[go: up one dir, main page]

SE1750397A1 - An electrochemical device and method for charging the electrochemical device - Google Patents

An electrochemical device and method for charging the electrochemical device Download PDF

Info

Publication number
SE1750397A1
SE1750397A1 SE1750397A SE1750397A SE1750397A1 SE 1750397 A1 SE1750397 A1 SE 1750397A1 SE 1750397 A SE1750397 A SE 1750397A SE 1750397 A SE1750397 A SE 1750397A SE 1750397 A1 SE1750397 A1 SE 1750397A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
electrochemical cell
negative electrode
electrolytic solution
pulse
salt
Prior art date
Application number
SE1750397A
Other languages
English (en)
Other versions
SE540074C2 (sv
Inventor
Rehnlund David
Nyholm Leif
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to SE1750397A priority Critical patent/SE1750397A1/sv
Publication of SE540074C2 publication Critical patent/SE540074C2/sv
Publication of SE1750397A1 publication Critical patent/SE1750397A1/sv
Priority to US16/496,579 priority patent/US11108033B2/en
Priority to PCT/SE2018/050323 priority patent/WO2018182490A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/049Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0568Liquid materials characterised by the solutes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134Electrodes based on metals, Si or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382Lithium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Claims (35)

1. En elektrokemisk cell innefattande:- en negative elektrod innefattande alkalimetall ellerjordalkalimetall,- en positiv elektrod, och - en elektrolytlösning mellan den negativa elektroden och positiva elektroden, och ettsalt innefattande joner av motsvande alkalimetall ellerjoralkalimetall hos den negativa elektroden upplöst i elektrolytlösningen med en molaritet lägre än 0,25M, varvid åtminstone ett stödsalt upplöst i elektrolytlösningen förbättrar konduktiviteten hos elektrolytlösningen, och varvid den elektrokemiska cellen är konfigurerad att ta emot åtminstone en nukleationspulsmed en pulslängd före applicering av en deponeringsström för laddning av den elektrokemiska cellen.
2. Den elektrokemiska cellen enligt patentkravet 1, varvid det upplösta saltet i elekrolytlösningen har en molaritet högre än 0,001M.
3. Den elektrokemiska cellen enligt patentkravet 1 eller 2, varvid det upplösta saltet i elektrolytlösningen har en molaritet lägre än 0,1M.
4. Den elektrokemiska cellen enligt något av patentkraven 1-3, varvid det upplösta saltet i elektrolytlösningen har en molaritet högre än 0,01M.
5. Den elektrokemiska cellen enligt något av patentkraven 1-4, varvid det åtminstoneett upplösta stödsaltet har en molaritet åtminstone fyra gånger högre än molariteten hos det upplösta saltet i elektrolylösningen.
6. Den elektrokemiska cellen enligt något av patentkraven 1-5, varvid den negativaelektroden innefattar ett grundämne valt från gruppen: litium, natrium, kalium, magnesium eller kalcium med ett motsvarande salt.
7. Den elektrokemiska cellen enligt något av patentkraven 1-5, varvid den negativa elektroden innefattar metallisk litium och saltet är ett litiumsalt.
8. Den elektrokemiska cellen enligt patentkravet 7, varvid den negativa elektroden innefattar monolitisk litiummetall.
9. Den elektrokemiska cellen enligt patentkravet 7, varvid den negativa elektroden innefattar ett litiumpulver och ett bindemedel.
10. Den elektrokemiska cellen enligt patentkravet 7, varvid den negativa elektroden ytterligare innefattar ett ledande additiv.
11. En metod för behandling av en elektrokemisk anordning som har åtminstone enelektrokemisk cell enligt något av patentkraven 1-10, varvid metoden innefattar attapplicera åtminstone en elektrisk nukleationspuls, där varje har en pulslängd före applicering av en elektrisk deponeringsström för den elektrokemiska anordningen.
12. I\/|etoden enligt patentkravet 11, varvid deponering sker när deponeringsströmmenappliceras mellan den negativa elektroden och den positiva elektroden, och varvid metodenytterligare innefattar att ladda och att välja den applicerade deponeringsströmmen att vara mindre än 10 mA/cmz.
13. I\/|etoden enligt patentkravet 12, varvid metoden ytterligare innefattar att välja den applicerade deponeringsströmmen att vara mindre än 5 mA/cmz.
14. I\/|etoden enligt patentkravet 13, varvid metoden ytterligare innefattar att välja den applicerade deponeringsströmmen att vara mindre, eller lika med, 1 mA/cmz.
