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BRPI0618676A2 - células eletroquìmicas primárias de ìon de lìtio - Google Patents

células eletroquìmicas primárias de ìon de lìtio Download PDF

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BRPI0618676A2
BRPI0618676A2 BRPI0618676-9A BRPI0618676A BRPI0618676A2 BR PI0618676 A2 BRPI0618676 A2 BR PI0618676A2 BR PI0618676 A BRPI0618676 A BR PI0618676A BR PI0618676 A2 BRPI0618676 A2 BR PI0618676A2
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BR
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lithium
cell
battery
positive electrode
negative electrode
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BRPI0618676-9A
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Kirakodu S Nanjundaswamy
Dean Delehanty Macneil
Ou Mao
Fan Zhang
David Leigh Demuth
William L Bowden
Todd E Bofinger
Original Assignee
Gillette Co
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Publication date
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Abstract

CéLULAS ELETROQUìMICAS PRIMáRIAS DE ìON DE LìTIO. A presente invenção refere-se a uma bateria primária que inclui um eletrodo positivo tendo um primeiro material capaz de ligar-se ao lítio, um eletrodo negativo contendo lítio e um eletrólito não-aquoso. A bateria primária é capaz de fornecer uma tensão de carga média maior que cerca de 3,5 volts.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÉLULAS ELETROQUÍMICAS PRIMÁRIAS DE ION DE LÍTIO".
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a células eletroquímicas primárias de íon de lítio.
FUNDAMENTOS ANTECEDENTES
As baterias, ou céiuias eletroquímicas, são fontes de energia elé- trica de uso comum. Uma bateria contém um eletrodo negativo, tipicamente chamado ânodo, e um eletrodo positivo, tipicamente denominado cátodo. O ânodo contém um material ativo que pode ser oxidado, enquanto o cátodo contém ou consome um material ativo que pode ser reduzido. O material ativo do ânodo é capaz de reduzir o material ativo do cátodo.
Quando uma bateria é usada como fonte de energia elétrica em um dispositivo, é feito contato elétrico com o ânodo e o cátodo, permitindo que elétrons fluam através do dito dispositivo, e que ocorram as respectivas reações de oxidação e redução para a produção de energia elétrica. Um ele- trólito em contato com o ânodo e o cátodo contém íons que fluem através do separador entre os eletrodos, para manter o equilíbrio de cargas ao logo da bateria, durante a descarga. SUMÁRIO
A invenção refere-se a células eletroquímicas primárias de íon de lítio. As células de íon de lítio primárias são capazes de apresentar caracte- rísticas de descarga comparáveis a determinadas células eletroquímicas de íon de lítio secundárias (por exemplo, altas taxas de drenagem, grande den- sidade energética e/ou capacidade constante), e longa vida em armazena- gem (por exemplo, podem reter suas cargas durante extensos períodos de tempo). As células de íon de lítio primárias podem ser recebidas por um u- suário (por exemplo, um consumidor) em uma condição carregada (por e- xemplo, totalmente carregada), de modo que as células possam ser usadas imediatamente sem a necessidade de carga pelo usuário. Como resultado, as células podem servir como fonte de energia de reserva direta e pronta para o uso para determinadas células eletroquímicas recarregáveis, como células de lítio recarregáveis fornecidas com câmeras digitais, câmeras de vídeo e computadores do tipo laptop. Como as células de íon de lítio primá- rias são capazes de apresentar características de tensão que são compatí- veis com determinadas células recarregáveis (como células de lítio de 4 V), em algumas modalidades não há necessidade de usar um conversor de ten- são que pode, às vezes, diminuir a eficiência de uma célula. Adicionalmente, as células de íon de iítio primárias podem ser eficientes em termos do custo de produção, por exemplo ao ter alguns ciclos de carga e/ou mediante o uso de um eletrodo negativo substancialmente isento de lítio. Uma célula com quantidades reduzidas de lítio pode, também, ter um uso mais seguro e ser menos afetada por determinados regulamentos.
Em um aspecto, a invenção apresenta uma bateria primária (isto é, adaptada para ser não-recarregável) que inclui um eletrodo positivo com- preendendo um primeiro material capaz de ligar-se ao lítio, um eletrodo ne- gativo compreendendo lítio, e um eletrólito não-aquoso, sendo que a bateria é capaz de fornecer uma tensão média de carga maior que cerca de 3,5 volts.
As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos a seguir. O primeiro material compreende um oxido metálico misturado. O primeiro material é selecionado do grupo formado por Li(Ni1Co1Mn)O2 e Li(Mn1Ni)O2. O primeiro material tem menos que cerca de 3%, em peso, de lítio antes da descarga inicial da bateria. O eletrodo positivo está totalmente carregado antes da descarga inicial da bateria. O eletrodo negativo compreende uma solução sólida compreendendo lítio. O eletrodo negativo compreende uma liga compreendendo lítio. O eletrodo negativo compreende um substrato e, sobre este, uma primeira camada que é capaz de combinar-se ao lítio. O substrato compreende cobre e a primeira camada compreende uma liga compreendendo cobre. A liga compreende, ainda, estanho.
Em outro aspecto, a invenção apresenta um método de fabrica- ção de uma bateria primária, sendo que o dito método compreende montar, dentro de uma carcaça de bateria, um eletrodo positivo compreendendo um primeiro material capaz de ligar-se ao lítio, um eletrodo negativo e um eletró- Iito não-aquoso, e carregar completamente a bateria, de modo que ela seja capaz de fornecer uma tensão média de carga maior que 3,5 V.
As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apresen- tados a seguir. O primeiro material compreende um oxido metálico mistura- do. O primeiro material é selecionado do grupo consistindo em Li(Ni,Co,Mn)02 e Li(Mn,Ni)02. O primeiro material tem menos que cerca de 3%, em peso, de iítio depois de a bateria ser totalmente carregada. Carregar a bateria compreende formar, dentro da carcaça da bateria, uma solução sólida compreendendo Iítio. Carregar a bateria compreende formar, dentro da carcaça da bateria, uma liga compreendendo Iítio. O eletrodo negativo compreende uma liga. A liga compreende pelo menos um elemento selecio- nado do grupo consistindo em cobre e estanho. O eletrodo negativo com- preende um substrato e, sobre este, uma primeira camada que tem uma composição diferente daquela do substrato. O eletrodo negativo é substan- cialmente isento de Iítio antes de uma carga inicial. Carregar a bateria au- menta o teor de Iítio do eletrodo negativo. O eletrodo negativo compreende Iítio antes de uma carga inicial.
