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知識(shí)產(chǎn)權(quán)導(dǎo)航

電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)專利導(dǎo)航 | 端蓋組件、石墨負(fù)極、密閉電池、正極涂層

佚名2024-03-08
專利情報(bào)第16期 01 端蓋組件-寧德時(shí)代 02 石墨負(fù)極-LG新能源 03 密閉電池-松下 04 正極涂層-QuantumScape Corp



01、寧德時(shí)代-CN116207414A-一種端蓋組件、電池單體、電池及用電裝置

技術(shù)問(wèn)題:電池單體中端蓋組件用于蓋設(shè)在殼體的至少一端,與殼體之間形成用于容置電極組件和電解質(zhì)溶液的空間。由于電極端子安裝在端蓋上,并與殼體內(nèi)部的電極組件電連接,因此電極端子與端蓋之間需要具備良好的密封性,以保證電池單體的正常工作?,F(xiàn)有電池單體通過(guò)在電極端子與端蓋之間設(shè)置密封件實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單體內(nèi)部空間的密封,但是密封效果差。

技術(shù)手段:一種端蓋組件,包括:端蓋;電極端子,設(shè)置于端蓋上;密封件,至少部分密封件設(shè)置于端蓋與電極端子之間,以將端蓋與電極端子密封連接;密封脂,密封脂設(shè)置于密封件與端蓋之間和密封件與電極端子之間中的至少一處。

將至少部分密封件設(shè)置于端蓋與電極端子之間,并通過(guò)在密封件與端蓋之間以及密封件與電極端子之間中的至少一處均設(shè)置有密封脂,使得密封脂的兩側(cè)可以粘附在密封件與端蓋之間或者密封件與電極端子之間,從而將密封件與電極端子或端蓋之間接觸不良的位置密封填充,保證端蓋與電極端子之間的密封性,有效解決密封件處的界面滲透問(wèn)題。密封脂由于自身具備流動(dòng)性,因此在受擠壓時(shí)還可以在密封件與電極端子或端蓋之間流動(dòng),使得密封脂可以根據(jù)密封件與電極端子或端蓋之間界面接觸的不良情況發(fā)生相應(yīng)形變,形成與接觸不良處的縫隙大小、形狀相同的密封脂并填充在此處,起到良好的防滲透作用,并且無(wú)論電池單體內(nèi)部處于正壓或負(fù)壓的狀態(tài),都可以起到良好的密封效果。

密封件與端蓋接觸的面上,和/或密封件與電極端子接觸的面上設(shè)置有第一凹槽和第二凹槽,至少部分密封脂填充于第一凹槽和第二凹槽內(nèi)。通過(guò)在密封件與端蓋接觸的面上,和/或密封件與電極端子接觸的面上設(shè)置第一凹槽,并將密封脂設(shè)置于第一凹槽和第二凹槽內(nèi),使得隨著電池單體內(nèi)部壓強(qiáng)的變化,密封脂可以在第一凹槽和第二凹槽內(nèi)往復(fù)駐留,不僅可以保證密封件與端蓋或電極端子之間的密封性,還可以調(diào)節(jié)電池單體內(nèi)外的壓強(qiáng)差,使得密封脂可以長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮密封效果,保證電池單體整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

密封件的端角處設(shè)置有倒角,至少部分密封脂設(shè)置于倒角與端蓋之間和倒角與電極端子之間中的至少一處。在密封件夾設(shè)于端蓋和電極端子之間時(shí),倒角處形成空隙,在毛細(xì)作用下,密封脂在倒角處的空隙聚集,從而起到良好的密封和防滲透效果,并且隨電池單體內(nèi)部壓強(qiáng)的變化,密封脂可以在倒角處?kù)`活地吸入和擠出。

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02、LG新能源-CN116210102A-負(fù)極材料、以及包含其的負(fù)極和二次電池

技術(shù)問(wèn)題:由于石墨系活性材料與鋰相比具有-0.2V的低放電電壓,因此使用石墨系活性材料的電池能夠顯示3.6V的高放電電壓,由此在鋰電池的能量密度方面提供許多優(yōu)勢(shì)。其中,與例如人造石墨的其它碳系活性材料相比,天然石墨顯示高輸出和容量,并且具有優(yōu)異的粘附性,由此減少了粘合劑等的使用,并且實(shí)現(xiàn)了高容量和高密度的負(fù)極。然而,與人造石墨相比,天然石墨具有由于電解質(zhì)副反應(yīng)引起的循環(huán)膨脹隨著充放電的持續(xù)而劣化的問(wèn)題,因此存在盡管具有上述優(yōu)勢(shì)仍使用受限的擔(dān)憂。