15. I\/|etoden enligt något av patentkraven 12-14, varvid metoden ytterligare innefattaratt välja den applicerade deponeringsströmmen att vara kontinuerlig, intermittent eller pulsad.
16. I\/|etoden enligt något av patentkraven 11-15, varvid molariteten hos saltet i varjeelektrokemisk cell definierar en jämviktspotential och metoden ytterligare innefattar attvälja en nukleationspulspotential att vara lägre än jämviktspotentialen för varje elektrokemisk cell.
17. I\/|etoden enligt något av patentkraven 11-16, varvid varje nukleationspluspotential väljs genom att applicera en spänning över den elektrokemiska anordningen, vilken har en amplitud mindre än 10V med den negativa elektroden som negativ pol för varje elektrokemisk cell.
18. Metoden enligt patentkravet 17, varvid nukleationspulspotentialen väljs genom attapplicera en spänning över den elektrokemiska anordningen, vilken har en amplitud högre än 1V med den negativa elektroden som negativ pol för varje elektrokemisk cell.
19. I\/|etoden enligt patentkravet 17 eller 18, varvid varje nukleationspluspotential väljsgenom att applicera en spänning över den elektrokemiska anordningen, vilken har enamplitud mindre än 6V med den negativa elektroden som negativ pol för varje elektrokemisk cell.
20. I\/|etoden enligt något av patentkraven 11-19, varvid metoden ytterligare innefattar att välja pulslängden hos varje nukleationspuls att vara mindre än 100 ms.
21. I\/|etoden enligt patentkravet 20, varvid pulslängden är längre än 1 ms.
22. I\/|etoden enligt något av patentkraven 20 eller 21, varvid pulslängden är mindre än20 ms.
23. I\/|etoden enligt något av patentkraven 20-22, varvid pulslängden är längre än 10 ms.
24. I\/|etoden enligt något av patentkraven 11-23, varvid metoden ytterligare innefattar att välja att varje nukleationspuls följs av en viloperiod med en vilolängd före deponering.
25. I\/|etoden enligt patentkravet 24, varvid metoden ytterligare innefattar att välja enpålagd spänning i viloperioden att vara mindre eller lika med 0V med den negativa elektroden som negativ pol för varje elektrokemisk cell.
26. I\/|etoden enligt patentkravet 24 eller 25, varvid metoden ytterligare innefattar att välja vilolängden att vara lika med, eller längre än, den tidigare pulslängden.
27. I\/|etoden enligt något av patentkraven 24-26, varvid metoden ytterligare innefattar att välja vilolängden att vara längre än 1 ms.
28. I\/|etoden enligt patentkravet 27, varvid metoden ytterligare innefattar att välja vilolängden för att uppnå jämviktsförhållanden i elektrolytlösningen.
29. En laddare för laddning av en elektrokemisk anordning som har åtminstone enelektrokemisk cell enligt något av patentkraven 1-10, varvid laddaren är konfigurerad att utföra metoden enligt något av patentkraven 11-28.
30. Ett datorprogram för styrning av en laddare, innefattande instruktioner att, videxekvering av åtminstone en processor, orsakar den åtminstone en processorn att utföra metoden enligt något av patentkraven 11-28.
31. Ett datorläsbart lagringsmedium med ett datorprogram för styrning av en laddare enligt patentkrav 29.
32. En elektrokemisk anordning innefattande åtminstone en elektrokemisk cell enligt något av patentkraven 1-10.
33. Ett energisystem innefattand eåtminstone en elektrokemisk anordning enligt patentkrav 32, en laddare enligt patenkrav 29, och en styranordning konfigurerad att utföra metoden enligt patentkrav 11-28.
34. En elektrokemisk cell enligt något av patentkraven 1-10, innefattandenukleationsställen på den negativa elektroden efter utförande av metoden enligt något av patentkraven 11-28.
SE1750397A 2017-03-31 2017-03-31 An electrochemical device and method for charging the electrochemical device SE1750397A1 (sv)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1750397A SE1750397A1 (sv) 2017-03-31 2017-03-31 An electrochemical device and method for charging the electrochemical device
US16/496,579 US11108033B2 (en) 2017-03-31 2018-03-26 Electrochemical device and method for charging the electrochemical device
PCT/SE2018/050323 WO2018182490A1 (en) 2017-03-31 2018-03-26 An electrochemical device and method for charging the electrochemical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1750397A SE1750397A1 (sv) 2017-03-31 2017-03-31 An electrochemical device and method for charging the electrochemical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE540074C2 SE540074C2 (sv) 2018-03-13
SE1750397A1 true SE1750397A1 (sv) 2018-03-13