Em outro aspecto, a invenção apresenta um método compreen- dendo a descarga, sem carga prévia, de uma bateria compreendendo um eletrodo positivo que compreende um primeiro material capaz de ligar-se ao Iítio, um eletrodo negativo compreendendo Iítio e um eletrólito não-aquoso, sendo que a bateria é capaz de fornecer uma tensão média de carga maior que cerca de 3,5 volts e, depois de descarregar a bateria, descartá-la sem carregar.
As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apresen- tados a seguir. O primeiro material compreende um óxido metálico mistura- do. O primeiro material é selecionado do grupo consistindo em Li(Ni1Co1Mn)O2 e Li(Mn1Ni)O2. O primeiro material tem menos que cerca de 3%, em peso, de Iítio antes da descarga da bateria. O eletrodo positivo está em um estado totalmente carregado antes da descarga da bateria. O eletro- do negativo compreende uma solução sólida compreendendo Iítio. O eletro- do negativo compreende uma liga compreendendo Iítio. O eletrodo negativo compreende um substrato e, sobre este, uma primeira camada que é capaz de combinar-se ao lítio. O substrato compreende cobre, enquanto a primeira camada compreende uma liga compreendendo cobre. A liga compreende, ainda, estanho.
Outros aspectos, características e vantagens encontram-se na descrição, nos desenhos e nas reivindicações.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
a Figura 1 é uma vista explodida de uma modalidade de célula eletroquímica.
a Figura 2 é um gráfico do potencial da célula vs. a capacidade da célula, para uma célula sem uso prévio com cátodo de LiCoi/3Mni/3Ni1/3 e ânodo de lítio/alumínio.
a Figura 3 é um gráfico do potencial da célula vs. a capacidade da célula, para uma célula armazenada (20 dias a 60°C) com cátodo de Li- Coi/3Mni/3Nit/3 e ânodo de lítio/alumínio.
a Figura 4 apresenta gráficos do potencial da célula vs. a capaci- dade da célula, para uma célula sem uso prévio e para uma célula armaze- nada (20 dias a 60°C) com cátodo de LiCoiy3Mnv3Ni1Z3 e ânodo de folha me- tálica de cobre.
a Figura 5 é um gráfico do potencial da célula vs. a capacidade da célula, para uma célula sem uso prévio com cátodo de LiCoi/3Mni/3Nii/3 e ânodo de folha metálica de cobre imerso em estanho quente.
a Figura 6 apresenta gráficos do potencial da célula vs. a capaci- dade da célula, para uma célula sem uso prévio e para uma célula armaze- nada (20 dias a 60°C) com cátodo de LiCoi/3Mn1/3Ni1/3 e ânodo de folha me- tálica de cobre com depósito de lítio.
a Figura 7 apresenta gráficos do potencial da célula vs. a capaci- dade da célula, para uma célula sem uso prévio e para uma célula armaze- nada (20 dias a 60°C) com cátodo de LiCoi/3Mn1/3Nii/3 e ânodo de folha me- tálica de cobre folheada a zinco.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Com referência à figura 1, é mostrada uma célula eletroquímica primária de íon de lítio 20 de, nominalmente, 4 V. A célula 20 inclui uma car- caça superior da célula 22, uma carcaça inferior da célula 24, um eletrodo positivo 26 na carcaça inferior da célula, um eletrodo negativo 28 na carcaça superior da célula, e um separador 30 posicionado entre os eletrodos positi- vo e negativo. A célula 20 inclui, também, um espaçador condutivo 32, uma mola 34 e uma gaxeta 36. A carcaça da célula superior 22 serve como um termina! negativo para a célula 20 e a carcaça da célula inferior 24 serve como o terminai positivo para a célula. Uma solução eletrolítica é distribuída por toda célula 20.
Conforme indicado acima, a célula 20 é uma célula primária. As células eletroquímicas primárias destinam-se a serem descarregadas com- pletamente, por exemplo, até a exaustão apenas uma vez e, então, descar- tadas. As células primárias não se destinam a ser recarregadas. As células primárias são descritas, por exemplo, em "Handbook of Batteries", de David Linden (McGraw-Hill, 2a. Edição, 1995). As células eletroquímicas secundá- rias podem ser recarregadas várias vezes, por exemplo, mais de cinqüenta vezes, mais de cem vezes ou mais de quinhentas vezes. Em alguns casos, as células secundárias podem incluir separadores relativamente robustos, como aquelas tendo múltiplas camadas e/ou que são relativamente espes- sas. As células secundárias também podem ser projetadas para acomodar alterações, como expansão dos eletrodos, que podem ocorrer durante a ci- clagem. As células secundárias são descritas, por exemplo, em "Handbook of Batteries" de D. Linden e T.B. Reddy1 Editores (McGraw-Hill, 3a Edição, 2001), "Lithium Batteries" de J.P. Gabano, Editor (Academic Press, 1983) e "Lithium Batteries" de G.A. Nazri e G. Pistoia, Editores (Kluwer Academic, 2004).
A célula 20 é capaz de fornecer características de alta tensão e longa vida em armazenagem. Por exemplo, a célula 20 é capaz de fornecer uma tensão média de carga maior que cerca de 3,5 volts (por exemplo, cer- ca de 3,7 volts) com uma tensão de corte de cerca de 2,8 volts. A tensão de funcionamento pode situar-se na faixa de cerca de 2,8 a um máximo de cer- ca de 4,6 volts. Ao mesmo tempo, a célula 20 é capaz de fornecer boa vida em armazenagem sendo que, em algumas modalidades, perde menos que 25% de sua capacidade ao longo de três semanas de armazenamento a 60 graus Celsius. Portanto, a célula 20 é capaz de fornecer características de tensão comparáveis às de determinadas células de íon de lítio secundárias, ao mesmo tempo em que apresenta vida útil prolongada.
O eletrodo positivo 26 inclui uma mistura tendo material eletroati- vo, um aditivo eieíricamente condutivo para otimizar a condutividade elétrica por volume do eletrodo positivo e, opcionalmente, um aglutinante para otimi- zar a integridade física do eletrodo positivo. A mistura pode ficar apoiada em uma ou mais superfícies de um substrato condutor, como uma grade ou fo- lha metálica de alumínio ou de aço inoxidável.
