瑞士b-science.net三周电池专利评论2023-07-19~08-09

2023-08-09

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

固体聚合物电解质,包括离子化合物及其用途
申请人:FUNDACIÓN CENTRO DE INVESTIGACIÓN COOPERATIVA DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS CICENERGIGUNE FUNDAZIOA / WO 2023126378 A1

在这项工作中,在可变温度下比较了PEO/LiX混合物的离子电导率,如下图所示。

X = 1(LisFTFSI), 2 (LisTFSI), 3 (LiTFSI)

PEO: 聚乙烯氧化物

EO: 环氧乙烷

Image CIC EnergiGUNE
Image CIC EnergiGUNE

这项工作说明了对Li+的负反离子的选择如何极大地影响聚合物基固体电解质薄膜的离子导率,从而导致3.3倍的改善(LisFTFSILiTFSI),而其他参数保持不变。

因此,与LiTFSI相比,锂盐LisFTFSI可能会在迄今为止使用LiTFSI的各种固体电解质系统中有所改进(如果LisFTFSI在其他方面不低于LiTFSI,例如氧化还原稳定性)。

凝胶支撑的高性能固态双极电池

申请人: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS/ DE 102022105203 B3

一种原位固态电池及其制备方法

申请人: 北京卫蓝新能源科技有限公司 / CN 116404259 A

锂离子电池 - 正极

正电极活性材料和使用该正电极活性材料的锂二次电池
申请人: ECOPROBM / US 2023216037 A1

氢氧化物前体被分割成内部和外部散体相,通过共沉淀法产生。金属盐溶液经过1,437分钟的搅拌反应,形成半径为4.85微米的Ni0.8Mn0.2(OH)2的内体相。外体相是通过将Ni:Mn摩尔比为50:50的溶液反应153分钟形成的,以形成厚度为0.15微米的Ni0.5Mn0.5(OH)2的外体相。由此产生的前体与LiOHLi与全金属元素摩尔比为1.02)混合,然后进行热处理(在氧气下温度为20°C/分钟时为820°C,保持8小时)。

正极配方:92%质量比正电极活性材料,4%质量比人造石墨,4%质量比PVDF粘合剂。

半电池测试的放电容量为208.7毫安时/克,50个周期后的容量保持为93%1摄氏度充电/放电,45°C)。

这项工作说明了共聚、分层氧化镍钕中相对富含钕的表面如何在半电池中表现出良好的性能。

目前还不清楚含有液态碳酸盐电解质的大规模全电池是否会因镘浸出而降解。这种材料与固体电解质相结合可能会很有趣。

掺杂和涂层富镍阴极活性材料及其方法

申请人: 特斯拉公司 / WO 2023133133 A2

微波加工、超快速淬解富锂锰锰氧化锰及其制作方法

申请人: STRAUS MATERIALS / WO 2023133106 A1

离子电池 - 负极(不包括锂金属电极)

用于电化学电池的硅负极
申请人:SOLID POWER OPERATING / WO 2023129748 A1

如下图和表所示,在半电池中结合Li2S∙ P2S5 ∙ LiCl固体硫化物电解质、导电碳黑和SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)粘合剂,在电容量和循环稳定性方面测试了不同种类的商用硅纳米粉末(未披露确切的电极配方)。

Example: 例子

ComparativeExample: 比较例子

ChargeCapacity: 充电容量

ParticleSize: 颗粒大小

CrystalliteSize: 晶体大小

SurfaceArea: 表面积

Image Solid Power
Image Solid Power

这项工作说明了Solid Power为识别Si活性材料的特性所做的初步努力,这些特性可以产生有利的能量密度和循环稳定性。

初步结果表明,Si颗粒尺寸应小于100纳米,以避免快速容量损失,而比表面积显然不应高于20m2/g,以避免可逆容量的限制。

看起来,纳米工程硅活性材料的性能可能会得到改善,这些材料不会失去颗粒接触,这往往在使用硅纳米颗粒时发生。

负载单原子的多孔硅基负极材料及其制备方法和应用

申请人: 深圳市德方纳米科技股份有限公司 / CN 116404136 A

一种锂离子电池所用的新型复合负极材料及其制备方法
申请人: 万向一二三股份公司/ CN 116387490 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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一种催化剂及其制备方法和应用

申请人: 东风汽车集团股份有限公司 / CN 116487619 A

利用锌(NO32 ·x H2OFeSO4 ·x H2Ox:未披露)作为金属源和2-甲基咪唑作为有机连接剂制备了Fe-N-C前体,在酒精中进行超声波(确切类型未披露)时产生Fe掺杂ZIF-8ZIF:沸石咪唑酸框架

乙酰丙酮在乙醇中单独超声波处理,然后与1,10-苯丙氨酸的乙醇溶液联合使用。这种混合物与上面获得的Fe-N-C前体混合,声学形成悬浮液,并在60°C下真空干燥12小时。

干燥的固体被球磨4小时,在NH3大气下在900°C下热处理15分钟,然后在氩下在1000°C下进行另一次热处理,从而去除了锌。

如下图所示,与Pt含量高得多(底部,0.4 mg/cm2阴极负载)的商业Pt-碳催化剂相比,上述Pt-Fe纳米催化剂(顶部,0.1 mg/cm2阴极负载)表现出优异的性能。

Powerdensity: 功率密度

Currentdensity: 电流密度

Image Dongfeng Motor
Image Dongfeng Motor

这项工作说明了如何使用掺杂铁的ZIF-8中间体降低PEMFC中的铂含量,该中间体随后与Pt前体发生反应。

阴极催化层的制备方法、膜电极的制备方法及膜电极

申请人: 一汽解放汽车有限公司 / CN 116487614 A

形成了一个由3个子层组成的阴极催化层。

第一个和第二个泥浆加入了Nafion(长侧链型),而第三个使用Aquivion(短侧链型)聚合物。

随后将质量分数比不同的溶剂喷洒到质子交换膜上:第一个浆液为正丁醇/水(6-94-1),第二个浆液为二甲基亚砜/水(5-95-1),第三浆液为异丙醇/水(5-9:5-1)。

相应的膜电极的额定功率密度为0.88 W/cm2,峰值功率密度为1.14 W/cm2,而仅基于第二浆的比较示例为0.69 W/cm20.94 W/cm2

这项工作说明了包含3个子层的催化剂层如何改善PEMFC的功率密度。

燃料电池或电解电池的气体扩散层,产生气体扩散层的方法

申请人:罗伯特·博世有限公司/ DE 102022200620 A1

制造了PEMFC的气体扩散层,其中包含聚氯乙烯氟(PVDF)粘合剂、石墨纤维、炭黑和纤维化聚四氟乙烯(PTFE)颗粒。石墨纤维被整合到基质中,增强了该层的导电性和机械性能。在初始步骤中产生的含聚四氟乙烯前体在与碳材料结合时产生微观细线。

虽然没有提供确切细节的例子,但本专利申请说明了各向异性石墨纤维和纤维化聚四氟乙烯的结合可能如何提高气体扩散层的性能和寿命。


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固态锂离子电池(PDF,221页)

高容量负极材料(PDF,248页)

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