友洽国际

个人中心

搜索

友洽国际

瑞士b-science.net三周电池专利评论2023-09-22~10-10

2023-10-10

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：

（付费会员将会获得完整的三项专利评论及专利列表的EXCELL文档）

锂离子电池– 电解质– 固体和凝胶

用于离子导体的无机前驱体

申请人：丰田汽车北美工程与制造公司 /US 11764398 B1

缺陷掺杂的LiCl ∙FeOCl粉末（见下图，圆圈：缺陷掺杂，三角形：未掺杂）在25°C下的离子电导率为4.5 ×10-5 S/cm，通过将Fe2O3和FeCl3加热至>200°C，然后进行缺陷掺杂（加热或与极性溶剂接触压制，或与还原性气氛接触加热，如H2/Ar）。

Conductivity: 传导率
Temperature: 温度

这项工作说明了掺杂缺陷的 FeOCl（本身不含锂）如何与氯化锂结合，从而大幅提高离子传导性。

这项工作可能具有广泛的影响，因为它可能会为不含锂的缺陷掺杂材料带来广阔的未开发产品开发参数空间，这种材料与成本相对较低的含锂材料（如氯化锂，这种方法可能会降低固体电解质层中的锂含量）结合使用，可能会大幅提高锂离子电导率。

更深入地了解潜在的锂离子传导机制将非常有趣。锂离子的迁移率是否增加，是因为FeOCl中的缺陷增加了氯离子的迁移率？

锂离子电池- 正极

涂覆电极活性材料的制备方法及涂覆电极活性材料

申请人：巴斯夫/ WO 2023161048 A1

将金属成分Ni0.27Co0.02Mn0.71的碳酸盐前驱体进行热处理（升温速率5°C/min，在400°C氧气气氛下保持10 h），然后与Li 2SO4和Li2CO3混合，摩尔比Li2SO4/Li2CO3 = 0.067：1，比率Li/（Ni+Co+Mn）= 1.40。对所得混合物进行热处理（加热速率5°C/ min至500°C，加热速率1°C / min至600°C，在600°C下保持12小时，干燥空气）。

将所得材料与Li2CO3混合，使Li/（Ni+Co+Mn）比达到1.47，然后进行热处理（升温速率1.5°C/min，在800°C下保持10小时，干燥空气）。所得中间体的Na含量为0.60质量%（Na的来源尚不清楚）， S含量为1.29质量%。随后，进行了另一次热处理（700°C，10小时，干燥空气）。所得材料通过原子层沉积（原子层沉积，铝源：三甲基铝，100-150°C，Ar气氛，12个循环）涂覆Al2O3层，涂层厚度为1.7 nm，BET比表面积为7.1 m2 /g。

确定的“容量衰减”值为11.1%（基于推断周期8和23之间的容量差异），而未涂层比较材料的“容量衰减”值为38.8%。涂层材料的第8次循环放电容量为256.2mAh/g。

这项工作说明了一种高容量、富锰、Al2O3涂层的正极活性材料，大概可以归类为富锂层状氧化物（LRLO）。制造过程在多个锂化热处理步骤中同时使用 Li2SO4 和 Li2CO3 似乎至关重要。

如果能与液态、半固态或固态电解质结合使用，循环稳定性将得到进一步提高，这将是一个有趣的发现。

离子电池- 负极（不包括锂金属电极）

硅碳复合纤维

申请人：UNIFRAX (Alkegen) / US 2023299269 A1

多孔硅纤维模板（PSFT）是通过镁热还原工艺制备的，具体方法是在氧化铝坩埚、金属坩埚或回转窑（氩气环境下）中，将含二氧化硅的纤维（依次通过溶胶凝胶纤维化制得）与金属镁和缓和剂（氯化钠、氧化铝珠和/或片状氧化铝）一起进行热处理。

如下图所示，通过改变反应条件（慢化剂成分、温度、烘箱类型）来改变硅的粒度，从而影响电化学性能。

通过化学气相沉积（CVD，例如使用乙炔气体）在 PSFT 的孔隙中涂覆碳，从而获得23.9-40.9 质量%的碳含量。

1st cycle Coulombic efficiency: 第一周期库仑效率
Si crystallite: 硅微晶
size: 大小
Cycle 10 Coulombic efficiency: 循环10 库仑效率
Si wt% in composite fiber: 复合纤维中的硅重量%
Heat effect: 热效应
Lab data: 实验室数据
Pilot RK trial: RK 试点试验
Linear: 线性

这项工作说明了Unifrax（更名为Alkegen）如何在推出其产品的背景下进行大量的流程优化工作（见新闻稿）。

很好地说明了如何通过工艺条件控制硅微晶尺寸，在碳涂层硅纤维结构中，硅晶粒最好不要太小，也不要太大（20-55 nm）。

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(XLSX)

