瑞士b-science.net三周电池专利评论2023-11-22~12-12
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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申请人： AMPCERA / US 11819806 B1
将大孔 PDMS（聚二甲基硅氧烷）支撑支架（通过将泡沫镍注入 PDMS，然后用盐酸蚀刻掉镍）浸入饱和盐溶液（如卤化物或氧化物基，具体盐类未披露）中，然后进行干燥、打磨、抛光、沉积离子导电膜（如氧化石榴石基），接着烧结将 PDMS 转化为碳化硅。
随后将所得材料浸入水和盐水中，形成致密的离子导电双层固体电解质复合膜。
本专利不包含实验结果。
Macro Porous Support Scaffold: 饱和盐溶液饱和盐溶液
Applied Heat: 应用热量
Salt Filled Macro Porous Support Scaffold: 盐填充宏多孔支撑脚手架
Sanding: 打磨
Polishing: 抛光
Salt Filled Macro Porous Support Scaffold with Smooth Surface: 表面光滑的盐填充宏多孔支撑脚手架
Deposition: 沉积
Ionic Conductive Membrane: 离子导电膜
Sintering: 烧结
Dense Ionic Conductive Membrane on a Salt Filled Macro Porous Support Scaffold: 盐填充大孔支架上的致密离子导电膜
Water: 水
Salt Water: 盐水
Dense Ionic Conductive Membrane on a Macro Porous Support Scaffold: 宏多孔支架上的致密离子导电膜
这项工作可以构建包含盐类的复合双电层电解质，盐类由多孔、惰性、隔离碳化硅框架支撑，碳化硅框架具有定制的孔径分布和扭曲度。
这项工作非常有趣，因为一系列成本相当低廉的盐类具有良好的电化学特性（如良好的离子传导性、电化学窗口、与锂金属结合时的润湿性，参见《全球固态锂离子电池创新及专利报告》），但由于存在裂缝和形成微孔的风险（短路风险），很难将其融入薄膜中。
这种方法可以构建具有高导电性的离子通道，并由机械稳定的碳化硅框架支撑，理想情况下薄膜厚度较小（如 5-10 μm）。
一个问题是，烧结过程是否能够选择性地快速形成碳化硅（例如使用激光烧结），导电碳是否会作为不希望得到的副产品形成（学术参考资料）。
高级版本包括另外两项专利讨论，以及包含 50-100 个商业相关的最新专利族的 Excel 列表。
申请人：巴斯夫杉杉电池公司 / CN 117080425 A
前驱体Ni0.35Mn0.65(OH)2是以草酸钠为螯合剂，在45℃下通过共沉淀反应制备得到的。前驱体的碳含量分布均匀，为 1,813 ppm，BET 比表面积为 27.8 m2/g，D50 粒径为 10.2 μm。
氧化物活性材料是通过与碳酸锂（摩尔比为 1:1.13）混合和热处理（900°C，6 小时，氧气环境）制备的。
半电池测试表明，其放电容量为 278.4 mAh/g，首次循环效率为 91.5%，50 次循环后的容量保持率为 97.3%。
下图展示了不同镍/锰摩尔比（0.4 : 0.6）的类似样品的 SEM 图像。
这项研究表明，在共沉淀过程中使用含碳螯合剂（如草酸钠），形成含碳的氢氧化物前驱体，可以大大提高 LRLO（富锂层状氧化物）材料的性能。
虽然碳很可能在煅烧过程中被烧掉，但它似乎对最终材料的形态有非常重要的影响，从而提高了材料的性能。
上图表明，这些材料的电解质/电极界面面积相当大，显然不会导致寄生反应升高，而颗粒中的空隙体积可能会降低裂纹形成/机械老化效应的风险。
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申请人：鸿海精密工业（富士康） / SolidEdge Solution / EP 4276937 A1
半导体级硅（粒度大于 10 μm）在研磨机中以 2,400 至 3,000 rpm 的转速进行机械加工。在研磨过程中，加入二甘醇和 5 质量%的 N-烯丙基-(2-乙基氧杂蒽基)丙酰胺（NAPA），硅的粒度被减小到 50-100 纳米。引入硼、磷或铜源进行掺杂（前驱体的具体性质未披露）。随后，加入 10 质量%的片状天然石墨和炭黑（数量未披露），使纳米硅沉积在碳衬底上。
然后在 950°C 的氮氢或氩氢气氛中对前驱体进行 8 小时的热处理，最终得到掺杂硅碳复合材料。
负极由 1 质量%的 Super P 导电炭黑和 11 质量%的苯乙烯-丁二烯-橡胶（SBR）粘合剂制备而成。
下表显示了掺杂和未掺杂活性材料的半电池测试结果（0.1 C 充电/放电）。
Number: 编号
Doped element: 掺杂元素
Addition percentage: 加法百分比
Faraday first effect: 法拉第第一效应
Delithiation capacity: 除铁能力
Retention rate: 保留率
cycles: 循环
这项工作说明，掺入大量硼、磷或铜可改善纳米硅涂层石墨活性材料的电化学特性。
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申请人：Korens RTX /KR 20230153210 A
将碳材料（未详细说明）与 Zn3(PO4)2（质量比为 80:20）混合，然后进行热处理（1,600-2,600 °C，2 小时，真空环境）。锌基添加剂可降低团聚率，并有助于控制孔隙的形成（见上图）。
将得到的材料分散在水/酒精混合物中，然后在碳支撑材料上形成铂催化剂，接着进行电子束辐照（约 15 分钟）。
所得到的碳支撑催化剂的 BET 比表面积为 246 m2/g。与使用空气活化碳支撑材料上的催化剂制备的膜电极组件（见下图）相比，使用这种催化剂的 Nafion 基膜电极组件（MEA）的老化速度相当缓慢（见中图，BOL：寿命开始，EOL：寿命结束）。
evaporation: 蒸发
这项工作说明了如何结合 Zn3(PO4)2 对碳前驱体进行热处理，从而控制纳米结构，提高 PEMFC 性能。
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固态锂离子电池（PDF，221页）
高容量负极材料（PDF，248页）
高容量正极材料（PDF，184页）
燃料电池和电解槽（预售，预览版）
