(57) Реферат / Формула:
В изобретении раскрыты устройства накопления энергии. В некоторых вариантах реализации изобретения устройства накопления энергии содержат положительный электрод, содержащий материал на основе углерода, содержащий пористый углеродный лист(ы). Раскрыты способы изготовления устройств накопления энергии.
Евразийское (21) 201990587 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2019.07.31
(22) Дата подачи заявки 2017.08.28
(51) Int. Cl.
H01M4/62 (2006.01) H01M2/14 (2006.01) H01M4/1393 (2010.01)
(54) УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
(31) (32)
62/381,859 2016.08.31
(33) US
(86) PCT/US2017/048883
(87) WO 2018/044786 2018.03.08
(71) Заявитель:
ДЗЕ РИДЖЕНТС ОФ ДЗЕ ЮНИВЁРСИТИ ОФ КАЛИФОРНИЯ (US)
(72) Изобретатель:
Эль-Кади Мар Ф., Канер Ричард Б., Ковал Мэтью (US)
(74) Представитель:
Харин А.В., Котов И.О., Буре Н.Н., Стойко Г.В. (RU)
(57) В изобретении раскрыты устройства накопления энергии. В некоторых вариантах реализации изобретения устройства накопления энергии содержат положительный электрод, содержащий материал на основе углерода, содержащий пористый углеродный лист(ы). Раскрыты способы изготовле-
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ
ПРОИЗВОДСТВО
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА [0001] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/381,859, поданной 31 августа 2016 г., которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В результате быстро растущих энергетических потребностей современной жизни, разработка высокопроизводительных устройств накопления энергии привлекла значительное внимание.
[0003] Литий-ионные аккумуляторные батареи (LIB, lithium-ion battery) очень популярны в портативной электронике из-за их высокой плотности энергии и небольшого эффекта памяти. Они играют важную роль в развитии электромобилей, электроинструментов, а также в военной и аэрокосмической областях. В некоторых случаях LIB доминируют на рынке накопления энергии. Однако, как и любая другая система накопления, аккумуляторные батареи LIB по-прежнему страдают от многих недостатков. В то время как обычные электронные устройства достигли очень быстрого прогресса в соответствии с законом Мура (Moore's law), аккумуляторные батареи продвинулись лишь незначительно, в основном из-за отсутствия новых материалов с высокой емкостью накопления заряда.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0004] В данном документе признается необходимость в устройствах накопления энергии с более высокими характеристиками (также в данном документе "устройства"). В данном документе представлены материалы на основе углерода, споспобы изготовления и устройства с улучшенными характеристиками.
[0005] В некоторых вариантах реализации изобретения данное описание предоставляет аккумуляторные батареи (например, перезаряжаемые аккумуляторные батареи), которые могут избежать недостатков современной технологии аккумуляторных батарей. В данном документе представлены материалы и способы изготовления таких аккумуляторных батарей. В некоторых вариантах реализации изобретения описаны литий-ионные аккумуляторные батареи (LIB) на основе углерода, которые могут избежать недостатков современной технологии LIB. Описанные в данном документе прототипные
аккумуляторные батареи на основе углерода могут обеспечить улучшенные характеристики по сравнению с LIB, выпускаемыми промышленностью. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторные батареи, описанные в данном документе, могут удерживать в два раза больше заряда по сравнению с LIB, выпускаемыми промышленностью. Описанные в данном документе аккумуляторные батареи могут иметь удвоенную емкость относительно выпускаемых промышленностью аккумуляторных элементов, обеспечивать удвоенную мощность относительно выпускаемых промышленностью аккумуляторных элементов, иметь срок службы и применятьсяприменяться в два раза дольше, а также иметь любое сочетание указанных свойств. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторные батареи, описанные в данном документе, могут не только иметь удвоенную емкость относительно выпускаемых промышленностью аккумуляторных элементов, но также могут обеспечивать удвоенную мощность и применяться в два раза дольше. [0006] Аккумуляторные батареи, описанные в данном документе, могут играть важную роль в одном или большем количестве приложений или областей, например, портативной электронике (например, мобильных телефонах, компьютерах и камерах), медицинских устройствах (например, поддерживающих жизнь и улучшающих жизнь медицинских устройствах, включая кардиостимуляторы, дефибрилляторы, слуховые аппараты, устройства для обезболивания и наркологические насосы), электромобилях (например, аккумуляторные батареи с длительным сроком службы необходимы для улучшения индустрии электромобилей), космосе (например, аккумуляторные батареи могут применяться в космосе для питания космических систем, в том числе вездеходов, посадочных машин, скафандров и электронного оборудования), военных аккумуляторных батареях (например, военные используют специальные аккумуляторные батареи для питания большого количества электроники и оборудования; уменьшенные масса и объем аккумуляторных батарей, описанных в данном документе, являются наиболее предпочтительными), электрических воздушных суднах (например, воздушное судно, работающее на электродвигателях, а не двигателях внутреннего сгорания, с электричеством, поступающим от солнечных аккумуляторных элементов или аккумуляторных батарей), накоплении энергии в масштабе энергосистемы (например, аккумуляторные батареи могут быть применены для хранения электрической энергии в периоды, когда производство на электростанциях превышает потребление, а накопленная энергия может применяться в периоды, когда потребление превышает производство), возобновляемых источниках энергии (например, так как солнце не светит ночью и ветер не дует постоянно, аккумуляторные батареи в автономных энергосистемах могут
накапливать избыточное электричество от возобновляемых источников энергии для использования в течение часов после захода солнца и когда не дует ветер; мощные аккумуляторные батареи могут собирать энергию от солнечных элементов с более высокой эффективностью, чем современные аккумуляторные батареи), электроинструментах (например, аккумуляторные батареи, описанные в данном документе, могут обеспечивать быструю зарядку беспроводных электроинструментов, таких как дрели, отвертки, пилы, гаечные ключи, а также шлифовальные машины; современные аккумуляторные батареи имеют длительное время перезарядки) или в любой их комбинации.
[0007] Другие цели и преимущества устройства в соответствии с данным описанием изобретения будут дополнительно оценены и поняты при рассмотрении в сочетании с нижеследующим изложением и прилагаемыми графическими материалами. Хотя последующее изложение может содержать конкретные подробности, описывающие конкретные варианты реализации изобретения устройства в соответствии с данным описанием изобретения, это не должно рассматриваться как ограничение объема устройства в соответствии с данным описанием изобретения, а скорее как пример предпочтительных вариантов реализации. Для каждого аспекта устройства в соответствии с данным описанием изобретения возможно много вариантов, как предложено в данном документе, которые известны специалистам в данной области техники. Разнообразные изменения и модификации могут быть сделаны в пределах объема данного описания изобретения без отклонения от его сущности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ [0008] Отличительные признаки устройства в соответствии с данным описанием изобретения изложены с особым вниманием в прилагаемой формуле изобретения. Лучшее понимание отличительных признаков и преимуществ устройства в соответствии с данным описанием изобретения будет получено со ссылкой на следующее подробное изложение, которое предлагает иллюстративные варианты реализации изобретения, в которых используются принципы устройства в соответствии с данным описанием изобретения, и прилагаемые графические материалы или фигуры (также "фиг." в единственном числе и "фиг." во множественном числе в данном документе), на которых изображено следущее. [0009] На фиг. 1 схематически изображен пример изготовления пористых углеродных листов.
[0010] На фиг. 2 схематически изображен пример способа изготовления аккумуляторной батареи, содержащей материал на основе углерода, в соответствии с данным описанием изобретения.
[ООП] На фиг. 3 изображен пример нанесения суспензии с использованием крупномасштабной рулонной обработки.
[0012] На фиг. 4 изображен пример способа, в котором алюминиевая фольга применяется в качестве подложки, и технологический процесс начинается с разматывания алюминиевой фольги для нанесения суспензии.
[0013] На фиг. 5 изображен пример крупным планом, когда суспензия наносится на алюминиевую фольгу/токосъемник (суспензия черного цвета).
[0014] На фиг. 6 изображен пример электрода/покрытой пленки после сушки при 120 °С с использованием поточной нагревательной печи.
[0015] На фиг. 7 изображен пример перемотки алюминиевой фольги после того, как она была покрыта.
[0016] На фиг. 8 изображены схематические примеры различных форм углерода.
[0017] На фиг. 9 изображена схема примера структуры аккумуляторной батареи.
[0018] На фиг. 10 изображен пример способа изготовления аккумуляторного элемента.
[0019] На фиг. 11 изображены примеры готовых аккумуляторных элементов.
[0020] На фиг. 12 изображен пример характеристики аккумуляторного элемента на основе
литий-железо-фосфата (LFP).
[0021] На фиг. 13 изображен схематический пример структуры аккумуляторной батареи. [0022] На фиг. 14 изображен пример способа изготовления аккумуляторного элемента. [0023] На фиг. 15 изображены примеры готовых аккумуляторных элементов. [0024] На фиг. 16 изображен пример характеристики аккумуляторного элемента на основе литий-никель-кобальт-алюминий-оксида (NCA, lithium nickel cobalt aluminum oxide). [0025] На фиг. 17 изображен схематический пример структуры аккумуляторной батареи. [0026] На фиг. 18 изображен вид с верхней точки примера способа сборки аккумуляторного элемента.
[0027] На фиг. 19 изображен вид в поперечном разрезе примера способа сборки аккумуляторного элемента.
[0028] На фиг. 20 изображен пример способа сборки аккумуляторного элемента.
[0029] На фиг. 21 изображен пример готового аккумуляторного элемента.
[0030] На фиг. 22 изображен пример характеристики аккумуляторного элемента на основе
литий-никель-марганецкобальт-оксида (NMC, lithium nickel manganese cobalt oxide).
[0031] На фиг. 23 изображена схема, показывающая пример получения оксида графита способом на основе способа Хаммерса (например, модифицированным способом Хаммерса).
[0032] На фиг. 24 изображена схема, показывающая пример способа получения оксида графита.
[0033] На фиг. 25 изображен представленный в качестве примера способ покрытия пленки суспензией.
[0034] На фиг. 26 изображены измерения емкости представленных в качестве примера устройств накопления энергии.
[0035] На фиг. 27 изображены измерения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR, equivalent series resistance) представленных в качестве примера устройств накопления энергии.
[0036] На фиг. 28 изображены представленные в качестве примера динамические измерения ESR представленного в качестве примера устройства накопления энергии.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0037] В данном документе представлены материалы на основе углерода, способы изготовления и устройства с улучшенными характеристиками. В некоторых вариантах реализации данное описание изобретения предоставляет аккумуляторные батареи (например, литий-ионные аккумуляторные батареи (LIB)), содержащие материал на основе углерода, и способы их изготовления. Такие аккумуляторные батареи могут избежать недостатков современной технологии аккумуляторных батарей (например, LIB). Аккумуляторная батарея в соответствии с данным описанием изобретения может содержать один или большее количество аккумуляторных элементов аккумуляторной батареи. Аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи может содержать положительный электрод и отрицательный электрод, разделенные сепаратором, содержащим электролит. Положительный электрод может быть катодом во время разряда. Отрицательный электрод может быть анодом во время разряда.
[0038] В некоторых вариантах реализации изобретения множество аккумуляторных элементов аккумуляторной батареи могут быть расположены (например, взаимосвязаны) в блоке аккумуляторных батарей. Большой блок аккумуляторных батарей (например, литий-ионный блок аккумуляторных батарей) может накапливать заряд от солнечных панелей на крыше для обеспечения электропитания для бытовых приборов. Большой блок аккумуляторных батарей может помочь стабилизировать электросеть. Большой блок
аккумуляторных батарей может привести к автономным системам питания, которые могут работать полностью вне сети.
Углеродный материал
[0039] На фиг. 8 схематически изображены примеры различных форм углерода 805, 810, 815, 820 и 825. Такие формы углерода могут образовывать различные материалы на основе углерода. Углеродные формы могут содержать функциональные группы. Определенная углеродная форма может содержать, например, одну или большее количество гидроксильных и/или эпоксидных функциональных групп 830, одну или большее количество карбоксильных функциональных групп 835, одну или большее количество других функциональных групп (например, карбонильных функциональных групп) или любую их комбинацию. Углеродная форма 805 может быть, например, графитом. Графит может содержать множество углеродных листов 840 (например, превышающее или равное примерно 100, 1000, 10000, 100000, 1 миллион, 10 миллионов, 100 миллионов или большее количество), каждый из которых имеет толщину в один атом. Множество углеродных листов 840 могут быть уложены друг на друга (например, в результате сильных ван-дер-ваальсовых сил). Углеродные листы 840 могут слипаться вместе таким образом, что внутренняя часть стопы может быть недоступна (например, могут быть доступны только верхний и нижний листы, в то время как внутренние листы слипаются вместе вследствие взаимодействий Ван-дер-Ваальса таким образом, что не образуют пор). Форма углерода 805 может по существу не содержать функциональных групп. Углеродная форма 810 может представлять собой, например, графен. Графен может содержать углеродный лист 845 толщиной в один атом. Форма углерода 810 может по существу не содержать функциональных групп. Углеродная форма 815 может быть, например, оксидом графена (например, исключительно оксидом графита в растворе). Оксид графена может содержать углеродный лист 850 толщиной в один атом. В некоторых вариантах одна или большее количество углеродных форм 815 могут агломерироваться. В таких случаях отдельные углеродные листы 815 могут быть разделены. Углеродные листы могут не агломерироваться из-за ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Углеродная форма 815 может содержать одну или большее количество гидроксильных и/или эпоксидных функциональных групп 830 и одну или большее количество карбоксильных функциональных групп 835. Гидроксильные и/или эпоксидные функциональные группы 830 могут быть присоединены или иным образом связаны с/присоединены к поверхностям углеродного листа 850. Карбоксильные функциональные группы 835 могут быть прикреплены или иным образом связаны с/присоединены к краям
углеродного листа 850. Углеродная форма 825 может представлять собой, например, оксид графена с некоторым количеством слоев (например, двухслойный или трехслойный оксид графита в растворе). Оксид графена с некоторым количеством слоев может содержать два или большее количество углеродных листов или слоев 860, каждый из которых имеет толщину в один атом. Два или большее количество углеродных листов или слоев 860 могут удерживаться вместе посредством ван-дер-ваальсовых взаимодействий. В некоторых вариантах реализации изобретения оксид графена с некоторым количеством слоев может содержать более чем или равное 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 углеродных листов или слоев 860. В варианте реализации изобретения, оксида графена с некоторым количеством слоев может содержать менее чем или равное 10 углеродных листов или слоев 860 (например, до 10 углеродных листов или слоев). В некоторых вариантах реализации изобретения оксид графена с некоторым количеством слоев может содержать от 2 до 3, от 2 до 4, от 2 до 5, от 2 до 6, от 2 до 7, от 2 до 8, от 2 до 9, от 2 до 10, от 3 до 4, от 3 до 5, от 3 до 6, от 3 до 7, от 3 до 8, от 3 до 9, от 3 до 10, от 4 до 5, от 4 до 6, от 4 до 7, от 4 до 8, от 4 до 9, от 4 до 10, от 5 до 6, от 5 до 7, от 5 до 8, от 5 до 9, от 5 до 10, от 6 до 7, от 6 до 8, от 6 до 9, от 6 до 10, от 7 до 8, от 7 до 9, от 7 до 10, от 8 до 9, от 8 до 10 или от 9 до 10 углеродных листов или слоев 860. В некоторых вариантах реализации изобретения оксид графена с некоторым количеством слоев может содержать от 2 до 4 или от 2 до 3 углеродных листов или слоев 860. В варианте реализации изобретения оксид графена с некоторым количеством слоев может содержать до 4 углеродных листов или слоев 860. В другом варианте реализации изобретения оксид графена с некоторым количеством слоев содержит до 4 углеродных слоев или слоев 860. Углеродная форма 825 может содержать одну или большее количество карбоксильных функциональных групп 835. Карбоксильные функциональные группы 835 могут быть присоединены или иным образом связаны с/присоединены к краям одного или большего количества углеродных листов 860. В некоторых вариантах карбоксильные функциональные группы 835 могут быть первично или единственно прикреплены или иным образом связаны с/прикреплены к краям верхнего и нижнего углеродных листов 860 в стопе углеродных листов или слоев 860. В некоторых вариантах реализации изобретения карбоксильные функциональные группы 835 могут быть прикреплены или иным образом связаны с/присоединены к краям любого (например, каждого или по меньшей мере 2, 3, 4 или большего количества) из углеродных листов 860. Углеродная форма 820 может быть, например, восстановленным оксидом графена (например, пористый углеродный лист(ы) (PCS, porous carbon sheets), образованный в растворе). Восстановленный оксид графена может содержать углеродный лист 855 толщиной один атом. Углеродная форма 820 может содержать одну или большее
количество карбоксильных функциональных групп 835. Карбоксильные функциональные группы 835 могут быть прикреплены или иным образом связаны с/присоединены к краям углеродного листа 855.
[0040] Наличие и количество функциональных групп могут влиять на общее атомное отношение углерода к кислороду (С:О) углеродных форм в соответствии с фиг. 8. Например, углеродные формы 825 и 815 могут отличаться по количеству и/или типу кислородных функциональных групп. Такие различия могут влиять на их соответствующие атомные отношения С:0. В другом примере, углеродная форма 825 может быть получена при окислении углеродной формы 805, а углеродная форма 825, в свою очередь, может быть дополнительно окислена до углеродной формы 815. Понятно, что каждая из углеродных форм в соответствии с фиг. 8, может быть получена одним или большим количеством путей и/или по меньшей мере некоторые из форм углерода в соответствии с фиг. 8 могут быть преобразованы из одной в другую по меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения. Например, углеродная форма 815 может быть образована альтернативным путем.
[0041] В некоторых вариантах реализации изобретения однослойный оксид графита и оксид графена (GO, graphene oxide) может содержать примерно от 93% до 96% (например, по массе) исключительно оксида графена (например, углеродной формы 815 в соответствии с фиг. 8). В некоторых вариантах реализации изобретения многослойный GO может содержать заданное распределение (например, по массе) количества слоев (например, распределение форм углерода 825 с различным количеством слоев). Например, многослойный GO может содержать более чем или равное примерно 5%, 10%, 15%, 25%, 50%), 75%), 85%), 90%о или 95% (например, по массе) углеродной формы 825 с заданным количеством слоев (например, 3 или 4). Многослойный GO может содержать указанное процентое содержание углеродной формы 825 совместно с менее чем или равное примерно 95%о, 90%, 75%, 50%, 25%, 15%, 10% или 5% (например, по массе) другой углеродной формы 825 с отличающимся количеством слоев. Многослойный GO может содержать менее чем примерно 95%, 90%, 85%, 75%, 50%, 25%, 15%, 10% или 5% (например, по массе) углеродной формы 825 с заданным количеством слоев. [0042] В некоторых случаях могут быть окислены только края графита, в то время как материал сохраняет большую часть проводящих свойств графена (например, см. углеродную форму 825 в соответствии с фиг. 8). Указанный GO из первой реакции может иметь одно или большее количество свойств (например, проводимости), которые вплоть до заданного времени реакции GO, по существу, такие же или аналогичные свойствам восстановленного GO. Например, GO и восстановленный GO могут быть по существу
одинаковыми или похожими в отношении одного или большего количества свойств ниже заданной степени окисления GO. В одном примере, при окислении (например, из углеродной формы 805) в углеродную форму 825, GO может иметь одно или большее количество свойств, которые по существу такие же или аналогичные восстановленному GO, полученному из одной или большего количества окисленных углеродных форм в соответствии с фиг. 8 (например, по существу, такой же или аналогичный восстановленному GO, полученному из углеродной формы 825). Указанный GO может поддерживать или не поддерживать одно или большее количество таких свойств при дальнейшем окислении. Например, если углеродная форма 825 дополнительно окисляется до углеродной формы 815, одно или большее количество таких свойств могут отличаться (например, могут начать отличаться) от восстановленного GO.
[0043] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения содержит один или большее количество PCS. Материал на основе углерода может быть диспергирован в растворе. Например, PCS может быть сформирован посредством химического восстановления в растворе (например, как описано более подробно в другом месте данного документа). PCS может иметь содержание кислорода менее чем или равное примерно 10%, 9%, 8%> , 7%, 6%> , 5%, 4,5%, 4%, 3,5%, 3%, 2,5%, 2%, 1,5%, 1% или 0,5%. PCS может иметь размер пор менее чем или равный примерно 10 нанометрам (нм), 9 нм, 8 нм, 7 нм, 6 нм, 5 нм, 4 нм, 3 нм, 2 нм или 1 нм. PCS может иметь размер пор более чем или равный примерно 1 нм. PCS может иметь размер пор в диапазоне примерно от 1 нм до 2 нм, от 1 до 3 нм, от 1 до 4 нм, от 1 до 5 нм, от 1 до 6 нм, от 1 до 7 нм, от 1 до 8 нм, от 1 нм до 9 нм, от 1 нм до 10 нм, от 2 нм до 3 нм, от 2 нм до 4 нм, от 2 нм до 5 нм, от 2 нм до 6 нм, от 2 нм до 7 нм, от 2 нм до 8 нм, от 2 нм до 9 нм, от 2 нм до 10 нм, от 3 нм до 4 нм, от 3 нм до 5 нм, от 3 нм до 6 нм, от 3 нм до 7 нм, от 3 нм до 8 нм, от 3 нм до 9 нм, от 3 нм до 10 нм, от 4 нм до 5 нм, от 4 нм до 6 нм, от 4 нм до 7 нм, от 4 нм до 8 нм, от 4 нм до 9 нм, от 4 нм до 10 нм, от 5 нм до 6 нм, от 5 нм до 7 нм, от 5 нм до 8 нм, от 5 нм до 9 нм, от 5 нм до 10 нм, от 6 нм до 7 нм, от 6 нм до 8 нм, от 6 нм до 9 нм, от 6 нм до 10 нм, от 7 нм до 8 нм, от 7 нм до 9 нм, от 7 нм до 10 нм, от 8 нм до 9 нм, от 8 нм до 10 нм или от 9 нм до 10 нм. Например, PCS может иметь размер пор в диапазоне примерно от 1 нм до 4 нм или от 1 нм до 10 нм. Указанный PCS может иметь один или большее количество размеров пор (например, указанный PCS может иметь распределение таких размеров пор).
Способы формирования материала на основе углерода
[0044] На фиг. 1 схематически изображен пример изготовления PCS. Графит 101 может быть химически окислен и отслоен до оксида графита или оксида графена 102. Для целей данного описания изобретения термины "оксид графита" и "оксид графена" используются взаимозаменяемо. В некоторых случаях оксид графита и оксид графена совместно обозначаются в данном документе как "GO".
[0045] Графит 101 может быть химически окислен и отслоен до GO с использованием способа Хаммерса и модифицированного способа Хаммерса (и различных его модификаций, например, различных способов, полученных из модифицированного способа Хаммерса, включая переименованные способы, полученные из модифицированного способа Хаммерса), в совокупности именуемые в данном документе как способы основанные на способе Хаммерса.
[0046] В некоторых вариантах реализации изобретения способ на основе способа Хаммерса (например, модифицированный способ Хаммерса) может потребовать нескольких недель очистки, дорогостоящих промывок соляной кислотой (НО), надлежащей технологии, оставленной на усмотрение отдельного ученого, и/или получение продукта, который иногда дает приемлемые результаты, а иногда не дает приемлемых результатов.
[0047] На фиг. 23 изображен пример способа на основе способа Хаммерса (например, модифицированного способа Хаммерса) для получения оксида графита. Способ включает добавление на первом этапе 15 грамм (г) графита к 750 миллилитрам (мл) концентрированной серной кислоты (H2SO4) при 0 °С с применением ванны со льдом. Способ дополнительно включает добавление на втором этапе 90 г перманганата калия (КМ11О4) (экзотермическое). Третий этап включает удаление реакционной колбы из ванны со льдом и ожидание в течение 2 часов. Четвертый этап включает помещение реакционной колбы обратно в ванну со льдом. На пятом этапе по каплям добавляют 1,5 литра (л) воды (Н2О) в течение примерно 1-1,5 часов, поддерживая температуру на уровне 45 °С (контролируя температуру с помощью скорости добавления воды и добавления льда в ванну с тающим льдом). В некоторых вариантах реализации изобретения ванна со льдом из первого и/или второго этапов может поддерживаться и/или пополняться для применения на четвертом и/или пятом этапах. Шестой этап включает удаление реакционной колбы из ванны со льдом и ожидание в течение 2 часов. Седьмой этап включает гашение реакции с помощью 4,2 л Н2О и затем 75 мл 30% перекиси водорода (Н2О2). Восьмой этап включает очистку. Очистка включает пять промывок НС1, затем девять промывок Н2О, после чего оставляют раствор сушиться на воздухе в течение примерно 2 недель, а затем повторно гидратируют высушенный оксид графита известным
количеством воды и подвергают его диализу в течение примерно 2 недель. Например, общее время обработки составляет примерно 2 месяцев, а общая стоимость составляет 93 доллара США/кг.