O material eletroativo no eletrodo positivo 26 inclui um material capaz de, reversivelmente, liberar o lítio e ligar-se ao mesmo. O material ele- troativo pode ligar-se ao lítio na superfície do material eletroativo e/ou o ma- terial eletroativo pode ligar-se ao lítio no volume do dito material eletroativo, por exemplo, ao permitir que o lítio penetre (por exemplo, se intercale) na triliça estrutural do material eletroativo. Em algumas modalidades, o material eletroativo tem boa estabilidade térmica, produz baixa emissão de gases, retém bem sua carga (por exemplo, não perde uma quantidade substancial de capacidade durante o armazenamento) e/ou tem uma capacidade para altas taxas (por exemplo, devido a uma baixa polarização oriunda de uma rápida reação de inserção de íon de lítio). Exemplos de materiais eletroativos incluem óxidos metálicos mesclados que são capazes de proporcionar altas capacidades e altas tensões, como Liq(Mnx,Niy)02, em que χ + y = 1, e 1 ≤ q ≤ 1,15, e Liq(NiaCObMnc)O2, em que a + b + c = 1 (por exemplo, a = b = c = 1/3) e 1 ≤ q ≤ 1,15. Li(MnxiNiy)O2 e Li(NiaCobMnc)O2 estão disponíveis, por exemplo, junto à Nichia (Japão), Tanaka (Japão), Kerr-McGee e 3M (Minne- sota, EUA). Exemplos específicos de materiais eletroativos incluem Li(Ni1Z3CoiZ3MniZ3)O2, Li(Ni0,42Co0>i6Mn0,42)O2, Li(Nio,ioCo0>8oMno,io)02, Li(Nio,2oCoo,6oMno,2o)02, Li(Nio,65Coo,25Mno,10)02, Lii,06Mn0,53NÍ0,42O2, LiiiIiMno1SeNio,43O2 e LiMn0lSNio1SO2. Em algumas modalidades, o eletrodo positivo 26 inclui um revestimento que consiste em cerca de 84% a cerca de 92%, em peso, do material eletroativo, por exemplo de cerca de 87% a cerca de 92%, em peso, ou de cerca de 90% a cerca de 92%, em peso, do materi- al eletroativo. O eletrodo positivo 26 pode incluir uma quantidade maior ou igual a cerca de 84%, cerca de 84%, cerca de 85%, cerca de 86%, cerca de 87%, cerca de 88%, cerca de 89%, cerca de 90% ou cerca de 91%, e/ou menor que ou igual a cerca de 92%, cerca de 91%, cerca de 90%, cerca ds 89%, cerca de 88%, cerca de 87%, cerca de 86%, cerca de 85%, cerca de 84% ou cerca de 83%, em peso, do material eletroativo. O eletrodo positivo 26 pode incluir uma ou mais (por exemplo, duas, três ou mais) composições de material eletroativo diferentes, em qualquer combinação. Por exemplo, o eletrodo positivo 26 pode incluir uma mistura de Li(Mnx,Niy)02 e Li(NiaCobMnc)O2.
Além disso, conforme indicado acima, o eletrodo positivo 26 pode incluir um ou mais aditivos eletricamente condutivos para otimizar sua con- dutividade elétrica por volume ao eletrodo positivo. Exemplos de aditivos condutores incluem grafite natural ou não-sintética, grafite natural ou sintéti- ca resistente à oxidação (por exemplo, Timrex® SFG-6, disponível junto à Timcal America, Inc.), grafite sintética (por exemplo, Timrex® KS-6, disponí- vel junto à Timcal America, Inc.), negros-de-fumo resistentes à oxidação, inclusive negros-de-fumo altamente grafitizados (por exemplo, MM131 ou MM179, disponíveis junto à Timcal Belgium N.V.), negro de acetileno do tipo Shawinigan (SAB), pó de ouro, óxido de prata, oxido de estanho dopado com flúor, óxido de estanho dopado com antimônio, antimoniato de zinco, óxido de índio e estanho, óxidos de cobalto (por exemplo, oxi-hidróxido de cobalto e/ou nanofibras de carbono). Em certas modalidades, as partículas de grafite são não-sintéticas e não-expandidas (por exemplo, MP-0702X dis- ponível junto à Nacional de Grafite, Itapecerica, MG, Brasil). Em outras mo- dalidades, as partículas de grafite são sintéticas e não-expandidas (por e- xemplo, Timrex® KS6, KS10, KS15, KS25 disponível junto à Timcal, Ltd., Bodio, Suíça). As partículas de aditivo condutor podem consistir em partícu- las de grafite ou negro-de-fumo altamente grafitizado, sintético ou natural e resistente à oxidação. Podem ser usadas misturas de aditivos condutores, como uma mistura de partículas de grafite (por exemplo, que inclui de cerca de 10 a cerca de 100%, em peso, de grafite resistente à oxidação) e nanofibras de carbono. Grafites sintéticas ou naturais resistentes à oxidação estão dispo- níveis, por exemplo, junto à Timcal, Ltd., Bodio, Suíça (por exemplo, Ti- mrex® SFG6, SFG10, SFG15, SFG44, SLP30) ou Superior Graphite Co,, Chicago, Illinois, EUA. (por exemplo, 2939 ΑΡΗ-M). As nanofibras de carbo- no são descritas, por exemplo, no pedido de patente Número de Série U.S. 09/829.709, depositado em 10 de abril cedido ao mesmo requerente do pre- sente, e na patente U.S. 6.858.349. O eletrodo positivo 26 pode incluir de cerca de 5% a cerca de 10%, em peso, de aditivo condutor. Por exemplo, o eletrodo positivo 26 pode incluir um teor maior ou igual a cerca de 5%, cerca de 6%, cerca de 7%, cerca de 8% ou cerca de 9%, em peso, do aditivo con- dutor, e/ou um teor menor que ou igual a cerca de 10%, cerca de 9%, cerca de 8%, cerca de 7% ou cerca de 6%, em peso, do aditivo condutor.
