Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство



Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство
Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство
Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство
Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство
Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство
Электрод с органическим/неорганическим композитом и содержащее его электрохимическое устройство

 


Владельцы патента RU 2416136:

ЭЛ ДЖИ КЕМ, ЛТД. (KR)

Изобретение относится к распознаваемому электроду, к электрохимическому устройству, использующему такой электрод, и к способу распознавания происхождения или вида самого электрода. Согласно изобретению электрод содержит органический/неорганический композит, введенный в одну поверхность или обе его поверхности, причем данный органический/неорганический композит содержит неорганическую частицу или их агрегаты, имеющую характерный спектр или цветной рисунок согласно заданному правилу, и полимер, способный связывать и закреплять данные неорганические частицы. Техническим результатом является улучшение качества и безопасности устройства. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Изобретение касается распознаваемого электрода, который позволяет пользователям легко распознавать происхождение или вид самого электрода или электрохимического устройства, использующего такой электрод. Также настоящее изобретение касается электрохимического устройства, использующего вышеуказанный электрод.

Уровень техники

Электрохимические устройства представляют собой источники энергии для электронных приборов и т.д. Так как увеличивается применение батарей в приложениях для сохранения энергии для портативных телефонов, камкодеров, ноутбуков, персональных компьютеров и электромобилей, усиленно реализуются попытки исследования и разработки батарей.

Между тем, так как электрохимические устройства пользуются увеличивающимся спросом, их подделка распространяется все больше и больше. Такие подделки имеют меньшую безопасность, чем подлинные продукты. Однако, когда электрохимическое устройство вызывает взрыв из-за фальсификации, трудно установить подлинность данного устройства. Поэтому имеется наступающая необходимость в способе проверки подлинности электрохимического устройства.

В предшествующем уровне техники был предложен способ проверки подлинности электрохимического устройства путем внедрения полупроводника, способного сообщаться с основным телом электронного прибора, в электрохимическое устройство. Однако вышеуказанный способ требует дополнительного пространства для размещения полупроводника внутри данного устройства, так что пространство для приемных электродов внутри устройства растет меньше. Это, в конечном счете, приводит к падению емкости батареи. Кроме того, такое внедрение полупроводника в электрохимическое устройство вызывает нарушение производительности и экономичности.

Описание

Техническая проблема

Поэтому настоящее изобретение сделано ввиду вышеуказанных проблем. Задачей настоящего изобретения является обеспечить электрод, содержащий органический/неорганический композит, в котором неорганическая частица(ы), имеющая характерный спектр или цветной рисунок, вводится(ятся) согласно заданному правилу, так что электрод или использующее его электрохимическое устройство позволяет пользователям распознавать его происхождение или вид.

Техническое решение

Чтобы достичь вышеуказанной задачи, приложен электрод, содержащий органический/неорганический композит, нанесенный на одну поверхность или обе его поверхности, причем данный органический/неорганический композит содержит неорганическую частицу или их агрегаты, имеющую характерный спектр или цветной рисунок согласно заданному правилу, и полимер, способный связывать и закреплять данные неорганические частицы. Также предлагается электрохимическое устройство, содержащее вышеуказанный электрод. Кроме того, предлагается способ распознавания происхождения или вида самого электрода или содержащего его электрохимического устройства путем применения данного электрода.

Далее настоящее изобретение будет объяснено более подробно.

В общем, электрохимическое устройство содержит катод, анод, разделитель и электролит. Вышеуказанные составляющие элементы были разработаны имеющими различные структурные характеристики, чтобы улучшить качество устройства. Например, органический/неорганический композит может быть нанесен на поверхность электрода. Данный органический/неорганический композит служит разделителем, крепко связан с поверхностью раздела с электродом и имеет небольшую вероятность теплового сжатия. Таким образом, можно улучшить качество и безопасность данного устройства.

Органический/неорганический композит может содержать неорганическую частицу(ы) и полимер, способный связывать и закреплять данные неорганические частицы. В качестве неорганических частиц широко используются белые неорганические частицы, такие как оксид алюминия, оксид кремния или оксид титана. Кроме того, отсутствует описание таких органических/неорганических композитов, используемых для распознавания происхождения или вида электрода или электрохимического устройства.

Согласно настоящему изобретению неорганическая частица(ы), имеющая характерный спектр или цветной рисунок, вводится(вводятся) в органический/неорганический композит в качестве неорганического компонента согласно заданному правилу, чтобы сделать электрод самораспознаваемым.

Каждый вид неорганической частицы имеет свой характерный спектр или цветной рисунок. Поэтому когда такая неорганическая частица(ы) вводится(вводятся) в органический/неорганический композит согласно заданному правилу, электрод, содержащий такой органический/неорганический композит, может быть распознаваемым как торговая марка.