[0048] В качестве альтернативы, графит 101 может быть химически окислен и отслоен до GO с применением способа, не основанного на способе Хаммерса (например, первая реакция описана более подробно в другом месте данного документа). Указанный GO может иметь различные формы (например, однослойный GO или многослойный GO). Указанный GO 102 может быть химически восстановлен и активирован для получения PCS 103. Указанный PCS 103 может содержать поры 104. Указанный PCS может быть двумерным материалом.
[0049] В способе, не основанном на способе Хаммерса, графит 101 может быть химически окислен и отслоен до GO 102 при первой реакции. За первой реакцией может следовать первая очистка. Указанный GO 102 может быть химически восстановлен до PCS 103 при второй реакции. Вторая реакция может сопровождаться второй очисткой. В некоторых вариантах реализации изобретения первая реакция и/или вторая реакция могут позволить GO и PCS, соответственно, быть произведенными в большом масштабе (например, тоннами). В некоторых вариантах реализации изобретения вторая реакция может проводиться отдельно от первой реакции. Например, вторая реакция, в некоторых случаях сопровождаемая второй фильтрацией, может быть выполнена с применением любого исходного материала на основе оксида графита с подходящими характеристиками. [0050] Первая реакция может включать низкотемпературный способ производства GO с производительностью по меньшей мере примерно 1 фунт в день, включая время для очистки. Синтез GO посредством первой реакции может быть перенастраиваемым с точки зрения управления окислительными характеристиками и степенью отслаивания, большей безопасности, чем другие способы, благодаря процедурному и техническому управлению температурой, эффективности при минимальном использовании реагентов, выполнения с возможностью полного масштабирования или любой комбинации вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации способа описанного в данном документе и не основанного на способе Хаммерса, по первой реакции могут производить более контролируемую форму GO, в отличие от способов, основанных на способе Хаммерсе, как изложено более подробно в другом месте данного документа. В некоторых вариантах реализации изобретения этот низкотемпературный способ уменьшает количество используемых химикатов и, таким образом, обещает более низкую стоимость. Кроме того, более низкая температура реакции способа может снизить риск взрыва.
[0051] Указанный GO, полученный в результате первой реакции, может быть соответствующим образом отслоен (например, достаточно отслоен, но не настолько, чтобы поглощать слишком большое количество воды). Указанный GO может иметь количество и/или тип кислородных функциональных групп, которое позволяет абсорбировать меньше, чем заданное количество воды. Количество и тип кислородных функциональных групп может изменяться со степенью окисления. Как изложено в другом месте данного документа, GO, полученный с применением первой реакции, описанной в данном документе, может содержать повторяемое (например, постоянное) количество и/или тип кислородных функциональных групп. По меньшей мере часть кислородых функциональных групп может позволить воде поглощаться. Указанный GO может быть существенно (например, полностью) отслоен, но не переокислен. Указанный GO может быть окислен до степени, меньшей, чем та которая позволяет воде поглощаться в достаточно низком количестве (например, переокисленный оксид графита может содержать избыточное количество и/или неподходящий тип(ы) кислородных функциональных групп, которые позволяют поглотить избыточное количество воды). [0052] Кроме того, степень окисления оксида графита в первой реакции можно регулировать, чтобы обеспечить надлежащее управление электрической проводимости и количества слоев листов оксида графена в конечном продукте. Например, условия реакции могут быть отрегулированы для образования однослойного оксида графита или многослойного оксида графита. Два типа оксида графита могут иметь разные свойства. Свойства могут включать, например, заданные физико-химические свойства и/или рабочие характеристики (например, проводимость или чистоту). Например, однослойный оксид графита или многослойный оксид графита могут иметь разные проводящие свойства. В некоторых вариантах реализации изобретения на полученный продукт синтеза оксида графита могут влиять условия реакции и/или тип или качество исходного сырья графита.
[0053] Исходное сырье графита может содержать различные сорта или степень чистоты, например, содержание углерода, измеренное, например, в весовых процентах графитового углерода (Cg), типы (например, аморфный графит, например, 60%-85% углерода), пластинчатый графит (например, более 85% углерода) или жильный графит (например, более 90% углерода), размеры (например, размер ячейки сита), формы (например, крупные чешуйки, средние чешуйки, порошок или сферический графит), а также происхождение (например, синтетический или натуральный, например, натуральный чешуйчатый графит). Такие характеристики (например, физические и химические свойства) могут влиять на тип или качество оксида графита. Например, размер ячейки
сита для графита может влиять на получаемый оксид графита. Графит может иметь насыщенность или содержание углерода в графите, превышающее или равное примерно 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% (например, по весу). Графит может иметь насыщенность или содержание углерода менее чем примерно 100%, 99%, 98%> , 97%, 96%, 95%, 94%, 93%, 92%, 91%, 90%, 85%, 80%, 70%, 60%, 50% 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% или 1% (например, по весу). Графит может иметь такие насыщенности или содержания углерода при размере ячеек сита, превышающем или равном примерно -200, -150, -100, -80, -50, -48, +48, +80, +100, +150 или +200 размера ячейки сита. Размеры ячейки сита могут быть преобразованы в размеры в других измерениях (например, микронах). Другие примеры графитового сырья представлены в данном документе в другом месте. [0054] Способ синтеза GO, не основанный на способе Хаммерса, в соответствии с данным описанием изобретения может применяться для образования GO с заданной степенью чистоты или насыщенности (например, минимальной степени чистоты или насыщенности). В некоторых вариантах реализации изобретения чистота или насыщенность GO могут быть представлены в терминах ионной проводимости, измеренной в конце очистки. Ионная проводимость может обеспечить показатель того, сколько примесей содержит оксид графита. В некоторых вариантах реализации изобретения ионная проводимость (например, для способа в соответствии с фиг. 24) может быть в диапазоне примерно от 10 микросименс на сантиметр (мкСм/см) до 20 мкСм/см, от 10 мкСм/см до 30 мкСм/см, от 10 мкСм/см до 40 мкСм/см, от 10 мкСм/см до 50 мкСм/см, от 20 мкСм/см до 30 мкСм/см, от 20 мкСм/см до 40 мкСм/см, от 20 мкСм/см до 50 мкСм/см, от 30 мкСм/см до 40 мкСм/см, от 30 мкСм/см до 50 мкСм/см или от 40 мкСм/см до 50 мкСм/см. В некоторых вариантах реализации изобретения ионная проводимость (например, для способа в соответствии с фиг. 24) может быть менее чем или равна примерно 50 мкСм/см, 40 мкСм/см, 30 мкСм/см, 20 мкСм/см или 10 мкСм/см. В некоторых вариантах реализации способа, изложенного в данном документе и не основанного на способе Хаммерса, данная степень чистоты или насыщенности могут быть достигнуты по меньшей мере примерно в 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 раз быстрее, чем способом на основе способа Хаммерса. В некоторых вариантах реализации способа, изложенного в данном документе и не основанного на способе Хаммерса, данная степень чистоты или насыщенности могут быть достигнуты в диапазоне примерно от 2 раз быстрее до 5 раз быстрее, от 2 раз быстрее до 8 раз быстрее или от 5 раз быстрее до 8 раз быстрее, чем способом на основе способа Хаммерса. В некоторых вариантах реализации способа, изложенного в данном документе и не основанного на способе Хаммерса,
степень чистоты или насыщенность могут достигаться с вышеуказанными более высокими скоростями, поскольку способ, основанный на способе Хаммерса, требует вымывания соляной кислоты и, следовательно, заданную степень чистоты или насыщенности достигают медленнее. Вторая реакция может быть применена для образования (например, из GO, полученного посредством первой реакции) PCS с заданной степенью чистоты или насыщенности (например, минимальной степенью чистоты или насыщенности). В некоторых вариантах реализации изобретения степень чистоты или насыщенности PCS может составлять по меньшей мере примерно 90%, 95%, 96%, 97%, 98%), 99%), 99,5%) или 99,9% углерода (например, по массе).
[0055] В некоторых вариантах реализации способа, изложенного в данном документе и не основанного на способе Хаммерса, способ, не основанный на способе Хаммерса (например, см. фиг. 24), может быть быстрее, безопаснее и дешевле и может давать более повторяемые результаты, чем способ, основанный на способе Хаммерса. В некоторых вариантах реализации изобретения улучшенная повторяемость может быть по меньшей мере частично из-за более низкой температуры реакции, чем в способе, основанном на способе Хаммерса. В некоторых вариантах реализации способ, изложенный в данном документе и не основанный на способе Хаммерса, можеть давать GO с составом (например, атомным соотношением С:0 и количеством функциональных групп кислорода) и/или морфологией, повторяемой с точностью до 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% или 10%. Например, способ может давать GO с атомным отношением С:О, повторяемым с точностью до 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% или 10%. В некоторых вариантах реализации способ, изложенный в данном документе и не основанный на способе Хаммерса, может включать, например, ускоренную очистку без применения дорогостоящей НС1 и более низкую температуру реакции, которая снижает риск взрыва. [0056] В некоторых вариантах реализации способ, изложенный в данном документе и не основанный на способе Хаммерса, может обеспечивать некоторые преимущества или положительные эффекты по сравнению со способом, основанным на способе Хаммерсе. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения, способ, изложенный в данном документе и не основанный на способе Хаммерса, может быть дешевле (например, при стоимости на массу оксида графита по меньшей мере примерно в 4 раза меньше, чем способ на основе способа Хаммерса; меньше отходов на массу получаемого оксида графита, чем способ на основе способа Хаммерса), быстрее (например, убирается промывка НС1 и/или быстрее очищается; по меньшей мере примерно в 2, 5 или 8 раз быстрее, чем (i) способом на основе способа Хаммерса или (ii) с НС1 и/или без воздушной сушки; за время менее чем или равное примерно 1 неделю), более надежным (например,
устранение человеческой ошибки/суждения), безопаснее (например, реакция протекает при более низких температурах, например, при максимальной температуре (i) менее чем примерно на 45 °С или (ii) по меньшей мере примерно на 30 °С менее чем максимальная температура, используемая в способе на основе способа Хаммерса) или любой вышеуказанной комбинацией.
[0057] На фиг. 24 изображена схема, показывающая пример способа получения оксида графита. Способ в соответствии с фиг. 24 предоставляет примеры первой реакции и первой очистки. На первом этапе способ включает добавление примерно 15 г графита к примерно 750 мл концентрированной H2SO4 при температуре примерно 0 °С с применением ванны со льдом или рециркуляционного охладителя. На втором этапе способ включает добавление примерно 90 г КМГ1О4 (экзотермическое) при поддержании температуры ниже примерно 15 °С с применением ванны со льдом или рециркуляционного охладителя. Третий этап (также "этап 3" в данном документе) включает перемешивание реакционной смеси в течение примерно 45 минут. Четвертый этап (также "этап 4" в данном документе) включает гашение реакции путем добавления реакционной смеси к примерно 2,6 кг льда и затем добавления примерно 75 мл 30% Н2О2. Способ может дополнительно включать пятую стадию, включающую очистку. В этом примере очистка включает пять промывок Н2О, за которыми следует не более 1 недели в установке для диализа с непрерывным потоком. Например, общее время обработки составляет примерно 1 недели, а общая стоимость составляет 21 доллар США/кг. [0058] Условия реакции (время/продолжительность и температура) на этапе 3 могут варьироваться. В этом примере, реакцию на этапе 3 охлаждают ванной со льдом и выбирают время примерно 45 минут. В других примерах, продолжительность может быть такой, как изложено более подробно в другом месте данного документа, а температура реакции может изменяться со временем (продолжительностью) в соответствии с конкретными условиями охлаждения (например, наличие или отсутствие охлаждения ванной со льдом).
[0059] Очистка на этапе 5 может включать по меньшей мере 1, 2, 3, 4 или 5 или большее количество промывок Н2О. Очистка на этапе 5 может включать 5 или меньшее количество промывок Н2О. Очистка может дополнительно включать другие этапы очистки воды, например, диализ. Например, диализ может включать помещение материала в пористую трубку и удаление (например, вымывание) ионов из материала через стенки трубки в ванну с водой, которая непрерывно или периодически обновляется. Способ может включать применение одного или большего количества способов фильтрации, отличных от диализа (например, после промывания Н2О вместо диализа может применяться другой
способ фильтрации). Фильтрация может занять менее 1 недели. Продолжительность фильтрации может зависеть от размера партии. Например, для вышеуказанной партии 15 г графита фильтрация может занимать не более 1 дня или 2 дней. Общее время фильтрации (например, время диализа) может быть менее чем или равным примерно 7 дням, 6 дням, 5 дням, 4 дням, 3 дням, 2 дням, 1 дню или Уг дня. Более короткое время фильтрации может сократить общее время обработки примерно до 7 дней, 6 дней, 5 дней, 4 дней, 3 дней, 2 дней, 1 дня или Уг дня.
[0060] На этапе 4 реакционная смесь может быть добавлена ко льду, масса которого превышает или равна примерно 2,6 кг. В некоторых случаях количество льда, изложенное в данном документе, может быть минимальным количеством. Этап 4 может включать добавление 30% Н2О2, объем которого превышает или равен примерно 75 мл. В некоторых случаях количество Н2О2, изложенное в данном документе, может быть минимальным количеством.
[0061] Учитывая масштабируемость способов, изложенных в данном документе (например, способа в соответствии с фиг. 24), количество окислительного средства (также "окислителя" в данном документе) может быть представлено в терминах отношения окислителя (КМГ1О4) к графиту (также "Ox:Gr" в данном документе). Например, может быть использовано примерно 90 г КМГ1О4 на 15 г графита, что соответствует примерно 6-кратному массовому соотношению Ox:Gr. В другом примере может быть применено примерно 75 мл 30% Н2Ог (например, примерно 30 мас.% в водном растворе, что соответствует примерно 0,66 моль Н2О2) (i) на 90 г КМ11О4, что соответствует примерно 0,25 единицам Н2О2 на единицу КМГ1О4 в расчете на массу или примерно 1,16 единиц Н2О2 на единицу КМГ1О4 в молярном выражении или (ii) на 750 мл концентрированной H2S04 с концентрацией в диапазоне примерно от 96%> H2S04 до 98%> H2S04 (например, по массе в водном растворе), что соответствует объемному отношению 30% Н2О2 к концентрированной серной кислоте примерно 10:1 (например, примерно 1 л водного раствора, содержащего примерно 30% Н2О2 на каждые 10 л концентрированной H2SO4). В еще одном примере, примерно 50 л концентрированной H2SO4 может потребляться на каждый 1 кг графита. Дополнительные примеры количеств и соотношений представлены в другом месте данного документа, например, в отношении способов получения однослойного GO и многослойного GO (например, в расчете на килограмм оксида графита).
[0062] В некоторых вариантах реализации изобретения, количество H2SO4 (например, с концентрацией примерно от 96% H2SO4 до 98% H2SO4) может быть обеспечено в диапазоне примерно от 1 г графита: 10 мл H2SO4 до примерно 1 г графита:50 мл H2SO4.
Способ может включать обеспечение в диапазоне примерно от 10 мл H2SO4 до 20 мл H2S04, от 10 мл H2S04 до 30 мл H2S04, от 10 мл H2S04 до 40 мл H2S04, от 10 мл H2S04 до 50 мл H2S04, от 20 мл H2S04 до 30 мл H2S04, от 20 мл H2S04 до 40 мл H2S04, от 20 мл H2SO4 до 50 мл H2SO4, от 30 мл H2SO4 до 40 мл H2SO4, от 30 мл H2SO4 до 50 мл H2SO4 или от 40 мл H2SO4 до 50 мл H2SO4 на 1 г графита. Способ может включать обеспечение более чем или равное примерно 10 мл H2SO4, 20 мл H2SO4, 30 мл H2SO4, 40 мл H2SO4 или 50 мл H2SO4 на 1 г графита. Способ может включать обеспечение менее чем примерно 75 мл H2S04, 70 мл H2S04, 60 мл H2S04, 50 мл H2S04, 40 мл H2S04, 30 мл H2S04, 20 мл H2S04 или 15 мл H2SO4 на 1 г графита.
[0063] В некоторых вариантах реализации изобретения количество H2SO4 (например, с концентрацией в диапазоне примерно от 96% H2SO4 до 98% H2SO4) может быть обеспечено в диапазоне от примерно 1 г графита: 18,4 г H2SO4 до примерно 1 г графита:92,0 г H2SO4. Способ может включать обеспечение в диапазоне примерно от 18,4 г H2SO4 до 30 г H2SO4, от 18,4 г H2SO4 до 40 г H2S04, от 18,4 г H2S04 до 50 г H2S04, от 18,4 г H2SO4 до 60 г H2SO4, от 18,4 г H2S04 до 70 г H2S04, от 18,4 г H2S04 до 80 г H2S04, от 18,4 г H2S04 до 92,0 г H2S04, от 30 г H2S04 до 40 г H2S04, от 30 г H2S04 до 50 г H2S04, от 30 г H2S04 до 60 г H2S04, от 30 г H2S04 до 70 г H2S04, от 30 г H2S04 до 80 г H2S04, от 30 г H2SO4 до 92,0 г H2SO4, от 40 г H2S04 до 50 г H2S04, от 30 г H2S04 до 60 г H2S04, от 30 г H2SO4 до 70 г H2SO4, от 30 г H2SO4 до 80 г H2S04, от 30 г H2S04 до 92,0 г H2S04, от 40 г H2S04 до 50 г H2S04, от 40 г H2S04 до 60 г H2S04, от 40 г H2S04 до 70 г H2S04, от 40 г H2S04 до 80 г H2S04, от 40 г H2S04 до 92,0 г H2S04, от 50 г H2S04 до 60 г H2S04, от 50 г H2SO4 до 70 г H2SO4, от 50 г H2SO4 до 80 г H2S04, от 50 г H2S04 до 92,0 г H2S04, от 60 г H2SO4 до 70 г H2SO4, от 60 г H2SO4 до 80 г H2S04, от 60 г H2S04 до 92,0 г H2S04, от 70 г H2S04 до 80 г H2S04, от 70 г H2S04 до 92,0 г H2S04, от 80 г H2S04 до 92,0 г H2S04 на 1 г графита. Способ может включать обеспечение, превышающее или равное примерно 18,4 г H2SO4, 20 г H2S04, 25 г H2SO4, 30 г H2S04, 35 г H2S04, 40 г H2S04, 45 г H2S04, 50 г H2S04, 55 г H2SO4, 60 г H2SO4, 65 г H2SO4, 70 г H2S04, 75 г H2S04, 80 г H2S04, 85 г H2S04, 90 г H2SO4 или 92,0 г H2SO4 на 1 г графита. Способ может включать предоставление менее чем примерно 140 rH2S04, 130 г H2S04, 120 г H2S04, ПО г H2S04, 100 rH2S04, 95 rH2S04, 90 г H2S04, 80 г H2S04, 70 г H2S04, 60 г H2S04, 50 г H2S04, 40 г H2S04, 30 г H2S04 или 20 г H2SO4 на 1 г графита.
[0064] В некоторых вариантах реализации изобретения количество КМ11О4 может быть обеспечено в диапазоне от примерно 1 г графита:2 г КМ11О4 до примерно 1 г графита:6 г КМ11О4. Способ может включать обеспечение в диапазоне примерно от 1 г КМ11О4 до 2 г КМп04, от 1 г КМп04 до 3 г КМп04, от 1 г КМп04 до 4 г КМп04, от 1 г КМп04 до 5 г
KMn04, от 1 г KMn04 до 6 г KMn04, от 2 г KMn04 до 3 г КМп04, от 2 г КМп04 до 4 г КМп04, от 2 г КМп04 до 5 г КМп04, от 2 г КМп04 до 6 г КМп04, от 3 г КМп04 до 4 г КМп04, от 3 г КМп04 до 5 г КМп04, от 3 г КМп04 до 6 КМп04, от 4 г КМп04 до 5 г КМп04, от 4 г КМп04 до 6 г КМп04 или от 5 г КМп04 до 6 г КМп04 на 1 г графита. Способ может включать обеспечение, превышающее или равное примерно 1 г КМп04, 2 г КМп04, 3 г КМп04, 4 г КМп04, 5 г КМп04 или 6 г КМп04 на 1 г графита. Способ может включать обеспечение менее чем примерно 9 г КМп04, 8 г КМп04, 7 г КМп04, 6 г КМп04, 5 г КМп04, 4 г КМп04, 3 г КМп04 или 2 г КМп04 на 1 г графита.
[0065] В некоторых вариантах реализации изобретения Н2О2 может быть обеспечено в количестве по меньшей мере примерно 1 моль Н2О2 на 1 моль КМп04. Способ может включать обеспечение в дапазоне примерно от 1 моль Н2О2 до 1,1 моль Н2О2, от 1 моль Н2О2 до 1,2 моль Н2О2, от 1 моль Н2О2 до 1,3 моль Н2О2, от 1 моль Н2О2 до 1,4 моль Н2О2 или от 1 моль Н2О2 до 1,5 моль Н2О2 на 1 моль КМп04. Способ может включать обеспечение, превышающее или равное примерно 1 моль Н2О2, 1,1 моль Н2О2, 1,2 моль Н2О2, 1,3 моль Н2О2, 1,4 моль Н2О2 или 1,5 моль Н2О2 на 1 моль КМп04. Способ может включать обеспечение менее чем примерно 1,5 моль Н2О2, 1,4 моль Н2О2, 1,3 моль Н2О2, 1,2 моль Н2О2 или 1,1 моль Н2О2 на 1 моль КМп04.
[0066] В некоторых вариантах реализации изобретения количество льда может быть обеспечено в диапазоне от примерно 1 г H2SO4:0 г льда до примерно 1 г H2SO4:l,09 г льда, в диапазоне от примерно 1 г H2SO4:l,09 г льда до примерно 1 г H2S04:1,63 г льда или в диапазоне примерно от 1 г H2SO4:0 г льда до примерно 1 г H2S04:1,63 г льда. Способ может включать обеспечение в диапазоне примерно от 0 г льда до 0,4 г льда, от 0 г льда до 0,8 г льда, от 0 г льда до 1,2 г льда, от 0 г льда до 1,63 г льда, от 0,4 г льда до 0,8 г льда, от 0,4 г льда до 1,2 г льда, от 0,4 г льда до 1,63 г льда, от 0,8 г льда до 1,2 г льда, от 0,8 г льда до 1,63 г льда или от 1,2 г льда до 1,63 г льда на 1 г H2S04. Способ может включать обеспечение, превышающее или равное примерно 0 г льда, 0,2 г льда, 0,4 г льда, 0,6 г льда, 0,8 г льда, 1,09 г льда, 1,2 г льда, 1,4 г льда или 1,63 г льда на 1 г H2S04. Способ может включать обеспечение менее чем примерно 2,4 г льда, 2,2 г льда, 2,0 г льда, 1,8 г льда, 1,63 г льда, 1,4 г льда, 1,2 г льда, 1,09 г льда, 0,8 г льда, 0,6 г льда, 0,4 г льда, 0,2 г льда или 0,1 г льда на 1 г H2S04.
[0067] В некоторых вариантах реализации изобретения количество льда может быть обеспечено в диапазоне от примерно 1 мл H2SO4:0 г льда до примерно 1 мл H2S04:2 г льда, в диапазоне от примерно 1 мл H2S04:2 г льда до примерно 1 мл H2S04:3 г льда или в диапазоне от примерно 1 мл H2SO4:0 г льда до примерно 1 мл H2S04:3 г льда. Способ может включать обеспечение в диапазоне примерно от 0 г льда до 1 г льда, от 0 г льда до 2
г льда, от 0 г льда до 3 г льда, от 1 г льда до 2 г льда, от 1 г льда до 3 г льда или от 2 г льда до 3 г льда на 1 мл H2SO4. Способ может включать обеспечение, превышающее или равное примерно 0 г льда, 0,2 г льда, 0,4 г льда, 0,6 г льда, 0,8 г льда, 1 г льда, 1,2 г льда, 1,4 г льда, 1,6 г льда, 1,8 г льда, 2 г льда, 2,2 г льда, 2,4 г льда, 2,6 г льда, 2,8 г льда или 3 г льда на 1 мл H2SO4. Способ может включать предоставление менее чем примерно 4,5 г льда, 4 г льда, 3,5 г льда, 3 г льда, 2,5 г льда, 2 г льда, 1,5 г льда, 1 г льда, 0,5 г льда, 0,25 г льда или 0,1 г льда на 1 мл H2SO4.
