JP5014331B2 - リチウムイオン電池のアノードの製造方法 - Google Patents
リチウムイオン電池のアノードの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5014331B2 JP5014331B2 JP2008511750A JP2008511750A JP5014331B2 JP 5014331 B2 JP5014331 B2 JP 5014331B2 JP 2008511750 A JP2008511750 A JP 2008511750A JP 2008511750 A JP2008511750 A JP 2008511750A JP 5014331 B2 JP5014331 B2 JP 5014331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- anode
- foam
- current collector
- phosphorus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 30
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical group [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 11
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N nickel phosphide Chemical compound [Ni]=P#[Ni] FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical class O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 6-[5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-4,5-dihydro-1,2-oxazol-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC1CC(=NO1)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N N-[2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethyl]-2-oxo-3H-1,3-benzoxazole-6-carboxamide Chemical compound C1CN(CCN1CCNC(=O)C2=CC3=C(C=C2)NC(=O)O3)C4=CN=C(N=C4)NC5CC6=CC=CC=C6C5 NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003307 Ni-Cd Inorganic materials 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVMHUALAQYRRBM-UHFFFAOYSA-N [P].[P] Chemical compound [P].[P] QVMHUALAQYRRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 125000005910 alkyl carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N anhydrous methyl formate Natural products COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N formic acid ethyl ester Natural products CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000133 mechanosynthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical class [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5805—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
- H01M4/808—Foamed, spongy materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
- Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
金属Mの泡と燐との間の反応は好まれるものとして6〜120時間の期間で実施される。
この反応はアルゴン等の不活性ガスの下で実施されてもよい。それはまた、好まれるものとして真空状態で実施されてもよく、それは燐蒸気の超過圧の影響を排除することを可能にする。
遷移金属Mはニッケル、銅、バナジウム、チタニウム、または鉄であってもよい。
このアノードは、集電体が遷移金属Mの泡から作製され、活物質が該泡に含浸する金属Mの二元の燐化物であり、前記活物質が化学式MPx(ここで、1≦x≦4)に対応することによって特徴付けられる。
本発明の1つの特定の実施例に従うと、集電体はニッケルの泡(または、泡のような状態のニッケル)である。
本発明のもう1つの実施例に従うと、集電体は銅の泡である。
集電体はまた、バナジウムの泡、チタニウムの泡、または鉄の泡であってもよい。
本発明の第3の側面に従うと、本発明は上述したアノード等のアノード、活物質としてリチオ化された材料を備えるカソード、及びリチウム塩及び溶剤または溶剤の混合物を備える電解質(または、電解液)を備えるリチウムイオン電池である。
さらに、形成されたアノード及びそれを形成するための化合物は非毒性であり、かつ大気中及び水中で安定であるので産業上の制約を十分に満足する。
本発明は後で説明する具体的な実施例によって説明される、しかしながら本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
ニッケル燐化物によるニッケル泡の含浸はニッケル泡から開始され、上述の装置(Recematから製品番号RCM-Ni-4852.016で販売されている)で実施された。ニッケル泡の厚さは約1mmであり、それの小孔は約100〜200μmの径であり、体積は約10-4〜10-3mm3であった。小孔は泡の全体積の約95%を占め、非常に大きい比表面積及び良好な剛性及び泡の硬さを示した。ニッケル泡の密度は約0.4〜0.5g/cm3であった。
反応はNiP2化合物の化学量論に相当する燐の量を使用して600℃で120時間実施された。
a=6.366Å;b=5.615Å;c=6.072Å;β=126.2;C2/c。
ニッケル泡上のニッケルジホスファイドから成る材料を形成するために実施例1の処理を繰り返した。反応は350℃で12時間実施された。図3a〜3dは得られた材料に対する透過型電子顕微鏡の画像を示している。倍率はそれぞれ、×500、×2000、×6000、及び×12000である。
図3bはNiP2層の厚さを示しており、それらは5〜10ミクロンであった。
図3c及び3dはNiP2層の構造が非常に層状であることを示しており、それはリチウムとの反応に有効な表面領域の増大を促進する。薄層の厚さは数十分の1ナノメートル程度であった。
図4a〜4dの各々は実施例2の処理に従って得られた、ニッケル泡上のNiP2から成る材料に対する透過型電子顕微鏡の画像を示している。反応は350℃でそれぞれ、2、6、12、及び120時間実施された。各図はまた、対応するガルバノスタット曲線を示している。これらの曲線の各々は挿入されたLi+イオンの数(NLi)の関数として電位U(ボルト)を示している。
