Tesla hat ein neues aktives Material für eine Elektrode patentiert und seine Herstellungsverfahren werden bereitgestellt, die wahrscheinlich in seiner neuen Batteriezelle verwendet werden, die langlebiger und billiger sein wird.

Die Patentanmeldung "Aktives Material für Elektrode und Herstellungsverfahren daher" wurde am 23. Oktober 2019 eingereicht und am 30. April 2020 veröffentlicht.

Erfinder:

• GOWDA, Sanketh R.; UNS
• MEHTA, Vineet Haresh; UNS

Die vorliegende Offenbarung betrifft Elektroden zur Verwendung in Batterien, ein aktives Material zur Herstellung der Elektroden und die Herstellung des aktiven Materials.

Batterien mit Lithium-basierten Chemikalien werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Solche Batterien enthalten häufig eine Kathode auf Lithiumbasis. Batterien mit herkömmlichen Kathoden auf Lithiumbasis können eine geringe Kapazität und einen geringen Wirkungsgrad aufweisen.

Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein aktives Material für eine Elektrode, insbesondere eines, das als Vorlithiierungsquelle verwendet werden kann. Das aktive Material enthält ein Lithium-Nickel-Kupfer-Komplexoxid, dargestellt durch die Formel LLNixCui-xCh, wobei x größer als 0 und kleiner als 1 ist.

In einer anderen Ausführungsform ist eine Elektrode für eine Batterie vorgesehen. Die Elektrode enthält ein aktives Material, ein Bindemittel und Kohlenstoff. In einer anderen Ausführungsform wird eine Batterie bereitgestellt. Die Batterie enthält eine Kathode und eine Anode. Die Kathode enthält ein aktives Material. In beiden Fällen enthält das aktive Material ein Lithium-Nickel-Kupfer-Komplexoxid, dargestellt durch die Formel LENixCui-xCh, wobei x größer als 0 und kleiner als 1 ist.

Es werden auch verschiedene Verfahren zur Herstellung des aktiven Materials für die Elektrode vorgeschlagen. Das erste Verfahren umfasst die Verwendung von Vorläufern, einschließlich Lithiumhydroxid (LiOH), Kupfer (II) -oxid (CuO) und Nickel (II) -oxid (NiO). Das Verfahren umfasst ferner das Erhitzen der Vorläufer, um ein Lithium-Nickel-Kupfer-Komplexoxid zu erzeugen, das durch die Formel LLNixCui-xCh dargestellt wird, jedoch ist x größer als 0 und kleiner als 1.

Das zweite Verfahren umfasst die Verwendung von Vorläufern, einschließlich eines Metalloxalathydrats, dargestellt durch die Formel MC2O4 2H2O, zusammen ist M Nickel und Kupfer. Das Verfahren umfasst ferner das Erhitzen der Vorläufer, um ein Lithium-Nickel-Kupfer-Komplexoxid zu erzeugen, das durch die Formel LLNixCui-xCh dargestellt wird, jedoch ist x größer als 0 und kleiner als 1.

Das aktive Material enthält ein Lithium-Nickel-Kupfer-Komplexoxid (LNCO).

Das Patent beschreibt auch einen Elektrodenfilm, der das aktive Material, ein Bindemittel und ein Kohlenstoffmaterial umfasst.

FIG. 5, 6, 7 sind Diagramme 500, 600 und 700, die die elektrochemische Charakterisierung von LLNixCui-xCh für x = 0,3, 0,5 bzw. 0,7 zeigen. N10.3CU0.7, Nio.sCuo.s und Nio.7Cuo 3 in den Fign. 5, 6 und 7 repräsentieren Li2Nio.3Cuo.7O2, Li2Nio.5Cuo.5O2 bzw. Li2Nio.7Cuo.3O2. Jedes der Diagramme 500, 600, 700 zeigt die Spannung gegenüber der Ladekapazität der entsprechenden Proben. Die Testbedingungen für jede Probe umfassen einen Spannungsbereich von ungefähr 3,2 Volt (V) bis ungefähr 4,3 V, eine Lade- / Entladerate von C / 20 und eine Temperatur von ungefähr 25 ° C. Die C / 20-Lade- / Entladerate kann dem vollständigen Laden / Entladen der Probe für etwa 20 Stunden entsprechen. In den Darstellungen 500, 600 und 700 sind mehrere Zyklen des Ladens / Entladens von C / 20 gezeigt. Die Darstellungen 500, 600 und 700 zeigen, dass die erste Ladekapazität zunimmt und die Reversibilität mit abnehmendem Nickel (Ni) -Gehalt unterdrückt wird.

Ein schematisches Diagramm, das eine Batterie darstellt, die gemäß der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist.

FEIGE. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Batterie 100 darstellt, die gemäß der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist. In einigen Ausführungsformen ist die Batterie 100 eine wiederaufladbare oder sekundäre Batterie. Alternativ kann die Batterie 100 eine nicht wiederaufladbare oder Primärbatterie sein. Die Batterie 100 umfasst eine Kathode 102, eine Anode 104, einen Elektrolyten 106, einen Separator 108 und ein Gehäuse 109. Sowohl die Kathode 102 als auch die Anode 104 berühren den Elektrolyten 106. Der Elektrolyt 106 kann ein flüssiger Elektrolyt oder ein Festelektrolyt sein. Der Separator 108 ist zwischen der Kathode 102 und der Anode 104 angeordnet, um einen internen Kurzschluss zwischen der Kathode 102 und der Anode 104 zu verhindern. Ein Kathodenanschluss 110 ist mit der Kathode 102 verbunden. Ein Anodenanschluss 112 ist mit der Anode 104 verbunden. Der Kathodenanschluss 110 und der Anodenanschluss 112 können während des Entladens bzw. Ladens der Batterie 100 selektiv mit einer Last (nicht gezeigt) oder einem Ladegerät (nicht gezeigt) verbunden sein.

In der dargestellten Ausführungsform von FIG. In 1 enthält die Batterie 100 eine einzelne elektrochemische Zelle. Die Batterie 100 kann jedoch eine beliebige Anzahl von elektrochemischen Zellen enthalten, basierend auf den Anwendungsanforderungen.

Die Fortschritte des Unternehmens bei der Entwicklung einer 1-Millionen-Meilen-Batterie sind deutlich sichtbar. Tesla, der seine Batterien seit mehreren Jahren entwickelt und kürzlich mit dem Testen begonnen hat (das Unternehmen hat den Prototyp der Zelle bereits im Rahmen des geheimen Projekts Roadrunner getestet), wird wahrscheinlich etwas Erstaunliches präsentierenBatterietagin naher Zukunft.

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