[0068] В некоторых вариантах реализации изобретения графит может быть предоставлен в форме порошка. Понятно, что количества реагентов можно соответствующим образом масштабировать для производства в больших масштабах. По существу весь графит может быть преобразован. Количество GO, производимого на единицу графита, может зависеть от содержания кислорода в GO. В некоторых вариантах реализации изобретения атомное соотношение С:0 в GO может составлять, например, в диапазоне примерно от 4:1 до 5:1, а количество получаемого GO может составлять в диапазоне примерно от 1,27 единицы до 1,33 единиц GO на единицу графита в расчете на массу (например, в диапазоне примерно от 19 г до 20 г GO на 15 г графита). Атомное отношение С:0 в GO может отличаться для однослойного и многослойного GO (например, как описано со ссылкой на фиг. 8). Таким образом, количество GO, произведенного на единицу графита, может отличаться для однослойного GO и многослойного GO. Также следует понимать, что концентрация одного или большего количества реагентов в некоторых случаях может варьироваться. В одном примере серная кислота может быть предоставлена в концентрации в диапазоне примерно от 96% H2SO4 до 98%> H2SO4 (например, по массе в водном растворе). В другом примере в некоторых случаях абсолютная концентрация Н2О2 может существенно не влиять на условия реакции; вместо этого, условия реакции могут зависеть от соотношения Н2О2 и КМ11О4 (например, влияя на менее марганцевые соединения). В таких случаях объем и/или масса смеси реагентов могут быть соответствующе отрегулированы таким образом, чтобы обеспечить заданную (например, заранее определенную) общую массу или молярное количество реагента. Кроме того, следует понимать, что в некоторых случаях может потребоваться минимальная или максимальная концентрация для обеспечения подходящих условий реакции. Например, существенно более низкая концентрация серной кислоты, чем примерно в диапазоне от 96% до 98% (например, по массе в водном растворе), может привести к другой морфологии GO (например, более низкая концентрация может влиять на кислородсодержащие группы). [0069] Предлагаемый способ производства оксида графита, не основанный на способе Хаммерса, может включать этапы: обеспечения порошка графита и смеси H2SO4 при
охлаждении порошка графита и смеси H2SO4 до первой предварительно заданной температуры; добавление предварительно заданного количества КМГ1О4 к смеси порошка графита и смеси H2SO4 для получения окисляющей графит смеси; перемешивание (например, после того, как добавление предварительно заданного количества КМ11О4 было завершено) окисляющей графит смеси в течение предварительно заданного количества времени; охлаждение окисляющей графит смеси до второй предварительно заданной температуры; и добавление предварительно заданного количества Н2О2 в окисляющую графит смесь с получением оксида графита. В некоторых вариантах реализации изобретения порошок графита и смесь H2SO4 могут быть обеспечены, а затем охлаждены до первой предварительно заданной температуры.
[0070] Описанный в данном документе способ, не основанный на способе Хаммерса, может дополнительно включать очистку оксида графита путем промывания оксида графита водой (например, деионизированной водой), очистку оксида графита химическим диализом или комбинацию вышеуказанного (например, промывкой с последующим диализом).
[0071] Первая предварительно заданная температура, возникающая в результате охлаждения порошка графита и смеси H2SO4, может составлять примерно 0 °С. Первая предварительно заданная температура, возникающая в результате охлаждения порошка графита и смеси H2SO4, может находиться в диапазоне от примерно -10 °С до примерно 15 °С. Первая заданная температура может быть превышающей или равной примерно -10 °С, -9 °С, -8 °С, -7 °С, -6 °С, -5 °С, -4 °С, -3 °С, -2 °С, -1 °С или 0 °С, но менее чем или равной примерно 1 °С, 2 °С, 3 °С, 4 °С, 5 °С, 6 °С, 7 °С, 8 °С, 9 °С, 10 °С, 11 °С, 12 °С, 13 °С, 14 °С или 15 °С.
[0072] Температура реакции окисляющей графит смеси может быть предотвращена при повышении температуры выше примерно 15 °С при добавлении заранее определенного количества КМ11О4 к порошку графита и смеси H2SO4. Добавление КМ11О4 к порошку графита и смеси H2SO4 может инициировать экзотермическую (например, самонагревание) реакцию. Температура реакции окисляющей графит смеси может быть менее чем или равной примерно 15 °С, 14 °С, 13 °С, 12 °С, 11 °С, 10 °С, 9 °С, 8 °С, 7 °С, 6 °С, 5 °С, 4 °С, 3 °С, 2 °С или 1 °С при добавлении заранее определенного количества КМ11О4 к порошку графита и смеси H2SO4. В некоторых вариантах реализации изобретения температура реакции окисляющей графит смеси может составлять менее чем примерно 15 °С при добавлении заранее определенного количества КМ11О4 к порошку графита и смеси H2SO4.
[0073] Перемешивание может включать мешание со скоростью, которая находится в диапазоне от примерно 50 оборотов в минуту (об/мин) до примерно 150 об/мин. В некоторых вариантах реализации изобретения перемешивание может включать мешание со скоростью по меньшей мере примерно 50 об/мин, 60 об/мин, 70 об/мин, 80 об/мин, 90 об/мин, 100 об/мин, ПО об/мин, 120 об/мин, 130 об/мин, 140 об/мин или 150 об/мин. В некоторых вариантах реализации изобретения перемешивание может включать мешание с такими скоростями (также называемыми в данном документе "скоростями мешания") при поддержании скорости мешания менее чем или равной примерно 150 об/мин. Предварительно заданное время перемешивания окисляющей графит смеси может быть в диапазоне от примерно 45 минут до примерно 300 минут. Предварительно заданное время перемешивания окисляющей графит смеси может составлять по меньшей мере примерно 45 минут, 50 минут, 60 минут, 70 минут, 80 минут, 90 минут, 100 минут, 120 минут, 140 минут, 160 минут, 180 минут, 200 минут, 220 минут, 240 минут, 260 минут, 280 минут или 300 минут. Предварительно заданное время может зависеть или не зависеть от скорости мешания. В некоторых примерах предварительно заданное время может быть независимым от скорости мешания за пределами заданного порога (например, минимальной скорости мешания) и/или в пределах заданного диапазона скоростей мешания. В некоторых вариантах температура реакции окисляющей графит смеси во время перемешивания может поддерживаться ниже примерно 45 °С. В некоторых вариантах реализации изобретения температура реакции окисляющей графит смеси во время перемешивания может поддерживаться на уровне менее чем или равном примерно 15 °С.
[0074] Охлаждение окисляющей графит смеси до второй предварительно заданной температуры может быть достигнуто путем охлаждения окисляющей графит смеси водой и/или льдом. Вторая предварительно заданная температура может составлять примерно 0 °С. Вторая предварительно заданная температура может находиться в диапазоне от примерно 0 °С до примерно 10 °С. Вторая предварительно заданная температура может быть превышающей или равной примерно 0 °С, но менее чем или равной примерно 1 °С, 2 °С, 3 °С, 4 °С, 5 °С, 6 °С, 7 °С, 8 °С, 9 °С или 10 °С.
[0075] В некоторых вариантах реализации изобретения получают однослойный GO. Первая реакция может включать применение примерно 32 л 98% H2SO4 на килограмм графита. Примерно 4,8 кг порошка КМ11О4 на килограмм графита может быть использовано. Способ может включать или не включать время приготовления. Способ может включать заданные температуры и способы. Способ может включать от начала реакции примерно 1,5 часа добавления КМ11О4 (температура реакции менее чем примерно
15 °C), примерно 2 часа времени реакции (интервал температур реакции примерно от 20 °С до 30 °С), примерно 1 час добавления примерно 32 кг льда (температура реакции примерно 50 °С) и примерно 1 час времени реакции (температура реакции примерно 50 °С). Примерно 72 кг льда на килограмм графита можно использовать для гашения реакции и/или для льда для охлаждения реакции. Примерно 2 л 30% Н2О2 на килограмм графита может быть использовано для гашения реакции и/или для нейтрализации. Графит может быть заданного типа. Графит может представлять собой природный чешуйчатый графит 325 sh. Скорость смешивания (например, во время одного или большего количества реакционных процессов) может составлять примерно 100 об/мин. Способ может включать заданные сроки смешивания ингредиентов. Серная кислота и графит могут быть предварительно смешаны для минимизации пыли графита и быстро добавлены в реактор. Добавление перманганата калия может быть экзотермическим. КМГ1О4 можно добавлять с достаточно медленной скоростью, чтобы поддерживать температуру реакции ниже примерно 15 °С (например, КМГ1О4 можно добавлять в течение примерно 1,5 часов). [0076] Во время окисления до однослойного GO, графит (примерно 1 кг) может быть смешан с 98% H2SO4 (примерно 32 л) и охлажден до температуры примерно -10 °С. Охлаждающие змеевики реактора GO могут быть охлаждены до -2 °С. Затем смесь графит/Н2804 можно осторожно вылить в реактор. Порошок перманганата калия (примерно 4,8 кг) можно медленно добавлять в реактор в течение примерно 1,5 часов, осторожно поддерживая температуру реакции ниже примерно 15 °С. После завершения добавления КМГ1О4 температуру змеевика охлаждения реактора можно повысить до примерно 12 °С, а реакция может нагреваться до примерно 30 °С в течение примерно 1,5 часов. Затем охлаждающие змеевики реактора могут быть охлаждены до примерно -2 °С, а температура реакции может оставаться на уровне примерно 30 °С в течение еще примерно 30 минут. Колотый лед (примерно 32 кг) может быть добавлен в течение примерно 1 часа. Температура реакции может подняться примерно до 50 °С за это время. После добавления льда реакционная смесь может перемешиваться в течение примерно 1 часа. Затем реакцию можно погасить колотым льдом (примерно 72 кг). Во время этого охлаждения лед может таять, а затем может быть добавлена 30% перекись водорода (примерно 2 л), чтобы остановить реакцию.
[0077] В некоторых вариантах реализации изобретения получают многослойный GO. Первая реакция может включать применение примерно 25 л 98% H2SO4 на килограмм графита. Можно использовать примерно 2 кг КМ11О4 на килограмм оксида графита. Способ может включать или не включать время приготовления. Способ может включать заданные температуры и технологический процесс(ы). Способ может включать 45
минутное добавление КМ11О4 (температура реакции менее чем примерно 15 °С) и 30-минутное время реакции (температура реакции примерно 15 °С). Примерно 125 кг льда на килограмм графита можно использовать для гашения реакции и/или для льда для охлаждения реакции. Примерно 1 л 30% перекиси водорода на килограмм графита можно использовать для гашения реакции и/или для нейтрализации. Графит может быть заданного типа. Графит может быть сильно расслаивающимся и размолотым, мелкими чешуйками, графитом с большой площадью поверхности, чешуйками 9 микрон или любой их комбинацией. Скорость перемешивания (например, во время одного или большего количества реакционных технологических процессов) может составлять примерно 100 об/мин. Способ может включать заданное время перемешивания ингредиентов. Серная кислота и графит могут быть предварительно смешаны для минимизации пыления графита и быстро добавлены в реактор. Добавление перманганата калия может быть экзотермическим. КМ11О4 может добавляться со скоростью, достаточно медленной для поддержания температуры реакции ниже примерно 15 °С (например, КМ11О4 может добавляться в течение примерно 1,5 часов).
[0078] Во время окисления до многослойного GO, графит (примерно 1 кг) может быть смешан с 98% H2SO4 (примерно 32 л) и охлажден до примерно -10 °С. Охлаждающие змеевики реактора оксида графита/оксида графена могут быть охлаждены до примерно -2 °С. Затем смесь графит/Н2804 можно осторожно вылить в реактор. Порошок перманганата калия (примерно 2 кг) можно медленно добавлять в реактор в течение примерно 45 минут, осторожно поддерживая температуру реакции ниже примерно 15 °С. Затем реакционную смесь можно перемешивать в течение примерно 30 минут при температуре реакции примерно 15 °С. Затем реакцию можно погасить колотым льдом (примерно 125 кг). Во время этого охлаждения лед может таять, а затем может быть добавлено 30% Н2О2 (примерно 1 л), чтобы остановить реакцию.
[0079] Первая очистка может включать фильтрацию (также "первая фильтрация" в данном документе). Первая фильтрация может быть выполнена после первой реакции. Первая фильтрация может включать очистку после окисления. Первая фильтрация может удалить примеси из неочищенного продукта и довести уровень рН до по меньшей мере примерно 5 единиц. После окисления неочищенный продукт может содержать GO, а также одну или большее количество (например, некоторое количество) примесей, например H2SO4, оксиды марганца и сульфат марганца. После завершения очистки, GO может быть сконцентрирован, например, в растворе примерно 1 мас.%. Вода и/или кислота из первой реакции могут быть удалены во время фильтрации. После первой реакции концентрация кислоты может составлять примерно 30% H2SO4 (однослойный)
или примерно 16% H2SO4 (многослойный), что соответствует уровню рН примерно 0 единиц. Фильтрация может быть завершена, когда уровень рН достигает примерно 5 единиц, что соответствует концентрация кислоты примерно 0,00005%. Может потребоваться определенное количество или степень концентрации (например, если применяется в качестве сырья для второй реакции). В некоторых вариантах реализации изобретения указанный GO может быть в форме сухого порошка и/или водного раствора примерно 2%> (по весу).
[0080] Очистка может быть выполнена с применением технологического процесса фильтрации тангенциальным потоком. Тип фильтра может представлять собой модифицированную полиэфирсульфоновую полую фильтрующую мембрану с размером пор примерно 0,02 микрона. Очистка может быть завершена, когда уровень рН продукта достигает примерно 5 единиц. Очищенный GO может затем концентрироваться до раствора примерно 1% по массе. После первой очистки концентрация H2SO4 в продукте может составлять примерно 0,00005% при уровне рН примерно 5 единиц. [0081] Вторая реакция может включать восстановление GO (в растворе) с образованием восстановленного GO (например, PCS). В некоторых вариантах реализации изобретения GO из первой реакции может быть использован в качестве исходного материала для второй реакции. Например, однослойный GO из первой реакции может быть использован в качестве входного сырья для второй реакции. В некоторых вариантах реализации изобретения GO, полученный способом на основе способа Хаммерса, можно использовать в качестве входного сырья для второй реакции. Например, однослойный GO по способу на основе способа Хаммерса может быть использован в качестве входного сырья для второй реакции. В некоторых вариантах реализации изобретения однослойный GO может применяться вместо многослойного GO в качестве входного сырья для второй реакции для получения PCS. Применение однослойного материала может в некоторых случаях уменьшить количество отходов по сравнению с многослойным GO, когда PCS образуется во второй реакции (например, для получения листов). Например, для производства PCS может потребоваться большее количество многослойного GO, чем при использовании однослойного GO.
[0082] Вторая реакция может включать нагревание реакционной смеси до примерно 90 °С и добавление Н2О2 в течение примерно одного часа. Реакционная смесь может продолжать нагреваться при температуре примерно 90 °С в течение еще примерно 3 часов. Аскорбат натрия (например, CeHvNaOe) может быть добавлен в течение 30 минут. Реакционная смесь может продолжать нагреваться при температуре примерно 90 °С в течение еще примерно 1,5 часов. Общее время при температуре примерно 90 °С может
составлять примерно 6 часов. Скорость перемешивания (также "скорость перемешивания" в данном документе) может быть такой, как описано в другом месте в данном документе (например, в отношении синтеза GO). В некоторых вариантах реализации изобретения скорость перемешивания (например, во время одного или большего количества реакционных технологических процессов) может составлять по меньшей мере примерно 100 об/мин, ПО об/мин, 120 об/мин, 130 об/мин, 140 об/мин, 150 об/мин, 160 об/мин, 170 об/мин, 180 об/мин, 190 об/мин или 200 об/мин. [0083] Как изложено ранее, температура реакции может составлять примерно 90 °С. В качестве альтернативы, один или большее количество из вышеупомянутых этапов можно проводить при температуре в диапазоне примерно от 60 °С до 180 °С. Этапы могут быть выполнены при одной и той же температуре или диапазоне температур или при одной или большем количестве различных температур или диапазонах температур (например, при одной или большем количестве различных температур в диапазоне примерно от 60 °С до 180 °С). Например, все этапы могут выполняться при одной и той же температуре (или диапазоне температур), каждый этап может выполняться при различной температуре (или диапазоне температур), или подуровень(и) этапов может выполняться при одной и той же температуре (или диапазоне температур). В некоторых вариантах реализации изобретения температура может составлять в диапазоне примерно от 60 °С до 80 °С, от 60 °С до 90 °С, от 60 °С до 100 °С, от 60 °С до 120 °С, от 60 °С до 140 °С, от 60 °С до 160 °С, от 60 °С до 180 °С, от 80 °С до 90 °С, от 80 °С до 100 °С, от 80 °С до 120 °С, от 80 °С до 140 °С, от 80 °С до 160 °С, от 80 °С до 180 °С, от 90 °С до 100 °С, от 90 °С до 120 °С, от 90 °С до 140 °С, от 90 °С до 160 °С, от 90 °С до 180 °С, от 100 °С до 120 °С, от 100 °С до 140 °С, от 100 °С до 160 °С, от 100 °С до 180 °С, от 120 °С до 140 °С, от 120 °С до 160 °С, от 120 °С до 180 °С, от 140 °С до 160 °С, от 140 °С до 180 °С или от 160 °С до 180 °С. Температура может изменяться или может не изменяться или колебаться в пределах заданного диапазона (например, температура для заданного этапа может поддерживаться постоянной при заданной температуре в заданном диапазоне или может колебаться в заданном диапазоне). В некоторых случаях (например, при температурах выше примерно 100 °С) реакционная камера может нуждаться в герметизации.
[0084] Концентрация GO в растворе перед второй реакцией может находиться в диапазоне, например, примерно от 0 мас.% до 2 мас.% (например, 0-2 кг/100 л водного раствора). Например, концентрация GO по массе может находиться в диапазоне примерно от 0% до 0,5%, от 0% до 1%, от 0% до 1,5%, от 0% до 2%, от 0,5% до 1%, от 0,5% до 1,5%, от 0,5%) до 2%> , от 1%> до 1,5%), от 1%> до 2%> или от 1,5% до 2%> . Концентрация GO может быть менее чем или равной примерно 2%, 1,5%, 1%, 0,5%, 0,25%, 0,1% (или менее) по
массе. Например, концентрация GO в растворе (например, из первой реакции) может составлять примерно 1% по массе (1 кг GO в 100 л водного раствора). В некоторых вариантах реализации изобретения концентрация может быть ограничена тем, сколько GO может растворяться в воде при сохранении ее текучести. В некоторых вариантах реализации изобретения раствор может стать вязким (например, при концентрации 2% или более, то есть 2 кг или более GO в 100 л воды). В некоторых вариантах реализации изобретения вязкость раствора может быть меньше вязкости, при которой приготовление реакционной смеси может стать затруднительной. Более высокая концентрация (например, 1% по массе) может позволить уменьшить количество воды, используемой в реакционной смеси, (например, настолько высокая концентрация, насколько это возможно, может минимизировать количество воды, используемой в реакционной смеси). Вода может быть отфильтрована в конце второй реакции. Уменьшение количества воды, используемой во второй реакции, может уменьшить время фильтрации (например, чем больше объем раствора, тем больше времени может занять фильтрация). [0085] В некоторых вариантах реализации изобретения количество Н2О2 (например, с концентрацией примерно 30 мас.%) может быть обеспечено в диапазоне примерно от 10 л до 100 л на 1 кг GO. Например, в диапазоне от 10 л до 20 л, от 10 л до 30 л, от 10 л до 40 л, от 10 л до 50 л, от 10 л до 60 л, от 10 л до 70 л, от 10 л до 80 л, от 10 л до 90 л, от 10 л до 100 л, от 20 л до 30 л, от 20 л до 40 л, от 20 л до 50 л, от 20 л до 60 л, от 20 л до 70 л, от 20 л до 80 л, от 20 л до 90 л, от 20 л до 100 л, от 30 л до 40 л, от 30 л до 50 л, от 30 л до 60 л, от 30 л до 70 л, от 30 л до 80 л, от 30 л до 90 л, от 30 л до 100 л, от 40 л до 50 л, от 40 л до 60 л, от 40 л до 70 л, от 40 л до 80 л, от 40 л до 90 л, от 40 л до 100 л, от 50 л до 60 л, от 50 л до 70 л, от 50 л до 80 л, от 50 л до 90 л, от 50 л до 100 л, от 60 л до 70 л, от 60 л до 80 л, от 60 л до 90 л, от 60 л до 100 л, от 70 л до 80 л, от 70 л до 90 л, от 70 л до 100 л, от 80 л до 90 л, от 80 л до 100 л или от 90 л до 100 л Н2Ог (например, с концентрацией примерно 30 мас.%) могут быть предоставлены на 1 кг GO. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть предоставлено более чем или равное примерно 10 л, 20 л, 30 л, 40 л, 50 л, 60 л, 70 л, 80 л, 90 л или 100 л Н2Ог (например, с концентрацией примерно 30% по весу) на 1 кг GO. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть предоставлено менее чем примерно 100 л, 90 л, 80 л, 70 л, 60 л, 50 л, 40 л, 30 л, 20 л или 15 л Н2О2 (например, с концентрацией примерно 30 мас.%) на 1 кг GO. Количество Н2О2 эквивалентное любому из вышеуказанных количеств 30% раствора может быть добавлено в виде раствора с другой концентрацией или в концентрированной или чистой форме (например, от 90 мас.% до 100 мас.%). Количество Н2О2, эквивалентное любому из вышеупомянутых количеств 30% раствора, может быть выражено в единицах объема на
100% (или чистый) раствор. Количество Н2О2, эквивалентное любому из вышеупомянутых количеств 30% раствора, может быть выражено в молях или в единицах массы Н2О2. Например, в диапазоне примерно от 3 кг (или 88 моль) до 30 кг (или 882 моль) (чистой) Н2О2 может быть обеспечено на 1 кг GO. В пересчете на массу, в диапазоне примерно от 3 кг до 6 кг, от 3 кг до 9 кг, от 3 кг до 12 кг, от 3 кг до 15 кг, от 3 кг до 18 кг, от 3 кг до 21 кг, от 3 кг до 24 кг, от 3 кг до 27 кг, от 3 кг до 30 кг, от 6 кг до 9 кг, от 6 кг до 12 кг, от 6 кг до 15 кг, от 6 кг до 18 кг, от 6 кг до 21 кг, от 6 кг до 24 кг, от 6 кг до 27 кг, от 6 кг до 30 кг, от 9 кг до 12 кг, от 9 кг до 15 кг, от 9 кг до 18 кг, от 9 кг до 21 кг, от 9 кг до 24 кг, от 9 кг до 30 кг, от 12 кг до 15 кг, от 12 кг до 18 кг, от 12 кг до 21 кг, от 12 кг до 24 кг, от 12 кг до 27 кг, от 12 кг до 30 кг, от 15 кг до 18 кг, от 15 кг до 21 кг, от 15 кг до 24 кг, от 15 кг до 30 кг, от 18 кг до 21 кг, от 18 кг до 24 кг, от 18 кг до 27 кг, от 18 кг до 30 кг, от 21 кг до 24 кг, от 21 кг до 27 кг, от 21 кг до 30 кг, от 24 кг до 27 кг, от 24 кг до 30 кг или от 27 кг до 30 кг чистой Н2О2 могут быть добавлены на 1 кг GO. В пересчете на массу может быть предоставлено более чем или равное примерно 3 кг, 6 кг, 9 кг, 12 кг, 15 кг, 18 кг, 21 кг, 24 кг или 30 кг чистой Н2О2 на 1 кг GO. В пересчете на массу может быть предоставлено менее чем примерно 30 кг, 24 кг, 21 кг, 18 кг, 15 кг, 12 кг, 9 кг, 6 кг или 4,5 кг чистой Н2О2 на 1 кг GO.
[0086] В некоторых вариантах реализации изобретения количество аскорбата натрия может быть обеспечено в диапазоне примерно от 1 кг до 10 кг на 1 кг GO. Например, в диапазоне примерно от 1 кг до 2 кг, от 1 кг до 3 кг, от 1 кг до 4 кг, от 1 кг до 5 кг, от 1 кг до 6 кг, от 1 кг до 7 кг, от 1 кг до 8 кг, от 1 кг до 9 кг, от 1 кг до 10 кг, от 2 кг до 3 кг, от 2 кг до 4 кг, от 2 кг до 5 кг, от 2 кг до 6 кг, от 2 кг до 7 кг, от 2 кг до 8 кг, от 2 кг до 9 кг, от 2 кг до 10 кг, от 3 кг до 4 кг, от 3 кг до 5 кг, от 3 кг до 6 кг, от 3 кг до 7 кг, от 3 кг до 8 кг, от 3 кг до 9 кг, от 3 кг до 10 кг, от 4 кг до 5 кг, от 4 кг до 6 кг, от 4 кг до 7 кг, от 4 кг до 8 кг, от 4 кг до 9 кг, от 4 кг до 10 кг, от 5 кг до 6 кг, от 5 кг до 7 кг, от 5 кг до 8 кг, от 5 кг до 9 кг, от 5 кг до 10 кг, от 6 кг до 7 кг, от 6 кг до 8 кг, от 6 кг до 9 кг, от 6 кг до 10 кг, от 7 кг до 8 кг, от 7 кг до 9 кг, от 7 кг до 10 кг, от 8 кг до 9 кг, от 8 кг до 10 кг или от 9 кг до 10 кг аскорбата натрия могут быть предоставлены на 1 кг GO. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть предусмотрено более чем или равное примерно 1 кг, 2 кг, 3 кг, 4 кг, 5 кг, 6 кг, 7 кг, 8 кг, 9 кг или 10 кг аскорбата натрия на 1 кг GO. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть предоставлено менее чем примерно 15 кг, 14 кг, 13 кг, 12 кг, 11 кг, 10 кг, 9 кг, 8 кг, 7 кг, 6 кг, 5 кг, 4 кг, 3 кг, 2 кг или 1,5 кг аскорбата натрия на 1 кг GO.
[0087] В некоторых вариантах реализации изобретения для 1 кг GO можно использовать 30% Н2О2 в диапазоне примерно от 10 л до 100 л и аскорбата натрия в диапазоне примерно от 1 кг до 10 кг.