図4dの画像は120時間後にニッケル泡が消失してほとんどのニッケルがNiP2に変換され、反応が完了することを示している。NiP2表面は非晶質化(20〜50ミクロン)され、ガルバノスタット曲線は2個のリチウム原子の可逆的な挿入を示している。
図5a〜5dはニッケル泡上のNiP2から成る、本発明に従った電極(図5a及び5c)と機械的合成によって製造された粉末形式のNiP2相(図5b及び5d)の比較を可能にするために示されたものである。本発明に従った電極は実施例2の手順に従って得られ、泡と燐の反応は350℃の温度で12時間実施された。機械的合成技術はM. Morcretteらによる刊行物「Electrochem. Solid State Lett., 6, 4」(2003年)に記載されている。
銅燐化物による銅泡の含浸は銅泡から開始され、上述の装置(Efoamから販売されている)で実施された。銅泡の厚さは約1.5mmであり、それの幅は約150mmであった。小孔は泡の全体積の約90%を占めた。泡は1000N/mの強度を有した。
反応はCuP2化合物の化学量論に相当する燐の量を使用して350℃で15時間実施された。
ニッケルトリホスファイドNiP3化合物の化学量論に相当する燐の量を使用して、実施例1の手順を繰り返した。
図8aはX線回折を示している。それは形成された生成物が格子パラメーターa=7.918Åを有する立方構造(Im3)を有するトリホスファイドNiP3であることを示している。
Claims (18)
- リチウムイオン電池のためのアノードの製造方法であって、前記アノードが泡状の遷移金属Mから形成される集電体、及び前記金属Mの燐化物を備える活物質を備え、前記活物質が化学式MPx(ここで、1≦x≦4)に対応し、前記金属Mの泡を300℃〜600℃の温度の燐蒸気の作用を受けさせることを含み、前記燐が金属Mに対する化学量論比から最大で10%異なる比率で存在する製造方法。
- 活物質が化学式MP2に対応する、請求項1に記載の製造方法。
- 金属Mの泡と燐の間の反応が6〜120時間の間で実施される、請求項1または2に記載の製造方法。
- 金属Mの泡と燐の間の反応が真空状態で実施される、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 金属Mの泡と燐の間の反応が不活性ガスの下で実施される、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 遷移金属Mがニッケルである、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 遷移金属Mが銅である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 遷移金属Mがバナジウムである、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 遷移金属Mがチタニウムである、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 遷移金属Mが鉄である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 集電体及び活物質を備えるリチウムイオン電池のためのアノードであって、集電体が遷移金属Mの泡を備え、該泡が化学式MPx(ここで、1≦x≦4)に対応する該金属Mの二元の燐化物によって含浸され、前記燐が金属Mに対する化学量論比から最大で10%異なる比率で存在するアノード。
- 金属Mの燐化物が化学式MP2に対応する、請求項11に記載のアノード。
- 集電体がニッケルの泡である、請求項11または12に記載のアノード。
- 集電体が銅の泡である、請求項11または12に記載のアノード。
- 集電体がバナジウムの泡である、請求項11または12に記載のアノード。
- 集電体がチタニウムの泡である、請求項11または12に記載のアノード。
- 集電体が鉄の泡である、請求項11または12に記載のアノード。
- 請求項11〜17のいずれかに記載されたアノード、活物質としてリチウムを含有する材料を備えるカソード、及びリチウム塩及び溶剤または溶剤の混合物から成る電解質を備えるリチウムイオン電池。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0504961A FR2886060B1 (fr) | 2005-05-18 | 2005-05-18 | Procede de preparation d'une anode pour batterie a ion-lithium. |
FR0504961 | 2005-05-18 | ||
PCT/FR2006/001100 WO2006123050A1 (fr) | 2005-05-18 | 2006-05-16 | Procede de preparation d'une anode pour batterie a ion-lithium. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008541391A JP2008541391A (ja) | 2008-11-20 |
JP5014331B2 true JP5014331B2 (ja) | 2012-08-29 |
Family
ID=35457600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008511750A Expired - Fee Related JP5014331B2 (ja) | 2005-05-18 | 2006-05-16 | リチウムイオン電池のアノードの製造方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8114542B2 (ja) |
EP (1) | EP1882278B1 (ja) |
JP (1) | JP5014331B2 (ja) |
CN (1) | CN101223661B (ja) |
AT (1) | ATE453219T1 (ja) |
DE (1) | DE602006011302D1 (ja) |
FR (1) | FR2886060B1 (ja) |
WO (1) | WO2006123050A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2886060B1 (fr) | 2005-05-18 | 2007-07-27 | Centre Nat Rech Scient | Procede de preparation d'une anode pour batterie a ion-lithium. |
CN101533900B (zh) * | 2009-03-18 | 2012-05-16 | 清华大学 | 一种用于电化学可逆储锂的磷复合材料及其制备方法 |
EP2740172B1 (en) * | 2011-08-02 | 2018-11-07 | Prieto Battery, Inc. | Lithium-ion battery having interpenetrating electrodes |
CN103296261B (zh) * | 2012-02-24 | 2015-08-26 | 清华大学 | 锂离子电池负极材料的制备方法 |
WO2015021177A1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Production of non-sintered transition metal carbide nanoparticles |