Um aglutinante (por exemplo, um polímero ou copolímero) pode ser adicionado para otimizar a integridade estrutural do eletrodo positivo 26. Exemplos de aglutinantes incluem polietileno, poliacrilamidas, copolímeros de bloco estirênico (por exemplo, Kraton(DG), Viton® e diversas resinas de fluorocarboneto, inclusive fluoreto de polivinilideno (PVDF) (como solução a 10% de PVDF dissolvido em 1-metil-2-pirrolidinona (NMP, que é um solvente usado para revestimento de ânodos e cátodos de íon de lítio, pois pode dis- solver o aglutinante (por exemplo, Kynar) e pode ser removido de maneira relativamente fácil mediante secagem)), fluoreto de polivinilideno co- hexafluoropropileno (PVDF-HFP) e politetrafluoroetileno (PTFE). Um exem- plo de um aglutinante de fluoreto de polivinilideno é vendido sob o nome co- mercial de resina Kynar® 741 (disponível junto à Atofina Chemicals, Inc.). Um exemplo de um aglutinante de fluoreto de polivinilideno co- hexafluoropropileno é vendido sob o nome comercial de resina Kynar Flex® 2801 (disponível junto à Atofina Chemicals, Inc.). Um exemplo de um agluti- nante de politetrafluoro etileno é vendido sob o nome comercial de T-60 (disponível junto à Dupont). O eletrodo positivo 26 pode incluir, por exemplo, de cerca de 2% a cerca de 6%, em peso, de aglutinante (como um teor mai- or que ou igual a cerca de 2%, cerca de 3%, cerca de 4% ou cerca de 5%, em peso, e/ou um teor menor que ou igual a cerca de 6%, cerca de 5%, cer- ca de 4% ou cerca de 3%, em peso, de aglutinante).
De maneira similar ao eletrodo positivo 26, o eletrodo negativo 28 inclui um material eletroativo capaz de ligar-se a, e de liberar, lítio, O material eletroativo do eietrodo negativo 28 pode ligar-se ao lítio na superfície e/ou no volume do dito material eletroativo, e/ou o material eletroativo pode ligar-se ao lítio no volume do dito material eletroativo, por exemplo, ao permitir que o lítio penetre na retícula estrutural do material eletroativo. Conforme descrito mais adiante neste documento, antes do uso a célula 20 é carregada (por exemplo, durante a montagem da célula), e durante o uso a célula é descar- regada (por exemplo, em um dispositivo eletrônico). Em algumas modalida- des, quando a célula 20 é carregada, o lítio é removido do material eletroati- vo do eletrodo positivo 26 e transferido para o eletrodo negativo 28, onde o lítio se liga ao eletrodo negativo. Quando a célula 20 é, subseqüentemente, descarregada (por exemplo, por um consumidor), o lítio é removido do ele- trodo negativo 28 e transferido para o eletrodo positivo 26, onde se liga ao material eletroativo do eletrodo positivo.
Várias modalidades de eletrodo negativo 28 podem ser usadas para construir a célula 20. Por exemplo, o eletrodo negativo 28 pode incluir um ou mais materiais capazes de formar ligas com o lítio para formar uma ou mais fases distintas, e/ou capazes de reagir com o lítio para formar uma ou mais soluções sólidas intermetálicas com uma ampla gama de composi- ções químicas. De preferência, esses materiais se ligam bem ao lítio e, de modo reversível e eficaz, liberam o lítio ao ocorrer a descarga da célula 20. Exemplos de materiais incluem cobre, magnésio, prata, alumínio, zinco, bis- muto, antimônio, índio, silício, chumbo ou estanho. Portanto, em algumas modalidades o eletrodo negativo 28 é substancialmente isento de lítio depois de a célula 20 ter sido montada e antes da carga inicial. Em algumas moda- lidades, os materiais capazes de formar ligas com o lítio, e/ou capazes de reagir com o lítio para formar uma solução sólida intermetálica, podem ser formados sobre um substrato, sob a forma de uma ou mais camadas (como uma camada de fixação). Por exemplo, uma ou mais camadas de zinco po- dem ser formadas sobre um substrato (por exemplo, cobre), ou o estanho pode ser formado sobre um substrato de cobre para formar uma liga de co- bre capaz de ligar-se a, bem como de liberar, o lítio, como latão, bronze, CuZn, Cu6Sn5 e Cu3Sn, por exemplo mediante a imersão de um substrato de CObrO 11 estanho fundido. O substrato pode conferir ao eletrodo negativo 28 boa condutividade e boas propriedades mecânicas, como maleabilidade e ductilidade. Depois de as camadas terem sido formadas sobre o substrato, o conjunto de camadas e substrato pode ser, ou não, temperado (por exemplo, a 250°C durante uma hora). A espessura das camadas pode situar-se na faixa de cerca de 0,1 micrômetro a cerca de 10 micrômetros. Por exemplo, a espessura das camadas pode ser maior ou igual a cerca de 0,1 micrômetro, cerca de 1 micrômetro, cerca de 3 micrômetros, cerca de 5 micrômetros, cerca de 7 micrômetros ou cerca de 9 micrômetros, e/ou menor que ou igual a cerca de 10 micrômetros, cerca de 8 micrômetros, cerca de 6 micrômetros, cerca de 4 micrômetros ou cerca de 2 micrômetros. Em algumas modalida- des, as camadas podem incluir uma ou mais camadas tendo materiais que prontamente formam ligas eletroquimicamente à temperatura ambiente, co- mo zinco, bismuto, antimônio, índio, silício, chumbo e alumínio. Outros e- xemplos para o eletrodo negativo 28 incluem laminados metálicos amorfos como Fe-Si-B e Cu-Al-Mg, materiais de solda isentos de chumbo como Sn- Ag-Cu, ligas de magnésio e lítio (por exemplo, uma solução sólida de 80% de lítio e 20%, em peso, de magnésio preparada por meio de fusão em for- nalha de arco e subseqüente rolagem a frio até uma espessura de cerca de 30 a cerca de 100 mícrons), e substratos revestidos com lítio como um subs- trato de cobre (por exemplo, uma folha metálica) com lítio depositado por vapor ou por bombardeamento (por exemplo, de cerca de 1 mícron a cerca de 25 mícrons de espessura, como de cerca de 10 a cerca de 20 mícrons de espessura).