技術(shù)手段:一種負(fù)極材料,包含BET比表面積范圍為1.0m2/g至2.4m2/g的天然石墨粒子、和BET比表面積范圍為0.5m2/g至2.0m2/g的人造石墨粒子,其中所述天然石墨粒子的平均粒徑(D50)大于所述人造石墨粒子的平均粒徑(D50)。

實(shí)施例1:負(fù)極材料的制造:天然石墨粒子的制造:對(duì)球形天然石墨原料進(jìn)行冷等靜壓(CIP)(施加壓力:90MPa,施加時(shí)間:100秒),粉碎,然后將粉碎的粒子(天然石墨芯)和瀝青以97.1:2.9的重量比混合,將所得的混合物在1,250℃下熱處理24小時(shí),以在粉碎的粒子上形成非晶碳涂層,并且進(jìn)行除鐵和篩分,以制造實(shí)施例1的天然石墨粒子。

該天然石墨粒子的平均粒徑(D50)為17μm,并且BET比表面積為1.9m2/g。

人造石墨粒子的制造:將針狀焦原料粉碎并進(jìn)行空氣分級(jí),并且成形,以制造呈一次粒子形態(tài)的粒子,然后將粒子在3,000℃下熱處理并石墨化,以制造實(shí)施例1的人造石墨粒子。

該人造石墨粒子的平均粒徑(D50)為10μm并且呈一次粒子形態(tài)(其中一次粒子未聚集的形態(tài)),并且BET比表面積為1.0m2/g。

負(fù)極材料的制造:將如上制備的天然石墨粒子和人造石墨粒子以90:10的重量比混合,以制造實(shí)施例1的負(fù)極材料。

技術(shù)效果:根據(jù)本發(fā)明的負(fù)極材料包含具有特定比表面積的天然石墨粒子和人造石墨粒子,并且在于使得天然石墨粒子的平均粒徑大于人造石墨粒子的平均粒徑。所述負(fù)極材料通過(guò)使用其中調(diào)節(jié)了BET比表面積的天然石墨粒子和人造石墨粒子,能夠顯示天然石墨的優(yōu)異的容量和能量密度,并且能夠以優(yōu)異的水平防止循環(huán)膨脹。

03、松下-CN116325274A-密閉電池

技術(shù)問(wèn)題:在大容量模塊中,若一個(gè)電池起火而周圍的電池延燒,則有導(dǎo)致大的起火事故的擔(dān)心,因此,例如施行了在電池間配置隔熱材料、確保大的電池間空間、排氣空間等之類的延燒防止對(duì)策。但是,如果施行這樣的對(duì)策,則存在模塊的制造成本上升、能量密度降低等問(wèn)題。

技術(shù)手段:密閉電池具備電極體、收納電極體的有底筒狀的外裝罐、以及密封外裝罐的開(kāi)口部的封口體,在外裝罐的底面部或封口體設(shè)置有用于在外裝罐的內(nèi)壓超過(guò)規(guī)定的閾值時(shí)將氣體排出的排氣結(jié)構(gòu),上述密閉電池具備在電極體的端面與設(shè)置有排氣結(jié)構(gòu)的外裝罐的底面部或設(shè)置有排氣結(jié)構(gòu)的封口體之間配置的、包含鉀鹽的鉀鹽片材。

在圖1例子中,在外裝罐16未設(shè)置排氣結(jié)構(gòu),如箭頭所示,由電池的異常而產(chǎn)生的氣體從封口體17側(cè)排出至外部。對(duì)于封口體17而言,為了在電池發(fā)生異常時(shí)不產(chǎn)生內(nèi)壓上升而使外裝罐16破裂之類的問(wèn)題,封口體17的閥體優(yōu)先斷裂,在封口體17形成排氣路徑。詳情將后述,圓筒形電池10在電極體14的上端面與設(shè)置有排氣結(jié)構(gòu)的封口體17之間具備鉀鹽片材50。鉀鹽片材50有效地抑制電池發(fā)生異常時(shí)的起火。