CN103887494B (zh) * | 2014-03-11 | 2015-11-11 | 三峡大学 | 一种磷化亚铜/铜复合材料的制备方法及在锂离子电池中的应用 |
DE102014108704B4 (de) * | 2014-06-20 | 2020-09-03 | Thyssenkrupp Ag | Metallionen-Akkumulator |
EP3075885A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-05 | International Iberian Nanotechnology Laboratory | Method for manufacturing of a porous electrode material |
CN104868098B (zh) * | 2015-05-15 | 2018-03-27 | 三峡大学 | 一种碳复合Cu3P‑Cu锂离子电池负极及其制备方法 |
US10211452B2 (en) * | 2015-12-17 | 2019-02-19 | GM Global Technology Operations LLC | Lithium ion battery components |
CN105576239A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-05-11 | 三峡大学 | 一种无粘结剂Cu3P/C-Cu负极材料的制备工艺及应用 |
CN108588713B (zh) * | 2018-05-23 | 2020-07-07 | 南京航空航天大学 | 一种二维磷化钼薄膜的制备方法 |
CN111816881B (zh) * | 2019-08-28 | 2021-11-26 | 中南大学 | 一种类红毛丹壳状3d亲锂复合集流体、锂金属负极及其制备和应用 |
CN113488656A (zh) * | 2020-08-31 | 2021-10-08 | 中南大学 | 一种3d亲锂复合多孔金属合金集流体及其制备方法和应用 |
CN113299492B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-05-27 | 北京工业大学 | 一种mof衍生多孔金属磷化物纳米片阵列及应用 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4092464A (en) * | 1976-07-19 | 1978-05-30 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Flexible cells and batteries formed therefrom |
ZA785392B (en) * | 1978-09-22 | 1980-05-28 | South African Inventions | Cathode for an electrochemical cell,and an electrochemical cell |
DE3117393A1 (de) * | 1981-05-02 | 1982-11-11 | Degesch Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur herstellung der phosphide von aluminium oder magnesium |
US4508608A (en) * | 1983-04-21 | 1985-04-02 | Combustion Engineering, Inc. | Method for making chalcogenide cathodes |
JPS6364903A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-23 | Nippon Chem Ind Co Ltd:The | 高純度金属リン化物およびその製造方法 |
US5338625A (en) * | 1992-07-29 | 1994-08-16 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Thin film battery and method for making same |
JPH07122261A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
JP3358777B2 (ja) * | 1995-10-03 | 2002-12-24 | 日本電信電話株式会社 | 二次電池用負極 |
JP3438538B2 (ja) * | 1997-07-23 | 2003-08-18 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池とその電極の製造法 |
JP3561736B2 (ja) * | 1998-04-17 | 2004-09-02 | 静岡県 | SiC粒子分散強化型複合材料の製造方法およびその方法により製造された物 |
JP2001110425A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Toyo Kohan Co Ltd | 二次電池用集電体、その集電体を使用した二次電池及びそれらの製造方法 |
AU2002218926A1 (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-24 | Linda F. Nazar | New electrode materials for a rechargeable electrochemical cell |
DE10201936A1 (de) * | 2002-01-19 | 2003-07-31 | Fortu Bat Batterien Gmbh | Wiederaufladbare elektrochemische Batteriezelle |
US7608178B2 (en) * | 2003-11-10 | 2009-10-27 | Polyplus Battery Company | Active metal electrolyzer |
JP2005190982A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-07-14 | Nichia Chem Ind Ltd | 活物質、活物質の製造方法、非水電解質二次電池およびリチウム一次電池 |
CN100385718C (zh) * | 2004-06-10 | 2008-04-30 | 上海交通大学 | 锂离子电池用锂金属磷化物负极材料及制备方法 |
FR2886060B1 (fr) | 2005-05-18 | 2007-07-27 | Centre Nat Rech Scient | Procede de preparation d'une anode pour batterie a ion-lithium. |
-
2005
- 2005-05-18 FR FR0504961A patent/FR2886060B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-05-16 WO PCT/FR2006/001100 patent/WO2006123050A1/fr active Application Filing
