×
29.03.2019
219.016.f328

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002339121
Дата охранного документа
20.11.2008
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области химических источников тока, в частности может быть использовано при изготовлении электродов литий-ионного аккумулятора. Техническим результатом заявляемого способа является изготовление электродов от нескольких штук до партий большого количества, различных геометрических размеров, с малыми технологическими потерями и простым оснащением для этого. Согласно изобретению способ изготовления электродов включает приготовление смеси активной массы, изготовление слоев активной массы прокаткой в валках и нанесение их на обе стороны токоотвода ламинированием, при этом смесь активной массы получают приготовлением пасты, состоящей из электрохимически активного материала с добавкой клеящего вещества и растворителя, с последующей сушкой и протиркой. 1 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химических источников тока, а именно к изготовлению электродов литий-ионного аккумулятора.

Общепризнан способ изготовления электродов [Р.Дж.Брод, К.Тагава Основы технологии производства литий-ионных аккумуляторов. Электрохимическая энергетика. 2004. Т.4, №4. С.195-207], заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из электрохимически активного материала, связующего вещества и растворителя, ее нанесении на одну сторону непрерывно движущейся фольги (токоотвода) с последующей сушкой, калибровкой толщины и затем - на другую сторону с дальнейшей сушкой и калибровкой. При этом паста наносится на обе стороны прерывисто с непокрытыми промежутками. Затем производят вырубку электродов, при этом токовыводы формируются из непокрытых промежутков. Этот способ предназначен для получения электродов массового производства одного типоразмера (аккумулятора конкретного назначения) и, поэтому, имеет следующие недостатки:

- изменение каждого геометрического размера электродов (толщины, ширины, длины) требует как минимум отдельной перенастройки линии,

- большой расход пасты, содержащей дорогостоящие компоненты (например, кобальтат лития), для запуска и настройки линии,

- невозможность получения электродов малыми партиями,

- сравнительно большой расход фольги (материала токоотводов) при вырубке электродов.

Общими признаками аналога с заявляемым способом являются приготовление смеси, содержащей электрохимически активный материал, и нанесение слоев активной массы на обе стороны токоотвода.

Известен способ изготовления электродов [Патент США 6.268.087, В1, 2001 г.], заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из электрохимически активного материала, связующего вещества и растворителя, получении пленки (слоя активной массы) толщиной 300 мкм, размещении на пленке токоотвода, покрытии пленкой активного материала толщиной 300 мкм поверхности токоотвода с последующей сушкой и калибровкой.

Недостатком этого способа является сложность получения пленок малой толщины с малой разнотолщинностью.

Общими признаками аналога с заявляемым способом являются приготовление смеси, содержащей электрохимически активный материал, и нанесение слоев активной массы на обе стороны токоотвода.

Известен способ изготовления электродов [Патент США 6.322.599, В1, 2001 г.] (выбранный в качестве прототипа), заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из электрохимически активного материала, связующего вещества и растворителя, с дальнейшим нанесением на стеклянную поверхность с последующей выдержкой для испарения растворителя и образования пленки.

Далее пленки с помощью ламинирования соединяют с токоотводом с обеих его сторон.

Недостатками этого способа являются низкая производительность, необходимость новой оснастки для электродов различного размера. Общими признаками прототипа с заявляемым способом являются приготовление смеси, содержащей электрохимически активный материал (активная масса), изготовление слоев активной массы и нанесение слоев активной массы на обе стороны токоотвода ламинированием.

Техническим результатом заявляемого способа является изготовление электродов от нескольких штук до партий большого количества, различных геометрических размеров, с малыми технологическими потерями и простым оснащением для этого.

Этот результат достигается тем, что в известном способе изготовления электрода, заключающемся в приготовлении смеси активной массы, нанесении слоев на токоотвод, слои активной массы получают прокаткой с последующим их наклеиванием на токоотвод. Изготовление ведут в следующей последовательности. В барабан шаровой мельницы загружают электрохимически активный материал с добавкой клеящего вещества и растворителя. После приготовления пасты растворитель сушкой удаляют, а полученную шихту пропускают через сито и затем прокатывают с требуемой толщиной, шириной и длиной заготовок слоев активной массы. Далее слои активной массы ламинируют на токоотвод.

