NL2030074B1 - Electrode with embeded pillar structure - Google Patents
Electrode with embeded pillar structure Download PDFInfo
- Publication number
- NL2030074B1 NL2030074B1 NL2030074A NL2030074A NL2030074B1 NL 2030074 B1 NL2030074 B1 NL 2030074B1 NL 2030074 A NL2030074 A NL 2030074A NL 2030074 A NL2030074 A NL 2030074A NL 2030074 B1 NL2030074 B1 NL 2030074B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- electrically conductive
- pillars
- electrode
- layer
- conductive pillars
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 164
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 164
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 65
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 60
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 58
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 49
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 47
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 27
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 158
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 36
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 18
- 238000000626 liquid-phase infiltration Methods 0.000 description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 10
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 7
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 7
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 7
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 7
- -1 Lithium metals Chemical class 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 6
- 239000002200 LIPON - lithium phosphorus oxynitride Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000000469 dry deposition Methods 0.000 description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 3
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910017107 AlOx Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100065878 Caenorhabditis elegans sec-10 gene Proteins 0.000 description 2
- 239000002227 LISICON Substances 0.000 description 2
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 2
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WAWVSIXKQGJDBE-UHFFFAOYSA-K trilithium thiophosphate Chemical class [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=S WAWVSIXKQGJDBE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000799 K alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005279 LLTO - Lithium Lanthanum Titanium Oxide Substances 0.000 description 1
- 229910008029 Li-In Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010850 Li6PS5X Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012448 Lithium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910006670 Li—In Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002781 RbAg4I5 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YQOXCVSNNFQMLM-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Ni]=O.[Co] Chemical class [Mn].[Ni]=O.[Co] YQOXCVSNNFQMLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000003181 co-melting Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000659 lithium lanthanum titanates (LLT) Inorganic materials 0.000 description 1
- FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Ni+2].[Li+] FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000002345 surface coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N trilithium;azanide Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[NH2-] BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0483—Processes of manufacture in general by methods including the handling of a melt
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
- H01M4/382—Lithium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Claims (28)
1. Een elektrode (1) omvattende een anode-metalen basislaag (2) en een diffusielaag (3) die een structuur omvat van elektrisch geleidende pilaren (4) met langwerpige tussenruimtegebieden (5) tussen zijwanden (45) van aangrenzende elektrisch geleidende pilaren, waarin elk van de elektrisch geleidende pilaren (4) is verankerd in de metalen basislaag vanaf een ingebed terminaal eindvlak (41) van de elektrisch geleidende pilaar langs een ingebed gedeelte (42) daarvan, waarbij een uitstekend gedeelte (43) vrij blijft dat zich naar buiten uitstrekt vanaf een oppervlak (21) van de anode-metalen basislaag.
2. De elektrode (1) volgens conclusie 1, waarin de structuur van elektrisch geleidende pilaren (4) verticaal uitgelijnde pilaren met opstaande zijwanden (45) omvat, bij voorkeur koolstofnanobuizen.
3. De elektrode (1) volgens conclusie 1 of 2, waarin vrije terminale eindvlakken (44) aan de uitstekende einden van aangrenzende elektrisch geleidende pilaren zijn uitgelijnd langs een uitlijnvlak, waarbij een afwijking van de vrije terminale eindvlakken tot het uitlijnvlak < 200 nm 1s, bij voorkeur < 100 nm.
4. De elektrode volgens één van voorgaande conclusies, waarin vrije terminale eindvlakken (44) van de uitstekende einden individueel zijn bedekt met een eerste isolator (6-1), waarbij de dekking van de isolator 1s beperkt tot de eindvlakken van de uitstekende delen.
5. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies 3-4, waarin de vrije terminale eindvlakken (44) van de uitstekende delen in wezen zijn uitgelijnd langs een enkel vlak (P).
6. De elektrode (1) volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het ingebed gedeelte (42) in de anode-metalen basislaag (2) is ingebed over aan afstand van tenminste 500 nm — 15 nm, bij voorkeur ten minste 2 pm, en waarin het witstekende gedeelte (43) zich naar buiten uitstrekt over een afstand waarbij een diffusielaag wordt gedefinieerd met een dikte tussen 1 pm en 50 nm.
7. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies 1-6, waarin de elektrisch geleidende pilaren (4) een lengte hebben van < 15 nm, bij voorkeur in een bereik van 3 — 10 nm, en waarin de pilaren in wezen geheel zijn ingebed in de anode-metalen basislaag (2).
8. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de opstaande zijwanden (45) langs tenminste het ingebed gedeelte (42) van de elektrisch geleidende pilaar zijn bedekt met een lithiofiele laag (7) die een lithiofiele samenstelling (71) omvat.
9. De elektrode volgens conclusie 8, waarin de lithiofiele laag (7) de zijwanden (45) bedekt langs tenminste een deel van het wtstekend gedeelte, waarbij genoemde lithofile laag zich zijwaarts uitstrekt in de tussenruimtegebieden (5) tussen de aangrenzende elektrisch geleidende pilaren.
10. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies 8-9, waarin de lithiofiele laag (7) een dikte gradiënt heeft, waarbij de dikte geleidelijk afneemt in een richting naar het terminale eindvlak (44) van het uitstekend gedeelte.
11. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies 8-10, waarin de lithiofiele laag (7) topdelen van de elektrisch geleidende pilaren en de vrije terminale eindvlakken (44) van de uitstekende delen van de elektrisch geleidende pilaren niet bedekt.
12. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies 8-11, waarin de lithiofiele laag (7) nanodeeltjes (72) omvat welke een buitenlaag omvatten die de lithiofiele samenstelling (71) omvat.
13. De elektrode volgens één van of de voorgaande conclusies, waarin een terminaal einddeel (46) van het wtstekende gedeelte (43) van de pilaar is afgedekt met een conforme laag van een tweede isolator (6-2), zodat genoemde laag een isolerende afdoplaag (9) vormt.
14. De elektrode volgens conclusie 13, waarin de conforme laag van de tweede isolator (6-2) de pilaar conform afdekt langs het uitstekende en ingebedde gedeelte (42,43).
15. De elektrode volgens één van voorgaande conclusies, waarin de diffusielaag (3) is gepatroneerd om gebieden te omvatten zonder elektrisch geleidende pilaren (4) die openingen (31) vormen welke toegang verschaffen tot de anode-metalen basislaag (2) en die in een zijwaartse richting toegang verschaffen tot gebieden mét elektrisch geleidende pilaren (4).
16. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de metalen basislaag een lithium folie is, bij voorkeur een folie, met een dikte in een bereik van 10-500 nm.
17. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de metalen basislaag is voorzien langs een vlak (81) van een stroomcollector (8),
bij voorkeur een koperfolie.
18. De elektrode volgens één van de voorgaande conclusies, waarin een verdere van de anode-metalen basislaag (2-2) is voorzien langs een tweede vlak (81) van de stroomcollector tegenover het eerste vlak (81), en waarbij een additionele elektrode laag is gevormd op deze tweede anode-metalen basislaag, daarbij resulterend in een stroom collector met elektroden aan weerszijden ervan.
19. De elektrode volgens één van conclusies 17-18, waarin de stroomcollector (8) is gestructureerd om een relatieve gewichtsbijdrage van de stroomcollector (8) aan de elektrode (1) te verminderen.
20. Een energieopslagapparaat (100) omvattende de elektrode (1) volgens één van de voorgaande conclusies 1-19, een verdere elektrode (102) omvattende een kathode materiaal (102c), en een separator (101) omvattende een elektrolyt samenstelling (101e) die de elektrode (1) van de verdere elektrode (102) scheidt.
21. Een werkwijze (200) voor de vervaardiging van een elektrode (1) omvattende een anode-metalen basislaag (2) en een diffusielaag (3) omvattende een structuur van elektrisch geleidende pilaren (4), met langwerpige tussenruimtegebieden (5) tussen zijwanden (45) van aangrenzende elektrisch geleidende pilaren, omvattende het verankeren van elk van de elektrisch geleidende pilaren (4) in de metalen basislaag vanaf een ingebed terminaal eindvlak (41) van de elektrisch geleidende pilaar langs een ingebed gedeelte (42) daarvan, waarbij een uitstekend gedeelte (43) vrij blijft dat zich naar buiten uitstrekt vanaf een oppervlak (21) van de anode-metalen basislaag, waarin het verankeren een verwerkingsstap omvat de waarbij anodemetaal in de smelt wordt verwerkt.