[0088] В некоторых вариантах реализации изобретения может быть превращен по меньшей мере примерно у = 90%, 95%, 98%, 99% или 99,5%, или, по существу, весь GO. Количество PCS, произведенного на единицу GO, может зависеть от содержания кислорода в GO и от содержания кислорода в PCS. В некоторых вариантах реализации изобретения атомное отношение С:0 в GO может составлять, например, в диапазоне примерно от 4:1 до 5:1, а содержание кислорода в PCS может составлять, например, менее чем или равное примерно 5 атомных процентов. В таких случаях количество производимого PCS может составлять в диапазоне примерно от 0,75у до 0,84 единиц PCS на единицу GO в расчете на массу. В некоторых вариантах реализации изобретения атомное отношение С:0 в GO может составлять, например, в диапазоне примерно от 7:3 до 5:1, а содержание кислорода в PCS может быть, например, менее чем или равное примерно 5 атомных процентов. В таких случаях количество производимого PCS может составлять в диапазоне примерно от 0,64у до 0,84 единиц PCS на единицу GO в расчете на массу. В некоторых вариантах реализации изобретения атомное отношение С:0 в GO может составлять, например, по меньшей мере примерно 7:3, а содержание кислорода в PCS может составлять, например, менее чем или равное примерно 5 атомных процентов. В таких случаях количество произведенного PCS может составлять по меньшей мере примерно 0,64у единиц PCS на единицу GO в расчете на массу. В некоторых вариантах реализации изобретения количество произведенного PCS может составлять по меньшей мере примерно 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,7, 0,75 или 0,8 единиц PCS на единицу GO в расчете на массу. В некоторых вариантах реализации изобретения количество произведенного PCS может составлять диапазон примерно от 0,5 единиц PCS до 0,85 единиц PCS, от 0,6 единиц PCS до 0,8 единиц PCS или от 0,7 единиц PCS до 0,8 единиц PCS на единицу GO в расчете на массу.
[0089] Вторая очистка может включать очистку PCS посредством вакуумной фильтрации, например, через 2-микронный сетчатый фильтр из нержавеющей стали марки 316. Фильтрация (также "вторая фильтрация" в данном документе) может быть выполнена после второй реакции. После второй реакции может быть некоторое количество примесей, таких как, например, аскорбат натрия, плюс небольшие количества H2SO4, оксидов марганца и солей марганца. Фильтрация может удалять по меньшей мере часть примесей из раствора. Вода, кислота и/или соли могут быть оставлены после второй реакции. Например, может быть примерно 4,95 кг аскорбата натрия на килограмм GO, оставшегося
в растворе после второй реакции. Там также могут быть примеси от GO. Например, могут оставаться небольшие количества H2SO4, оксидов марганца и солей марганца от первоначального окисления (например, от первой реакции).
[0090] Вода может быть пропущена сильной струей через PCS для удаления солей. Проводимость раствора после восстановления может быть превышающей примерно 200 миллисименс на сантиметр (мСм/см). Раствор PCS может быть промыт деионизированной водой (например, обильным количеством деионизированной воды) до тех пор, пока проводимость раствора PCS не достигнет примерно 50 микросименс на сантиметр (мкСм/см) или менее. Очистка может быть завершена, когда раствор PCS имеет проводимость примерно 50 мкСм/см или менее. Для прямого применения PCS может потребоваться определенное количество или степень концентрации. Например, может потребоваться концентрация примерно 2 мас.% или более.
Устройства накопления энергии
[0091] Устройства накопления энергии в соответствии с данным описанием изобретения могут содержать по меньшей мере один электрод (например, положительный электрод и отрицательный электрод). Углеродный материал в соответствии с данным описанием изобретения может быть обеспечен в положительном электроде (катод во время разряда), отрицательном электроде (анод во время разряда) или в обоих. В некоторых вариантах реализации изобретения устройством накопления энергии может быть литий-ионная аккумуляторная батарея. В некоторых вариантах реализации изобретения устройством накопления энергии может быть литий-металлическая аккумуляторная батарея. В некоторых вариантах реализации изобретения устройством накопления энергии может быть суп ер конденсатор.
[0092] Аккумуляторная батарея может содержать по меньшей мере один аккумуляторный элемент, содержащий отрицательный электрод (анод во время разряда), содержащий графит, и положительный электрод (катод во время разряда), содержащий PCS/литий-железо-фосфат (LFP, lithium iron phosphate). Конфигурация/форм-фактор аккумуляторной батареи может быть такой, как изложено в другом месте данного документа (например, цилиндрические, плоские, призматические или таблеточные аккумуляторные элементы различных размеров). В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея может иметь цилиндрическую конфигурацию/форм-фактор (например, корпус 18650). Понятно, что хотя положительный электрод и аккумуляторная батарея в этом примере в основном описаны как содержащие PCS, такие положительные электроды и
аккумуляторные батареи могут содержать любой материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения.
[0093] На фиг. 9 схематически изображен пример структуры аккумуляторного элемента (аккумуляторной батареи) (например, аккумуляторного элемента на основе LFP). Аккумуляторная батарея содержит положительную клемму 901, выпускное отверстие 902 для выпуска газа, смежное с положительной клеммой 901, и прокладку 903, которая герметизирует внутреннюю часть аккумуляторной батареи. Положительный вывод 904 соединяет положительную клемму 901 с положительным электродом 907. Сепаратор 906 отделяет положительный электрод от отрицательного электрода 905. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея содержит многослойные листы из последовательно размещенных сепаратора 906, положительного электрода 907, сепаратора 906 и отрицательного электрода 905, свернутых в цилиндр с круглым поперечным сечением. В этой конфигурации по меньшей мере часть внешней поверхности аккумуляторного элемента (например, нижняя поверхность аккумуляторного элемента) может служить в качестве отрицательной клеммы. На фиг. 11 изображены примеры готовых аккумуляторных батарей на основе LFP. В этом случае аккумуляторные батареи имеют цилиндрическую конфигурацию/форм-фактор.
[0094] Аккумуляторная батарея может содержать по меньшей мере один аккумуляторный элемент, содержащий отрицательный электрод (анод во время разряда), содержащий графит, и положительный электрод (катод во время разряда), содержащий PCS/литий-никель-кобальт-алюминий-оксид (NCA). Конфигурация/форм-фактор аккумуляторной батареи может быть такой, как изложено в другом месте данного документа (например, цилиндрические, плоские, призматические или таблеточные аккумуляторные элементы различных размеров). В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея может иметь цилиндрическую конфигурацию/форм-фактор (например, корпус 18650). На фиг. 16 изображен пример характеристики аккумуляторной батареи на основе NCA. Понятно, что хотя положительный электрод и аккумуляторная батарея в этом примере в основном описаны как содержащие PCS, такие положительные электроды и аккумуляторные батареи могут содержать любой материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения.
[0095] На фиг. 13 схематически изображен пример структуры аккумуляторного элемента (аккумуляторной батареи) (например, аккумуляторного элемента на основе NCA). Изображены вид сбоку 1301 и вид сверху 1302 аккумуляторной батареи. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея имеет высоту примерно 65 мм и диаметр примерно 18 мм. Сепаратор 1312 отделяет катод (положительный электрод)
1313 от анода (отрицательного электрода) 1311. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея содержит уложенные слоями листы анода 1311, сепаратора 1312 и катода 1313, свернутые в цилиндр с круглым поперечным сечением. На фиг. 15 изображены примеры готовых аккумуляторных батарей на основе NCA. В этом случае аккумуляторные батареи выполнены в виде цилиндрической конфигурации/форм-фактора.
[0096] Аккумуляторная батарея может содержать по меньшей мере один аккумуляторный элемент, содержащий отрицательный электрод (анод во время разряда), содержащий графит, и положительный электрод (катод во время разряда), содержащий PCS/литий-никель-марганець-кобальт-оксид (NMC). Конфигурация/форм-фактор аккумуляторной батареи может быть такой, как изложено в другом месте данного документа (например, цилиндрические, плоские, призматические или таблеточные аккумуляторные элементы различных размеров). В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея может иметь плоскую конфигурацию/форм-фактор (например, LiPoly корпус). Понятно, что хотя положительный электрод и аккумуляторная батарея в этом примере в основном описаны как содержащие PCS, такие положительные электроды и аккумуляторные батареи могут содержать любой материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения.
[0097] На фиг. 17 схематически изображен пример структуры аккумуляторного элемента (аккумуляторной батареи) (например, аккумуляторного элемента на основе NMC). Сепаратор 1702 отделяет положительный электрод 1701 от отрицательного электрода 1703. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумулятор содержит уложенные слоями листы отрицательного электрода 1703, сепаратора 1702 и положительныого электрода 1701, свернутые в призму с прямоугольным поперечным сечением. Положительный и отрицательный электроды соединены с положительным выводом 1704 и отрицательным выводом 1705 соответственно. Аккумуляторная батарея может быть заключена в предварительно сформированный алюминиевый ламинат 1706. На фиг. 21 изображен пример готовой аккумуляторной батареи на основе NMC. В этом случае аккумуляторная батарея имеет плоскую конфигурацию/форм-фактор. [0098] Устройства накопления энергии в соответствии с данным описанием изобретения могут иметь различные конфигурации и/или форм-факторы (например, см. фиг. 9, фиг. 11, фиг. 13, фиг. 15, фиг. 17 и фиг. 20-21), Любые аспекты данного описания изобретения, изложенные в отношении заданной конфигурации и/или форм-фактора, изложенные в отношении устройства накопления энергии, содержащего заданный материал или набор материалов, могут в равной степени применяться к устройству накопления энергии,
содержащему другой материал или набор материалов, описанный в данном документе по меньшей мере в некоторых конфигурациях. Устройства накопления энергии в соответствии с данным описанием изобретения могут быть скомпонованы в любую форму. Корпус может быть обусловлен окончательным применением. [0099] Заданная конфигурация и/или форм-фактор могут включать в себя заданный корпус. Конфигурация и/или форм-фактор могут быть выбраны на основе применения (например, плоский аккумуляторный элемент может быть выбран для применения в сотовом телефоне, тогда как цилиндрические аккумуляторные элементы могут быть выбраны для некоторых других потребительских устройств). Например, аккумуляторный элемент устройства накопления энергии, описанный в данном документе, может быть выполнен как цилиндрический аккумуляторный элемент, плоский аккумуляторный элемент, прямоугольный аккумуляторный элемент, призматический аккумуляторный элемент, таблеточный аккумуляторный элемент или другой конфигурации. Каждая такая конфигурация может иметь заданный размер и конечный форм-фактор. Форм-фактор может соответствовать заданному корпусу. Корпус может быть жесткий или нежесткий. Корпус может закрывать или может не закрывать герметически аккумуляторный элемент. [0100] Цилиндрические, призматические и таблеточные аккумуляторные элементы могут использовать металлические защитные корпуса. Цилиндрический аккумуляторный элемент может иметь внешнюю оболочку из нержавеющей стали в качестве его корпуса. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторный элемент может содержать цилиндрический корпус аккумуляторного элемента размером 18 мм на 65 мм (также называемый в данном документе "корпус 18650"), цилиндрический корпус аккумуляторного элемента размером 26 мм на 65 мм (также называемый в данном документе "корпус 26650") или цилиндрический корпус аккумуляторного элемента 32 мм на 65 мм (также называемый в данном документе "корпус 32650"). Такой корпус может содержать, например, один или большее количество внешних металлических корпусов и отрицательный вывод (например, оболочку аккумуляторного элемента), прокладку(и), изолятор(ы), сепаратор(ы) (например, анодный сепаратор(ы)), металлическую сетку и/или другие компоненты (например, см. фиг. 9 и фиг. 13). Внешняя герметичная оболочка может выдерживать высокое внутреннее давление. В некоторых вариантах реализации изобретения цилиндрический корпус аккумуляторного элемента может содержать механизм сброса давления, например, мембранное уплотнение, которое разрывается при избыточном внутреннем давлении, и/или повторно герметизируемое вентиляционное отверстие для сброса внутреннего давления.
[0101] Таблеточный аккумуляторный элемент может не иметь предохранительного вентиляционного отверстия. Таблеточный аккумуляторный элемент может содержать оболочку аккумуляторного элемента (например, электрически соединенную с положительным электродом), которая может герметично закрываться крышкой (например, электрически соединенную с отрицательным электродом) с прокладкой. [0102] Призматические аккумуляторные элементы могут содержаться в прямоугольной оболочке. Призматический аккумуляторный элемент может быть упакован, например, в сварные алюминиевые кожухи. Более толстый металл можно использовать для контейнера призматического аккумуляторного элемента (например, для призматического аккумуляторного элемента можно использовать немного более толстый размер стенки, чтобы компенсировать снижение механической устойчивости по сравнению с цилиндрической конфигурацией). В некоторых вариантах реализации изобретения электроды призматического аккумуляторного элемента могут быть объединены в блок. В некоторых вариантах реализации изобретения электроды призматического аккумуляторного элемента могут иметь форму сплюснутой спирали. Призматические аккумуляторные элементы могут быть выполнены в различных форматах и/или размерах. Такие форматы и/или размеры могут быть выполнены, например, на основе емкости накопления заряда (например, формата от 800 миллиампер-часов (мА-ч) до 4000 мА-ч для мобильных телефонов, планшетов, низкопрофильных ноутбуков и другой портативной бытовой электроники или от 20А-ч до 50А-ч для электрических силовых агрегатов в гибридных и электрических траспортных средствах).
[0103] Аккумуляторные элементы в мягком чехле/упаковке или плоские могут содержать многослойную архитектуру в пакете из тонкого алюминированного пластика, склеенного с различными типами полимеров для герметичности. Плоский аккумуляторный элемент может содержать термосвариваемый многослойный корпус из фольги (например, см. фиг. 17). Такой корпус может служить мягкой упаковкой. Электрические контакты в плоском аккумуляторном элементе могут содержать выводы из проводящей фольги, приваренные к электродам и герметизированные с материалом плоского корпуса (например, выведенные наружу полностью герметичным образом). Плоский аккумуляторный элемент может быть упакован с применением, например, упаковки для литий-полимерной аккумуляторной батареи (например, упаковки, применяемой для литий-полимерных аккумуляторных элементов с твердыми электролитами, также называемой в данном документе "корпус LiPoly"). Такой корпус может содержать, например, пакет из фольги с наружным пластиковым ламинатом. Плоский аккумуляторный элемент может иметь разные размеры. В некоторых вариантах реализации изобретения плоский
аккумуляторный элемент может быть выполнен или образмерен для конкретного применения (например, плоские аккумуляторные элементы могут быть помещены в небольшие области между корпусами нестандартной электроники). В некоторых вариантах реализации изобретения размер плоского аккумуляторного элемента может соответствовать заданной емкости накопления заряда (например, емкости накопления заряда в диапазоне 40А-ч для применения в системах накопления энергии или емкости накопления заряда, подходящей для сотовых телефонов и портативных приложений бытовой электроники, например, дронов и хобби гаджетов).
Состав устройств накопления энергии
[0104] Литий-ионная аккумуляторная батарея (LIB) может содержать отрицательный электрод. В некоторых вариантах реализации изобретения LIB может содержать отрицательный электрод на основе углерода (например, содержащий графит или углеродные нанотрубки). В некоторых вариантах реализации изобретения LIB может содержать кремниевый (Si) отрицательный электрод. В некоторых вариантах реализации изобретения LIB может содержать отрицательный электрод на основе сплава (например, содержащий сплавы олова). В некоторых вариантах реализации изобретения LIB может содержать отрицательный электрод на основе оксида или сульфида (например, содержащий оксид марганца (II) (МпО) или сульфид магния (MgS)). Указанная LIB может содержать положительный электрод, содержащий оксид, например, слоистый оксид (например, LiCo02), шпинель (например, LiMn204) или оливин (например, LiFeP04). Указанная LIB может содержать проводящую добавку(и). Проводящая добавка(и) может быть обеспечена в положительном электроде, отрицательном электроде или обоих. Проводящая добавка(и) может содержать, например, технический углерод или углеродные нанотрубки. Указанная LIB может содержать связующее, причем связующее содержит по меньшей мере либо первое связующее, либо второе связующее. В некоторых вариантах реализации изобретения первое связующее является таким же, как второе связующее. В некоторых вариантах реализации изобретения первое связующее не совпадает со вторым связующим. Указанная LIB может содержать электролит. Электролит может содержать, например, соль лития (например, гексафторфосфат лития (LiPFe), тетрафторборат лития (LiBF4) или перхлорат лития (LiC104)) в органическом растворе (например, этиленкарбонат, диметилкарбонат или диэтилкарбонат). [0105] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения может быть предусмотрен в положительном электроде литий-ионной аккумуляторной батареи. Материал на основе
углерода может быть использован в качестве проводящей добавки (например, для замены технического углерода). Материал на основе углерода может применяться в качестве активного материала в положительном электроде.
[0106] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения может быть обеспечен в отрицательном электроде литий-ионной аккумуляторной батареи. Материал на основе углерода может быть использован в качестве активного материала в отрицательном электроде. Материал на основе углерода может быть использован в качестве покрытия на других активных материалах (например, Si) и/или может образовывать композиты с другими активными материалами (например, Si) для отрицательного электрода.
[0107] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения может быть обеспечен в отрицательном электроде литий-металлической аккумуляторной батареи. Материал на основе углерода может быть использован в качестве покрытия на литиевом отрицательном электроде (например, для ингибирования роста дендритов).
[0108] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соотвествтии с данным описанием изобретения может быть обеспечен в положительном электроде и в отрицательном электроде литий-ионной аккумуляторной батареи. Материал на основе углерода может применяться в качестве проводящей добавки в положительном электроде и одновременно в качестве активного материала в отрицательном электроде. Материал на основе углерода может применяться в качестве активного материала в положительном электроде (например, когда GO применяется в отрицательном электроде). [0109] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соотвествтии с данным описанием изобретения может быть обеспечен в качестве активного материала в симметричных супер конденсаторах. Материал на основе углерода может применяться в обоих электродах (например, в качестве аэрогеля на основе углерода).
[ОНО] В некоторых вариантах реализации изобретения материал на основе углерода в соотвествтии с данным описанием изобретения может быть обеспечен в качестве активного материала в асимметричных суперконденсаторах. Материал на основе углерода может применяться в качестве одного электрода и соединяться с другим электродом, изготовленным из других материалов (например, МпОг). Материал на основе углерода также можно использовать в обоих электродах, когда он образует композиты с разными материалами в двух электродах.
[0111] Устройства накопления энергии, описанные в данном документе, могут содержать электролит. Описанные в данном документе электролиты могут содержать, например, водные, органические и/или ионные электролиты на основе жидкости. Электролит может быть жидким, твердым или гелевым. Ионная жидкость может быть гибридизована с другим твердым компонентом, например полимером или диоксидом кремния (например, коллоидным диоксидом кремния), с образованием гелеобразного электролита (также называемого в данном документе "ионогелем"). Водный электролит может быть гибридизован, например, с полимером с образованием гелеобразного электролита (в данном документе также "гидрогель" и "гидрогель-полимер"). Органический электролит может быть гибридизован, например, с полимером с образованием гелеобразного электролита. В некоторых вариантах реализации изобретения электролит может также содержать соль лития (например, LiPFe, LiBF4 или LiC104). Например, электролит может содержать соль лития (например, LiPFe, LiBF4 или LiC104) в органическом растворе (например, этиленкарбонат (ЕС), диметилкарбонат (DMC) или диэтилкарбонат (DEC)). Электролит может содержать один или большее количество дополнительных компонентов (например, одну или большее количество добавок). В некоторых вариантах реализации изобретения состав электролита (например, электролит LIB с полимерной мягкой упаковкой) может содержать один или большее количество из ЕС, этилметилкарбоната (EMC), DEC, LiPFe и добавки. В некоторых вариантах реализации изобретения состав электролита (например, электролит LIB с высокой емкостью) может содержать один или большее количество из ЕС, DEC, пропиленкарбоната (PC), LiPF6 и добавки. [0112] Устройство накопления энергии может содержать полимер. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство накопления энергии может содержать сепаратор. Например, устройство накопления энергии может содержать полиэтиленовый сепаратор (например, полиэтиленовый сепаратор со сверхвысокой молекулярной массой). Сепаратор может иметь толщину менее чем или равную примерно 16 мкм, 15 мкм, 14 мкм, 13 мкм, 12 мкм, 11 мкм, 10 мкм, 9 мкм или 8 мкм (например, примерно 12 ± 2,0 мкм). Сепаратор может иметь заданную проницаемость. Сепаратор может иметь проницаемость (например, типа Герли (Gurley type)) превышающую или равную примерно 150 с/100 мл, 160 с/100 мл, 170 с/100 мл, 180 с/100 мл, 190 с/100 мл, 200 с/100 мл, 210 с/100 мл, 220 с/100 мл, 230 с/100 мл, 240 с/100 мл, 250 с/100 мл, 260 с/100 мл, 270 с/100 мл, 280 с/100 мл, 290 с/100 мл или 300 с/100 мл (например, 180 ± 50 с/100 мл). В качестве альтернативы, разделитель может иметь проницаемость (например, типа Герли) менее чем примерно 150 с/100 мл, 160 с/100 мл, 170 с/100 мл, 180 с/100 мл, 190 с/100 мл, 200 с/100 мл, 210 с/100 мл, 220 с/100 мл, 230 с/100 мл, 240 с/100 мл, 250 с/100 мл, 260 с/100 мл, 270 с/100 мл, 280 с/100 мл,
290 с/100 мл или 300 с/100 мл. Сепаратор может иметь заданную пористость. Сепаратор может иметь пористость превышающую или равную примерно 35%, 40%, 45% или 50% (например, 40% ± 5%). В качестве альтернативы, сепаратор может иметь пористость менее чем примерно 35%, 40%, 45% или 50%. Сепаратор может иметь заданную температуру неработоспособности (например, выше температуры неработоспособности, сепаратор может не функционировать нормально). В некоторых вариантах реализации изобретения сепаратор может иметь температуру неработоспособности (фактическую), менее чем или равную примерно 150 °С, 140 °С, 130 °С, 120 °С, ПО °С или 100 °С. В некоторых вариантах реализации изобретения сепаратор может иметь температуру неработоспособности (DSC, shut-down temperature) в диапазоне примерно от 130 °С до 150 °С, от 130 °С до 140 °С или от 136 °С до 140 °С.