В настоящем описании вышеприведенное "заданное правило" означает конкретный спектр (положение и интенсивность пиков) и/или цветной рисунок, предварительно заданный, так что органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению может быть отличен от других, изготовленных третьей стороной. В частности, конкретный спектр (положение и интенсивность пиков) и/или цветной рисунок могут меняться в зависимости от числа, вида, содержания и т.д. неорганических частиц, применяемых в органическом/неорганическом композите. Например, можно регулировать положение и интенсивность пиков, используя один или несколько видов неорганических частиц или регулируя количества данных частиц. С другой стороны, можно регулировать цветной рисунок, используя один или несколько видов неорганических частиц, способных образовывать цвет в диапазоне видимого света или невидимого света; или один или несколько видов неорганических частиц, способных образовывать цвет или претерпевать изменение цвета в особых химических условиях (например, температура, состояние окисления и т.д.). Кроме того, можно регулировать и спектр, и цветной рисунок, используя по меньшей мере два вида неорганических частиц в комбинации или изменяя расположение данных частиц.

Следовательно, согласно настоящему изобретению можно распознавать происхождение или вид самого электрода или содержащего его электрохимического устройства путем проверки спектра и/или цветного рисунка органического/неорганического композита. В частности, согласно настоящему изобретению сам электрод функционирует как средство распознавания. Таким образом, никакое дополнительное пространство для средства распознавания не требуется, предотвращая падение емкости электрохимического устройства. Также способ распознавания согласно настоящему изобретению может применяться к подделкам внутри электрохимического устройства.

Нет конкретного ограничения по неорганической частице, применяемой в настоящем изобретении, пока данная частица имеет свой характерный спектр или цветной рисунок.

Например, неорганическая частица включает (i) неорганические частицы, имеющие характерный спектр или цветной рисунок в области видимого света; (ii) неорганические частицы, имеющие характерный спектр или цветной рисунок в области невидимого света; или (iii) неорганические частицы, имеющие характерный спектр или цветной рисунок в конкретных химических условиях (например, температура или состояние окисления). Кроме того, неорганические частицы, используемые в красках или пигментах, или частицы люминофора, используемые в дисплейных устройствах или лампах, могут быть использованы в настоящем изобретении.

Неограничивающие примеры неорганической частицы, имеющей характерный спектр или цветной рисунок, такой как белый, черный, желтый, оранжевый, коричневый, красный, фиолетовый, синий, зеленый, серый, розовый или флуоресцирующий цвет, в диапазоне видимого света (диапазон длин волн 380~770 нм) являются следующими:

(a) белый: Al2O3, ZnO, ZnS, SiO2, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, Y2O3, TiO2, Sb2O3, BaTiO3, SrTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT, СЦТ), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, СЛЦТ) и т.д.,

(b) черный: Fe3O4, (Co, Ni)O-(Cr, Fe)2O3 и т.д.,

(с) желтый: PbCrO4, ZnCrO4, BaCrO4, CdS, FeO(OH) nH2O, TiO2-NiO-Sb2O3, Pb(CN)2, Ca2PbO4, Al,Fe,Sn-2PbO-Sb2O5, V-SnO2, V-ZrO2, Pr-ZrSiO4, CrSbO4 или Cr2WO6-TiO2, ZrSO4, покрытый CdS или (CdZn)S, и т.д.,

(d) оранжевый: PbCrO4 PbO, PbCrO4 PbMoO4 PbSO4 и т.д.,

(е) коричневый: Fe2O3+FeO, Fe2O3+MnO2+Mn3O4, ZnO·(Al, Cr, Fe)2O3 и т.д.,

(f) красный: Fe2O3, Pb3O4, HgS, CdS+CdSe, CdS+HgS, 2Sb2S3 Sb2O3 и т.д.,

(g) фиолетовый: Co3(PO4)2, Co3(PO4)2 4H2O, Co3(PO4)2 8H2O и т.д.,

(h) синий: 3NaAl SiO4 Na2S2, Fe4[Fe(CN6)3] nH2O, CoO nAl2O3, CoO nSnO2 mMgO, Co3O4+SiO2+Al2O3+Fe2O3+NiO+MnO, CoO-nAl2O3 или (Co, Zn)O-nAl2O3, 2(Co, Zn)O·SiO2, V-ZrSiO4, и т.д.,

(i) зеленый: Cr2O3, Cr2O(OH)4, Cu(CH3CO2)2 3CuO(AsO2)2, CoO-ZnO-MgO, (Co, Zn)O·(Al, Cr)2O3, 3CaO-Cr2O3 · 3SiO2, (Al, Cr)2O3 и т.д.,

(j) серый: Sb-SnO2, Co,Ni-ZrSiO4 и т.д.,

(k) розовый: Mn,P-α-Al2O3, ZnO·(Al, Cr)2O3, Cr-CaO·SnO2·SiO2, Fe-ZrSiO4, Cr,Co-CaO·SnO2·SiO2, ZrSiO4, покрытый Cd(S,Se), и т.д.,

(l) флуоресцентный цвет: ZnS, Zn2SiO4, (Zn,Cd)S, CaS, SrS, CaWO4 и т.д.,

(m) другие: SiC (зеленый и/или черный), Si3N4 (белый) и т.д.

