JP2022525771A - リチウム金属の負極、その製作方法及び当該負極を用いたリチウム電池 - Google Patents
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Abstract
Description
リチウム金属の負極は、集電体及び集電体の一方側に覆われるリチウムペースト層を含み、前記集電体は、不活性導電材料であり、前記リチウムペースト層は、ペースト状であるリチウムペーストにより塗布されてなるものであり、前記リチウムペーストは、10-60質量部のリチウム粉末、10-20質量部の粘着付与剤、30-80質量部の電解質を含む原材料により混合されてなるものであり、前記リチウム粉末は、等価体積量の直径が1-30μmであり、前記電解質は、リチウム塩と有機溶剤とを混合して配合されてなるものであり、前記電解質におけるリチウム塩濃度が0.5mol/L-5mol/Lであり、前記有機溶剤は、それぞれ、リチウム粉末及びリチウム塩と反応しない。
リチウム金属の負極を製作する方法は、リチウム塩及び有機溶剤を選択して混合することによりリチウム塩濃度が0.5mol/L-5mol/Lの電解質を取得するステップS1と、質量部に従って、10-20部の粘着付与剤及び30-80部の電解質を均一に混合して黏稠的液体Aを取得するステップS2と、質量部に従って、10-60部のリチウム粉末をステップS2により取得された黏稠的液体Aに加入し均一に攪拌して混合することにより、ペースト状となるリチウムペーストを取得するステップS3と、リチウムペーストを集電体の側面に均一に覆ってリチウムペースト層を形成することにより、リチウム金属の負極を取得するステップS4と、を含む。
リチウム金属電池は、上記したリチウム金属の負極を用いた液体又は固体のリチウム金属電池である。
リチウム金属の負極は、集電体及び集電体に覆われるリチウムペースト層を含む。
ステップS1は、LiTFSI、LiNO3、LiAsF6、LiPF6、LiI、LiBF4、LiClO4、LiSO2CF3、LiBOBにおける一つ又は複数をリチウム塩として選択し、PC、EC、FEC、DEC、DMC、EMC、DOL、DME、DMSO、THFの一つ又は複数を機溶剤として選択して配合し、リチウム塩及び有機溶剤を混合し配合することにより、リチウム塩濃度が0.5mol/L-5mol/Lの電解質を取得する。
ステップS2は、質量部に従って、10-20部の粘着付与剤及び30-80部の電解質を均一に混合して黏稠的液体Aを取得する。
ステップS3は、真空の圧力が10-10-4Paの真空雰囲気において、10-60部のリチウム粉末を黏稠的液体Aに加入し、均一に攪拌して混合することにより、ペースト状となるリチウムペーストを取得する。
ステップS4は、リチウムペーストを集電体に均一に覆って、リチウム金属の負極を取得する。
リチウム金属の負極は、その製作方法におけるステップが第一実施例のほうと同じであり、実施例1A乃至1Fに係るリチウム金属の負極を取得する。その具体的なパラメータは、表2に示される。
リチウム金属電池は、液体のリチウム金属電池であり、第一実施例のリチウム金属の負極を含む。当該リチウム金属電池を製作する方法が以下の通りである。
ステップX1は、第一実施例により取得されたリチウム金属の負極におけるリチウムペースト層を有する一方側に、順にPE-PP-PEセパレータ紙及び正極をラミネートして組み合わせ、電池セルを取得する。
ステップX2は、他の部品及びハウジングを組み立て、リチウム金属電池を取得する。
リチウム金属電池は、液体であるリチウム金属電池であり、第二実施例に係るリチウム金属の負極を含んでいる。当該リチウム金属電池を製作する方法は、以下の通りである。
ステップX1は、第一実施例により取得されたリチウム金属の負極におけるリチウムペースト層を有する一方側に、固体電解質膜及び正極を順に貼り合わせて、電池セルを取得する。
ステップX2は、他の部品及びハウジングを組み立て、リチウム金属電池を取得する。
リチウム金属電池は、従来の液体リチウム金属電池である。集電体は、厚さが8μmの銅箔であり、負極は、厚さが100μmのリチウム箔であり、LiTFSI/EC-DMCを電解質として、PE-PP-PEセパレータ紙及びNCM正極を組み合わせてから、次の組立てを経て、第一対比例に係るリチウム金属の電池を取得する。
リチウム金属電池は、その製作方法が以下の通りである。