[0113] Активный материал электрода (например, положительный электрод LIB) может содержать, например, графен, литий-железо-фосфат (LFP; LiFePO^, литий-никель-кобальт-алюминий-оксид (NCA; L1MC0AIO2), литий-никель-марганец-кобальт-оксид (NMC; LiNiMnCoOi), литий-кобальт-оксид (LCO; LiCoOi), литий-марганец-оксид (LMO; LiMi^O/i), титанат лития (LTO; Li4TisOi2), литиевую серу или любую комбинацию из вышеуказанного. Один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) в диапазоне примерно от 0,25% до 0,5%, от 0,25% до 0,75%, от 0,25% до 1%, от 0,25% до 2%, от 0,25% до 5%, от 0,25% до 10%, от 0,25% до 20%, от 0,25% до 30%, от 0,25% до 40%, от 0,25% до 50%, от 0,5% до 0,75%, от 0,5% до 1%, от 0,5% до 2%, от 0,5% до 5%, от 0,5% до 10%, от 0,5% до 20%, от 0,5% до 30%, от 0,5% до 40%, от 0,5% до 50%, от 0,75% до 1%, от 0,75% до 2%, от 0,75% до 5%, от 0,75% до 10%, от 0,75% до 20%, от 0,75% до 30%, от 0,75% до 40%, от 0,75% до 50%, от 1% до 2%, от 1% до 5%, от 1% до 10%, от 1% до 20%, от 1% до 30%, от 1% до 40%, от 1% до 50%, от 2% до 5%, от 2% до 10%, от 2% до 20%, от 2% до 30%, от 2% до 40%, от 2% до 50%, от 5% до 10%, от 5% до 20%, от 5% до 30%, от 5% до 40%, от 5% до 50%, от 10% до 20%, от 10% до 30%, от 10% до 40%, от 10% до 50%, от 20% до 30%, от 20% до 40%, от 20% до 50%, от 30% до 40%, от 30% до 50%, от 40% до 50%, от 50% до 55%, от 50% до 60%, от 50% до 65%, от 50% до 67%, от 50% до 69%, от 50% до 71%, от 50% до 73%, от 50% до 75%, от 50% до 77%, от 50% до 79%, от 50% до 81%, от 50% до 83%, от 50% до 85%, от 50% до 87%, от 50% до 89%, от 50% до 91%, от 50% до 93%, от 50% до 95%, от 50% до 97%, от 50% до 99%, от 55% до 60%, от 55% до 65%, от 55% до 67%, от 55% до 69%, от 55% до 71%, от 55% до 73%, от 55% до 75%, от 55% до 77%, от 55% до 79%, от 55% до 81%, от 55% до 83%, от 55% до 85%, от 55% до 87%, от 55% до
89%, от 55%
91%, от
55%
93%,
55%
95%,
55%
97%,
55%
до 99%, от
60% до 65%,
60% до
67%,
60%
69%,
60%
71%,
60%
73%,
от 60%) до
75%, от 60%
77%, от
60%
79%,
60%
81%,
60%
83%,
60%
до 85%, от
60% до 87%,
60% до
89%,
60%
91%,
60%
93%,
60%
95%,
от 60%) до
97%, от 60%
99%, от
65%
67%,
65%
69%,
65%
71%,
65%
до 73%), от
65% до 75%,
65% до
77%,
65%
79%,
65%
81%,
65%
83%,
от 65%) до
85%, от 65%
87%, от
65%
89%,
65%
91%,
65%
93%,
65%
до 95%), от
65% до 97%,
65% до
99%,
67%
69%,
67%
71%,
67%
73%,
от 67%) до
75%, от 67%
77%, от
67%
79%,
67%
81%,
67%
83%,
67%
до 85%, от
67% до 87%,
67% до
89%,
67%
91%,
67%
93%,
67%
95%,
от 67%) до
97%, от 67%
99%, от
69%
71%,
69%
73%,
69%
75%,
69%
до 77%), от
69% до 79%,
69% до
81%,
69%
83%,
69%
85%,
69%
87%,
от 69%) до
89%, от 69%
91%, от
69%
93%,
69%
95%,
69%
97%,
69%
до 99%, от
71% до 73%,
71% до
75%,
71%
77%,
71%
79%,
71%
81%,
от 71%) до
83%, от 71%
85%, от
71%
87%,
71%
89%,
71%
91%,
71%
до 93%), от
71% до 95%,
71% до
97%,
71%
99%,
73%
75%,
73%
77%,
от 73%) до
79%, от 73%
81%, от
73%
83%,
73%
85%,
73%
87%,
73%
до 89%, от
73% до 91%,
73% до
93%,
73%
95%,
73%
97%,
73%
99%,
от 75%) до
77%, от 75%
79%, от
75%
81%,
75%
83%,
75%
85%,
75%
до 87%, от
75% до 89%,
75% до
91%,
75%
93%,
75%
95%,
75%
97%,
от 75%) до
99%, от 77%
79%, от
77%
81%,
77%
83%,
77%
85%,
77%
до 87%, от
77% до 89%,
77% до
91%,
77%
93%,
77%
95%,
77%
97%,
от 77%) до
99%, от 79%
81%, от
79%
83%,
79%
85%,
79%
87%,
79%
до 89%, от
79% до 91%,
79% до
93%,
79%
95%,
79%
97%,
79%
99%,
от 81% до
83%, от 81%
85%, от
81%
87%,
81%
89%,
81%
91%,
81%
до 93%), от
81% до 95%,
81% до
97%,
81%
99%,
83%
85%,
83%
87%,
от 83% до
89%, от 83%
91%, от
83%
93%,
83%
95%,
83%
97%,
83%
до 99%, от
85% до 87%,
85% до
89%,
85%
91%,
85%
93%,
85%
95%,
от 85% до
97%, от 85%
99%, от
87%
89%,
87%
91%,
87%
93%,
87%
до 95%), от
87% до 97%,
87% до
99%,
89%
91%,
89%
93%,
89%
95%,
от 89% до
97%, от 89% до 99%, от 90% до 90,5%, от 90% до 91%, от 90% до 91,5%, от 90% до 92%, от 90% до 92,5%, от 90% до 93%, от 90% до 93,5%, от 90% до 94%, от 90% до 94,5%, от 90% до 95%, от 90% до 95,5%, от 90% до 96%, от 90% до 96,5%, от 90% до 97%, от 90% до 97,5%, от 90% до 98%, от 90% до 98,5%, от 90% до 99%, от 90% до 99,5%, от 90,5% до 91%, от 90,5% до 91,5%, от 90,5% до 92%, от 90,5% до 92,5%, от 90,5% до 93%, от 90,5%
до 93,5%, от 90,5% до 94%, от 90,5% до 94,5%, от 90,5% до 95%, от 90,5% до 95,5%, от 90,5% до 96%, от 90,5% до 96,5%, от 90,5% до 97%, от 90,5% до 97,5%, от 90,5% до 98%, от 90,5% до 98,5%, от 90,5% до 99%, от 90,5% до 99,5%, от 91% до 91,5%, от 91% до 92%, от 91% до 92,5%, от 91% до 93%, от 91% до 93,5%, от 91% до 94%, от 91% до 94,5%, от 91% до 95%, от 91% до 95,5%, от 91% до 96%, от 91% до 96,5%, от 91% до 97%, от 91% до 97,5%, от 91% до 98%, от 91% до 98,5%, от 91% до 99%, от 91% до 99,5%, от 91,5% до 92%, от 91,5% до 92,5%, от 91,5% до 93%, от 91,5% до 93,5%, от 91,5% до 94%, от 91,5% до 94,5%, от 91,5% до 95%, от 91,5% до 95,5%, от 91,5% до 96%, от 91,5% до 96,5%, от 91,5% до 97%, от 91,5% до 97,5%, от 91,5% до 98%, от 91,5% до 98,5%, от 91,5% до 99%, от 91,5% до 99,5%, от 92% до 92,5%, от 92% до 93%, от 92% до 93,5%, от 92% до 94%, от 92% до 94,5%, от 92% до 95%, от 92% до 95,5%, от 92% до 96%, от 92% до 96,5%, от 92% до 97%, от 92% до 97,5%, от 92% до 98%, от 92% до 98,5%, от 92% до 99%, от 92% до 99,5%, от 92,5% до 93%, от 92,5% до 93,5%, от 92,5% до 94%, от 92,5% до 94,5%, от 92,5% до 95%, от 92,5% до 95,5%, от 92,5% до 96%, от 92,5% до 96,5%, от 92,5% до 97%, от 92,5% до 97,5%, от 92,5% до 98%, от 92,5% до 98,5%, от 92,5% до 99%, от 92,5% до 99,5%, от 93% до 93,5%, от 93% до 94%, от 93% до 94,5%, от 93% до 95%, от 93% до 95,5%, от 93% до 96%, от 93% до 96,5%, от 93% до 97%, от 93% до 97,5%, от 93% до 98%, от 93% до 98,5%, от 93% до 99%, от 93% до 99,5%, от 93,5% до 94%, от 93,5% до 94,5%, от 93,5% до 95%, от 93,5% до 95,5%, от 93,5% до 96%, от 93,5% до 96,5%, от 93,5% до 97%, от 93,5% до 97,5%, от 93,5% до 98%, от 93,5% до 98,5%, от 93,5% до 99%, от 93,5% до 99,5%, от 94% до 94,5%, от 94% до 95%, от 94% до 95,5%, от 94% до 96%, от 94% до 96,5%, от 94% до 97%, от 94% до 97,5%, от 94% до 98%, от 94% до 98,5%, от 94% до 99%, от 94% до 99,5%, от 94,5% до 95%, от 94,5% до 95,5%, от 94, 5% до 96%, от 94,5% до 96,5%, от 94,5% до 97%, от 94,5% до 97,5%, от 94,5% до 98%, от 94,5% до 98,5%, от 94,5% до 99%, от 94,5% до 99,5%, от 95% до 95,5%, от 95% до 96%, от 95% до 96,5%, от 95% до 97%, от 95% до 97,5%, от 95% до 98%, от 95% до 98,5%, от 95% до 99%, от 95% до 99,5%, от 95,5% до 96%, от 95,5% до 96,5%, от 95,5% до 97%, от 95,5% до 97,5%, от 95,5% до 98%, от 95,5% до 98,5%, от 95,5% до 99%, от 95,5% до 99,5%, от 96% до 96,5%, от 96% до 97%, от 96% до 97,5%, от 96% до 98%, от 96% до 98,5%, от 96% до 99%, от 96% до 99,5%, от 96,5% до 97%, от 96,5% до 97,5%, от 96,5% до 98%, от 96,5% до 98,5%, от 96,5% до 99%, от 96,5% до 99,5%, от 97% до 97,5%, от 97% до 98%, от 97% до 98,5%, от 97% до 99%, от 97% до 99,5%, от 97,5% до 98%, от 97,5% до 98,5%, от 97,5% до 99%, от 97,5% до 99,5%, от 98% до 98,5%, от 98% до 99%, от 98% до 99,5%, от 98,5% до 99%, от 98,5% до 99,5% или от 99% до 99,5%. Один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации
(например, по массе на сухой основе, без растворителя), превышающей или равной примерно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 65,5%, 66%, 66,5%, 67%, 67,5%, 68%, 68,5%, 69%, 69,5%, 70%, 70,5%, 71%, 71,5%, 72%, 72,5%, 73%, 73,5%, 74%, 74,5%, 75%, 75,5%, 76%, 76,5%, 77%, 77,5%, 78%, 78,5%, 79%, 79,5%, 80%, 80,5%, 81%, 81,5%, 82%, 82,5%, 83%, 83,5%, 84%, 84,5%, 85%, 85,5%, 86%, 86,5%, 87%, 87,5%, 88%, 88,5%, 89%, 89,5%, 90%, 90,5%, 91%, 91,5%, 92%, 92,5%, 93%, 93,5%, 94%, 94,5%, 95%, 95,5%, 96%, 96,5%, 97%, 97,5%, 98%, 98,5%, 99%, 99,5% или 99,9%. Кроме того, или в качестве альтернативы, один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации, меньшей или равной примерно 99,9%, 99,5%, 99%, 98,5%, 98%, 97,5%, 97%, 96,5%, 96%, 95,5%, 95%, 94,5%, 94%, 93,5%, 93%, 92,5%, 92%, 91,5%, 91%, 90,5%, 90%, 89,5%, 89%, 88,5%, 88%, 87,5%, 87%, 86,5%, 86%, 85,5%, 85%, 84,5%, 84%, 83,5%, 83%, 82,5%, 82%, 81,5%, 81%, 80,5%, 80%, 79,5%, 79%, 78,5%, 78%, 77,5%, 77%, 76,5%, 76%, 75,5%, 75%, 74,5%, 74%, 73,5%, 73%, 72,5%, 72%, 71,5%, 71%, 70,5%, 70%, 69,5%, 69%, 68,5%, 68%, 67,5%, 67%, 66,5%, 66%, 65,5%, 65%, 64%, 63%, 62%, 61%, 60%, 59%, 58%, 57%, 56%, 55%, 54%, 53%, 52%, 51% или 50%. Один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в таких концентрациях в сочетании с одним или большим количеством других материалов (например, одним или большим количеством других материалов электрода и их концентрациями, изложенными в данном документе).
[0114] Вышеупомянутый активный материал может содержать нелитиевые металлы в заданном соотношении. Например, активный материал может содержать никель, кобальт и алюминий в заданном соотношении (например, примерно 0,815:0,15:0,035 для NCA) или никель, кобальт и марганец в заданном соотношении (например, примерно 6:2:2 для NMC). Активный материал может содержать по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5 или большее количество нелитиевых металлов. Нелитиевые металлы могут быть выбраны, например, из никеля, кобальта, алюминия, марганца, железа и титана. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал может содержать первый нелитиевый металл в соотношении (например, по массе или в молях) по меньшей мере примерно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или 15 по отношению ко второму нелитиевому металлу. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал может содержать первый нелитиевый металл в соотношении (например, по массе или в молях) по меньшей мере примерно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 или 35 по отношению к третьему нелитиевому металлу. В некоторых вариантах активный материал может содержать второй нелитиевый металл в соотношении (например, по массе или в молях) по
меньшей мере примерно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или 15 по отношению к третьему нелитиевому металлу. Активный материал может содержать нелитиевый металл(ы) и/или один или большее количество неметаллов в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе), превышающей или равной примерно 1%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% или 99%. Кроме того, или в качестве альтернативы, активный материал может содержать нелитиевый металл(ы) и/или один или большее количество неметаллов в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе), меньшей или равной примерно 99,5%, 99%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25% 20%, 15%, 10%, 5% или 2%. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал может содержать никель, кобальт и алюминий в концентрации (например, по общей массе) по меньшей мере примерно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% или 60% (например, примерно 59±1,0% для NCA). В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал может содержать железо в концентрации (например, по массе) в диапазоне примерно от 33% до 36% и фосфор в концентрации (например, по массе) в диапазоне примерно от 19% до 21% (например, превышающую или равную примерно 58,5% для NMC). В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал может содержать никель, кобальт и алюминий в концентрации (например, по общей массе) по меньшей мере примерно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% или 60% (например, примерно 59 ± 1,0% для NCA). Активный материал может содержать литий в концентрации (например, по массе), превышающей или равной примерно 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%, 8,5%, 9%, 9,5% или 10%. Кроме того, или в качестве альтернативы, активный материал может содержать литий в концентрации (например, по массе), меньшей или равной примерно 15%, 10%, 8%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% или 1,5%. Например, активный материал может содержать литий в концентрации (например, по массе) примерно 7,2 ± 0,4% для NCA, 7,1% для NMC или в диапазоне примерно от 3,9% до 4,9% для LFP. Активный материал может содержать такие концентрации лития в дополнение к вышеупомянутым концентрациям нелитиевых металлов (например, никеля, кобальта и алюминия или никеля, кобальта и марганца). Активный материал может иметь заданную удельную площадь поверхности. Активный материал может иметь удельную площадь поверхности, превышающую или равную примерно 0,1 квадратный метр на грамм (м2/г), 0,2 м2/г, 0,3 м2/г, 0,4 м2/г, 0,5 м2/г, 0,6 м2/г, 0,7 м2/г, 0,8 м2/г, 0,9 м2/г, 1 м2/г, 2 м2/г, 3 м2/г, 4 м2/г, 5 м2/г, 6 м2/г, 7 м2/г, 8 м2/г, 9 м2/г, 10 м2/г, 11 м2/г, 12 м2/г, 13 м2/г, 14
2222222 2
м /г, 15 м /г, 16 м /г, 17 м /г 18 м /г, 19 м /г, 20 м /г или 25 м /г. Кроме того, или в качестве
альтернативы, активный материал может иметь удельную площадь поверхности,
2 2 2 2 2 2 2
меньшую или равную примерно 30 м /г, 25 м /г, 20 м /г, 19 м /г, 18 м /г, 17 м /г, 16 м /г, 15 м2/г, 14 м2/г, 13 м2/г, 12 м2/г, 11 м2/г, 10 м2/г, 9 м2/г, 8 м2/г, 7 м2/г, 6 м2/г, 5 м2/г, 4 м2/г, 3 м2/г, 2 м2/г, 1 м2/г, 0,9 м2/г, 0,8 м2/г, 0,7 м2/г, 0,6 м2/г, 0,5 м2/г, 0,4 м2/г, 0,3 м2/г или 0,2 м2/г. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, NCA) может иметь удельную площадь поверхности в диапазоне примерно от 0,3 м2/г до 0,7 м2/г. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, NMC) может иметь удельную площадь поверхности в диапазоне примерно от 0,2 м2/г до 0,5 м2/г. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, LFP) может иметь удельную площадь поверхности в диапазоне примерно от 9 м2/г до 13 м2/г или от 8 м2/г до 12 м2/г. Активный материал может иметь заданную первую удельную разрядную емкость. Активный материал может иметь первую удельную разрядную емкость, большую или равную примерно 100 миллиампер-час на грамм (мА-ч/г), 105 мА-ч/г, ПО мА-ч/г, 115 мА-ч/г, 120 мА-ч/г, 125 мА-ч/г. г, 130 мА-ч/г, 135 мА-ч/г, 140 мА-ч/г, 145 мА-ч/г, 150 мА-ч/г, 155 мА-ч/г, 160 мА-ч/г, 165 мА-ч/г, 170 мА-ч/г, 175 мА-ч/г, 180 мА-ч/г, 185 мА-ч/г, 190 мА-ч/г, 195 мА-ч/г, 200 мА-ч/г, 205 мА-ч/г, 210 мА-ч/г, 215 мА-ч/г или 220 мА-ч. Кроме того, или в качестве альтернативы, активный материал может иметь первую удельную разрядную емкость, меньшую или равную примерно 230 мА-ч/г, 225 мА-ч/г, 220 мА-ч/г, 215 мА-ч/г, 210 мА-ч/г, 205 мА-ч./г, 200 мА-ч/г, 195 мА-ч/г, 190 мА-ч/г, 185 мА-ч/г, 180 мА-ч/г, 175 мА-ч/г, 170 мА-ч/г, 165 мА-ч/г, 160 мА-ч/г, 155 мА-ч/г или 150 мА-ч/г. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, NCA) может иметь первую удельную разрядную емкость, большую или равную примерно 195 мА-ч/г (например, при скорости заряда/разряда 0,1С/0,1С и диапазона напряжения 4,3-3,0 вольт (В)). В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, NMC) может иметь первую удельную разрядную емкость, большую или равную примерно 178 мА-ч/г (например, для монетного аккумуляторного элемента (например, CR2032) при скорости заряда/разряда 0,1С/0,1С и диапазона напряжения 3,0 В ~ 4,3 В по сравнению с литием). В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, LFP) может иметь первую удельную разрядную емкость, большую или равную примерно 150 мА-ч/г (например, при 0,2С). Активный материал может иметь заданную удельную емкость. Активный материал может иметь удельную емкость, большую или равную примерно 80 мА-ч/г, 85 мА-ч/г, 90 мА-ч/г, 95 мА-ч/г, 100 мА-ч/г, 105 мА-ч/г, ПО мА-ч/г, 115 мА-ч/г, 120 мА-ч/г, 125 мА-ч/г, 130 мА-ч/г, 135 мА-ч/г, 140 мА-ч/г, 145 мА-ч/г, 150 мА-ч/г, 155 мА-ч/г, 160 мА-ч/г, 165 мА-ч/г, 170 мА-ч/г, 175 мА-ч/г, 180 мА-ч/г, 185 мА-ч/г, 190 мА-ч/г, 195 мА-ч/г, 200 мА-ч/г, 220
мА-ч/г, 240 мА-ч/г, 260 мА-ч/г, 280 мА-ч/г, 300 мА-ч/г, 400 мА-ч/г, 500 мА-ч/г, 600 мА-ч/г, 700 мА-ч/г, 800 мА-ч/г или 900 мА-ч/г. Кроме того, или в качестве альтернативы, активный материал может иметь удельную емкость, превышающую или равную примерно 600 мА-ч/г, 500 мА-ч/г, 400 мА-ч/г, 300 мА-ч/г, 250 мА-ч/г, 210 мА-ч/г. 205 мА-ч/г, 200 мА-ч/г, 195 мА-ч/г, 190 мА-ч/г, 185 мА-ч/г, 180 мА-ч/г, 175 мА-ч/г, 170 мА-ч/г, 165 мА-ч/г, 160 мА-ч/г, 155 мА-ч/г, 150 мА-ч/г, 145 мА-ч/г, 140 мА-ч/г, 135 мА-ч/г или 130 мА-ч/г. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал (например, NMC) может иметь удельную емкость в диапазоне примерно от 162 мА-ч/г до 168 мА-ч/г (например, для полного аккумуляторного элемента со скоростью зарядки/разрядки 0,5С). Активный материал может иметь заданную первую эффективность разряда (например, большую или равную примерно 75%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85% (например, NMC), 86%, 87%, 88%, 89% (например, NCA), 90%, 91%, 92%, 93%, 94% или 95%). Активный материал может иметь любую комбинацию одного или большего количества из вышеуказанных размеров частиц составов, удельных площадей поверхности, первых разрядных емкостей, емкостей, первых эффективностей разряда и других свойств. [0115] Электрод (например, положительный или отрицательный электрод LIB) может содержать связующее. В некоторых вариантах реализации изобретения связующее содержит по меньшей мере либо первое связующее, либо второе связующее. В некоторых вариантах реализации изобретения первое связующее является таким же, как второе связующее. В некоторых вариантах реализации изобретения первое связующее не совпадает со вторым связующим. Связующее (например, первое связующее или второе связующее) может содержать, например, один или большее количество фторполимеров (например, нереакционноспособные термопластичные фторполимеры), сополимеры и/или другие типы полимеров. Примеры связующих веществ могут включать, но не ограничиваются ими, поливинилфторид (PVF), поливинилиденфторид (PVDF), политетрафторэтилен (PTFE), полихлортрифторэтилен (PCTFE), перфторалкоксиполимер (PFA, MFA), фторированный этилен-пропилен (FEP), полиэтилентетрафторэтилен (ETFE), полиэтиленхлортрифторэтилен (ECTFE), перфторированный пластомер (FFPM/ FFKM), фторуглерод или (также "хлортрифторэтиленвинилиденфторид" в формуле изобретения в данном документе; FPM/FKM), фторэластомер (также "тетрафторэтилен-пропилен" в формуле изобретения данного документа; FEPM), перфторполиэфир (PFPE), перфторсульфокислота (PFSA), перфторполиоксетан, поли(винилиденфторид-трифторэтилен) (P(VDF-trifluoroethylene)), поли(винилиденфторид-тетрафторэтилен) (P(VDF-tetrafluoroethylene)), или их любую комбинацию. Один или большее количество таких связующих материалов могут присутствовать в электроде (например, в
положительном электроде и/или в отрицательном электроде) в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) в диапазоне примерно от 0,5% до 1%, от 0,5% до 2%, от 0,5% до 3%, от 0,5% до 4%, от 0,5% до 5%, от 0,5% до 6%, от 0,5% до 7%, от 0,5% до 8%, от 0,5% до 9%, от 0,5% до 10%, от 0,5% до 11%, от 0,5% до 12%, от 0,5% до 13%, от 0,5% до 14%, от 0,5% до 15%, от 0,5% до 16%, от 0,5% до 17%, от 0,5% до 18%, от 0,5% до 19%, от 0,5% до 20%, от 1% до 2%, от 1% до 3%, от 1% до 4%, от 1% до 5%, от 1% до 6%, от 1% до 7%, от 1% до 8%, от 1% до 9%, от 1% до 10%, от 1% до 11%, от 1% до 12%, от 1% до 13%, от 1% до 14%, от 1% до 15%, от 1% до 16%, от 1% до 17%, от 1% до 18%, от 1% до 19%, от 1% до 20%, от 2% до 3%, от 2% до 4%, от 2% до 5%, от 2% до 6%, от 2% до 7%, от 2% до 8%, от 2% до 9%, от 2% до 10%, от 2% до 11%, от 2% до 12%, от 2% до 13%, от 2% до 14%, от 2% до 15%, от 2% до 16%, от 2% до 17%, от 2% до 18%, от 2% до 19%, от 2% до 20%, от 3% до 4%, от 3% до 5%, от 3% до 6%, от 3% до 7%, от 3% до 8%, от 3% до 9%, от 3% до 10%, от 3% до 11%, от 3% до 12%, от 3% до 13%, от 3% до 14%, от 3% до 15%, от 3% до 16%, от 3% до 17%, от 3% до 18%, от 3% до 19%, от 3% до 20%, от 4% до 5%, от 4% до 6%, от 4% до 7%, от 4% до 8%, от 4% до 9%, от 4% до 10%, от 4% до 11%, от 4% до 12%, от 4% до 13%, от 4% до 14%, от 4% до 15%, от 4% до 16%, от 4% до 17%, от 4% до 18%, от 4% до 19%, от 4% до 20%, от 5% до 6%, от 5% до 7%, от 5% до 8%, от 5% до 9%, от 5% до 10%, от 5% до 11%, от 5% до 12%, от 5% до 13%, от 5% до 14%, от 5% до 15%, от 5% до 16%, от 5% до 17%, от 5% до 18%, от 5% до 19%, от 5% до 20%, от 6% до 7%, от 6% до 8%, от 6% до 9%, от 6% до 10%, от 6% до 11%, от 6% до 12%, от 6% до 13%, от 6% до 14%, от 6% до 15%, от 6% до 16%, от 6% до 17%, от 6% до 18%, от 6% до 19%, от 6% до 20%, от 7% до 8%, от 7% до 9%, от 7% до 10%, от 7% до 11%, от 7% до 12%, от 7% до 13%, от 7% до 14%, от 7% до 15%, от 7% до 16%, от 7% до 17%, от 7% до 18%, от 7% до 19%, от 7% до 20%, от 8% до 9%, от 8% до 10%, от 8% до 11%, от 8% до 12%, от 8% до 13%, от 8% до 14%, от 8% до 15%, от 8% до 16%, от 8% до 17%, от 8% до 18%, от 8% до 19%, от 8% до 20%, от 9% до 10%, от 9% до 11%, от 9% до 12%, от 9% до 13%, от 9% до 14%, от 9% до 15%, от 9% до 16%, от 9% до 17%, от 9% до 18%, от 9% до 19%, от 9% до 20%, от 10% до 11% 10% до 12%, от 10% до 13%, от 10% до 14%, от 10% до 15%, от 10% до 16%, от 10% до 17%, от 10% до 18%, от 10% до 19%, от 10% до 20%, от 11% до 12%, от 11% до 13%, от 11% до 14%, от 11% до 15%, от 11% до 16%, от 11% до 17%, от 11% до 18%, от 11% до 19%, от 11% до 20%, от 12% до 13%, от 12% до 14%, от 12% до 15%, от 12% до 16%, от 12% до 17%, от 12% до 18%, от 12% до 19%, от 12% до 20%, от 13% до 14%, от 13% до 15%, от 13% до 16%, от 13% до 17%, от 13% до 18%, от 13% до 19%, от 13% до 20%, от 14% до 15%, от 14% до 16%, от 14% до 17%, от 14% до 18%, от 14% до 19%, от 14% до
20%, от 15% до 16%, от 15% до 17%, от 15% до 18%, от 15% до 19%, от 15% до 20%, от 16% до 17%, от 16% до 18%, от 16% до 19%, от 16% до 20%, от 17% до 18%, от 17% до 19%, от 17% до 20%, от 18% до 19%, от 18% до 20% или от 19% до 20%. Один или большее количество таких связующих материалов могут присутствовать в электроде (например, в положительном электроде и/или в отрицательном электроде) в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя), превышающей или равной примерно 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%, 8,5%, 9%, 9,5%, 10%, 10,5%, 11%, 11,5%, 12%, 12,5%, 13%, 13,5%, 14%, 14,5%, 15%, 15,5%, 16%, 16,5%, 17%, 17,5%, 18%, 18,5%, 19%, 19,5% или 20%. Кроме того, или в качестве альтернативы, один или большее количество таких связующих материалов могут присутствовать в электроде (например, в положительном электроде и/или в отрицательном электроде) в индивидуальной или комбинированной концентрации, меньшей или равной примерно 20%, 19,5%, 19%, 18,5%, 18%, 17,5%, 17%, 16,5%, 16%, 15,5%, 15%, 14,5%, 14%, 13,5%, 13%, 12,5%, 12%, 11,5%, 11%, 10,5%, 10%, 9,5%, 9%, 8,5%, 8%, 7,5%, 7%, 6,5%, 6%, 5,5%, 5%, 4,5%, 4%, 3,5%, 3%, 2,5%, 2%, 1,5%, 1% или 0,5%. Один или большее количество таких связующих материалов могут присутствовать в электроде в таких концентрациях в сочетании с одним или большим количеством других материалов (например, одним или большим количеством других материалов электрода и их концентрациями, описанными в данном документе). [0116] Электрод (например, положительный или отрицательный электрод LIB) может быть приготовлен с добавлением растворителя. Формула может включать различные уровни растворителя. По меньшей мере часть или весь растворитель может испаряться с электрода. Примеры растворителей могут включать, но не ограничиваются ими, 2-пирролидон (2-Ру), н-винилпирролидон (NVP), н-метил-2-пирролидон (NMP), метилэтилкетон или любую их комбинацию. Одно или большее количество таких соединений-растворителей могут присутствовать в электроде (например, в положительном электроде и/или в отрицательном электроде) в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на влажной основе) в диапазоне примерно от 20% до 25%, от 20% до 30%, от 20% до 35%, от 20% до 40%, от 20% до 45%, от 20% до 50%, от 20% до 55%, от 20% до 60%, от 20% до 65%, от 20% до 70%, от 20% до 75%, от 25% до 30%, от 25% до 35%, от 25% до 40%, от 25% до 45%, от 25% до 50%, от 25% до 55%, от 25% до 60%, от 25% до 65%, от 25% до 70%, от 25% до 75%, от 30% до 35%, от 30% до 40%, от 30% до 45%, от 30% до 50%, от 30% до 55%, от 30% до 60%, от 30% до 65%, от 30% до 70%, от 30% до 75%, от 35% до 40%, от 35% до 45%, от 35% до 50%, от 35% до 55%, от 35% до 60%, от 35% до 65%, от 35% до 70%, от 35% до 75%, от
40% до 45%, от 40% до 50%, от 40% до 55%, от 40% до 60%, от 40% до 65%, от 40% до 70%, от 40% до 75%, от 45% до 50%, от 45% до 55%, от 45% до 60%, от 45% до 65%, от 45% до 70%, от 45% до 75%, от 50% до 55%, от 50% до 60%, от 50% до 65%, от 50% до 70%, от 50% до 75%, от 55% до 60%, от 55% до 65%, от 55% до 70%, от 55% до 75%, от 60% до 65%, от 60% до 70%, от 60% до 75%, от 65% до 70%, от 65% до 75% или от 70% до 75%. Одно или большее количество таких соединений-растворителей могут присутствовать в электроде (например, в положительном электроде и/или в отрицательном электроде) в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на влажной основе), превышающей или равной примерно 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74% или 75%. Кроме того, или в качестве альтернативы, одно или большее количество таких соединений-растворителей могут присутствовать в электроде (например, в положительном электроде и/или в отрицательном электроде) в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на влажной поверхности), меньшей или равной примерно 75%, 74%, 73%, 72%, 71%, 70%, 69%, 68%, 67%, 66%, 65%, 64%, 63%, 62%, 61%, 60%, 59%, 58%, 57%, 56%, 55%, 54%, 53%, 52%, 51%, 50%, 49%, 48%, 47%, 46%, 45%, 44%, 43%, 42%, 41%, 40%, 39%, 38%, 37%, 36%, 35%, 34%, 33%, 32%, 31%, 30%, 29%, 28%, 27%, 26%, 25%, 24%, 23%, 22%, 21% или 20%. Одно или большее количество таких соединений-растворителей могут присутствовать в электроде в таких концентрациях в сочетании с одним или большим количеством других материалов (например, одним или большим количеством других материалов электрода и их концентрациями, описанными в данном документе).