O separador 30 pode ser formado a partir de qualquer um dos materiais separadores tipicamente usados em células de lítio primárias ou secundárias. O separador 30 pode incluir uma ou mais camadas de diferen- tes materiais separadores, em qualquer combinação. Por exemplo, o sepa- rador 30 pode ser uma membrana ou película fina e porosa. O separador 30 pode ter uma espessura entre cerca de 10 mícrons e 200 mícrons, entre cerca de 20 mícrons e 50 mícrons. O tamanho dos poros na membrana po- rosa pode situar-se na faixa de 0,03 mícrons a 0,2 mícrons, por exemplo. A membrana porosa pode incluir polímeros relativamente não-reativos, como polipropiieno microporoso (por exemplo, Celgard® 2300, Celgard® 3559, Celgard® 5550, Celgard® 5559 ou Celgard® 2500, Celgard® CG2300 (um separador em três camadas, consistindo em duas camadas de polipropiieno entre as quais está disposta uma camada de polietileno), ou Celgard® 2400), polietileno, poliamida (isto é, um náilon), polissulfona ou cloreto de polivinila. O separador 30 pode incluir uma folha fina não-tecida. O separa- dor 30 pode incluir uma cerâmica ou uma membrana inorgânica.
A solução de eletrólito pode incluir um ou mais solventes não- aquosos e pelo menos um sal de eletrólito solúvel no solvente de eletrólito. Em algumas modalidades, a solução de eletrólito é resistente à possível oxi- dação pela alta tensão da célula 20, e não apresenta reação adversa (por exemplo, degradação) com os outros componentes da célula. O sal eletrolíti- co pode ser um sal de lítio selecionado a partir de LiCIO4, LiPF6, LiBF4, Li- AsF6, LiCF3SO3, LiAICI4, LiN(CF3SO2)2, Li(C4F9SO2NCN), LiB(C2O4)2 e LiB(C6H4O2)2. A concentração do sal eletrolítico na solução eletrolítica pode situar-se na faixa de cerca de 0,01 M a cerca de 3 M, por exemplo, de cerca de 0,5 a 1,5 Μ. O solvente eletrolítico pode ser um solvente orgânico apróti- co. Exemplos de solventes orgânicos apróticos incluem carbonates cíclicos, carbonates com cadeia linear, éteres, éteres cíclicos, ésteres, alcoxialcanos, nitrilos, fosfates orgânicos e 1,1-dióxido de tetrahidrotiofeno (isto é, sulfola- no). Exemplos de carbonates cíclicos incluem carbonato de etileno, carbona- to de propileno e carbonato de butileno. Exemplos de carbonates com ca- deia linear incluem carbonato de dimetila, carbonato de dietila, carbonato de etil metila e similares. Exemplos de éteres incluem éter dietílico e éter dimetí- lico. Exemplos de alcoxialcanos incluem dimetoxietano, dietoxietano e meto- xietoxietano. Exemplos de éteres cíclicos incluem tetraidrofurano e dioxola- no. Exemplos de ésteres incluem acetato de metila, proprionato de metila, propionato de etila, butirato de metila e gama-butirolactona. Um exemplo de um nitrila inclui acetonitrila. Exemplos de fosfatos orgânicos incluem fosfato de trietila e fosfato de trimetila. O eletrólito pode ser um eletrólito polimérico. O eletrólito polimérico também pode incluir um solvente. Um exemplo de um eletrólito consiste em uma solução que contém 1 M de LiPE6 dissolvido em uma mistura de carbonato de etileno e carbonato de dietila em uma razão por volume de 1:1. O eletrólito pode opcionalmente incluir um aditivo como carbonato de vinil etileno, carbonato de vinileno e derivados dessas subs- tâncias. As demais soluções de eletrólito estão descritas nos pedidos de pa- tente Números de Série U.S. 10/898.469, 10/990.379, 10/085.303 e 10/800.905 todos incorporados ao presente documento à guisa de referên- cia.
O espaçador 32 e a mola 34 são usados para proporcionar um contato bom e uniforme entre a carcaça superior da célula 22, o eletrodo negativo 28, o separador 30, o eletrodo positivo 26 e a carcaça inferior da célula 24. O espaçador 32 e a mola 34 podem ser feitos de um material con- dutor que seja quimicamente estável no interior da célula 20, como aço ino- xidável.
A célula 20 pode ser montada mediante o uso de métodos de montagem convencionais. Por exemplo, em modalidades nas quais a célula 50 é uma célula delgada em formato de moeda, conforme representado es- quematicamente na figura 1, o eletrodo positivo 26 está posicionado na car- caça inferior da célula 24. O separador 30 pode, então, ser posicionado por cima do eletrodo positivo 26. Uma quantidade suficiente de solução de ele- trólito pode ser adicionada, de modo a saturar tanto o eletrodo positivo 26 como o separador 30, e preencher completamente todo o volume disponível na carcaça inferior da célula 24. A carcaça superior da célula 22, com a guarnição isolante anular 36, é posicionada na carcaça inferior da célula 24, e a célula 20 é hermeticamente lacrada por meio de frisagem mecânica. A carcaça da célula superior 22 e a carcaça da célula inferior 24 podem ser fabricadas a partir de metal, por exemplo, aço inoxidável, aço rolado a frio, aço niquelado ou alumínio.
Depois de a célula 20 ter sido montada, a mesma é carregada localmente para remover o lítio do material eletroativo do eletrodo positivo 26, e depositá-lo no eletrodo negativo 28. Em algumas modalidades, a célula 20 é carregada eletroquimicamente. Por exemplo, a célula 20 pode ser car- regada em um ciclo que inclui uma carga a uma tensão predeterminada de 4,4 a <1 mA/cm2 e, então, ser deixada repousar durante uma hora, o que é seguido de outra carga a 4,4 V durante até 45 minutos, ou até que seja obti- da uma corrente mínima de cerca de 0,07 mA/cm2, o que é seguido de outro repouso. Esse ciclo de carga pode ser repetido para a obtenção de uma cé- lula totalmente carregada a uma tensão predeterminada. Manter a célula a uma tensão muito alta durante um longo tempo pode degradar a vida útil da mesma. Para uso na presente invenção, o termo "célula totalmente carrega- da" significa uma célula carregada de modo a remover suficiente lítio do cá- todo para oferecer uma capacidade descarregável de cerca de 170 mah/g de material eletroativo de cátodo. Uma célula totalmente carregada pode conti- nuar a mostrar uma OCV maior que 4,2 V. Em algumas modalidades, uma célula totalmente carregada tem menos que cerca de 3,0%, em peso, de lítio no material eletroativo do eletrodo positivo 26, e a OCV é mais alta que cer- ca de 4,0 V, por exemplo menos que cerca de 2,5%, em peso (por exemplo, menos que cerca de 2%, em peso) de lítio no material eletroativo do eletrodo positivo e uma OCV maior que 4,2 V.
