Wiederaufladbare Batterien sind ein wesentlicher Bestandteil von Energiespeichersystemen für Elektrofahrzeuge und für die Netzspeicherung (z. B. zur Notstromversorgung während eines Stromausfalls als Teil eines Mikronetzes usw.). Einige dieser wiederaufladbaren Batteriesysteme umfassen Lithiummetall- und anodenfreie Lithiumbatterien. Lithiummetall- und anodenfreie Lithiumbatterien haben gegenüber herkömmlichen Lithiumionenbatterien bestimmte Vorteile, da sie energiedichter sind. Anodenfreie Zellen sind außerdem kostengünstiger und aufgrund ihrer fehlenden Anodenbeschichtung einfacher zu montieren.

Herausforderungen mit Lithiummetall- und anodenfreien Lithiumbatterien haben jedoch ihre weit verbreitete Anwendung verhindert. Die Verbesserung bestimmter Eigenschaften von Lithiummetall- und anodenfreien Batteriesystemen wird eine breitere Verwendung solcher Systeme ermöglichen. Beispielsweise ist die Entwicklung von Elektrolytzusammensetzungen, die eine kommerziell akzeptable Zyklenleistung von Lithiummetall- und anodenfreien Lithiumbatterien ermöglichen, entscheidend, um die Akzeptanz solcher Batteriesysteme zu erlangen.

Am 9. Juli 2020 veröffentlichte Tesla Motors Canada ULC das Patent "Elektrolyte mit Lithiumdifluor (oxalato) borat- und Lithiumtetrafluorboratsalzen für lithiummetall- und anodenfreie Zellen". Es bezieht sich auf wiederaufladbare Batteriesysteme und insbesondere auf die Verfahren zur Verbesserung der Kapazitätserhaltung in Lithiummetall- und anodenfreien Lithiumbatterien und Elektrolytlösungen zur Verwendung in solchen Batteriesystemen.

Bis zu diesem Patent besteht in der Industrie allgemeiner Konsens darüber, dass ein Elektrolyt mit Lithiumdifluor (oxalato) borat ("LiDFOB") -Salz allein die Kapazitätserhaltung von Lithiummetall- und anodenfreien Lithiumzellen am besten erhöht.

FEIGE. 1 zeigt experimentelle Daten, die während Lade-Entlade-Zyklen-Experimenten in anodenfreien Zellen vom Beuteltyp bei einer Ladungsrate von C / 5 und einer Entladungsrate von C / 2 bei einem Zellstapeldruck von etwa 10 psi bei 40 ° C gesammelt wurden. Und zwischen Spannungsgrenzen von 3,6 V und 4,5 V für: 1) 0,6 M LiDFOB; 2) 0,6 M LiDFOB + 0,6 M LiBF 4; 3) 1,2 M LiDFOB; und 4) 1 M LiDFOB + 0,4 M LiBF 4. | Tesla-Patent

Dieses Patent umfasst Verfahren zur Verbesserung der Kapazitätsbeibehaltung in anodenfreien Lithiumbatteriesystemen und Elektrolytlösungen zur Verwendung in solchen Batteriesystemen. Es wurde gefunden, dass das vorliegende Verfahren und die Elektrolytlösungen überraschenderweise für eine erhöhte Kapazitätsbeibehaltung anodenfreier Batteriesysteme sorgen. Insbesondere beschreibt diese Offenbarung, dass eine Kombination von LiDFOB und Lithiumtetrafluorborat ("LiBF 4") als Doppelsalz für Elektrolyte in anodenfreien Zellen die Kapazitätsbeibehaltung während des Lade-Entlade-Zyklus verbessert.

Hierin wird ein Verfahren zur Verbesserung der Kapazitätsbeibehaltung in einer Lithiummetall- oder anodenfreien wiederaufladbaren Batteriezelle bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Salzkomponente für die Batteriezelle, die sowohl Lithiumdifluor (oxalato) borat als auch Lithiumtetrafluorborat und eine Lösungsmittelkomponente enthält.

Tesla entwickelt weiterhin Ansätze zur Herstellung energieintensiver, wirtschaftlicher und langlebiger Batterien. Das Unternehmen hat die Automobilindustrie bereits revolutioniert, und bald wird die Batterieindustrie vor einem Durchbruch stehen, der sie für immer verändern wird.