),然后使用3辊磨机在DPG/水中分散,制备第二种催化剂浆料。制备的第二催化剂浆料在0.05毫克/厘米2的氟化聚酰亚胺薄膜(FPI,FM2 Co.)上,并在60°C/2小时下干燥,使用干燥烤箱制备燃料电池催化剂电极。
示例燃料电池反向电压测试的性能降解率为5小时后4.75%。
这项工作很重要,因为燃料电池需要在一系列条件下运行,包括不同的氢供应稳定性。它还证明了燃料电池催化剂系统对氧化铱含量的敏感性。
申请人: 丰田中央研发 / JP 2023003697 A
本专利申请描述了由浸渍酚醛树脂溶液的多孔基材(例如碳纤维非织造布)组成的气体扩散层(GDL)的制备。通过用压缩空气吹走多余的树脂溶液,纤维之间形成曲率半径较小的曲率。然后将浸渍基质干燥,并在500°C至1000°C的还原气氛中燃烧。然后将导电颗粒与防水树脂(聚四氟乙烯、聚四氟乙烯)、分散剂、PEO(聚环氧乙烯)增稠剂和水混合。优化了泥浆的浓度(70-90%)和粘度(9×102mPa·s至5×107mPa·s),以减少裂缝密度,并改善泥浆对衬底的渗透。然后将浆液涂在基材上,在100°C干燥,并在290°C下烘烤(涂层膜中包含的防水聚四氟乙烯树脂在此温度下熔化并粘附在基材和微孔层上)。
GDL在具有平行肋骨(宽度和间距均为1.0毫米)的燃料电池中进行了测试,阴极侧和阳极侧的气体通道排列有相反的流动方向。
测试显示最佳裂纹密度在每平方毫米2到11条裂纹之间,间隙覆盖率在11-15%之间。在这些范围之外,排水性能的降低导致电压降到所需的0.65V以下。
这项工作很重要,因为它允许对PEMFC设计进行微调,以避免性能恶化。
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固态锂离子电池(PDF,196页)
高容量负极材料(PDF,223页)
高容量正极材料(PDF,180页)
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