Alternativa ou adicionalmente à carga por corrente constante, a célula 20 pode ser carregada sob tensão constante. Por exemplo, a célula 20 pode ser carregada mantendo-se a tensão da célula em 4,4 V após uma carga inicial até 4,4 V a cerca de 1 mA/cm2.
Em outras modalidades, a célula 20 é carregada ex situ. Por e- xemplo, antes da montagem da célula 20, o lítio pode ser removido do mate- rial eletroativo do eletrodo positivo 26. O lítio pode ser removido (por exem- plo, desintercalado) quimicamente, como mediante o tratamento do material eletroativo com NO2PF6. Em algumas modalidades, o material eletroativo pode ser particularmente sensível ao ar e/ou sensível à água, depois de o lítio ser removido, de modo que o material eletroativo pode precisar ser ma- nuseado em um ambiente controlado (como uma caixa seca) para impedir a degradação do material eletroativo.
Durante o uso, a célula 20 é descarregada em um dispositivo ele- trônico (por exemplo, por um consumidor) sem ser primeiro carregada, A célula 20 pode ser descarregada até uma tensão de corte, até a exaustão, ou até um ponto no qual ela já não seja desejada sendo, então, descartada. Durante o uso, após a descarga inicial da célula 20, a célula 20 não é recar- regada antes de ser descartada. De fato, a célula 20 pode ser configurada para impedir a recarga. Por exemplo, a célula 20 pode conter instruções que indicam que sè trata de uma célula primária, ou não-recarregável. Alternativa ou adicionalmente, a célula 20 pode não ter uma porta de termistor, que é às vezes usada para proteger uma bateria e/ou um dispositivo eletrônico contra sobrecarga de corrente e superaquecimento.
Embora várias modalidades tenham sido descritas, a invenção não é limitada pelas mesmas.
Como exemplo, a célula 20 pode ser uma célula cilíndrica (por exemplo, AA, AAA, 2/3A, CR2, 18650). Em outras modalidades, a célula 20 pode ser não-cilíndrica, como células em formato de moeda, células prismá- ticas, células planas delgadas, células em bolsa ou células em formato de pista de corrida. A célula 20 pode ser uma célula enrolada em espiral.
Como outro exemplo, em algumas modalidades que incluem LiPF6 na solução de eletrólito, o eletrodo positivo 26 e/ou a célula 20 contêm uma pequena quantidade de água como impureza. Sem se ater à teoria a- credita-se que, na presença de água, o LiPF6 pode ser hidrolisado, formando ácido fluorídrico, o qual tende a corroer os componentes da célula 20 e po- de, também, reagir com o ânodo. Com a redução da quantidade de água, por exemplo, no eletrodo positivo 26, a formação de ácido fluorídrico pode ser reduzida, o que aumenta o desempenho da célula 20. Em algumas mo- dalidades, o eletrodo positivo 26 contém menos que cerca de 2.000 ppm e mais de 100 ppm de água. Por exemplo, o eletrodo positivo 26 pode conter menos que cerca de 1.500 ppm, 1.000 ppm ou 500 ppm de água. A quanti- dade de água no eletrodo positivo 26 pode ser controlada, por exemplo, simplesmente expondo-se o cátodo a ambientes secos, como uma caixa seca, e/ou aquecendo-se o material de cátodo (por exemplo, a cerca de 100°C, sob vácuo). Em algumas modalidades, o teor de água na célula 20 pode ser ligeiramente mais alto que o teor de água do eletrodo positivo 26, como no caso de o eletrólito conter uma pequena quantidade de água como impureza (por exemplo, um máximo de cerca de 50 ppm). Para uso na pre- sente invenção, o teor de água do eletrodo positivo 26 pode ser determinado experimentalmente por titrimetria padrão de Karl Fisher. Por exemplo, pode- se determinar o conteúdo de água com um analisador de umidade Mitsubishi (como o Modelo CA-05 ou CA-06) equipado com uma unidade de pirolização de amostra (Modelo VA-05 ou VA-21) usando uma temperatura de aqueci- mento de 110 a 115°C.
Os exemplos a seguir são ilustrativos e não se destinam a ser limitadores.
MONTAGEM E TESTE DA CÉLULA
As células cilíndricas do tipo 18650 foram preparadas como des- crito a seguir. Um eletrodo positivo 26 formado por 88% de Li[Coi/3Mn1/3Nii/3]02, 6% de carvão condutor e 6% de difluoreto de polivinila (aglutinante) foi aplicado como revestimento por matriz sobre papel alumínio de 25 pm, seco e calandrado até a espessura final de 0,20 mm a 0,25 mm (0,008" a 0,01"). O eletrodo positivo densificado 26 foi cortado em pedaços de comprimento entre 55 cm e 65 cm, e cerca de 3 cm de revestimento fo- ram removidos por um processo químico-abrasivo. Uma aba de alumínio foi soldada por ultra-som ao eletrodo positivo, para fornecer condutividade elé- trica entre o eletrodo positivo e o terminal positivo. O eletrodo negativo 28 consistia em lítio metálico ou liga de lítio/alumínio de 0,13 mm a 0,18 mm (0,005" a 0,007"), cortado em pedaços de comprimento de 57 cm a 67 cm. Uma aba de aço niquelado foi pressionada na folha metálica do eletrodo ne- gativo 28 a cerca de 3 cm da borda, e presa com uma fita do tipo Kapton.
Os eletrodos foram dispostos em camadas e arrumados com o separador 30 de modo que, quando enrolado em um mandril com 4 mm de diâmetro, o eletrodo negativo 28 fizesse parte de um invólucro externo e ti- vesse uma aba estendendo-se a partir do diâmetro externo de um rolo cilín- drico. A aba do eletrodo positivo 26 se estendia na direção oposta e através do centro do rolo, próximo ao espaço vazio deixado pelo mandril. Uma fita de enrolamento externa foi aplicada ao rolo para evitar que os eletrodos se desenrolassem.