Хотя нет конкретного ограничения по размеру неорганической частицы, неорганическая частица предпочтительно имеет размер 0,001 мкм ~ 10 мкм. Если размер меньше чем 0,01 мкм, поры, образуемые неорганическими частицами, являются слишком маленькими. Таким образом, может быть затруднительно переносить ионы лития сквозь органический/неорганический композит. Если размер больше чем 10 мкм, полученный электрод имеет увеличенную толщину.

Между тем, полимер, способный связывать и закреплять неорганические частицы, может использоваться в качестве связующего полимера, применяемого в настоящее время в данной области техники. Данный полимер служит связующим, которое связывает и устойчиво закрепляет неорганические частицы между собой и неорганические частицы с поверхностью активного материала электрода, и, таким образом, предотвращает нарушение механических свойств конечного полученного органического/неорганического композита.

Полимер предпочтительно имеет температуру стеклования (Tg) от -200°С до 200°С, чтобы улучшать механические свойства, такие как упругость и эластичность, конечного полученного органического/неорганического композита.

Кроме того, полимер предпочтительно демонстрирует высокую степень набухания электролитом посредством гелеобразования при пропитке электролитом и, более предпочтительно, имеет параметр растворимости от 15 до 45 МПа1/2.

Не ограничивающие примеры полимера, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают поливинилиденфторид-со-гексафторпропилен, поливинилиденфторид-со-трихлорэтилен, полиметилметакрилат, полиакрилонитрил, поливинилпирролидон, поливинилацетат, полиэтилен-со-винилацетат, полиимиды, полиэтиленоксиды, ацетат целлюлозы, ацетат бутират целлюлозы, ацетат пропионат целлюлозы, цианоэтилпуллулан, цианоэтилполивиниловый спирт, цианоэтилцеллюлозу, цианоэтилсахарозу, пуллулан, карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт или их смеси.

Нет конкретных ограничений для отношения неорганических частиц к полимеру, образующему органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению. Данное отношение может регулироваться в диапазоне 10:90~99:1 (в расчете на массу) и предпочтительно 50:50~99:1 (в расчете на массу) в зависимости от толщины и физических свойств конечного образуемого электрода и содержания неорганических частиц, определяемого заданным правилом.

Органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать другие добавки.

Между тем, органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению имеет поры. Данные поры могут быть способны к литиево-ионной проводимости, когда они позднее пропитываются электролитом. Поры могут быть образованы между неорганическими частицами, между неорганическими частицами и полимером или в результате переплетенной структуры полимеров. Кроме того, поры имеют размер, зависящий от размера неорганических частиц.

Электрод согласно настоящему изобретению содержит органический/неорганический композит, связанный с одной поверхностью или обеими его поверхностями. Например, электрод согласно настоящему изобретению может содержать органический/неорганический композит, переплетенный с порами электрода посредством полимеров. В этом случае органический/неорганический композит предпочтительно вводится на заданную толщину (более предпочтительно на толщину 1~10 мкм) вдоль направления толщины электрода, так что органический/неорганический композит в достаточной степени пропитывается электролитом и может функционировать также как электролит. Для ссылки, фиг.1 показывает электрод, имеющий органический/неорганический композит, нанесенный на одну поверхность или обе его поверхности согласно настоящему изобретению.

Один вариант осуществления способа изготовления электрода согласно настоящему изобретению включает этапы (а) растворения полимера, способного функционировать как связующее, в растворителе с получением первого смешанного раствора; (b) добавления, по меньшей мере, одного вида вышеуказанных неорганических частиц к первому смешанному раствору этапа (а) и его перемешивания с получением второго смешанного раствора и (с) нанесения второго смешанного раствора на поверхность электрода с последующей сушкой.

Хотя нет конкретного ограничения для растворителя, используемого на этапе (а), данный растворитель предпочтительно имеет параметр растворимости, аналогичный растворимости полимера, и низкую точку кипения, чтобы облегчать однородное смешивание и удаление растворителя.

Не ограничивающие примеры таких растворителей включают ацетон, тетрагидрофуран, метиленхлорид, хлороформ, диметилформамид, N-метил-2-пирролидон (NMP, NМП), циклогексан, воду и их смеси.