[0117] Активный материал электрода (например, отрицательный электрод LIB) может содержать, например, полиацетилен, графит (например, натуральный графит или искусственный графит), углеродное волокно, выращенное в паровой фазе, мягкий углерод (графитизируемый углерод), твердый углерод (неграфитизируемый углерод), углеродные нанотрубки или любую их комбинацию. Один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) в диапазоне примерно от 0,25% до 0,5%, от 0,25% до 0,75%, от 0,25% до 1%, от 0,25% до 2%, от 0,25% до 5%, от 0,25% до 10%, от 0,25% до 20%, от 0,25% до 30%, от 0,25% до 40%, от 0,25% до 50%, от 0,5% до 0,75%, от 0,5% до 1%, от 0,5% до 2%, от 0,5% до 5%, от 0,5% до 10%, от 0,5% до 20%, от 0,5% до 30%, от 0,5% до 40%, от 0,5% до 50%, от 0,75% до 1%, от 0,75%
до 2%, от 0,75% до 5%, от 0,75% до 10%, от 0,75% до 20%, от 0,75% до 30%, от 0,75% до 40%, от 0,75% до 50%, от 1% до 2%, от 1% до 5%, от 1% до 10%, от 1% до 20%, от 1% до 30%, от 1% до 40%, от 1% до 50%, от 2% до 5%, от 2% до 10%, от 2% до 20%, от 2% до 30%, от 2% до 40%, от 2% до 50%, от 5% до 10%, от 5% до 20%, от 5% до 30%, от 5% до 40%, от 5% до 50%, от 10% до 20%, от 10% до 30%, от 10% до 40%, от 10% до 50%, от
20% до 30%,
20% до 40%,
20% до 50%,
30%
до 40%, от 30%
50%, от 40%
50%, от 50%
55%, от 50%
60%, от 50%
65%,
от 50% до 70%,
50% до 72%,
50% до 74%,
50% до 76%,
50% до 78%,
50%
до 80%, от 50%
82%, от 50%
84%, от 50%
86%, от 50%
88%, от 50%
90%,
от 50% до 91%,
50% до 92%,
50% до 93%,
50% до 94%,
50% до 95%,
50%
до 96%, от 50%
97%, от 50%
98%, от 50%
99%, от 55%
60%, от 55%
65%,
от 55% до 70%,
55% до 72%,
55% до 74%,
55% до 76%,
55% до 78%,
55%
до 80%, от 55%
82%, от 55%
84%, от 55%
86%, от 55%
88%, от 55%
90%,
от 55% до 91%,
55% до 92%,
55% до 93%,
55% до 94%,
55% до 95%,
55%
до 96%, от 55%
97%, от 55%
98%, от 55%
99%, от 60%
65%, от 60%
70%,
от 60% до 72%,
60% до 74%,
60% до 76%,
60% до 78%,
60% до 80%,
60%
до 82%, от 60%
84%, от 60%
86%, от 60%
88%, от 60%
90%, от 60%
91%,
от 60% до 92%,
60% до 93%,
60% до 94%,
60% до 95%,
60% до 96%,
60%
до 97%, от 60%
98%, от 60%
99%, от 65%
70%, от 65%
72%, от 65%
74%,
от 65% до 76%,
65% до 78%,
65% до 80%,
65% до 82%,
65% до 84%,
65%
до 86%, от 65%
88%, от 65%
90%, от 65%
91%, от 65%
92%, от 65%
93%,
от 65% до 94%,
65% до 95%,
65% до 96%,
65% до 97%,
65% до 98%,
65%
до 99%, от 70%
72%, от 70%
74%, от 70%
76%, от 70%
78%, от 70%
80%,
от 70% до 82%,
70% до 84%,
70% до 86%,
70% до 88%,
70% до 90%,
70%
до 91%, от 70%
92%, от 70%
93%, от 70%
94%, от 70%
95%, от 70%
96%,
от 70% до 97%,
70% до 98%,
70% до 99%,
72% до 74%,
72% до 76%,
72%
до 78%, от 72%
80%, от 72%
82%, от 72%
84%, от 72%
86%, от 72%
88%,
от 72% до 90%,
72% до 91%,
72% до 92%,
72% до 93%,
72% до 94%,
72%
до 95%, от 72%
96%, от 72%
97%, от 72%
98%, от 72%
99%, от 74%
76%,
от 74% до 78%,
74% до 80%,
74% до 82%,
74% до 84%,
74% до 86%,
74%
до 88%, от 74%
90%, от 74%
91%, от 74%
92%, от 74%
93%, от 74%
94%,
от 74% до 95%,
74% до 96%,
74% до 97%,
74% до 98%,
74% до 99%,
76%
до 78%, от 76%
80%, от 76%
82%, от 76%
84%, от 76%
86%, от 76%
88%,
от 76% до 90%,
76% до 91%,
76% до 92%,
76% до 93%,
76% до 94%,
76%
до 95%, от 76%
96%, от 76%
97%, от 76%
98%, от 76%
99%, от 78%
80%,
от 78% до 82%,
78% до 84%,
78% до 86%, от 78% до 88%, от 78% до 90%, от 78% до 91%, от 78% до 92%, от 78% до 93%, от 78% до 94%, от 78% до 95%, от 78% до 96%, от 78% до 97%, от 78% до 98%, от 78% до 99%, от 80% до 82%, от 80% до 84%, от 80% до 86%, от 80% до 88%, от 80% до 90%, от 80% до 91%, от 80% до 92%, от 80% до 93%, от 80% до 94%, от 80% до 95%, от 80% до 96%, от 80% до 97%, от 80% до 98%, от 80% до 99%, от 82% до 84%, от 82% до 86%, от 82% до 88%, от 82% до 90%, от 82% до 91%, от 82% до 92%, от 82% до 93%, от 82% до 94%, от 82% до 95%, от 82% до 96%, от 82% до 97%, от 82% до 98%, от 82% до 99%, от 84% до 86%, от 84% до 88%, от 84% до 90%, от 84% до 91%, от 84% до 92%, от 84% до 93%, от 84% до 94%, от 84% до 95%, от 84% до 96%, от 84% до 97%, от 84% до 98%, от 84% до 99%, от 86% до 88%, от 86% до 90%, от 86% до 91%, от 86% до 92%, от 86% до 93%, от 86% до 94%, от 86% до 95%, от 86% до 96%, от 86% до 97%, от 86% до 98%, от 86% до 99%, от 88% до 90%, от 88% до 91%, от 88% до 92%, от 88% до 93%, от 88% до 94%, от 88% до 95%, от 88% до 96%, от 88% до 97%, от 88% до 98%, от 88% до 99%, от 90% до 91%, от 90% до 92%, от 90% до 93%, от 90% до 94%, от 90% до 95%, от 90% до 96%, от 90% до 97%, от 90% до 98%, от 90% до 99%, от 91% до 92%, от 91% до 93%, от 91% до 94%, от 91% до 95%, от 91% до 96%, от 91% до 97%, от 91% до 98%, от 91% до 99%, от 92% до 93%, от 92% до 94%, от 92% до 95%, от 92% до 96%, от 92% до 97%, от 92% до 98%, от 92% до 99%, от 93% до 94%, от 93% до 95%, от 93% до 96%, от 93% до 97%, от 93% до 98%, от 93% до 99%, от 94% до 95%, от 94% до 96%, от 94% до 97%, от 94% до 98%, от 94% до 99%, от 95% до 96%, от 95% до 97%, от 95% до 98%, от 95% до 99%, от 96% до 97%, от 96% до 98%, от 96% до 99%, от 97% до 98%, от 97% до 99% или от 98% до 99%. Один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя), превышающей или равной примерно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 70,5%, 71%, 71,5%, 72%, 72,5%, 73%, 73,5%, 74%, 74,5%, 75%, 75,5%, 76%, 76,5%, 77%, 77,5%, 78%, 78,5%, 79%, 79,5%, 80%, 80,5%, 81%, 81,5%, 82%, 82,5%, 83%, 83,5%, 84%, 84,5%, 85%, 85,5%, 86%, 86,5%, 87%, 87,5%, 88%, 88,5%, 89%, 89,5%, 90%, 90,5%, 91%, 91,5%, 92%, 92,5%, 93%, 93,5%, 94%, 94,5%, 95%, 95,5%, 96%, 96,5%, 97%, 97,5%, 98%, 98,5%, 99% или 99,5%. Кроме того, или в качестве альтернативы, один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя), меньшей или равной примерно 99,5%, 99%, 98,5%, 98%, 97,5%, 97%, 96,5%, 96%, 95,5%, 95%, 94,5%, 94%, 93,5%, 93%, 92,5%, 92%, 91,5%, 91%, 90,5%, 90%, 89,5%, 89%, 88,5%, 88%, 87,5%, 87%, 86,5%, 86%,
85,5%, 85%, 84,5%, 84%, 83,5%, 83%, 82,5%, 82%, 81,5%, 81%, 80,5%, 80%, 79,5%, 79%, 78,5%, 78%, 77,5%, 77%, 76,5%, 76%, 75,5%, 75%, 74,5%, 74%, 73,5%, 73%, 72,5%, 72%, 71,5%, 71%, 70,5%, 70%, 69%, 68%, 67%, 66%, 65%, 64%, 63%, 62%, 61%, 60%, 59%, 58%, 57%, 56%, 55%, 54%, 53%, 52%, 51% или 50%. Один или большее количество таких активных материалов могут присутствовать в электроде в таких концентрациях в сочетании с одним или большим количеством других материалов (например, одним или большим количеством других материалов электрода и их концентрациями, описанными в данном документе).
[0118] Вышеупомянутый активный материал может иметь распределение частиц по размерам таким образом, что, например, 10% частиц имеют размер менее чем примерно 11 мкм, 10 мкм, 9 мкм, 8 мкм, 7 мкм, 6 мкм, 5 мкм или 4 мкм. Активный материал может иметь такое распределение частиц по размерам в сочетании, например, с тем, что 50% частиц имеют размер менее чем примерно 16 мкм, 15 мкм, 14 мкм, 13 мкм, 12 мкм, 11 мкм, 10 мкм или 9 мкм. Активный материал может иметь такое распределение частиц по размерам в сочетании, например, с тем, что 90% частиц имеют размер менее чем примерно 31 мкм, 30 мкм, 29 мкм, 28 мкм, 27 мкм, 26 мкм, 25 мкм, 24 мкм, 23 мкм., 22 мкм, 21 мкм, 20 мкм, 19 мкм, 18 мкм, 17 мкм, 16 мкм, 15 мкм или 14 мкм. В одном варианте осуществления изобретения активный материал может иметь распределение частиц по размерам, характеризуемое 10% частиц размером менее чем примерно 6,8 мкм, 50% частиц размером менее чем примерно 11,6 мкм и 90% частиц размером менее чем примерно 19,3 мкм. Активный материал может иметь заданную плотность после утряски (например, плотность после утряски, меньшую или равную примерно 1,5 г на кубический
3 3333333
сантиметр (г/см ), 1,4 г/см , 1,3 г/см , 1,2 г/см , 1,1 г/см , 1 г/см , 0,9 г/см , 0,8 г/см , 0,7 г/см3, 0,6 г/см3 или 0,5 г/см3). В одном варианте реализации изобретения активный материал может иметь плотность после утряски, меньшую или равную примерно 0,99 г/см3. Активный материал может иметь заданную удельную площадь поверхности
2 2 2 2 2 2
(например, большую или равную примерно 1 м /г, 1,5 м /г, 2 м /г, 2,5 м /г, 3 м /г, 3,5 м /г,
2 2 2 2 2 2 2
4 м /г, 4,5 м /г, 5 м /г, 5,5 м /г, 6 м /г, 6,5 м /г или 7 м /г). В одном варианте реализации изобретения активный материал может иметь удельную площадь поверхности по меньшей мере примерно 3,8 м2/г. Активный материал может иметь заданную первую удельную емкость или первую удельную разрядную емкость. Активный материал может иметь первую удельную емкость или первую удельную разрядную емкость по меньшей мере примерно 320 мА-ч/г, 325 мА-ч/г, 330 мА-ч/г, 335 мА-ч/г, 340 мА-ч/г, 345 мА-ч/г, 350 мА-ч/г, 351 мА-ч/г, 352 мА-ч/г, 353 мА-ч/г, 354 мА-ч/г, 355 мА-ч/г, 356 мА-ч/г, 357 мА-ч/г, 358 мА-ч/г, 359 мА-ч/г, 360 мА-ч/г, 361 мА-ч/г, 362 мА-ч/г, 363 мА-ч/г, 364 мА-ч/г, 365
мА-ч/г, 366 мА-ч/г, 367 мА-ч/г, 368 мА-ч/г, 369 мА-ч/г, 370 мА-ч/г, 371 мА-ч/г, 372 мА-ч/г, 373 мА-ч/г, 374 мА-ч/г, 375 мА-ч/г, 376 мА-ч/г, 377 мА-ч/г, 378 мА-ч/г, 379 мА-ч/г, 380 мА-ч/г, 385 мА-ч/г, 390 мА-ч/г, 395 мА-ч/г или 400 мА-ч/г. В одном варианте осуществления изобретения активный материал может иметь первую удельную емкость по меньшей мере примерно 364,9 мА-ч/г. Активный материал может иметь заданную эффективность или эффективность первой разрядки. Активный материал может иметь эффективность или эффективность первой разрядки по меньшей мере примерно 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 91,5%, 92%, 92,5%, 93%, 93,5%, 94%, 94,5%, 95%, 95,5%, 96%, 96,5%, 97%, 97,5%, 98%, 98,5% или 99%. В одном варианте реализации изобретения активный материал может иметь эффективность по меньшей мере примерно 94,5%. Активный материал может иметь заданную смачиваемость (например, время для смачивания поверхности по меньшей мере примерно 80 секунд (с), 82 с, 84 с, 86 с, 88 с, 90 с, 92 с, 94 с, 96 с, 98 с, 100 с, 105 с, ПО с или 115 с). В одном варианте реализации изобретения активный материал может иметь смачиваемость по меньшей мере примерно 92 с. Активный материал может иметь заданную порошковую проводимость (например, по меньшей мере примерно 250 сименс на сантиметр (См/см), 255 См/см, 260 См/см, 265 См/см, 270 См/см, 275 См/см, 280 См/см, 285 См/см, 290 См/см, 295 См/см, 300 См/см, 305 См/см, 310 См/см, 315 См/см, 320 См/см, 325 См/см, 330 См/см, 335 См/см, 340 См/см, 345 См/см, 350 См/см, 355 См/см, 360 См/см, 365 См/см или 370 См/см). В одном варианте реализации изобретения активный материал может иметь порошковую проводимость по меньшей мере примерно 340 См/см. Активный материал может иметь заданную ориентацию кристаллов. Активный материал может иметь любую комбинацию одного или большего количества из вышеупомянутых распределений частиц по размерам, плотностей после утряски, удельных площадей поверхности, плотностей гранул, первых емкостей, эффективности или эффективностей первого разряда, смачиваемостей, порошковых проводимостей и других свойств (например, ориентации кристаллов).
[0119] Электрод (например, отрицательный электрод LIB) может содержать проводящую добавку(и). Проводящая добавка может содержать, например, проводящий углерод. Примеры проводящих добавок могут включать, но не ограничиваются ими, технический углерод (например, ацетиленовую сажу, печную сажу или другие типы углерода), выращенные в парах углеродные волокна, углеродные нанотрубки или любую их комбинацию. Одна или большее количество таких проводящих добавок могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) в диапазоне примерно от 0,1% до
0,5%, от 0,1% до 1%, от 0,1% до 1,5%, от 0,1% до 2%, от 0,1% до 2,5%, от 0,1% до 3%, от 0,1% до 3,5%, от 0,1% до 4%, от 0,1% до 4,5%, от 0,1% до 5%, от 0,1% до 5,5%, от 0,1% до 6%, от 0,1% до 6,5%, от 0,1% до 7%, от 0,1% до 7,5%, от 0,1% до 8%, от 0,1% до 8,5%, от 0,1% до 9%, от 0,1% до 9,5%, от 0,1% до 10%, от 0,5% до 1%, от 0,5% до 1,5%, от 0,5% до 2%, от 0,5% до 2,5%, от 0,5% до 3%, от 0,5% до 3,5%, от 0,5% до 4%, от 0,5% до 4,5%, от 0,5% до 5%, от 0,5% до 5,5%, от 0,5% до 6%, от 0,5% до 6,5%, от 0,5% до 7%, от 0,5% до 7,5%, от 0,5% до 8%, от 0,5% до 8,5%, от 0,5% до 9%, от 0,5% до 9,5%, от 0,5% до 10%, от 1% до 1,5%, от 1% до 2%, от 1% до 2,5%, от 1% до 3%, от 1% до 3,5%, от 1% до 4%, от 1% до 4,5%, от 1% до 5%, от 1% до 5,5%, от 1% до 6%, от 1% до 6,5%, от 1% до 7%, от 1% до 7,5%, от 1% до 8%, от 1% до 8,5%, от 1% до 9%, от 1% до 9,5%, от 1% до 10%, от 1,5% до 2%, от 1,5% до 2,5%, от 1,5% до 3%, от 1,5% до 3,5%, от 1,5% до 4%, от 1,5% до 4,5%, от 1,5% до 5%, от 1,5% до 5,5%, от 1,5% до 6%, от 1,5% до 6,5%, от 1,5% до 7%, от 1,5% до 7,5%, от 1,5% до 8%, от 1,5% до 8,5%, от 1,5% до 9%, от 1,5% до 9,5%, от 1,5% до 10%, от 2% до 2,5%, от 2% до 3%, от 2% до 3,5%, от 2% до 4%, от 2% до 4,5%, от 2% до 5%, от 2% до 5,5%, от 2% до 6%, от 2% до 6,5%, от 2% до 7%, от 2% до 7,5%, от 2% до 8%, от 2% до 8,5%, от 2% до 9%, от 2% до 9,5%, от 2% до 10%, от 2,5% до 3%, от 2,5% до 3,5%, от 2,5% до 4%, от 2,5% до 4,5%, от 2,5% до 5%, от 2,5% до 5,5%, от 2,5% до 6%, от 2,5% до 6,5%, от 2,5% до 7%, от 2,5% до 7,5%, от 2,5% до 8%, от 2,5% до 8,5%, от 2,5% до 9%, от 2,5% до 9,5%, от 2,5% до 10%, от 3% до 3,5%, от 3% до 4%, от 3% до 4,5%, от 3% до 5%, от 3% до 5,5%, от 3% до 6%, от 3% до 6,5%, от 3% до 7%, от 3% до 7,5%, от 3% до 8%, от 3% до 8,5%, от 3% до 9%, от 3% до 9,5%, от 3% до 10%, от 3,5% до 4%, от 3,5% до 4,5%, от 3,5% до 5%, от 3,5% до 5,5%, от 3,5% до 6%, от 3,5% до 6,5%, от 3,5% до 7%, от 3,5% до 7,5%, от 3,5% до 8%, от 3,5% до 8,5%, от 3,5% до 9%, от 3,5% до 9,5%, от 3,5% до 10%, от 4% до 4,5%, от 4% до 5%, от 4% до 5,5%, от 4% до 6%, от 4% до 6,5%, от 4% до 7%, от 4% до 7,5%, от 4% до 8%, от 4% до 8,5%, от 4% до 9%, от 4% до 9,5%, от 4% до 10%, от 4,5% до 5%, от 4,5% до 5,5%, от 4,5% до 6%, от 4,5% до 6,5%, от 4,5% до 7%, от 4,5% до 7,5%, от 4,5% до 8%, от 4,5% до 8,5%, от 4,5% до 9%, от 4,5% до 9,5%, от 4,5% до 10%, от 5% до 5,5%, от 5% до 6%, от 5% до 6,5%, от 5% до 7%, от 5% до 7,5%, от 5% до 8%, от 5% до 8,5%, от 5% до 9%, от 5% до 9,5%, от 5% до 10%, от 5,5% до 6%, от 5,5% до 6,5%, от 5,5% до 7%, от 5,5% до 7,5%, от 5,5% до 8%, от 5,5% до 8,5%, от 5,5% до 9%, от 5,5% до 9,5%, от 5,5% до 10%, от 6% до 6,5%, от 6% до 7%, от 6% до 7,5%, от 6% до 8%, от 6% до 8,5%, от 6% до 9%, от 6% до 9,5%, от 6% до 10%, от 6,5% до 7%, от 6,5% до 7,5%, от 6,5% до 8%, от 6,5% до 8,5%, от 6,5% до 9%, от 6,5% до 9,5%, от 6,5% до 10%, от 7% до 7,5%, от 7% до 8%, от 7% до 8,5%, от 7% до 9%, от 7% до 9,5%, от 7% до 10%, от 7,5% до 8%, от 7,5% до 8,5%, от 7,5% до 9%, от 7,5% до 9,5%, от 7,5% до 10%, от 8% до 8,5%, от 8% до
9%, от 8% до 9,5%, от 8% до 10%, от 8,5% до 9%, от 8,5% до 9,5%, от 8,5% до 10%, от 9% до 9,5%, от 9% до 10% или от 9,5% до 10%. Одна или большее количество таких проводящих добавок могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) превышающей или равной примерно 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%, 8,5%, 9%, 9,5% или 10%. Кроме того, или в качестве альтернативы, одна или большее количество таких проводящих добавок могут присутствовать в электроде в индивидуальной или комбинированной концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) меньшей или равной примерно 10%, 9,5%, 9%, 8,5%, 8%, 7,5%, 7%, 6,5%, 6%, 5,5%, 5%, 4,5%, 4%, 3,5%, 3%, 2,5%, 2%, 1,5%, 1%, 0,5% или 0,1%. Одна или большее количество таких проводящих добавок могут присутствовать в электроде в таких концентрациях в сочетании с одним или большим количеством других материалов (например, одним или большим количеством других материалов электрода и их концентрациями, описанными в данном документе). [0120] Вышеупомянутая проводящая добавка может иметь заданную проводимость. Указанная проводящая добавка может иметь электропроводимость по меньшей мере примерно 5 См/см, 6 См/см, 7 См/см, 8 См/см, 9 См/см, 10 См/см, 15 См/см, 20 См/см, 30 См/см, 35 См/см, 40 См/см, 45 См/см, 50 См/см, 55 См/см, 60 См/см или 65 См/см. Проводящая добавка может представлять собой порошок. В некоторых вариантах реализации изобретения порошок может быть первоначально спрессован (например, спрессован на 50% или 100%). Проводящая добавка может иметь заданную площадь поверхности. Проводящая добавка может иметь площадь поверхности (например, площадь поверхности азота по Брунауэру, Эммету и Теллеру (BET, Brunauer, Emmett and Teller), как измерено, например, способом испытания ASTM D3037-89) по меньшей мере примерно 10 м2/г, 15 м2/г, 20 м2/г, 25 м2/г, 30 м2/г, 35 м2/г, 40 м2/г, 45 м2/г, 50 м2/г, 55 м2/г, 60 м2/г, 65 м2/г или 70 м2/г. Проводящая добавка может иметь заданную плотность. Проводящая добавка может иметь плотность (например, в мешке, измеренную подходящим способом испытания) по меньшей мере примерно 100 кг на кубический метр (кг/м3), ПО кг/м3, 120 кг/м3, 130 кг/м3, 140 кг/м3, 150 кг/м3, 160 кг/м3, 170 кг/м3, 180 кг/м3, 200 кг/м3, 210 кг/м3, 220 кг/м3, 230 кг/м3, 240 кг/м3 или 250 кг/м3.