Um anel isolante não-condutor foi inserido de modo a isolar a aba do eletrodo negativo 28 da pilha enrolada. O rolo e o isolante foram inseridos em um recipiente de aço niquelado, ao qual a aba do eletrodo negativo 28 foi soldada por resistência. A aba do eletrodo positivo central 26 foi inserida a- través de um segundo isolante anular, e uma esfera foi aplicada ao recipien- te para imobilizar o rolo durante o manuseio. A esfera é usada para indicar a deformação ou a formação de um pescoço no metal do recipiente, para imo- bilizar o rolo no fundo do recipiente e, ao mesmo tempo, para proporcionar um suporte para uma operação de frisagem que deforme o metal acima da dita esfera, de modo a comprimir o plástico de um lacre principal e, desse modo, lacrar a célula. A aba do eletrodo positivo 26 foi soldada por resistên- cia a uma terminação equipada com um anel externo isolante usado para lacrar a célula.
A pilha imobilizada foi preenchida com um eletrólito de composi- ção 1,0 M LiPF6, em uma mistura de EC:DEC a 50:50, por volume. A célula preenchida foi fechada por frisagem e carregada conforme descrito acima no protocolo de carga a 4,4 V.
As células foram testadas mediante o uso do regime apresentado na tabela 1, sendo que as etapas de 1 a 7 foram repetidas 5 vezes, seguidas de um período de recuperação de 25 minutos. Após o período de recupera- ção, as etapas de 1 a 7 foram repetidas até que a célula atingiu um valor de corte predeterminado e, nesse ponto, qualquer capacidade residual foi me- dida mediante a descarga da célula a 100Ω, até atingir novamente o valor de corte predeterminado. As células ou foram descarregadas 8 horas após a carga ("sem uso prévio"), ou armazenadas durante 20 dias a 60°C, antes de descarregar ("armazenadas").
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EXEMPLO 1
O desempenho de descarga sem uso prévio, usando um eletrodo negativo 30 com 0,18 mm (0,007") de liga de lítio/alumínio que contém 1.500 ppm de Al, é apresentado na figura 2 e mostra um desempenho de 460 fotos simuladas e uma capacidade de descarga de 2,6 A h.
Após 20 dias de armazenamento a uma temperatura de 60°C, foi observada alguma perda de capacidade e desempenho, como o número médio de pulsos fornecidos (252) e a capacidade de descarga (1,699 A h). Uma curva de descarga após o armazenamento é mostrada na figura 3.
EXEMPLO 2
O desempenho de descarga sem uso prévio, usando um eletrodo negativo 30 com 0,03 mm (0,001") de folha metálica de cobre é apresentado na figura 4 e mostra um desempenho de 312 fotos simuladas e uma capaci- dade de descarga de 1,981 A h.
Após 20 dias de armazenamento a uma temperatura de 60°C, foi observada alguma perda de capacidade e desempenho, como pode ser visto pelo nú- mero de pulsos fornecidos (107) e pela capacidade de descarga de 0,920 A h, mostrados na figura 4.
EXEMPLO 3
O desempenho de descarga sem uso prévio, usando um eletrodo negativo 30 com 0,10 mm (0,004") de folha metálica de cobre imersa em estanho quente, é apresentado na figura 5 e mostra um desempenho de 312 fotos simuladas e uma capacidade de descarga de 1,981 A h. EXEMPLO 4
O desempenho de descarga sem uso prévio, usando um eletrodo negativo 30 com 0,018 mm (0,0007") de folha metálica de cobre tendo 10 pm de Li depositado por vapor em cada lado, é apresentado na figura 6 e mostra um desempenho médio de 423 fotos simuladas e uma capacidade de descarga de 2,418 A h. Após 20 dias de armazenamento, o desempenho foi medido, resultando em uma média de 217 fotos com capacidade média de descarga de 1,547 A h.
EXEMPLO 5
O desempenho de descarga sem uso prévio, usando um eletrodo negativo 30 com 0,018 mm (0,0007") de folha metálica de cobre tendo cerca de 3,8 Mm de zinco depositado eletroquimicamente em cada lado, é apre- sentado na figura 7 e mostra um desempenho médio de 398 fotos simuladas e uma capacidade de descarga de 2,235 A h. Após 20 dias de armazena- mento, o desempenho foi medido, resultando em uma média de 224 fotos com capacidade média de descarga de 1,731 A h.
Uma comparação tabulada entre todos os exemplos é apresen- tada na tabela 2.
TABELA 2: COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO
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Todas as referências mencionadas neste documento, como pedi- dos de patente publicados ou não, bem como patentes e outras publicações, estão aqui incorporados a título de referência em sua totalidade. Outras modalidades estão nas reivindicações.

Claims (10)

1. Bateria primária, compreendendo: um eletrodo positivo compreendendo um primeiro material capaz de ligar-se ao lítio; um eletrodo negativo compreendendo lítio; e um eletrólito não-aquoso, em que a bateria é capaz de fornecer uma tensão média de car- ga maior que 3,5 volts.
2. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro material é selecionado do grupo consistindo em Li(Ni,Co,Mn)02 e Li(Mn1Ni)O2.
3. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro material tem menos que 3%, em peso, de lítio antes de uma descarga inicial da bateria.
4. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, em que o eletrodo positivo está em um estado totalmente carregado antes de uma descarga inicial da bateria.
5. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, em que o eletrodo negativo compreende uma solução sólida compreendendo lítio.
6. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, em que o eletrodo negativo compreende uma liga compreendendo lítio.
7. Bateria, de acordo com a reivindicação 1, em que o eletrodo negativo compreende um substrato e, sobre este, uma primeira camada que é capaz de combinar-se ao lítio.
8. Bateria, de acordo com a reivindicação 7, em que o substrato compreende cobre, enquanto a primeira camada compreende uma liga com- preendendo cobre.
9. Bateria, de acordo com a reivindicação 8, em que a liga com- preende, ainda, estanho.
10. Método para fabricação de uma bateria primária, compreen- dendo: montar, dentro de uma carcaça de bateria, um eletrodo positivo compreendendo um primeiro material capaz de ligar-se ao lítio, um eletrodo negativo e um eletrólito não-aquoso; e carregar completamente a bateria, sendo que esta é capaz de fornecer uma tensão média de carga maior que 3,5 volts.