Между тем, на этапе (b) предпочтительно выполнять дробление неорганических частиц после того, как, по меньшей мере, один вид вышеуказанных неорганических частиц добавят к первому смешанному раствору. Время дробления подходящим образом составляет 1-20 часов. Размер измельченных частиц лежит в диапазоне предпочтительно от 0,01 до 10 мкм. Могут применяться обычные способы дробления, предпочтительно способ, использующий шаровую мельницу.

И на этапе (с) могут быть использованы обычные способы нанесения, известные специалистам в данной области техники. Можно использовать различные способы, включая нанесение погружением, нанесение штампованием, нанесение прокатыванием, точечное нанесение с выступами или их комбинации.

Между тем, нет конкретного ограничения для электрода, в который вводится органический/неорганический композит, пока данный электрод является электродом, применяемым в настоящее время в электрохимических устройствах. Обычно электрод содержит активный материал электрода, связанный с токосъемником.

Активный материал электрода может включать активный материал катода и активный материал анода.

Неограничивающие примеры активного материала катода включают смешанные оксиды лития и переходного металла, включая LiMxOy (где М = Co, Ni, Mn, CoaNibMnc), такие как смешанные оксиды лития марганца (например, LiMn2O4), оксиды лития никеля (например, LiNiO2), оксиды лития кобальта (например, LiCoO2) или другие оксиды, содержащие другие переходные металлы, частично замещающие марганец, никель и кобальт; халькогенид (например, диоксид марганца, дисульфид титана, дисульфид молибдена и т.д.); или подобные. Среди этих примеров LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (где 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2 (где 0≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (где 0<z<2), LiCoPO4, LiFePO4 или их смеси являются особенно предпочтительными.

Активные материалы анода могут включать любые обычные активные материалы анода, применяемые в настоящее время в аноде обычной вторичной батареи. Конкретные не ограничивающие примеры активного материала анода включают интеркалированные литием материалы, такие как металлический литий, сплавы лития, углерод, нефтяной кокс, активированный уголь, графит или углеродное волокно. Кроме того, активные материалы анода могут включать оксид металла, такой как TiO2, SiO2 и т.д., способный к интеркалированию/деинтеркалированию лития и имеющий потенциал против Li меньше чем 2В. В частности, углеродистые материалы, такие как активированный уголь, графит или углеродное волокно и т.д, являются особенно предпочтительными.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает электрохимическое устройство, содержащее катод и анод, где один или оба из катода и анода являются описанными выше электродами.

Электрохимическое устройство согласно настоящему изобретению включает все типы устройств, в которых протекают электрохимические реакции. Конкретные примеры электрохимического устройства включают все типы первичных батарей, вторичных батарей, топливных элементов, солнечных элементов, конденсаторов или подобного. Примеры вторичных батарей включают литий-металлические вторичные батареи, литий-ионные вторичные батареи, литий-полимерные вторичные батареи или литий-ионные полимерные вторичные батареи.

Электрохимическое устройство может быть получено путем использования обычного способа, известного специалистам в данной области техники, за исключением того, что катод и/или анод представляет собой вышеуказанный электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит. Например, данный способ может включать этапы (а) внедрения разделителя между катодом и анодом, один из которых или оба содержат введенный в него органический/неорганический композит с образованием электродного узла и введение данного электродного узла в оболочку для электрохимического устройства; и (b) введения электролита в оболочку.

Хотя нет конкретного ограничения на разделитель, который может использоваться в настоящем изобретении, пористый разделитель является предпочтительным, и его не ограничивающие примеры включают пористые разделители на основе полипропилена, полиэтилена и полиолефина.

Так как органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению может служить также в качестве разделителя, этап внедрения разделителя может не требоваться для способа изготовления электрохимического устройства.

Электролит включает обычный электролит, известный специалистам в данной области техники, и обычно содержит электролитическую соль и электролитический растворитель.

Нет конкретных ограничений для электролитической соли, пока данная представляет собой обычно применяемую электролитическую соль для неводного электролита.

Электролитическая соль, которая может использоваться в настоящем изобретении, включает соль, выражаемую формулой А+В-, где А+ обозначает катион щелочного металла, выбранный из группы, состоящей из Li+, Na+, K+ и их комбинаций, а В- обозначает анион, выбранный из группы, состоящей из PF6-, BF4-, Cl-, Br-, I-, ClO4-, AsF6-, CH3CO3-, N(CF3SO2)2-, C(CF2SO2)3- и их комбинаций. Литиевая соль является особенно предпочтительной.