厚さが100μmのリチウム箔を負極として、その両側にそれぞれLLZO固体電解質膜及び厚さが8μmの銅箔を貼り合わせてから、NCM正極を組み立てると、次の組立てを経て、第二対比例に係るリチウム金属の負極を有する電池を取得する。
リチウム金属電池は、実施例3Aに基づくものであるが、その相違がリチウム金属の負極を製作する方法において電解質、粘着付与剤及びリチウム粉末を同時に加入して混合するということにある。
リチウム金属電池は、実施例3Aに基づくものであるが、その相違がリチウム金属の負極の製作方法においてステップS4における攪拌の過程が常圧に行われるということにある。
リチウム金属電池は、実施例3Aに基づくものであるが、その相違がリチウム金属の負極を製作する過程が、相対湿度が80%の雰囲気に実施されるということにある。
リチウム金属電池は、実施例3Aに基づくものであるが、その相違が、具体的な成分のパラメータが表6に示されるように粘着付与剤の成分が異なるということにある。
リチウム金属電池は、第二対比例に基づくものであるが、その相違が、製作を行う際に負極であるリチウム箔の厚さが異なるということにある。
Claims (9)
- 集電体及び集電体の一方側に覆われるリチウムペースト層を含み、
前記集電体は、不活性導電材料であり、
前記リチウムペースト層は、ペースト状であるリチウムペーストにより塗布されてなるものであり、
前記リチウムペーストは、10-60質量部のリチウム粉末、10-20質量部の粘着付与剤、30-80質量部の電解質を含む原材料により混合されてなるものであり、前記リチウム粉末は、等価体積量の直径が1-30μmであり、前記電解質は、リチウム塩と有機溶剤とを混合して配合されてなるものであり、
前記電解質におけるリチウム塩濃度が0.5mol/L-5mol/Lであり、前記有機溶剤は、それぞれ、リチウム粉末及びリチウム塩と反応しない、ことを特徴とするリチウム金属の負極。 - 前記リチウム塩は、LiN(SO2CF3)2、LiNO3、LiAsF6、LiPF6、LiI、LiBF4、LiClO4、LiSO2CF3、LiB(C2O4)2のうちの一つ又は複数である、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウム金属の負極。
- 前記有機溶剤は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1、3-ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフランのうちの一つ又は複数である、ことを特徴とする請求項2に記載のリチウム金属の負極。
- 前記粘着付与剤は、ヒュームドシリカ、有機ベントナイト、ポリエチレンワックス、ポリアミドワックス、水素化ヒマシ油のうちの一つ又は複数を含む、ことを特徴とする請求項3に記載のリチウム金属の負極。
- 前記リチウムペースト層は、その厚さが5-60μmである、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウム金属の負極。
- 請求項1から5のうちのいずれか一項に記載のリチウム金属の負極を製作する方法であって、
リチウム塩及び有機溶剤を選択して混合することにより、リチウム塩の濃度が0.5mol/L-5mol/Lの電解質を取得するステップS1と、
質量部に従って、10-20部の粘着付与剤及び30-80部の電解質を均一に混合することにより黏稠的液体Aを取得するステップS2と、
質量部に従って、10-60部のリチウム粉末をステップS2により取得された黏稠的液体Aに加入し均一に攪拌して混合することにより、ペースト状となるリチウムペーストを取得するステップS3と、
リチウムペーストを集電体の側面に均一に覆ってリチウムペースト層を形成することにより、リチウム金属の負極を取得するステップS4と、を含む、ことを特徴とするリチウム金属の負極の製作方法。 - 前記ステップS4には、攪拌を行うことが、真空の圧力が10-10-4Paの真空雰囲気に行われる、ことを特徴とする請求項6に記載のリチウム金属の負極の製作方法。
- ステップS1乃至ステップS5ステップは、いずれも、露点温度が-10℃よりも小さい乾燥雰囲気に実施される、ことを特徴とする請求項7に記載のリチウム金属の負極の製作方法。
- 請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載のリチウム金属の負極を含む液体又は固体のリチウム金属電池である、ことを特徴とするリチウム電池。
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