Family

ID=61557396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1750397A SE1750397A1 (sv) 2017-03-31 2017-03-31 An electrochemical device and method for charging the electrochemical device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11108033B2 (sv)
SE (1) SE1750397A1 (sv)
WO (1) WO2018182490A1 (sv)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202212271D0 (en) * 2022-08-23 2022-10-05 Faradion Ltd Electrolytes

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3740323B2 (ja) 1998-07-31 2006-02-01 キヤノン株式会社 二次電池の充電方法及びその装置
US6366056B1 (en) 1999-06-08 2002-04-02 Enrev Corporation Battery charger for lithium based batteries
KR100467453B1 (ko) * 2002-09-12 2005-01-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US20100062340A1 (en) * 2005-11-08 2010-03-11 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Negative electrode for nonaqueous secondary battery
KR101375675B1 (ko) * 2006-07-27 2014-03-19 니치콘 가부시키가이샤 이온성 화합물
US8735003B2 (en) * 2010-06-16 2014-05-27 Alliance For Sustainable Energy, Llc Lithium-ion batteries having conformal solid electrolyte layers
KR102005448B1 (ko) * 2012-09-13 2019-07-31 삼성전자주식회사 리튬전지
JP6103521B2 (ja) * 2012-12-27 2017-03-29 日東電工株式会社 非水電解液二次電池およびその製造方法
EP3069401B1 (en) * 2013-11-15 2018-11-07 The Regents of the University of California Electrochemical devices comprising compressed gas solvent electrolytes
JP2015138654A (ja) * 2014-01-22 2015-07-30 株式会社デンソー 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池システム
US10062922B2 (en) * 2015-01-26 2018-08-28 University Of Dayton Lithium batteries having artificial solid electrolyte interphase membrane for anode protection
WO2016130484A1 (en) 2015-02-09 2016-08-18 SolidEnergy Systems High salt concentration electrolytes for rechargeable lithium battery

Also Published As

Publication number Publication date
SE540074C2 (sv) 2018-03-13
US11108033B2 (en) 2021-08-31
US20200112017A1 (en) 2020-04-09
WO2018182490A1 (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wachtler et al. Tin and tin-based intermetallics as new anode materials for lithium-ion cells
Mayers et al. Suppression of dendrite formation via pulse charging in rechargeable lithium metal batteries
Tao et al. Kinetics tuning the electrochemistry of lithium dendrites formation in lithium batteries through electrolytes
Zhang et al. A self-defense redox mediator for efficient lithium–O 2 batteries
EP3358046B1 (en) Method for lithiating anodes
Inaba et al. Irreversible capacity of electrodeposited Sn thin film anode
Lucas et al. In situ AFM studies of SEI formation at a Sn electrode
Basile et al. Extensive charge–discharge cycling of lithium metal electrodes achieved using ionic liquid electrolytes
Kim et al. Observation of dendritic growth on Li powder anode using optical cell
CN108701807B (zh) 用于碱化辊阳极的方法
Kim et al. Influence of ZnO precipitation on the cycling stability of rechargeable Zn–air batteries
Liu et al. Colossal capacity loss during calendar aging of Zn battery chemistries
US10062928B2 (en) Method for charging batteries
Lin et al. Strengthening dendrite suppression in lithium metal anode by in-situ construction of Li–Zn alloy layer
CN105849964A (zh) 具有涂覆电解质的Li离子电池
Lu et al. Reducing Zn-ion concentration gradient by SO42−-immobilized interface coating for dendrite-free Zn anode
EP3199667B1 (en) Method for producing silicon-plated metal plate
Zhu et al. In situ growth of S-doped ZnO thin film enabling dendrite-free zinc anode for high-performance aqueous zinc-ion batteries
CN104064732A (zh) 一种脉冲电沉积制备锂硅薄膜锂离子电池负极的方法
Zheng et al. Moss-like growth of metal electrodes: On the role of competing faradaic reactions and fast charging
CN113629305A (zh) 一种金属枝晶同步自动愈合的充电协议及其应用
Afzali et al. Improved plating/stripping in anode-free lithium metal batteries through electrodeposition of lithiophilic zinc thin films
Yan et al. Hyperbranched polyamidoamine protective layer with phosphate and carboxyl groups for dendrite-free Zn metal anodes
Wallis et al. Membrane divided soluble lead battery utilising a bismuth electrolyte additive
US11108033B2 (en) Electrochemical device and method for charging the electrochemical device