[0121] Материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения может быть использован в электроде в качестве активного материала, в качестве проводящей добавки и/или в качестве связующего. В некоторых вариантах реализации изобретения применение материала на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения в электроде может сделать возможным улучшенное применение
активного материала(ов) в электроде. Например, в обычной LIB значительная часть электрода может быть неактивной, поскольку может потребоваться добавление большого количества проводящей добавки (например, технического углерода), чтобы обеспечить достижение порога просачивания. В одном примере порог просачивания технического углерода в положительных электродах литий-ионных аккумуляторных батарей (например, в LFP) составляет примерно 10-15 мас.%. Поэтому может потребоваться добавление большого количества проводящей добавки (например, примерно 10-15 мас.% технического углорода) к электроду для достижения порога просачивания, тем самым уменьшая количество активного материала, который может быть обеспечен. Пороговое значение может зависеть от размера и соотношения сторон частиц в активном материале положительного электрода (например, оксид металла может образовывать сферические частицы диаметром в диапазоне примерно от 2 микрон до 10 микрон). Когда материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения применяется вместо технического углерода (или других проводящих добавок), порог просачивания может быть значительно снижен (например, с коэффициентом по меньшей мере примерно 2, 3, 4, 5 или более). Такое снижение порога просачивания может быть достигнуто, когда материал на основе углерода применяется один или в сочетании с одной или большим количеством других проводящих добавок (например, в сочетании с некоторыми проводящими добавками, которые он заменяет). Материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения может применяться для полной замены других проводящих добавок. В таком случае порог просачивания может иметь место или не иметь место. Применение материала на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения (отдельно или в сочетании с одной или большим количеством других проводящих добавок) может позволить по меньшей мере примерно 5%, 10%, 15%, 20% или 25% (например, по весу) более активного материала включить в электрод по сравнению с электродом с по существу такой же проводимостью (например, электрической проводимостью), которая не содержит данный материал на основе углерода. Описанные в данном документе улучшенные характеристики сети на основе углерода могут быть обусловлены ее составом, морфологией и/или распределением. Например, материал на основе углерода может иметь более высокую проводимость на единицу веса. Материал на основе углерода может иметь более высокую удельную электропроводность на единицу веса, служить в качестве связующего. В некоторых вариантах реализации изобретения, как описано в другом месте в данном документе, материал на основе углерода, описанный в данном документе, может образовывать PCS. Углерод в материале на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения
может образовывать пористую сеть. По меньшей мере часть материала на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения может содержать углерод, отличный от sp2 углерода.
[0122] Материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения (например, PCS) может присутствовать в электроде (например, положительном электроде LIB) в концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) в диапазоне примерно от 0,01% до 0,05%, от 0,01% до 0,1%, от 0,01% до 0,5%, от 0,01% до 1%, от 0,01% до 2%, от 0,01% до 3%, от 0,01% до 4%, от 0,01% до 5%, от 0,01% до 6%, от 0,01% до 7%, от 0,01% до 8%, от 0,01% до 9%, от 0,01% до 10%, от 0,01% до 11%, от 0,01% до 12%, от 0,01% до 13%, от 0,01% до 14%, от 0,01% до 15%, от 0,01% до 16%, от 0,01% до 17%, от 0,01% до 18%, от 0,01% до 19%, от 0,01% до 20%, от 0,01% до 25%, от 0,01% до 30%, от 0,01% до 35%, от 0,01% до 40%, от 0,05% до 0,1%, от 0,05% до 0,5%, от 0,05% до 1%, от 0,05% до 2%, от 0,05% до 3%, от 0,05% до 4%, от 0,05% до 5%, от 0,05% до 6%, от 0,05% до 7%, от 0,05% до 8%, от 0,05% до 9%, от 0,05% до 10%, от 0,05% до 11%, от 0,05% до 12%, от 0,05% до 13%, от 0,05% до 14%, от 0,05% до 15%, от 0,05% до 16%, от 0,05% до 17%, от 0,05% до 18%, от 0,05% до 19%, от 0,05% до 20%, от 0,05% до 25%, от 0,05% до 30%, от 0,05% до 35%, от 0,05% до 40%, от 0,1% до 0,5%, от 0,1% до 1%, от 0,1% до 2%, от 0,1% до 3%, от 0,1% до 4%, от 0,1% до 5%, от 0,1% до 6%, от 0,1% до 7%, от 0,1% до 8%, от 0,1% до 9%, от 0,1% до 10%, от 0,1% до 11%, от 0,1% до 12%, от 0,1% до 13%, от 0,1% до 14%, от 0,1% до 15%, от 0,1% до 16%, от 0,1% до 17%, от 0,1% до 18%, от 0,1% до 19%, от 0,1% до 20%, от 0,1% до 25%, от 0,1% до 30%, от 0,1% до 35%, от 0,1% до 40%, от 0,5% до 1%, от 0,5% до 2%, от 0,5% до 3%, от 0,5% до 4%, от 0,5% до 5%, от 0,5% до 6%, от 0,5% до 7%, от 0,5% до 8%, от 0,5% до 9%, от 0,5% до 10%, от 0,5% до 11%, от 0,5% до 12%, от 0,5% до 13%, от 0,5% до 14%, от 0,5% до 15%, от 0,5% до 16%, от 0,5% до 17%, от 0,5% до 18%, от 0,5% до 19%, от 0,5% до 20%, от 0,5% до 25%, от 0,5% до 30%, от 0,5% до 35%, от 0,5% до 40%, от 1% до 2%, от 1% до 3%, от 1% до 4%, от 1% до 5%, от 1% до 6%, от 1% до 7%, от 1% до 8%, от 1% до 9%, от 1% до 10%, от 1% до 11%, от 1% до 12%, от 1% до 13%, от 1% до 14%, от 1% до 15%, от 1% до 16%, от 1% до 17%, от 1% до 18%, от 1% до 19%, от 1% до 20%, от 1% до 25%, от 1% до 30%, от 1% до 35%, от 1% до 40%, от 2% до 3%, от 2% до 4%, от 2% до 5%, от 2% до 6%, от 2% до 7%, от 2% до 8%, от 2% до 9%, от 2% до 10%, от 2% до 11%, от 2% до 12%, от 2% до 13%, от 2% до 14%, от 2% до 15%, от 2% до 16%, от 2% до 17%, от 2% до 18%, от 2% до 19%, от 2% до 20%, от 2% до 25%, от 2% до 30%, от 2% до 35%, от 2% до 40%, от 3% до 4%, от 3% до 5%, от 3% до 6%, от 3% до 7%, от 3% до 8%, от 3% до 9%, от 3% до 10%, от 3% до 11%, от 3% до 12%, от 3% до 13%, от 3% до 14%, от 3% до 15%, от 3% до 16%, от 3% до 17%, от 3% до
18%, от 3% до 19%, от 3% до 20%, от 3% до 25%, от 3% до 30%, от 3% до 35%, от 3% до 40%, от 4% до 5%, от 4% до 6%, от 4% до 7%, от 4% до 8%, от 4% до 9%, от 4% до 10%, от 4% до 11%, от 4% до 12%, от 4% до 13%, от 4% до 14%, от 4% до 15%, от 4% до 16%, от 4% до 17%, от 4% до 18%, от 4% до 19%, от 4% до 20%, от 4% до 25%, от 4% до 30%, от 4% до 35%, от 4% до 40%, от 5% до 6%, от 5% до 7%, от 5% до 8%, от 5% до 9%, от 5% до 10%, от 5% до 11%, от 5% до 12%, от 5% до 13%, от 5% до 14%, от 5% до 15%, от 5% до 16%, от 5% до 17%, от 5% до 18%, от 5% до 19%, от 5% до 20%, от 5% до 25%, от 5% до 30%, от 5% до 35%, от 5% до 40%, от 6% до 7%, от 6% до 8%, от 6% до 9%, от 6% до 10%, от 6% до 11%, от 6% до 12%, от 6% до 13%, от 6% до 14%, от 6% до 15%, от 6% до 16%, от 6% до 17%, от 6% до 18%, от 6% до 19%, от 6% до 20%, от 6% до 25%, от 6% до 30%, от 6% до 35%, от 6% до 40%, от 7% до 8%, от 7% до 9%, от 7% до 10%, от 7% до 11%, от 7% до 12%, от 7% до 13%, от 7% до 14%, от 7% до 15%, от 7% до 16%, от 7% до 17%, от 7% до 18%, от 7% до 19%, от 7% до 20%, от 7% до 25%, от 7% до 30%, от 7% до 35%, от 7% до 40%, от 8% до 9%, от 8% до 10%, от 8% до 11%, от 8% до 12%, от 8% до 13%, от 8% до 14%, от 8% до 15%, от 8% до 16%, от 8% до 17%, от 8% до 18%, от 8% до 19%, от 8% до 20%, от 8% до 25%, от 8% до 30%, от 8% до 35%, от 8% до 40%, от 9% до 10%, от 9% до 11%, от 9% до 12%, от 9% до 13%, от 9% до 14%, от 9% до 15%, от 9% до 16%, от 9% до 17%, от 9% до 18%, от 9% до 19%, от 9% до 20%, от 9% до 25%, от 9% до 30%, от 9% до 35%, от 9% до 40%, от 10% до 11%, от 10% до 12%, от 10% до 13%, от 10% до 14%, от 10% до 15%, от 10% до 16%, от 10% до 17%, от 10% до 18%, от 10% до 19%, от 10% до 20%, от 10% до 25%, от 10% до 30%, от 10% до 35%, от 10% до 40%, от 11% до 12%, от 11% до 13%, от 11% до 14%, от 11% до 15%, от 11% до 16%, от 11% до 17%, от 11% до 18%, от 11% до 19%, от 11% до 20%, от 11% до 25%, от 11% до 30%, от 11% до 35%, от 11% до 40%, от 12% до 13%, от 12% до 14%, от 12% до 15%, от 12% до 16%, от 12% до 17%, от 12% до 18%, от 12% до 19%, от 12% до 20%, от 12% до 25%, от 12% до 30%, от 12% до 35%, от 12% до 40%, от 13% до 14%, от 13% до 15%, от 13% до 16%, от 13% до 17%, от 13% до 18%, от 13% до 19%, от 13% до 20%, от 13% до 25%, от 13% до 30%, от 13% до 35%, от 13% до 40%, от 14% до 15%, от 14% до 16%, от 14% до 17%, от 14% до 18%, от 14% до 19%, от 14% до 20%, от 14% до 25%, от 14% до 30%, от 14% до 35%, от 14% до 40%, от 15% до 16%, от 15% до 17%, от 15% до 18%, от 15% до 19%, от 15% до 20%, от 15% до 25%, от 15% до 30%, от 15% до 35%, от 15% до 40%, от 16% до 17%, от 16% до 18%, от 16% до 19%, от 16% до 20%, от 16% до 25%, от 16% до 30%, от 16% до 35%, от 16% до 40%, от 17% до 18%, от 17% до 19%, от 17% до 20%, от 17% до 25%, от 17% до 30%, от 17% до 35%, от 17% до 40%, от 18% до 19%, от 18% до 20%, от 18% до 25%, от 18% до 30%, от 18% до 35%, от 18% до 40%, от 19% до 20%, от 19% до 25%, от
19% до 30%, от 19% до 35%, от 19% до 40%, от 20% до 25%, от 20% до 30%, от 20% до 35%, от 20% до 40%, от 25% до 30%, от 25% до 35%, от 25% до 40%, от 30% до 35%, от 30% до 40% или от 35% до 40%. Материал на основе углерода может присутствовать в электроде в концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) превышающей или равной примерно 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%, 8,5%, 9%, 9,5%, 10%, 10,5%, 11%, 11,5%, 12%, 12,5%, 13%, 13,5%, 14%, 14,5%, 15%, 15,5%, 16%, 16,5%, 17%, 17,5%, 18%, 18,5%, 19%, 19,5%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39% или 40%. Кроме того, или в качестве альтернативы, материал на основе углерода может присутствовать в электроде в концентрации (например, по массе на сухой основе, без растворителя) меньшей или равной примерно 40%, 39%, 38%, 37%, 36%, 35%, 34%, 33%, 32%, 31%, 30%, 29%, 28%, 27%, 26%, 25%, 24%, 23%, 22%, 21%, 20%, 19,5%, 19%, 18,5%, 18%, 17,5%, 17%, 16,5%, 16%, 15,5%, 15%, 14,5%, 14%, 13,5%, 13%, 12,5%, 12%, 11,5%, 11%, 10,5%, 10%, 9,5%, 9%, 8,5%, 8%, 7,5%, 7%, 6,5%, 6%, 5,5%, 5%, 4,5%, 4%, 3,5%, 3%, 2,5%, 2%, 1,5%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% или 0,01%. Материал на основе углерода может присутствовать в электроде в таких концентрациях в сочетании с одним или большим количеством других материалов (например, одним или большим количеством других материалов электрода и их концентрациями, описанными в данном документе).
[0123] В некоторых вариантах реализации изобретения углеродный материал в соответствии с данным описанием изобретения (например, PCS) может присутствовать в электроде (например, электроде суперконденсатора) в концентрации (например, по массе) превышающей или равной примерно 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%, 8,5%, 9%, 9,5%, 10%, 10,5%, 11%, 11,5%, 12%, 12,5%, 13%, 13,5%, 14%, 14,5%, 15%, 15,5%, 16%, 16,5%, 17%, 17,5%, 18%, 18,5%, 19%, 19,5%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% или 95%.
Способы формирования устройств накопления энергии
[0124] Устройство накопления энергии в соответствии с данным описанием изобретения может содержать электроды, сепаратор(ы), электролит и корпус. Такие компоненты могут быть изготовлены и собраны различными способами. В некоторых вариантах реализации изобретения отдельные компоненты могут быть изготовлены и позже собраны. В некоторых вариантах реализации изобретения компоненты могут быть собраны посредством намотки или скручивания в рулон (например, см. фиг. 9 и фиг. 20).
Например, способ изготовления аккумуляторного элемента аккумуляторной батареи может включать обеспечение первого листа сепаратора, размещение листа положительного электрода (например, содержащего материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения) на первом листе сепаратора, размещение второго листа сепаратора на листе положительного электрода, размещение листа отрицательного электрода (например, содержащий графит) на втором листе сепаратора и скручивание листов, чтобы сформировать аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи (скрученный аккумуляторный элемент). В некоторых вариантах реализации изобретения компоненты могут быть собраны посредством укладки стопой (например, см. фиг. 18 и фиг. 19).
[0125] На фиг. 2 схематически изображен пример технологического процесса получения формулы и обработки аккумуляторной батареи, содержащей материал на основе углерода в соответствии с данным описанием изобретения. Формула может включать по меньшей мере часть электродной смеси (например, катодную смесь). В некоторых вариантах реализации изобретения формула может включать все компоненты электродной смеси (например, всю катодную смесь). В некоторых вариантах реализации изобретения формула может представлять собой или может образовывать суспензию. Способ может включать в себя обеспечение связующего 201 и растворителя 202. Связующее 201 и растворитель 202 можно объединять в реакторе 203. Реактор 203 можно нагревать до заданной температуры (например, по меньшей мере примерно 90 °С). Способ может включать получение соединения литированного металла (например, оксида или фосфата литированного металла) 204 и материала на основе углерода (например, PCS) 205. Смеситель 206 может получать по меньшей мере часть материала из реактора 203 (например, нагретое связующее и нагретый растворитель), соединение литированного металла (например, оксид или фосфат литированного металла) 204 и материал на основе углерода (например, PCS) 205. Смеситель 206 может выводить суспензию 207 (например, содержащую смесь компонентов в смесителе). Суспензия 207 может быть обработана с помощью валикового нанесения и сушки 208, после чего следует валковый пресс 210. Затем технологический процесс может включать разрезание 211 и нанесение металлических выводов 212. Технологический процесс может дополнительно включать намотку 213 с последующим поперечным сужением 214. Технологический процесс может дополнительно включать добавление электролита 215. Наконец, процесс может включать опрессовку аккумуляторного элемента 216.
[0126] В качестве альтернативы, в некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере часть связующего 201, растворителя 202, соединения 204 литированного металла, материала на основе углерода 205 и/или любых других компонентов электрода могут быть объединены иным образом. Например, все эти компоненты или их поднаборы могут быть поданы непосредственно в смеситель 206 (например, который может быть нагрет).
[0127] На фиг. 25 изображено представленное в качестве примера устройство для валикового нанесения покрытия, в котором щелевая матрица 2501 наносит суспензию 2502 на пленку 2503, когда пленка 2503 проходит через валик 2504.
[0128] На фиг. 3-7 изображены примеры обработки электрода(ов) аккумуляторной батареи. Такая обработка может включать один или большее количество этапов технологического процесса (обработки) (например, этап 208 в соотвествтии с фиг. 2). Технологический процесс (обработка) может включать покрытие подложки суспензией (например, суспензией, содержащей материал на основе углерода, например, PCS) с применением крупномасштабной рулонной обработки, как изображено на фиг. 3. Подложка (например, если она проводящая) может служить в качестве токосъемника электрода. В некоторых вариантах реализации изобретения технологический процесс (обработка) может включать применение алюминиевой фольги в качестве подложки. Алюминиевая фольга может образовывать токосъемник.
[0129] В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал присутствует в суспензии в концентрации от примерно 20% до примерно 75%. В некоторых вариантах активный материал присутствует в суспензии в концентрации по меньшей мере примерно 20%. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал присутствует в суспензии в концентрации не более примерно 75%. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал присутствует в суспензии в концентрации от примерно 20% до примерно 25%, от примерно 20% до примерно 30%, от примерно 20% до примерно 35%, от примерно 20% до примерно 40%, от примерно 20% до примерно 45%, от примерно 20% до примерно 50%, от примерно 20% до примерно 55%, от примерно 20% до примерно 60%, от примерно 20% до примерно 65%, от примерно 20% до примерно 70%, от примерно 20% до примерно 75%, от примерно 25% до примерно 30%, от примерно 25% до примерно 35%, от примерно 25% до примерно 40%, от примерно 25% до примерно 45%, от примерно 25% до примерно 50%, от примерно 25% до примерно 55%, от примерно 25% до примерно 60%, от примерно 25% до примерно 65%, от примерно 25% до примерно 70%, от примерно 25% до примерно 75%, от примерно 30% до примерно 35%, от примерно 30% до примерно 40%, от примерно 30% до примерно
45%, от примерно 30% до примерно 50%, от примерно 30% до примерно 55%, от примерно 30% до примерно 60%, от примерно 30% до примерно 65%, от примерно 30% до примерно 70%, от примерно 30% до примерно 75%, от примерно 35% до примерно 40%, от примерно 35% до примерно 45%, от примерно 35% до примерно 50%, от примерно 35% до примерно 55%, от примерно 35% до примерно 60%, от примерно 35% до примерно 65%, от примерно 35% до примерно 70%, от примерно 35% до примерно 75%, от примерно 40% до примерно 45%, от примерно 40% до примерно 50%, от примерно 40% до примерно 55%, от примерно 40% до примерно 60%, от примерно 40% до примерно 65%, от примерно 40% до примерно 70%, от примерно 40% до примерно 75%), от примерно 45% до примерно 50%, от примерно 45% до примерно 55%, от примерно 45% до примерно 60%, от примерно 45% до примерно 65%, от примерно 45% до примерно 70%, от примерно 45% до примерно 75%, от примерно 50% до примерно 55%, от примерно 50% до примерно 60%, от примерно 50% до примерно 65%, от примерно 50% до примерно 70%, от примерно 50% до примерно 75%, от примерно 55% до примерно 60%, от примерно 55% до примерно 65%, от примерно 55% до примерно 70%, от примерно 55% до примерно 75%, от примерно 60% до примерно 65%, от примерно 60% до примерно 70%, от примерно 60% до примерно 75%, от примерно 65% до примерно 70%, от примерно 65% до примерно 75% или от примерно 70% до примерно 75%. В некоторых вариантах реализации изобретения активный материал присутствует в суспензии в концентрации примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70% или примерно 75%.
[0130] В некоторых вариантах реализации изобретения связующее присутствует в суспензии в концентрации от примерно 0,2% до примерно 10%. В некоторых вариантах реализации изобретения связующее присутствует в суспензии в концентрации по меньшей мере примерно 0,2%. В некоторых вариантах реализации изобретения связующее присутствует в суспензии в концентрации не более примерно 10%. В некоторых вариантах реализации изобретения связующее присутствует в суспензии в концентрации от примерно 0,2%) до примерно 0,5%, от примерно 0,2% до примерно 0,75%, от примерно 0,2%) до примерно 1%, от примерно 0,2% до примерно 2%, от примерно 0,2% до примерно 3%> , от примерно 0,2%) до примерно 4%, от примерно 0,2% до примерно 5%, от примерно 0,2%) до примерно 6%, от примерно 0,2% до примерно 7%, от примерно 0,2% до примерно 8%> , от примерно 0,2% до примерно 10%, от примерно 0,5% до примерно 0,75%, от примерно 0,5%) до примерно 1%, от примерно 0,5% до примерно 2%, от примерно 0,5% до примерно 3%> , от примерно 0,5% до примерно 4%, от примерно 0,5% до примерно 5%, от
примерно 0,5% до примерно 6%> , от примерно 0,5% до примерно 7%, от примерно 0,5% до примерно 8%> , от примерно 0,5% до примерно 10%, от примерно 0,75% до примерно 1%, от примерно 0,75% до примерно 2%, от примерно 0,75% до примерно 3%, от примерно 0,75%) до примерно 4%, от примерно 0,75% до примерно 5%, от примерно 0,75% до примерно 6%> , от примерно 0,75% до примерно 7%, от примерно 0,75% до примерно 8%, от примерно 0,75% до примерно 10%, от примерно 1% до примерно 2%, от примерно 1% до примерно 3%> , от примерно 1% до примерно 4%, от примерно 1% до примерно 5%, от примерно 1%> до примерно 6%, от примерно 1% до примерно 7%, от примерно 1% до примерно 8%> , от примерно 1% до примерно 10%, от примерно 2% до примерно 3%, от примерно 2%> до примерно 4%, от примерно 2% до примерно 5%, от примерно 2% до примерно 6%> , от примерно 2% до примерно 7%, от примерно 2% до примерно 8%, от примерно 2%> до примерно 10%, от примерно 3% до примерно 4%, от примерно 3% до примерно 5%> , от примерно 3% до примерно 6%, от примерно 3% до примерно 7%, от примерно 3%> до примерно 8%, от примерно 3% до примерно 10%, от примерно 4% до примерно 5%> , от примерно 4% до примерно 6%, от примерно 4% до примерно 7%, от примерно 4%> до примерно 8%, от примерно 4% до примерно 10%, от примерно 5% до примерно 6%> , от примерно 5% до примерно 7%, от примерно 5% до примерно 8%, от примерно 5%> до примерно 10%, от примерно 6% до примерно 7%, от примерно 6% до примерно 8%> , от примерно 6% до примерно 10%, от примерно 7% до примерно 8%, от примерно 7% до примерно 10% или от примерно 8% до примерно 10%. В некоторых вариантах реализации изобретения связующее присутствует в суспензии в концентрации примерно 0,2%), примерно 0,5%, примерно 0,75%, примерно 1%, примерно 2%, примерно 3%, примерно 4%, примерно 5%, примерно 6%, примерно 7%, примерно 8% или примерно 10%.