请找到我们最近网络研讨会的视频和幻灯片：“最大限度地提高PEMFC产品成功发布的机会”（英文）。

在将来的免费专利更新中，将仅涵盖一项专利（不含Excel专利列表）。获取报价以继续接收完整版本等。

电极催化剂、生产方法和燃料电池

申请人：三井金属矿业株式会社 /WO 2023167199 A1

将孔径为4nm（根据BJH氮吸附/解吸测量）且平均粒径为1.4μm的介孔碳载体与二硝基二胺铂硝酸水溶液，六水合硝酸镍，硝酸钌和丙酮（Pt：Ni：Ru摩尔比为3：1：0.65）混合。

该分散体在40°C下进行加压处理，达到10 MPa的超临界状态60 min，然后减压至常压。将分散体在40°C下真空干燥2小时以消除丙酮。最后，在含有4体积%氢气的氮气气氛下，将分散液加热至825°C3h，减少金属前驱体。

平均直径为3nm的铂/镍/钹合金颗粒在碳支撑孔内形成，产生电极催化剂。

在阴极中使用上述催化剂制备的催化剂包覆膜（CCM）（阳极催化剂：炭黑上的Pt，TEC10E50E，田中贵金属）在0.85 V时的质量比活性为623A/g-Pt，而铂催化剂TEC10E50E（田中贵金属）在0.85 V时的质量比活性为256A/g-Pt。

这项工作说明了与商业铂催化剂TEC10E50E（田中贵金属）相比，介孔碳载体中粒径经过优化的铂/镍/钌颗粒如何表现出良好的催化剂活性。

燃料电池电极、催化剂包覆膜、燃料电池以及生产燃料电池电极和催化剂涂层膜的方法
申请人：GREENERITY GMBH / DE 102022106484 A1

催化剂涂层膜由含有碳负载的纯铂催化剂（1：1 Pt / 碳质量）、当量重量（EW）为 790 g/mol（Aquivion® D79-25BS，索尔维特种聚合物，离聚物与碳质量比：0.8：1）和氯化钠的阴极制成。该阴极的氯化钠含量为1,370至1,500 ppm。

阳极在碳上表现出铂催化剂（按质量计为1：4 Pt/碳），具有相同的离聚物规格和质量比。

阳极和阴极均施加到PTFE基板上，并在180°C和1MPa下与15μm厚的膜层压。最终氯化物含量：310至340 ppm。

如下图所示，在电位循环测试（0.6-0.95V，30,000次循环）后观察到60 mV的电压损失，与未向阴极催化剂添加氯化钠的比较示例相比。

Spannungsverlust: 电压损耗
Beispiel: 例
Vergleichsbeispiel: 比较示例

这项工作说明了PEMFC阴极中精心调整的氯化物含量（50-500 ppm）如何显着延长寿命（氯化物含量过高会导致加速老化）。

气体扩散层及其方法
申请人： ENVIONEER / KR 102568618 B1

碳纤维无纺布是使用碳纤维（5-7毫米长），乙醇，水，非离子表面活性剂（未指定），羧甲基纤维素和PVA（聚乙烯醇）的混合物制成的。该混合物在160 kHz下进行超声处理5分钟，然后在以30 m / min速度移动的超细纤维网带上进行层压。在10cmHg和30cmHg的真空压力下进行脱水步骤后，在150°C和250°C下进行干燥步骤，所得织物的平均厚度为250μm，基重为30 g/m2。

基于含有水的溶液，Vulcan XC72R导电炭黑（卡博特，平均粒径20nm，表面积185 m2 /g）， Resol基酚醛树脂（平均分子量为3,511 g /mol）和Novolak酚醛树脂（平均分子量Mw为1,110 g /mol）涂覆导电炭黑涂层，使用氧化锆球混合。碳纤维织物涂有这种溶液。涂布后程序包括在120°C下干燥30分钟，在170°C下热处理10分钟，在1,500°C下热处理30分钟。随后，用超纯水、PTFE（聚四氟乙烯）水分散体和PFA（全氟烷氧基烷烃）水分散体制成的憎水溶液处理织物。将织物浸入120°C干燥，然后在350°C下热处理，产生气体扩散基层（GDBL）。

在GDBL上创建了一个微孔层（MPL）。这涉及导电炭黑，直径为11至13nm，长度为40至50μm的MWCNT（多壁碳纳米管），甘油和PTFE粉末（3M Dyneon，平均粒径为8μm，2m2 / g表面积）的溶液。搅拌溶液并施加到GDBL上，达到0.2毫米的膜厚。最终处理包括120°C干燥和350°C热处理。

与不使用MWCNT制备的GDL相比，未观察到裂纹形成。