Электролитический растворитель, который может применяться в настоящем изобретении, включает циклические карбонаты, линейные карбонаты, лактон, простой эфир, сложный эфир, ацетонитрил, лактам, кетон или подобное. Не ограничивающие примеры циклических карбонатов включают этиленкарбонат (EC, ЭК), пропиленкарбонат (PC, ПК), бутиленкарбонат (BC, БК), фторэтиленкарбонат (FEC, ФЭК) или подобные. Не ограничивающие примеры линейных карбонатов включают диэтилкарбонат (DEC, ДЭК), диметилкарбонат (DMC, ДМК), дипропилкарбонат (DPC, ДПК), этилметилкарбонат (EMC, ЭМК), метилпропилкарбонат (MPC, МПК) или подобные. Не ограничивающий пример лактона включает гамма-бутиролактон (GBL, ГБЛ), и не ограничивающие примеры простого эфира включают дибутиловый эфир, тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, 1,4-диоксан, диэтоксиэтан, диметоксиэтан или подобные. Не ограничивающие примеры сложного эфира включают метилформиат, этилформиат, пропилформиат, метилацетат, этилацетат, пропилацетат, пентилацетат, метилпропионат, этилпропионат, пропилпропионат, бутилпропионат, метилпивалат или подобные. Не ограничивающий пример кетона включает полиметилвинилкетон. Галогеновые производные вышеуказанных электролитических растворителей также могут быть использованы. Вышеуказанные электролитические растворители могут применяться отдельно или в комбинации.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ распознавания происхождения или вида самого электрода или содержащего его электрохимического устройства путем использования вышеуказанного электрода, в который введен органический/неорганический композит.

Органический/неорганический композит содержит неорганическую частицу(ы), имеющую характерный спектр или цветной рисунок согласно заданному правилу. Следовательно, можно распознавать происхождение или вид самого электрода или содержащего его электрохимического устройства путем использования сенсора для наблюдения данного спектра или цветного рисунка (включая невооруженный глаз и обычный спектрометр, такой как спектрометр видимого света) для проверки, соответствует ли данный спектр или цветной рисунок (например, цвет, яркость или насыщенность при конкретной длине волны или химических условиях) органического/неорганического композита, нанесенного на поверхность электрода, предварительно заданному правилу или нет. Таким образом можно распознавать подлинность электрода или электрохимического устройства согласно настоящему изобретению. Также можно различать один тип электрода или электрохимического устройства от других. Следовательно, любой электрод или электрохимическое устройство могут предотвращаться от злоупотреблений во время способа изготовления.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны из последующего подробного описания, взятого в соединении с сопровождающими чертежами, где

Фиг.1 представляет собой схематичный вид, представляющий электрод, содержащий органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет собой фотографию, представляющую порошок оксида алюминия, применяемый для приготовления электрода согласно сравнительному примеру 1.

Фиг.3 представляет собой фотографию, представляющую порошок CoAl2O4, Cr2O3, Fe2O3 и (Ti, Ni, Sb)O2, где каждый используют для приготовления электродов согласно примерам 1~6.

Фиг.4 представляет собой фотографию, представляющую электроды, содержащие органические/неорганические композиты согласно примерам 1~6.

Фиг.5 представляет собой фотографию, представляющую электрод, содержащий органический/неорганический композит согласно сравнительному примеру 1.

Фиг.6 представляет собой спектр поглощения электродов, содержащих органические/неорганические композиты согласно примерам 1-6 и сравнительному примеру 1.

Способ осуществления изобретения

Теперь будет сделана ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Понятно, что последующие примеры являются только иллюстративными, и настоящее изобретение не ограничивается ими.

Пример 1

1-1. Изготовление электрода, содержащего введенный в него органический/неорганический композит

(Изготовление катода)

К N-метил-2-пирролидону (NМП) в качестве растворителя добавляли 94% мас. LiCoO2 в качестве активного материала катода, 3% мас. сажи в качестве проводящего агента и 3%мас. ПВдФ(PVdF) в качестве связующего, получая суспензию для катода. Данную суспензию наносили на Al фольгу, имеющую толщину приблизительно 20 мкм, в качестве катодного токосъемника, и затем сушили, получая катод. Затем данный катод подвергали прессованию вальцеванием.

(Изготовление анода)

К NМП в качестве растворителя добавляли 96% мас. порошка углерода в качестве активного материала анода, 3% мас. поливинилиденфторида ПВдФ в качестве связующего и 1% мас. сажи в качестве проводящего агента, получая смешанную суспензию для анода. Данную суспензию наносили на Cu фольгу, имеющую толщину приблизительно 10 мкм, в качестве анодного токосъемника, и затем сушили, получая анод. Затем данный анод подвергали прессованию вальцеванием.

(Изготовление электрода, содержащего введенный в него органический/неорганический композит)

Приблизительно 5 мас.ч. сополимера поливинилиденфторида-хлортрифторэтилена (ПВдФ-ХТФЭ сополимер) добавляли к 100 мас.ч. ацетона и растворяли в нем при 50°С в течение приблизительно 12 часов или больше, получая раствор полимера. К полученному раствору полимера добавляли смесь, содержащую неорганические частицы, дающие синий цвет в области видимого света, CoAl2O4, и ПВдФ-ХТФЭ в массовом отношении 80:20, и затем неорганические частицы измельчали и диспергировали, используя шаровую мельницу, в течение 12 часов или больше, получая суспензию. В данной суспензии неорганические частицы имели диаметр частиц 400 нм.