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9077022B2 (en) 2004-10-29 2015-07-07 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
CN101048898B (zh) 2004-10-29 2012-02-01 麦德托尼克公司 锂离子电池及医疗装置
US9065145B2 (en) * 2004-10-29 2015-06-23 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7635541B2 (en) * 2004-10-29 2009-12-22 Medtronic, Inc. Method for charging lithium-ion battery
US7927742B2 (en) 2004-10-29 2011-04-19 Medtronic, Inc. Negative-limited lithium-ion battery
US8980453B2 (en) 2008-04-30 2015-03-17 Medtronic, Inc. Formation process for lithium-ion batteries
US7641992B2 (en) * 2004-10-29 2010-01-05 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
US7807299B2 (en) * 2004-10-29 2010-10-05 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7642013B2 (en) * 2004-10-29 2010-01-05 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
US7662509B2 (en) * 2004-10-29 2010-02-16 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7682745B2 (en) * 2004-10-29 2010-03-23 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
US8105714B2 (en) * 2004-10-29 2012-01-31 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US20080044728A1 (en) * 2004-10-29 2008-02-21 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7879495B2 (en) * 2004-10-29 2011-02-01 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
US7754390B2 (en) * 2006-03-14 2010-07-13 Panasonic Corporation Manufacturing method of negative electrode for nonaqueous electrolytic rechargeable battery, and nonaqueous electrolytic rechargeable battery using it
KR100814827B1 (ko) * 2007-04-05 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
DE102008031437A1 (de) * 2008-07-04 2010-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Mobiler Energieträger und Energiespeicher
EP2211398B1 (de) * 2009-01-19 2018-01-10 Renata AG Galvanisches Element für hohe Beanspruchungen
CN102754250B (zh) * 2010-02-19 2015-12-09 松下知识产权经营株式会社 硬币形锂二次电池
CN101916879B (zh) * 2010-08-25 2012-03-14 武汉昊诚能源科技有限公司 高容量圆柱型锂锰电池结构及其制备方法
CN103069628B (zh) * 2010-11-10 2016-07-06 松下知识产权经营株式会社 锂一次电池
US20120256813A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-11 General Electric Company Low temperature contact structure for flexible solid state device
US9287580B2 (en) 2011-07-27 2016-03-15 Medtronic, Inc. Battery with auxiliary electrode
US20130149560A1 (en) 2011-12-09 2013-06-13 Medtronic, Inc. Auxiliary electrode for lithium-ion battery
EP2608296A1 (fr) 2011-12-21 2013-06-26 The Swatch Group Research and Development Ltd. Collecteur de courant en métal amorphe
JP2019175786A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 マクセルホールディングス株式会社 非水電解液電池
CN109755529B (zh) * 2019-01-04 2020-09-25 散裂中子源科学中心 一种复合氧化物Li1-xMn0.8Ni0.2O2及其制备方法和应用
CN110186808A (zh) * 2019-05-14 2019-08-30 欣旺达电子股份有限公司 半电池以及锂离子电池正极材料高温产气性能的测试方法
EP3764434A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-13 LITRONIK Batterietechnologie GmbH Eliminierung des voltage-delays und stabilisierung der impedanz durch elektrolytzusätze in alkali-metallelektrochemischen zellen
US20230344262A1 (en) * 2022-04-25 2023-10-26 Apple Inc. System and method for variable discharging techniques of a battery cell

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07112929B2 (ja) * 1987-02-25 1995-12-06 日立マクセル株式会社 リチウムマンガン酸化物固溶体の合成法
ZA94750B (en) * 1993-09-02 1994-09-29 Technology Finance Corp Electrochemical cell
EP0914683B1 (en) * 1996-07-22 2003-01-29 Japan Storage Battery Co., Ltd. Positive electrode for lithium battery
JPH10308207A (ja) * 1997-05-08 1998-11-17 Matsushita Denchi Kogyo Kk 非水電解液二次電池
US6955866B2 (en) * 1998-09-03 2005-10-18 Polyplus Battery Company Coated lithium electrodes
WO2000033402A1 (en) * 1998-12-02 2000-06-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary cell and its charging method
US6790556B1 (en) * 1999-12-06 2004-09-14 E.C.R. - Electro Chemical Research, Ltd. Electrochemical energy storage device having improved enclosure arrangement
CA2340798A1 (fr) * 2001-03-13 2002-09-13 Universite De Montreal Compositions cathodiques et leurs utilisations, notamment dans les generateurs electrochimiques
JP4152086B2 (ja) * 2001-03-23 2008-09-17 三洋電機株式会社 リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
US6991662B2 (en) * 2001-09-10 2006-01-31 Polyplus Battery Company Encapsulated alloy electrodes
US6759167B2 (en) * 2001-11-19 2004-07-06 The Gillette Company Primary lithium electrochemical cell
JP2003178756A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Toshiba Corp 正極活物質及び非水電解質電池
US7358009B2 (en) * 2002-02-15 2008-04-15 Uchicago Argonne, Llc Layered electrodes for lithium cells and batteries
JP3726958B2 (ja) * 2002-04-11 2005-12-14 ソニー株式会社 電池
JP2003317705A (ja) * 2002-04-19 2003-11-07 Sony Corp 電 池
KR20040020631A (ko) * 2002-08-31 2004-03-09 삼성에스디아이 주식회사 고분자 전해질 및 이를 채용한 리튬 전지
JP3755506B2 (ja) * 2002-09-18 2006-03-15 ソニー株式会社 二次電池用負極材料およびそれを用いた二次電池
KR100477969B1 (ko) * 2002-10-25 2005-03-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 전지
US20040151951A1 (en) * 2002-12-17 2004-08-05 The University Of Chicago Lithium based electrochemical cell systems
JP3664253B2 (ja) * 2002-12-26 2005-06-22 ソニー株式会社 二次電池用負極およびそれを用いた二次電池
US7718321B2 (en) * 2004-02-04 2010-05-18 Quallion Llc Battery having electrolyte including organoborate salt
JP4186115B2 (ja) * 2003-06-11 2008-11-26 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池

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