圓筒形電池10具備分別配置在電極體14的上下端面與外裝罐16之間的絕緣板。作為絕緣板,圓筒形電池10具備配置在電極體14的上方的上部絕緣板18、及配置在電極體14的下方的下部絕緣板19。上部絕緣板18配置在電極體14與外裝罐16的溝槽部22之間。下部絕緣板19配置在電極體14與外裝罐16的底面部16a之間。另外,設(shè)置有2片上部絕緣板18,2片上部絕緣板18夾持鉀鹽片材50。

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圖1:圓筒形電池的剖面圖

技術(shù)效果:根據(jù)本發(fā)明的密閉電池,能夠抑制發(fā)生異常時(shí)的起火。即使在從外部對(duì)電池施加過(guò)度沖擊的情況、或電池暴露于異常的溫度環(huán)境的情況下,也更可靠地抑制電池的起火。

04、QuantumScape Corp-CN116569353A-陰極涂層

技術(shù)問(wèn)題:固體電解質(zhì)材料在高電壓或高溫下往往不穩(wěn)定。固體電解質(zhì)材料可以與陰極活性材料反應(yīng)。陰極活性材料在暴露于高電壓或高溫時(shí)也可能氧化。這些是電池性能退化的一些原因。一些研究人員已經(jīng)嘗試用LiNbO3、Li2ZrO3和LiTaO3涂覆陰極活性材料以防止這種氧化。然而,這些先前報(bào)道的涂層具有差的穩(wěn)定性和/或遭受其他缺點(diǎn)。例如,在高達(dá)4.2V(相對(duì)于Li/Li+)的電位下,這些涂層的內(nèi)阻在充電狀態(tài)下迅速增加。

技術(shù)手段:一種組合物,其包含:陰極活性材料;和與所述陰極活性材料接觸的涂層,其中:所述涂層包含選自鋰、氧、鋯、磷或其組合的成員;基于x射線衍射圖分析,所述涂層是無(wú)定形的;基于透射電子顯微術(shù)(TEM)分析,所述涂層包含晶疇。

一種涂覆的陰極活性材料,其包含:陰極活性材料和與所述陰極活性材料接觸的涂層,其中所述涂層的特征在于當(dāng)在25℃下使用Cu(Kα)輻射測(cè)量時(shí)具有至少在21.4°、30.3°和31.7°(±0.5°)(2Θ)處具有峰的x射線粉末衍射(XRD)圖;并且其中在30.3°度(2Θ)處的峰相對(duì)于在31.7°度(2Θ)處的峰的峰強(qiáng)度比(k)大于1或小于2。

一種涂覆的陰極活性材料,其包含:陰極活性材料;其中所述陰極活性材料包含第一涂層和第二涂層;所述第一涂層包含Li2CO3;所述第二涂層包含Li3BO3、Li3B11O18、LixByOz或其組合;并且其中所述第一涂層接觸所述陰極活性材料;并且所述第二涂層接觸所述第一涂層。在式LixByOz中,x為大于或等于0.2至小于或等于0.75;y為大于或等于0.5至小于或等于1.6;并且z為大于或等于1.5至小于或等于2.6。這被等同地書(shū)寫(xiě)為L(zhǎng)ixByOz,其中0.2≤x≤0.75,0.5≤y≤1.6,并且1.5≤z≤2.6。

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圖1:本公開(kāi)的某些方面與先前公開(kāi)的文件之間的某些差異的示意圖

實(shí)施例1:用Li3BO3涂覆且在250℃下退火的NMC的制備

步驟1:涂覆溶液制備通過(guò)將0.600g LiOH(Spectrum Chemical)與0.515g H3BO3(Sigma)合并到400g甲醇(Sigma)中制備涂覆溶液。在充滿氬氣(Ar)的手套箱(H2O<0.1ppm,O2<0.1ppm)中,在45℃下攪拌此混合物十二小時(shí)。

步驟2:涂覆步驟:將鋰鎳鈷錳氧化物(NMC)粉末(購(gòu)自BASF)(40g)加到步驟1中制備的溶液(400g)中,并且攪拌0.5小時(shí)。攪拌之后,使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在65℃下干燥粉末以除去溶液。

步驟3:退火步驟:將自步驟2獲得的粉末在干燥空氣下在250℃下加熱1小時(shí)。這產(chǎn)生了涂覆的陰極材料。

技術(shù)效果:陰極活性材料上的涂層含有鋰、氧、鋯、磷或其組合。這些涂層中的某些可以防止或延遲氧化反應(yīng),所述氧化反應(yīng)被認(rèn)為是電池性能退化的原因。