Затем суспензию наносили на поверхность катода и анода, полученных, как описано выше, посредством способа нанесения погружением с последующей сушкой, получая катод и анод, содержащие каждый введенный в него органический/неорганический композит.

1-2. Изготовление литиевой вторичной батареи

Анод и катод, содержащие введенный в них органический/неорганический композит, как описано в примере 1-1, складывали, получая электродный узел. Затем электролит вводили в данный электродный узел, получая вторичную батарею. Электролит содержал 1М гексафторфосфат лития (LiPF6), растворенный в этиленкарбонате (EC, ЭК) и этилметилкарбонате (EMC, ЭМК) в объемном отношении 1:2 (EC/EMC, ЭК/ЭМК).

[Пример 2]

Электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит, и литиевую вторичную батарею получали таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что неорганические частицы, дающие зеленый цвет в области видимого света, Cr2O3, использовали вместо CoAl2O4.

[Пример 3]

Электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит, и литиевую вторичную батарею получали таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что неорганические частицы, дающие красный цвет в области видимого света, Fе2O3, использовали вместо CoAl2O4.

[Пример 4]

Электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит, и литиевую вторичную батарею получали таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что неорганические частицы, дающие желтый цвет в области видимого света, (Ti, Ni, Sb)O2, использовали вместо CoAl2O4.

[Пример 5]

Электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит, и литиевую вторичную батарею получали таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что неорганические частицы, содержащие CoAl2O4 и Fе2O3 в массовом отношении 33:67, использовали вместо CoAl2O4.

[Пример 6]

Электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит, и литиевую вторичную батарею получали таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что неорганические частицы, содержащие CoAl2O4 и Fе2O3 в массовом отношении 67:33, использовали вместо CoAl2O4.

[Сравнительный пример 1]

Электрод, содержащий введенный в него органический/неорганический композит, и литиевую вторичную батарею получали таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что неорганические частицы, дающие белый цвет в области видимого света, оксид алюминия, использовали вместо CoAl2O4.

[Экспериментальный пример]

Спектры поглощения электродов, содержащих органические/неорганические композиты согласно примерам 1~6 и сравнительному примеру 1, наблюдали, используя спектрометр. Результаты показаны на фиг.6. Из экспериментальных результатов можно видеть, что электрод, содержащий органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению, демонстрирует другой спектр в зависимости от вида и содержания неорганических частиц. Такой конкретный спектр может выступать в качестве средства для распознавания самого электрода или использующего его электрохимического устройства.

Между тем, фиг.4 и 5 представляют фотографии электродов согласно примерам 1~6 и сравнительному примеру 1, полученные в диапазоне видимого света. Из вышеуказанных результатов можно видеть, что электрод, содержащий органический/неорганический композит согласно настоящему изобретению, может в достаточной степени распознаваться невооруженным глазом.

Промышленная применимость

Как можно видеть из приведенного выше, согласно настоящему изобретению можно распознавать происхождение или вид самого электрода или электрохимического устройства, использующего этот электрод, без какой-либо модификации или добавления в структуре данного устройства. Таким образом, можно распознавать подлинность электрода или электрохимического устройства согласно настоящему изобретению. Также можно отличать один тип электрода или электрохимического устройства от других. Следовательно, любой электрод или электрохимическое устройство могут предотвращаться от злоупотреблений во время способа изготовления.

Хотя несколько предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения были описаны в целях иллюстрации, специалисты в данной области техники будут понимать, что различные модификации, добавления и замещения возможны без отклонения от объема и сущности данного изобретения, описанных в сопровождающей формуле изобретения.

1. Электрод, содержащий органический/неорганический композит, введенный в одну поверхность или обе его поверхности, причем данный органический/неорганический композит содержит неорганическую частицу или их агрегаты, имеющую характерный спектр или цветной рисунок согласно заданному правилу, и полимер, способный связывать и закреплять данные неорганические частицы.

2. Электрод по п.1, где либо один, либо оба из спектра и цветного рисунка органического/неорганического композита делают возможным распознавание происхождения или вида самого электрода или электрохимического устройства, содержащего этот электрод.

3. Электрод по п.1, где неорганические частицы выбирают из группы, состоящей из
(i) неорганических частиц, имеющих характерный спектр или цветной рисунок в области видимого света;
(ii) неорганических частиц, имеющих характерный спектр или цветной рисунок в области невидимого света; или
(iii) неорганических частиц, имеющих характерный спектр или цветной рисунок в конкретных химических условиях.

4. Электрод по п.1, где неорганические частицы выбирают из группы, состоящей из А12О3, ZnO, ZnS, SiO2, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, Y2O3, TiO2, Sb2O3, BaTiO3, SrTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT, СЦТ), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3, (PLZT, СЛЦТ), Fe3O4, (Co,Ni)O-(Cr,Fe)2O3, PbCrO4, ZnCrO4, BaCrO4, CdS, FeO(OH) nH2O, TiO2-NiO-Sb2O3, Pb(CN)2, Ca2PbO4, Al,Fe,Sn-2PbO-Sb2O5, V-SnO2, V-ZrO2, Pr-ZrSiO4, CrSbO4 или Cr2WO6-TiO2, ZrSO4, покрытого CdS или (CdZn)S, PbCrO4 PbO, PbCrO4 PbMoO4, PbSO4, Fe2O3+FeO, Fe2O3+MnO2+Mn3O4, ZnO·(Al,Cr,Fe)2O3, Fe2O3, Pb3O4, HgS, CdS+CdSe, CdS+HgS, 2Sb2S3 Sb2O3, Co3(PO4)2, Co3(PO4)2 4H2O, Co3(PO4)2 8H2O, 3NaAl SiO4 Na2S2, Fe4[Fe(CN6)3] nH2O, CoO nAl2O3, CoO nSnO2 mMgO, Co3O4+SiO2+Al2O3+Fe2O3+NiO+MnO, СоО-nAl2O3 или (Со, Zn)O-nAl2O3, 2(Co, Zn)OSiO2, V-ZrSiO4, Cr2O3, Cr2O(OH)4, Cu(CH3CO2)2 3CuO(AsO2)2, CoO-ZnO-MgO, (Co, Zn)O(Al, Cr)2O3, 3CaO-Cr2O3·3SiO2, (Al,Cr)2O3, Sb-SnO2, Co,Ni-ZrSiO4, Mn,P-α-Al2O3, ZnO(Al,Cr)2O3, Cr-CaOSnO2SiO2, Fe-ZrSiO4, Cr,Co-CaOSnO2SiO2, ZrSiO4, покрытого Cd(S,Se), ZnS, Zn2SiO4, (Zn,Cd)S, CaS, SrS, CaWO4, SiC и Si3N4.

5. Электрод по п.1, где неорганические частицы имеют размер 0,001 мкм ~ 10 мкм.

6. Электрод по п.1, где полимер имеет температуру стеклования - 200°С ~ 200°С.

7. Электрод по п.1, где полимер может образовывать гель при пропитке электролитом.

8. Электрод по п.1, где полимер имеет параметр растворимости 15~45 МПа1/2.

9. Электрод по п.1, где полимер выбирают из группы, состоящей из поливинилиденфторид-со-гексафторпропилена, поливинилиденфторид-со-трихлорэтилена, полиметилметакрилата, полиакрилонитрила, поливинилпирролидона, поливинилацетата, полиэтилен-со-винилацетата, полиимида, полиэтиленоксида, ацетата целлюлозы, ацетата бутирата целлюлозы, ацетата пропионата целлюлозы, цианоэтилпуллулана, цианоэтилполивинилового спирта, цианоэтилцеллюлозы, цианоэтилсахарозы, пуллулана, карбоксиметилцеллюлозы и поливинилового спирта.

10. Электрод по п.1, где неорганические частицы и полимер применяют в массовом отношении 10:90~99:1.

11. Электрод по п.1, где органический/неорганический композит имеет поры.

12. Электрод по п.1, где органический/неорганический композит переплетается с порами электрода посредством полимеров.

13. Электрод по п.1, где органический/неорганический композит внедряется на толщину 1 мкм~10 мкм вдоль направления толщины электрода.

14. Электрохимическое устройство, содержащее катод и анод, где катод, или анод, или оба представляют собой электроды, определенные в любом из пп.1-13.

15. Электрохимическое устройство по п.14, которое дополнительно содержит разделитель.

16. Способ распознавания самого электрода или электрохимического устройства, содержащего данный электрод, путем применения электрода, определенного в любом из пп.1-13.

17. Способ по п.16, который использует сенсор для наблюдения спектра или цветного рисунка.

18. Способ по п.16, который использует спектрометр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлоксидных тонкопленочных технологий, к способу получения наноструктурированных пленочных электродных материалов. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности и предназначено для изготовления электродов и аккумуляторов на их основе. .

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к изготовлению аккумуляторов и нормальных элементов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к активному анодному материалу литиевой вторичной батареи и способу его изготовления. .

Изобретение относится к материалам положительных электродов для перезаряжаемых батарей. .

Изобретение относится к аккумуляторным батареям на основе железа. .

Изобретение относится к электротехнике и касается катодного материала химического источника тока, в частности термоэлектрохимических батарей, содержащих анод, катод и электролит между ними.

Изобретение относится к способу зарядки литиевой вторичной батареи, которая использует аморфный электродно-активный материал

Заявленное изобретение относится к отрицательному электроду для литий-ионной аккумуляторной батареи и к способу его изготовления. Отрицательный электрод имеет токоотвод и слой активного материала отрицательного электрода, сформированный на поверхности токоотвода и содержащий частицы активного материала отрицательного электрода. В слое активного материала отрицательного электрода между частицами активного материала отрицательного электрода расположен изолирующий материал так, чтобы не развить проводимость путем перколяции по всему слою активного материала отрицательного электрода. Повышение эффективности предотвращения возникновения тока короткого замыкания из-за внутреннего короткого замыкания и тепловыделения из-за протекания такого тока короткого замыкания в аккумуляторной батарее, при сохранении ее рабочих характеристик, является техническим результатом изобретения. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 табл., 8 ил., 7 пр.

Изобретение относится к литий-несущему фосфату железа в форме микрометрических смешанных агрегатов нанометрических частиц, к электроду и элементу, образованным из них, к способу их производства, который характеризуется стадией наноразмола, на которой посредством микроковки образуются микрометрические смешанные агрегаты нанометрических частиц. Также изобретение относится к электродам и Li-ионному электрохимическому элементу. Использование настоящего изобретения позволяет производить электродные материалы, с которыми можно достигнуть практической плотности энергии больше чем 140 Вт ч/кг в литий-ионном элементе, из которого могут быть сформированы толстые электроды в промышленном масштабе. 6 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 6 пр.

Активный материал положительного электрода для электрического устройства содержит первый активный материал и второй активный материал. Первый активный материал состоит из оксида переходного металла, представленного формулой (1): Li1,5[NiaCobMnc[Li]d]O3 …(1), где в формуле (1) a, b, c и d удовлетворяют соотношениям: 0<d<0,5; a+b+c+d=1,5; и 1,0<a+b+c<1,5. Второй активный материал состоит из оксида переходного металла шпинельного типа, представленного формулой (2) и имеющего кристаллическую структуру, относящуюся к пространственной группе Fd-3m: LiMa'Mn2-a'O4 …(2), где в формуле (2) M является по меньшей мере одним элементом-металлом с валентностью 2-4, и a' удовлетворяет соотношению: 0≤a'<2,0. Относительное содержание первого активного материала и второго активного материала удовлетворяет, в массовом отношении, соотношению, представленному выражением (3): 100:0<MA:MB<0:100…(3) (где в формуле (3) MA является массой первого активного материала, и MB является массой второго активного материала). Повышение эффективности заряда/разряда аккумуляторной батареи с таким материалом является техническим результатом изобретения. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.

Изобретение может быть использовано в электрохимической области. Способ получения композиционного электродного материала на основе кобальт ванадиевого оксида и оксидных соединений молибдена включает осаждение электрокаталитического оксидного покрытия на модифицированной поверхности стеклоуглерода, при этом электрокаталитическое оксидное покрытие формируют на основе смешанных оксидов ванадия, кобальта и молибдена путем их осаждения из водного раствора электролита температурой 60÷65°C, при pH 4÷4,5, содержащего соли кобальта, молибдена, никеля, железа, лимонную и борную кислоты, под действием переменного асимметричного тока, в котором соотношение средних токов за период катодного и анодного составляет 1,5:1 при напряжении 40÷50 B и следующем соотношении компонентов, г·л-1: сульфат кобальта (CoSO4·7H2O) - 100,0÷110,0, гептамолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24·4H2O) - 40,0÷56,0, сульфат железа (FeSO4·7H2O) - 6,0÷14,0, сульфат никеля (NiSO4·7H2O) - 18,0÷20,0, лимонная кислота (HOC(СН2СООН)2СООН) - 2,5÷3,0, борная кислота (H3BO3) - 13,0÷15,0. Изобретение позволяет снизить энергоемкость и упростить процесс получения композиционного электродного материала на основе кобальт ванадиевого оксида и оксидных соединений молибдена, увеличить прочность композиционного электродного материала и увеличение стабильности и эффективности его работы. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области изготовления активной массы электродов химических источников тока и может быть использовано в электротехнической промышленности при изготовлении щелочных аккумуляторов с железным электродом. Предложено в состав активной массы железного электрода никель-железного аккумулятора дополнительно вводить соединение свинца из ряда оксида, гидроксида, сульфата, сульфида, ацетата свинца в количестве 0,2-1,0 мас.% и органических добавок на основе соединений оксинафталинов, например β-оксинафталин, 2-окси-1-нафтойная кислота в количестве 0,1-0,5 мас.%. Повышение емкостных характеристик железных электродов при циклировании никель-железных аккумуляторов и уменьшение саморазряда при хранении в заряженном состоянии является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Наверх