Получение требуемой толщины и пористости обеспечивается прокаткой в валках расчетного диаметра. Ширина электродных полуфабрикатов задается шириной бункера, а длина - размером отрезаемого проката. Способ позволяет изготавливать полуфабрикаты электродов от нескольких штук (количество шихты несколько десятков грамм) до любого количества (прокатка - высокопроизводительный, непрерывный процесс). Применение прокатки позволяет упростить изготовление электродов любых геометрических размеров, в любом количестве с минимальным расходом реактивов, с минимальной разнотолщинностью. Отличительные признаки заявляемого способа изготовления электродов литий-ионного аккумулятора, обуславливающие его соответствие критерию «новизна», следующие: слои активной массы изготавливаются прокаткой в валках. Для соответствия предлагаемого способа изготовления электродов литий-ионного аккумулятора критерию «изобретательский уровень» был проведен анализ известных решений по литературным источникам, в результате которого не найдено изготовление электродов литий-ионного аккумулятора с применением прокатки. Это позволяет сделать вывод, по мнению авторов, о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Примеры реализации заявляемого способа.

1. Анод.

1.1 95% графита смешивается с 5% поливинилиденфторида с добавкой N-метилпирролидона в миксере в течение не менее 2 часов, с дальнейшим удалением растворителя при 60-70°С вакуумной сушкой при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют требуемый диаметр валков по уравнению h1·ρ1/D1=h2·ρ2/D2, где h1, ρ1 - толщина и относительная плотность проката, полученные в результате пробной прокатки на валках диаметром D1, a D2 - требуемый диаметр валков для получения необходимой толщины и относительной плотности проката - h2, ρ2.

С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката требуемой длины.

Готовят раствор поливинилиденфторида в N-метилпирролидоне с концентрацией 5%. Наносят слой раствора на обе стороны медного токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре в течение не менее 3 часов производят сушку при 130°С в течение 1 часа.

1.2 96% графита перемешивается с 4% водным раствором желатина в миксере в течение 2 часов с дальнейшим удалением воды вакуумной сушкой при 75-90°С при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют требуемый диаметр валков. С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката требуемой длины. Готовят 4% водный раствор желатина. Наносят слой раствора на обе стороны медного токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре производят сушку при 130°С в течение 1 часа.

2. Катод

2.1 91% LiCoO2 смешивают с 6% графита SFG-15 и 3% поливинилиденфторида с добавкой N-метилпирролидона в миксере в течение не менее 2 часов. Далее удаляют растворитель вакуумной сушкой при температуре 60-70°С при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют диаметр валков, требуемый для получения проката с заданной толщиной и пористостью. С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката электрода требуемой длины.

Готовят раствор поливинилиденфторида в N-метилпирролидоне с концентрацией 3%. Наносят слой раствора на обе стороны алюминиевого токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре в течение не менее 3 часов производят сушку при 130°С в течение 1 часа.

2.2 95% LiCoO2 смешивают с 5% сажи Super P и 5% водным раствором желатина в миксере в течение не менее 6 часов. Далее удаляют воду вакуумной сушкой при температуре 75-90°С при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют диаметр валков, требуемый для получения проката с заданной толщиной и пористостью. С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката требуемой длины. Готовят 5% водный раствор желатина. Наносят слой раствора на обе стороны алюминиевого токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре производят сушку при 130°С в течение 1 часа.

В таблице представлены различные варианты изготовления анодного и катодного проката шихт различных составов для электродов различных размеров. На чертеже представлен первый формировочный цикл электрохимической группы, изготовленной с применением прокатки.

Таким образом, применение заявляемого технического решения позволяет изготавливать электроды от нескольких штук до партий большого количества, различных геометрических размеров, с малыми технологическими потерями и простым оснащением для этого.

Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора

Таблица
Электрод⊘ валковТолщина прокатаРазнотолщинностьШиринаДлинаПористость
мммкммкммммм%
Анод31,559±25510027
26,453±2509045,5
55105±0,5509029
94,8153±2,516022520
312348±2,520021029
31,532±1,58011519
200236±2,512522026
5066±110015031
Анод26,4123±215822327
25,895±0,57811321
20112±1,5488829
19,8134±0,515822323
20,3126±0,5488826
46320±1,519820828
18,8106±2488827
1453±1,59814824
32192±1,512321833

Способизготовленияэлектродовлитий-ионногоаккумулятора,включающийприготовлениесмесиактивноймассы,изготовлениеслоевактивноймассыпрокаткойввалкахинанесенииихнаобесторонытокоотводаламинированием,отличающийсятем,чтосмесьактивноймассыполучаютприготовлениемпасты,состоящейизэлектрохимическиактивногоматериаласдобавкойклеящеговеществаирастворителя,споследующейсушкойипротиркой.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
10.05.2014
№216.012.c207

Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом

Изобретение относится к области электрического оборудования, в частности к фотопреобразователям. Техническим результатом изобретения является улучшение качества контактов и увеличение выхода годных приборов. В способе изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, включающем создание на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515420
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.06.2014
№216.012.d789

Устройство химико-динамического травления германиевых подложек

Изобретение относится к электротехническому оборудованию и может быть использовано для химико-динамического утонения германиевых подложек. Технический результат заключается в повышении производительности и упрощении конструкции. В устройстве химико-динамического травления германиевых подложек,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520955
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.02.2019
№219.016.beb6

Аккумуляторная батарея с автономной системой терморегулирования

Изобретение относится к электротехнике и касается аккумуляторных батарей (АБ) с автономной системой терморегулирования (СТР). Согласно изобретению, в АБ с автономной СТР, состоящей из аккумуляторов, установленных в отверстия цельнометаллического теплопроводного корпуса, и автономной системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002394307
Дата охранного документа: 10.07.2010
29.03.2019
№219.016.efad

Солнечная батарея

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования энергии светового излучения в электрическую энергию, и предназначено преимущественно для космического применения. Технический результат изобретения: снижение массы, повышение механической стойкости в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002293398
Дата охранного документа: 10.02.2007
29.03.2019
№219.016.efbf

Панель солнечной батареи

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем преобразования светового излучения в электрическую энергию и предназначено для использования в конструкциях солнечных батарей (СБ), содержащих плоские рамные каркасы. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002297077
Дата охранного документа: 10.04.2007
29.03.2019
№219.016.efc0

Солнечная батарея

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем прямого преобразования светового излучения, и предназначено в основном для использования в конструкциях солнечных батарей. Технический результат изобретения: увеличение удельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002297076
Дата охранного документа: 10.04.2007
29.03.2019
№219.016.efe5

Солнечная батарея

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем преобразования энергии светового излучения в электрическую энергию, и предназначено для использования в конструкциях солнечных батарей, содержащих панели сотовой конструкции....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02200357
Дата охранного документа: 10.03.2003
29.03.2019
№219.016.f01b

Никель-водородный аккумулятор с длительным циклическим ресурсом

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке герметичных никель-водородных аккумуляторов (НВА) с длительным циклическим ресурсом. Технический результат заключается в снижении механической нагрузки, передаваемой на водородный электрод, и, как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002251177
Дата охранного документа: 27.04.2005
29.03.2019
№219.016.f01f

Солнечная батарея

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для генерирования электрической энергии путем преобразования светового излучения в электрическую энергию. Технический результат заключается в повышении стойкости солнечной батареи (СБ) к воздействию механических и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002250536
Дата охранного документа: 20.04.2005
29.03.2019
№219.016.f20e

Никель-водородная аккумуляторная батарея

Изобретение относится к электротехнике и касается никель-водородной аккумуляторной батареи (НВАБ), содержащей байпасные устройства (БУ), предназначенные для парирования отказа никель-водородных аккумуляторов. Согласно изобретению никель-водородная аккумуляторная батарея состоит из корпуса, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386196
Дата охранного документа: 10.04.2010
Показаны записи 1-1 из 1.
29.04.2019
№219.017.4188

Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора

Изобретение относится к области химических источников тока, а именно к изготовлению электродов литий-ионного аккумулятора. Техническим результатом заявляемого способа является изготовление электродов, имеющих улучшенный контакт между активной массой и токоотводом. Этот результат достигается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002383086
Дата охранного документа: 27.02.2010
+ добавить свой РИД