22. De werkwijze volgens conclusie 21, omvattende het vormen (201) van een structuur van elektrisch geleidende pilaren (4) met langwerpige tussenruimtegebieden (5) tussen zijwanden (45) van aangrenzende elektrisch geleidende pilaren (4) op een oppervlak van een template substraat (61), het in contact brengen (203) van terminale einddelen van de gevormde elektrisch geleidende pilaren met een laag van een anodemetaal welke is verwarmd tot boven een verwekingstemperatuur, het delamineren (205), na koelen tot onder een verhardingstemperatuur van het anodemetaal, van de structuur van elektrisch geleidende pilaren (4) van het template substraat (61), om de elektrode te vormen waarbij elk van de elektrisch geleidende pilaren (4) is verankerd in de metalen basislaag van een ingebed terminaal eindvlak (41) van de elektrisch geleidende pilaar langs een ingebed gedeelte (42) daarvan, waarbij een uitstekend gedeelte (43) vrij blijft dat zich naar buiten uitstrekt vanaf een oppervlak (21) van de basislaag.
23. De werkwijze volgens conclusie 21, omvattende het vormen (201) van een structuur van elektrisch geleidende pilaren (4) met langwerpige tussenruimtegebieden (5) tussen zijwanden (45) van aangrenzende elektrisch geleidende pilaren (4), op een oppervlak van een template substraat (61), het in contact brengen (203) van terminale einddelen van de gevormde elektrisch geleidende pilaren met een hoeveelheid van een anodemetaal voldoende om de langwerpige tussenruimtegebieden (5) tussen zijwanden (45) van aangrenzende elektrisch geleidende pilaren (4) tenminste deels te vullen,
het verwarmen van het anodemetaal boven een smelttemperatuur voor een periode om te de tussenruimtegebieden (5) tussen aangrenzende elektrisch geleidende pilaren (4) te infiltreren met vloeibaar anodemetaal.
24. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 21-23, waarin de pilaren verticaal uitgelijnde koolstofnanobuizen zijn en waarbij het vormen (201) omvat het verschaffen van katalytische kiemdeeltjes langs een oppervlak van een template substraat, en het groeien van de koolstofnanobuizen vanuit de kiemdeeltjes.
25. De werkwijze volgens conclusie 24, waarin de katalytische kiemdeeltjes zijn voorzien op een laag omvattende een eerste isolator (6-1).
26. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 21-25, waarin, voorafgaande aan het verankeren (203), de werkwijze omvat het bedekken (202) van tenminste de terminale einddelen van de pilaren met een lithiofiele laag (7), waarbij genoemde lithofile laag zich zijwaarts uitstrekt in de tussenruimtegebieden (5) tussen de aangrenzende elektrisch geleidende pilaren
(4).
27. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 21-26, verder omvattende het patroneren van het template substraat (61) en/of de gevormde structuur van elektrisch geleidende pilaren om een structuur van elektrisch geleidende pilaren te vormen die gebieden omvat zonder elektrisch geleidende pilaren (4) welke openingen (31) vormen die toegang verschaffen tot de lithium metalen bassislaag (2) en die toegang verschaffen in een zijwaartse richting tot gebieden mét elektrisch geleidende pilaren (4).
28. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 21-27, verder omvattende het afzetten (206) van een isolerende afdoplaag (9) welke de pilaren conform bedekt langs tenminste een terminaal einddeel (46) daarvan.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2030074A NL2030074B1 (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Electrode with embeded pillar structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2030074A NL2030074B1 (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Electrode with embeded pillar structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2030074B1 true NL2030074B1 (en) | 2023-06-22 |
Family
ID=80785232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2030074A NL2030074B1 (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Electrode with embeded pillar structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2030074B1 (nl) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120121986A1 (en) * | 2009-07-06 | 2012-05-17 | Zeptor Corporation | Carbon nanotube composite structures and methods of manufacturing the same |
| US20150144494A1 (en) * | 2012-01-23 | 2015-05-28 | GM Global Technology Operations LLC | Fade-resistant high capacity electrodes for a lithium-ion battery |
| WO2015126248A1 (en) | 2014-02-21 | 2015-08-27 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | A device and method of manufacturing high-aspect ratio structures |
| US20160118643A1 (en) * | 2009-08-01 | 2016-04-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing an electrode for lithium ion batteries |
| JP2016189234A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 長野県 | 電極の製造方法 |
| WO2016178571A1 (en) | 2015-05-04 | 2016-11-10 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | A device and method of manufacturing high aspect ratio structures |
| WO2017011052A2 (en) | 2015-04-23 | 2017-01-19 | William Marsh Rice University | Vertically aligned carbon nanotube arrays as electrodes |
| CN112176772A (zh) | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 柔电（武汉）科技有限公司 | 亲锂碳纳米管纸的制备方法及复合金属锂负极的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-08 NL NL2030074A patent/NL2030074B1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120121986A1 (en) * | 2009-07-06 | 2012-05-17 | Zeptor Corporation | Carbon nanotube composite structures and methods of manufacturing the same |
| US20160118643A1 (en) * | 2009-08-01 | 2016-04-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing an electrode for lithium ion batteries |
| US20150144494A1 (en) * | 2012-01-23 | 2015-05-28 | GM Global Technology Operations LLC | Fade-resistant high capacity electrodes for a lithium-ion battery |
| WO2015126248A1 (en) | 2014-02-21 | 2015-08-27 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | A device and method of manufacturing high-aspect ratio structures |
| JP2016189234A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 長野県 | 電極の製造方法 |
| WO2017011052A2 (en) | 2015-04-23 | 2017-01-19 | William Marsh Rice University | Vertically aligned carbon nanotube arrays as electrodes |
| WO2016178571A1 (en) | 2015-05-04 | 2016-11-10 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | A device and method of manufacturing high aspect ratio structures |
| CN112176772A (zh) | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 柔电（武汉）科技有限公司 | 亲锂碳纳米管纸的制备方法及复合金属锂负极的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JESSL SARAH ET AL: "Hydrothermal Coating of Patterned Carbon Nanotube Forest for Structured Lithium-Ion Battery Electrodes", SMALL, vol. 15, no. 45, 10 November 2019 (2019-11-10), pages 1901201, XP055945461, ISSN: 1613-6810, Retrieved from the Internet <URL:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/smll.201901201> DOI: 10.1002/smll.201901201 * |
| ZHANG, NATURE COMMUN., vol. 9, 2018, pages 3729 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6082862B2 (ja) | 高容量電極 | |
| CN109478636B (zh) | 制造锂电池的方法 | |
| US20200335818A1 (en) | Porous Ceramic Fibers for Electrolyte Support and Processing | |
| JP2019522879A (ja) | 改善されたリチウム金属サイクリングのための中間相層 | |
| KR20160002988A (ko) | 고체 및 액체 전해질들을 갖는 전기화학 셀 | |
| US10547049B2 (en) | Method for producing electrode assembly and method for producing lithium-ion battery | |
| JP7641221B2 (ja) | ハイブリッド固体電解質 | |
| NL2030074B1 (en) | Electrode with embeded pillar structure | |
| US20250158076A1 (en) | Electrode with carbon nanotube scaffold | |
| US11527759B2 (en) | Dual porosity cathode for lithium-air battery | |
| KR20240091196A (ko) | 3d 다공성 캐소드 및/또는 애노드 구조체를 가진 하이브리드 고체 상태 전지 | |
| CN110534747B (zh) | 阴极装置和用于制造该阴极装置的方法 | |
| NL2034124B1 (en) | Electrode with protected carbon based scaffold | |
| WO2022171836A1 (en) | Nanostructured battery electrodes | |
| KR20250025632A (ko) | 리튬 이온 배터리용 구리 전도체 위의 평평한 실리콘 애노드 | |
| Lee et al. | Recent Advances in Lithium Metal Anodes with Liquid Electrolytes: Interfacial Interaction‐Driven Assembly for Dendrite Suppression and Long‐Term Stability | |
| KR20230122614A (ko) | 전극으로 사용하기 위한 코팅된 3차원 전자 전도성네트워크 | |
| JP2014212046A (ja) | リチウムイオン電池用電極及びその製造方法と、それを具備するリチウムイオン電池 | |
| CN118231670A (zh) | 用于无阳极全固态电池的集电体及包括其的无阳极全固态电池 | |
| CN117795700A (zh) | 一种制造作为锂电池用阳极的硅电极的方法 | |
| CN118355517A (zh) | 由至少二元混合相生产富铜硅泡沫的方法 |