- 2006-05-16 US US11/920,625 patent/US8114542B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-05-16 AT AT06755488T patent/ATE453219T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-05-16 CN CN2006800263829A patent/CN101223661B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-05-16 DE DE602006011302T patent/DE602006011302D1/de active Active
- 2006-05-16 EP EP06755488A patent/EP1882278B1/fr not_active Not-in-force
- 2006-05-16 JP JP2008511750A patent/JP5014331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008541391A (ja) | 2008-11-20 |
DE602006011302D1 (de) | 2010-02-04 |
US8114542B2 (en) | 2012-02-14 |
EP1882278A1 (fr) | 2008-01-30 |
CN101223661A (zh) | 2008-07-16 |
FR2886060A1 (fr) | 2006-11-24 |
EP1882278B1 (fr) | 2009-12-23 |
ATE453219T1 (de) | 2010-01-15 |
US20090286156A1 (en) | 2009-11-19 |
WO2006123050A1 (fr) | 2006-11-23 |
CN101223661B (zh) | 2010-04-14 |
FR2886060B1 (fr) | 2007-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5014331B2 (ja) | リチウムイオン電池のアノードの製造方法 | |
US7285260B2 (en) | Synthesis method for carbon material based on LixM1-yM'(XO4)n | |
JP5540281B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極の製造方法及びそれを用いた非水電解質二次電池 | |
JP5534363B2 (ja) | 複合ナノ多孔電極材とその製造方法、及びリチウムイオン二次電池 | |
US20100092865A1 (en) | Carbon composite materials and process for production thereof | |
US20130004856A1 (en) | Three-dimensional network aluminum porous body for current collector, current collector using the aluminum porous body, electrode using the current collector, and nonaqueous electrolyte battery, capacitor and lithium-ion capacitor, each using the electrode | |
US20120264022A1 (en) | Electrode for electrochemical device and method for producing the same | |
JP5890886B1 (ja) | リン酸マンガン鉄リチウム正極活物質及びその製造方法 | |
US10020126B2 (en) | Three-dimensional network aluminum porous body, electrode using the aluminum porous body, and nonaqueous electrolyte battery, capacitor and lithium-ion capacitor with nonaqueous electrolytic solution, each using the electrode | |
US20130040196A1 (en) | Electrochemical element | |
US9484570B2 (en) | Method for producing electrode for electrochemical element | |
US9184435B2 (en) | Electrode for electrochemical element and method for producing the same | |
CN116022771B (zh) | 硬碳材料、负极极片以及电化学装置 | |
KR20190141990A (ko) | 리튬/탄소직물 복합 전극 및 이의 제조방법 | |
US20130040046A1 (en) | Method for producing electrode for electrochemical element | |
US20190367367A1 (en) | Lithium composite phosphate-based compound and preparation method therefor | |
KR101392388B1 (ko) | 탄소나노섬유 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬이차전지용 음극활물질 | |
JP5890885B1 (ja) | リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法 | |
JP5777870B2 (ja) | リチウム二次電池用陽極材料の製造方法 | |
Ma et al. | Mediating the alloying depth to tune silicon's morphology and lithium-storage performance | |
KR20140017816A (ko) | 리튬복합인산염계 화합물 및 이의 제조방법 | |
CN117293317A (zh) | 富锂复合材料及其制备方法和应用 | |
JP2016189239A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2024507668A (ja) | 金属でメッキされたハニカム状炭窒化ホウ素ナノマテリアル及びその応用 | |
KR20150076417A (ko) | 전극 활물질 및 그 제조 방법과 상기 전극 활물질을 포함하는 전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090515 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111014 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111025 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120508 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120605 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150615 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |