特許情報丨ファーウェイの正極複合材料に関する特許

この記事は、ファーウェイの最新特許 CN116487541A の紹介です。この特許には、カソード複合材料とその製造方法、カソードおよびバッテリーが含まれています。

ファーウェイの特許	特許内容
特許番号	CN116487541A
特許内容	正極複合材料
出願日	2022/1/13
公開（発表）日	2023/7/25

技術的な問題

現在、カソード材料の高温減衰には、ドーピング、表面コーティング、充放電システムの調整といった 3 つの方法が一般的に使用されています。ドーピング制御方法により電極のサイクル特性は向上しますが、ドーピング量の増加は容量の消費につながることがよくあります。 2つ目の有効な方法は、材料の表面界面を焼結プロセスにより無機セラミック層でコーティングすることです。この界面層は、緻密で高品質なコーティング材料を使用することができないため、電極を保護し、電極材料の安定した動作を実現します。電気化学的活動もまた、材料容量の低下につながる可能性があります。 3つ目は、回路調整により充放電システムを設定し、高温と低温の異なる条件下で電池容量を調整する方法です。高温ではリチウムイオンが過剰に放出されやすいため、カットオフ電流を大きくしたり、電流値を大きくしたりする方法です。より高い温度でより高いカットオフ電流を使用できるため、バッテリーの高温係数を下げるために、より低い充電電圧システムが使用されますが、一方ではセンサーの埋め込みが必要となり、体積が大きくなります。バッテリーのエネルギー密度が犠牲になると同時に、バッテリーの内部温度を正確に監視することも非常に困難になります。

 

技術的手段

複数の正極材料粒子と、 前記複数の正極材料粒子の外表面の少なくとも一部を覆う被覆層とを含み、前記被覆層は、熱可塑性高分子材料を含み、内部に分散されている、正極複合材料。高分子材料の中でも導電性の炭素材料であり、コーティング層は正の温度係数を持っています。

高分子材料と導電性炭素材料を有機溶媒中で混合、撹拌してスラリーを得る工程であって、前記高分子材料が熱可塑性高分子材料である正極複合材料の製造方法。粒子は、スラリーが正極材料粒子を包み込むように混合および撹拌され、その後、乾燥および粉砕されて、正極材料粒子を包み込むコーティング層を形成する。コーティング層は、正の温度係数を有する。

ポリマー材料は、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリオキシエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン、ゴム、ナイロンのうちの少なくとも１つから選択される。正極材料粒子の材質は、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、炭素繊維、グラフェンのいずれかであり、アルカリ金属イオンを含む正極材料である。

導電性炭素材料の質量は、高分子材料と導電性炭素材料との合計質量の３０％〜８０％を占める。

スラリーの固形分濃度は５重量％〜５０重量％である。

正極材料粒子は、高分子材料、導電性炭素材料および正極材料粒子の合計質量の９７％〜９９．５％を占める。

 

原理

この塗布により、正極材料粒子の表面に被覆層が形成され、電極の動作温度が上昇すると、被覆層の温度係数が増加するため、被覆層に発生する電圧が増加します。カソード材料にかかる電圧を低減します。正極材料に印加される電圧は、放出されるアルカリ金属イオン（リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなど）の量に対応するため、この戦略により、温度に応じて正極材料中のアルカリ金属イオンの過剰な放出を抑制/回避できます。高温係数が減少するため、バッテリー容量を犠牲にすることなくバッテリーサイクル性能が大幅に向上します。

 

技術的効果

この特別な正極材料を電池に使用することにより、温度上昇に伴う正極材料中のアルカリ金属イオンの過剰な放出が効果的に抑制/回避され、電池容量を犠牲にすることなく電池容量が大幅に向上します。