[0131] В некоторых вариантах реализации изобретения растворитель присутствует в суспензии в концентрации от примерно 5% до примерно 80%. В некоторых вариантах реализации изобретения растворитель присутствует в суспензии в концентрации по меньшей мере примерно 5%. В некоторых вариантах реализации изобретения растворитель присутствует в суспензии в концентрации не более примерно 80%. В некоторых вариантах реализации изобретения растворитель присутствует в суспензии в концентрации от примерно 5% до примерно 10%, от примерно 5% до примерно 15%, от примерно 5%> до примерно 20%, от примерно 5% до примерно 25%, от примерно 5% до примерно 30%, от примерно 5% до примерно 35%, от примерно 5% до примерно 40%, от примерно 5%> до примерно 50%, от примерно 5% до примерно 60%, от примерно 5% до примерно 70%, от примерно 5% до примерно 80%, от примерно 10% до примерно 15%, от
примерно 10% до примерно 20%, от примерно 10% до примерно 25%, от примерно 10% до примерно 30%, от примерно 10% до примерно 35%, от примерно 10% до примерно 40%, от примерно 10% до примерно 50%, от примерно 10% до примерно 60%, от примерно 10% до примерно 70%, от примерно 10% до примерно 80%, от примерно 15% до примерно 20%, от примерно 15% до примерно 25%, от примерно 15% до примерно 30%), от примерно 15%> до примерно 35%, от примерно 15%> до примерно 40%, от примерно 15% до примерно 50%, от примерно 15% до примерно 60%, от примерно 15% до примерно 70%, от примерно 15% до примерно 80%, от примерно 20% до примерно 25%, от примерно 20% до примерно 30%, от примерно 20% до примерно 35%, от примерно 20% до примерно 40%, от примерно 20% до примерно 50%, от примерно 20% до примерно 60%, от примерно 20% до примерно 70%, от примерно 20% до примерно 80%, от примерно 25% до примерно 30%, от примерно 25% до примерно 35%, от примерно 25% до примерно 40%, от примерно 25% до примерно 50%, от примерно 25% до примерно 60%, от примерно 25% до примерно 70%, от примерно 25% до примерно 80%, от примерно 30% до примерно 35%, от примерно 30% до примерно 40%, от примерно 30% до примерно 50%, от примерно 30% до примерно 60%, от примерно 30% до примерно 70%, от примерно 30% до примерно 80%, от примерно 35% до примерно 40%, от примерно 35% до примерно 50%, от примерно 35% до примерно 60%, от примерно 35% до примерно 70%, от примерно 35% до примерно 80%, от примерно 40% до примерно 50%, от примерно 40% до примерно 60%, от примерно 40% до примерно 70%, от примерно 40% до примерно 80%, от примерно 50% до примерно 60%, от примерно 50% до примерно 70%, от примерно 50% до примерно 80%, от примерно 60% до примерно 70%, от примерно 60% до примерно 80% или от примерно 70% до примерно 80%. В некоторых вариантах реализации изобретения растворитель присутствует в суспензии в концентрации примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 50% примерно 60%, примерно 70% или примерно 80%.
[0132] Технологический процесс (обработка) может начинаться с разматывания алюминиевой фольги для покрытия суспензией (например, формулой), как изображено на фиг. 4. На фиг. 5 изображен пример крупным планом суспензии, когда она наносится на алюминиевую фольгу (суспензия имеет черный цвет). Покрытая суспензия может образовывать пленку. Технологический процесс (обработка) может включать сушку покрытой пленки. На фиг. 6 изображен пример нанесенной пленки (например, пленки, содержащей материал на основе углерода, например, PCS) электрода после сушки при 120 °С с применением поточной нагревательной печи. Технологический процесс (обработка)
может включать повторное наматывание алюминиевой фольги после нанесения на нее покрытия. На фиг. 7 изображен пример повторной намотки алюминиевой фольги после нанесения на нее покрытия из материала на основе углерода (например, PCS). [0133] Способ производства аккумуляторной батареи (например, аккумуляторного элемента на основе LFP) может быть таким, как изображено на фиг. 10. Положительный электрод (катод во время разряда) может быть изготовлен из катодного материала 1001, содержащего PCS/LFP. Смешивание 1002 катодного материала 1001 может сопровождаться нанесением покрытия на алюминиевую фольгу 1003 и сушкой 1004. Покрытая фольга может быть обработана путем резрезания 1005 и в валиковом прессе 1006. Отрицательный электрод (анод во время разряда) может быть изготовлен из анодного материала 1011, содержащего графит. За перемешиванием 1012 материала анода 1011 может следовать нанесение покрытия на медную фольгу 1013 и ее сушка 1014. Покрытая фольга может быть обработана путем разрезания 1015 и в валиковом прессе 1016.
[0134] Сепаратор 1021 затем может быть интегрирован (например, расположен между) с положительным и отрицательным электродами. Далее способ может включать намотку 1022 положительного электрода, отрицательного электрода и сепаратора. Намотанный рулон может быть помещен в оболочку 1024, что сопровождается наматыванием и поперечным сужением 1023. Затем может быть выполнена вакуумная сушка 1032, после чего следует заполнение 1033 электролитом 1034. Для герметизации 1036 можно использовать верхний колпачек 1035. Этапы 1032, 1033 и 1036 могут выполняться в сухом помещении 1031. В некоторых вариантах реализации изобретения электролит 1034 и верхний колпачек 1035 могут быть приготовлены или храниться в среде сухого помещения. Наконец, аккумуляторная батарея может быть отправлена на маркировку и тестирование 1041.
[0135] Способ производства аккумуляторной батареи (например, аккумуляторного элемента на основе NCA) может быть таким, как изображено на фиг. 14. Положительный электрод (катод во время разряда) может быть изготовлен из катодного материала 1401, содержащего PCS/NCA. Смешивание 1402 материала положительного электрода может сопровождаться нанесением покрытия на алюминиевую фольгу 1403 и сушкой 1404. Покрытая фольга может быть обработана путем разрезания 1405 и в валиковом прессе 1406. Отрицательный электрод (анод во время разряда) может быть изготовлен из материала 1411 анода, содержащего графит. За перемешиванием 1412 материала анода 1411 может последовать нанесение покрытия на медную фольгу 1413 и сушка 1414.
Покрытая фольга может быть обработана путем разрезания 1415 и в валиковом прессе 1416.
[0136] Сепаратор 1421 затем может быть интегрирован (например, расположен между) с положительным и отрицательным электродами. Далее способ может включать намотку 1422 положительного электрода, отрицательного электрода и сепаратора. Намотанный рулон может быть помещен в оболочку 1424, что сопровождается наматыванием и поперечным сужением 1423. Затем может быть выполнена вакуумная сушка 1432, после чего следует заполнение 1433 электролитом 1434. Для герметизации 1436 можно использовать верхнюю оболочку 1435. Этапы 1432, 1433 и 1436 могут выполняться в сухом помещении 1431. В некоторых вариантах реализации изобретения электролит 1434 и верхний колпачек 1435 могут быть приготовлены или храниться в среде сухого помещения. Наконец, аккумуляторная батарея может быть отправлена на маркировку и тестирование 1441.
[0137] В некоторых вариантах реализации изобретения процесс сборки аккумуляторной батареи (например, аккумуляторного элемента на основе NMC) может быть таким, как изображено на фиг. 18-20. Способ может включать укладывание в стопу (фиг. 18-19), и/или намотку или свертывание в рулон (фиг. 20). Например, аккумуляторная батарея может быть собрана посредством складывания в стопу или намоткой. [0138] На фиг. 18 изображен вид с верхней точки на аккумуляторный элемент (например, аккумуляторный элемент на основе NMC). Сборка может быть выполнена в кондукторе 1807. Сборка может быть выполнена на подложке 1800 (например, деревянной подложке). Металлический стержень 1801 может ограничивать сборку положительного электрода 1802 с токосъемником 1803 из алюминиевой фольги, сепаратором 1804 и отрицательным электродом 1805 с токосъемником 1806 из медной фольги. Может быть сформирован положительный электрод 1802 и токосъемник 1803 из алюминиевой фольги (по меньшей мере частично), как описано в другом месте данного документа (например, в соответствии с фиг. 2-7, фиг. 10 и фиг. 14). Отрицательный электрод 1805 и токосъемник 1806 из медной фольги могут быть сформированы (по меньшей мере частично), как описано в другом месте данного документа (например, в соответствии с фиг. 2-7, фиг. 10 и фиг. 14). [0139] На фиг. 19 изображен вид в поперечном разрезе укладки в стопу аккумуляторного элемента (например, аккумуляторного элемента на основе NMC). Сборка может быть выполнена в кондукторе 1907. Сборка может быть выполнена на подложке 1900 (например, деревянной подложке). Сепаратор 1901 может быть проложен первым, создавая тем самым первый слой сепаратора. Сепаратор может быть размотан, как показано на фиг. 19 и удерживаться на месте кондуктором. Положительный электрод
(например, положительный электрод, содержащий или соединенный с алюминиевой фольгой, служащей в качестве положительного токосъемника) 1902, может быть размещен поверх первого слоя сепаратора 1901 (слева). Затем сепаратор может быть уложен поверх положительного электрода 1902 для создания второго слоя сепаратора, и отрицательный электрод (например, отрицательный электрод, содержащий медную фольгу или соединенный с ней, служащий в качестве отрицательного токосъемника) 1912, может быть размещен сверху второго слоя сепаратора 1911 (справа). Отрицательный и положительный электроды (например, включая токосъемники) могут быть сформированы (по меньшей мере частично), как описано в другом месте данного документа (например, в соответствии с фиг. 2-7, фиг. 10 и фиг. 14).
[0140] На Фиг. 20 изображен пример намотки аккумуляторного элемента (например, аккумуляторного элемента на основе NMC). Уложенные слоями листы, содержащие первый лист сепаратора 2001, положительный электрод 2002, второй лист сепаратора 2003 и отрицательный электрод 2004, могут вращаться вокруг оси 2000 для формирования аккумуляторного элемента. Отрицательный и положительный электроды (например, включая токосъемники) могут быть сформированы (по меньшей мере частично), как описано в другом месте данного документа (например, в соответствии с фиг. 2-7, фиг. 10 и фиг. 14).
[0141] Один или большее количество этапов способа изготовления в соответствии с фиг. 2 и/или один или большее количество этапов обработки в соответствии с фиг. 3-7 можно использовать для производства готовых изделий (аккумуляторных батарей), таких как изображенные на фиг. 11, фиг. 15 и фиг. 21.
Производительность устройств накопления энергии
[0142] Устройства накопления энергии, доступные на рынке, могут обеспечивать емкость накопления заряда примерно 1000 мА-ч, удельной мощности 500-1500 Вт на килограмм (Вт/кг) и циклическую стабильность 500 циклов. Однако дальнейшее улучшение этих показателей требует широкого принятия этой технологии, особенно для крупномасштабных применений, таких как электромобили и накопление энергии в масштабах энергосистемы (например, для снижения цены электромобилей и содействия созданию чистой и зеленой окружающей среды).
[0143] Напротив, устройства накопления энергии (например, аккумуляторные батареи), представленные в данном документе, могут в некоторых вариантах реализации изобретения обеспечивать емкость (например, емкость накопления заряда) более чем 2200 мА-ч или 3400 мА-ч и удельную мощность примерно 3000 Вт/кг и могут быть
использованы для более чем 1000 циклов. Такие особенности могут быть реализованы, например, благодаря выдающимся электрическим и механическим свойствам материалов на основе углерода, описанных в данном документе, необычайно высокой площади поверхности материалов на основе углерода, описанных в данном документе, или их комбинации. Описанные в данном документе материалы на основе углерода могут сделать устройства накопления энергии (например, аккумуляторные батареи) более легкими, более мощными, более эффективными или обеспечить любую комбинацию вышеуказанных свойств.
[0144] На фиг. 12 изображен пример работы аккумуляторной батареи на основе LFP. На фиг.. 22 изображен пример работы аккумуляторной батареи на основе NMC. [0145] Согласно фиг. 26, устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторой батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь емкость накопления заряда по меньшей мере примерно в 1,5, 2, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9 или 3 раза больше, чем доступная на рынке LIB (например, LIB с емкостью накопления заряда 1000 мА-ч или 3400 мА-ч). Представленные в качестве примера LIB, доступные в данное время на рынке, в соответствии с фиг. 26, включают NCR-18650A, NCR-18650B и NCR-18650PF, изготовленные компанией Panasonic, а также INR-18650-25R, изготовленные компанией Samsung. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествии с описанием данного изобретения может иметь удельную мощность по меньшей мере примерно в 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5 или 8 раз больше, чем имеющаяся на рынке LIB (например, LIB с удельной мощностью 500-1500 Вт/кг). Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь циклическую стабильность или срок службы по меньшей мере примерно в 1,5, 2 или 2,5 раза больше, чем у LIB, доступной на рынке (например, LIB с циклической стабильностью или сроком службы 500 циклов или 1000 циклов). Например, устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может питать электронное устройство(а) вдвое дольше и может применяться более чем 1000 циклов по сравнению только с 500 циклами для сравнительных технологий. В некоторых вариантах реализации изобретения аккумуляторная батарея в соответствии с данным описанием изобретения не только может иметь гораздо более высокую емкость, чем выпускаемые промышленностью аккумуляторные элементы, но также может обеспечивать высокую мощность и работать
дольше. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь удельную энергию по меньшей мере примерно в 1,5, 2 или 2,5 раза больше, чем LIB, доступная на рынке (например, LIB с удельной энергией 90-150 ватт-час на килограмм (Вт-ч/кг)). Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может быть по меньшей мере примерно в 2 раза более мощным (например по меньшей мере в 2 раза большей емкости накопления заряда, по меньшей мере в 2 раза большей удельной мощности и/или по меньшей мере в 2 раза большей циклической стабильности/сроком службы), чем у коммерческих (например, LIB) аккумуляторных элементов.
[0146] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь зарядную емкость, большую или равную примерно 750 мА-ч, 800 мА-ч, 850 мА-ч, 950 мА-ч, 1000 мА-ч, 1100 мА-ч, 1200 мА-ч, 1300 мА-ч, 1400 мА-ч, 1500 мА-ч, 1600 мА-ч, 1700 мА-ч, 1800 мА-ч, 1900 мА-ч, 2000 мА-ч, 2100 мА-ч, 2200 мА-ч, 2300 мА-ч, 2400 мА-ч, 2500 мА-ч, 2600 мА-ч, 2700 мА-ч, 2800 мА-ч, 2900 мА-ч, 3000 мА-ч, 3100 мА-ч, 3200 мА-ч, 3300 мА-ч, 3400 мА-ч, 3500 мА-ч, 3600 мА-ч, 3700 мА-ч, 3800 мА-ч, 3900 мА-ч, 4000 мА-ч, 4200 мА-ч, 4600 мА-ч, 4800 мА-ч, 5000 мА-ч. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь зарядную емкость в диапазоне примерно от 1000 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1000 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1000 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1000 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1100 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1100 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1100 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1100 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1200 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1200 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1200 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1200 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1300 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1300 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1300 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1300 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1400 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1400 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1400 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1400 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1500 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1500 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1500 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1500 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1600 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1600 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1600 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1600 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1700 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1700 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1700 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1700 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1800 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1800 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1800 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1800 мА-ч до 4000 мА-ч, от 1900 мА-ч до 2500 мА-ч, от 1900 мА-ч до 3000 мА-ч, от 1900 мА-ч до 3500 мА-ч, от 1900 мА-ч до 4000 мА-ч, от 2000 мА-ч до 2500 мА-ч, от 2000 мА-ч до 3000 мА-ч, от 2000 мА-ч до 3500 мА-ч, от 2000 мА-ч
до 4000 мА-ч, от 2500 мА-ч до 3000 мА-ч, от 2500 мА-ч до 3500 мА-ч, от 2500 мА-ч до
4000 мА-ч, от 3000 мА-ч до 3500 мА-ч, от 3000 мА-ч до 4000 мА-ч или от 3500 мА-ч до
4000 мА-ч. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или
аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием
изобретения может иметь такие зарядные емкости в сочетании с одной или несколькими
удельными мощностями, удельными энергиями и/или
циклическимистабильностями/сроками службы, описанными в данном документе. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения имеет зарядную емкость от примерно 800 мА-ч до примерно 4000 мА-ч. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения имеет зарядную емкость по меньшей мере примерно 1000 мА-ч.
[0147] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторные батареи) в соответствии с данным описанием изобретенияможет иметь удельную зарядную емкость от примерно 80 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторные батареи) в соответствии с данным описанием изобретенияможет иметь удельную зарядную емкость по меньшей мере примерно 80 мА-ч/г. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь удельную зарядную емкость, не превышающую примерно 800 мА-ч/г. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретенияможет иметь удельную зарядную емкость от примерно 80 мА-ч/г до примерно 100 мА-ч/г, от примерно 80 мА-ч/г до примерно 150 мА-ч/г, примерно 80 мА-ч./г до примерно 200 мА-ч/г, от примерно 80 мА-ч/г до примерно 300 мА-ч/г, от примерно 80 мА-ч/г до примерно 400 мА-ч/г, от примерно 80 мА-ч/г до примерно 500 мА-ч/г, примерно 80 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 80 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 80 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 150 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 200 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 300 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 400 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 500 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 100 мА-ч/г до примерно 800
мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 200 мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 300 мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 400 мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 500 мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 150 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г, от примерно 200 мА-ч/г до примерно 300 мА-ч/г, от примерно 200 мА-ч/г до примерно 400 мА-ч/г, от примерно 200 мА-ч/г до примерно 500 мА-ч/г, от примерно 200 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 200 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 200 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г, от примерно 300 мА-ч/г до примерно 400 мА-ч/г, от примерно 300 мА-ч/г до примерно 500 мА-ч/г, от примерно 300 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 300 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 300 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г. от примерно 400 мА-ч/г до примерно 500 мА-ч/г, от примерно 400 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 400 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 400 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г, от примерно 500 мА-ч/г до примерно 600 мА-ч/г, от примерно 500 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 500 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г, от примерно 600 мА-ч/г до примерно 700 мА-ч/г, от примерно 600 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г или от примерно 700 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретенияможет иметь удельную зарядную емкость примерно 80 мА-ч/г, примерно 100 мА-ч/г, примерно 150 мА-ч/г, примерно 200 мА-ч/г, примерно 300 мА-ч./г, примерно 400 мА-ч/г, примерно 500 мА-ч/г, примерно 600 мА-ч/г, примерно 700 мА-ч/г, примерно 800 мА-ч/г или примерно 80 мА-ч/г.
[0148] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь такие удельные зарядные емкости в сочетании с одной или несколькими удельными мощностями, удельными энергиями и/или циклическими стабильностями/сроками службы, описанными в данном документе. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения имеет удельную зарядную емкость от примерно 80 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения имеет удельную зарядную емкость по меньшей мере примерно 1000 мА-ч/г
[0149] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретенияможет иметь удельную мощность, превышающую или равную примерно 500 Вт/кг, 600 Вт/кг, 700 Вт/кг, 800 Вт/кг, 900 Вт/кг, 1000 Вт/кг, 1100 Вт/кг, 1200 Вт/кг, 1300 Вт/кг, 1400 Вт/кг, 1500 Вт/кг, 1600 Вт/кг, 1700 Вт/кг, 1800 Вт/кг, 1900 Вт/кг, 2000 Вт/кг, 2100 Вт/кг, 2200 Вт/кг, 2300 Вт/кг, 2400 Вт/кг, 2500 Вт/кг, 2600 Вт/кг, 2700 Вт/кг, 2800 Вт/кг, 2900 Вт/кг, 3000 Вт/кг, 3100 Вт/кг, 3200 Вт/кг, 3300 Вт/кг, 3400 Вт/кг или 3500 Вт/кг. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь удельную мощность в диапазоне примерно от 500 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 500 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 1000 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 1000 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 1500 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 1500 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 1600 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 1600 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 1700 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 1700 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 1800 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 1800 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 1900 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 1900 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2000 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2000 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2100 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2100 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2200 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2200 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2300 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2300 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2400 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2400 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2500 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2500 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2600 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2600 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2700 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2700 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2800 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2800 Вт/кг до 3500 Вт/кг, от 2900 Вт/кг до 3000 Вт/кг, от 2900 Вт/кг до 3500 Вт/кг или от 3000 Вт/кг до 3500 Вт/кг. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретенияможет иметь такие удельные мощности в сочетании с одной или несколькими зарядными емкостями, удельными энергиями и/или циклическими стабильностями/сроками службы, описанными в данном документе.
[0150] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь циклическую стабильность или срок службы превышающую или равную примерно 500 циклов, 600 циклов, 700 циклов, 800 циклов, 900 циклов, 1000 циклов, 1100 циклов, 1200 циклов, 1300 циклов, 1400 циклов, 1500 циклов или 2000 циклов. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь циклическую стабильность или срок службы в диапазоне примерно от 500 циклов до 1000 циклов, от 500 циклов до 1500 циклов, от 600 циклов до
1000 циклов, от 600 циклов до 1500 циклов, от 700 циклов до 1000 циклов, от 700 циклов до 1500 циклов, от 800 циклов до 1000 циклов, от 800 циклов до 1500 циклов, от 800 циклов до 1000 циклов, от 800 циклов до 1500 циклов, от 900 циклов до 1000 циклов, от 900 циклов до 1500 циклов, от 1000 циклов до 1500 циклов или от 1500 циклов до 2000 циклов. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь такие циклические стабильности/сроки службы в сочетании с одной или несколькими зарядными емкостями, удельными мощностями и/или удельными энергиями, описанными в данном документе.
[0151] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь удельную энергию, большую или равную примерно 50 Вт-ч/кг, 75 Вт-ч/кг, 90 Вт-ч/кг, 100 Вт-ч/кг, ПО Вт-ч/кг, 120 Вт-ч/кг, 130 Вт-ч/кг, 140 Вт-ч/кг, 150 Вт-ч/кг, 160 Вт-ч/кг, 170 Вт-ч/кг, 180 Вт-ч/кг, 190 Вт-ч/кг, 200 Вт-ч/кг, 210 Вт-ч/кг, 220 Вт-ч/кг, 230 Вт-ч/кг, 240 Вт-ч/кг, 250 Вт-ч/ч, 260 Вт-ч/кг, 270 Вт-ч/кг, 280 Вт-ч/кг, 290 Вт-ч/кг, 300 Вт-ч/кг, 310 Вт-ч/кг, 320 Вт-ч/ч, 330 Вт-ч/кг, 340 Вт-ч/кг, 350 Вт-ч/кг, 360 Вт-ч/кг, 370 Вт-ч/кг, 380 Вт-ч/кг, 390 Вт-ч/кг или 400 Вт-ч/кг. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соответствии с данным описанием изобретения может иметь удельную энергию в диапазоне примерно от 90 Вт-ч/кг до 250 Вт-ч/кг, от 90 Вт-ч/кг до 300 Вт-ч/кг, от 90 Вт-ч/кг до 350 Вт-ч/кг, от 90 Вт-ч/кг до 400 Вт-ч/кг, от 150 Вт-ч/кг до 250 Вт-ч/кг, от 150 Вт-ч/кг до 300 Вт-ч/кг, от 150 Вт-ч/кг до 350 Вт-ч/кг, от 150 Вт-ч/кг до 400 Вт-ч/кг, от 200 Вт-ч/кг до 250 Вт-ч/кг, от 200 Вт-ч/кг до 300 Вт-ч/кг, от 200 Вт-ч/кг до 350 Вт-ч/кг, от 200 Вт-ч/кг до 400 Вт-ч/кг, от 250 Вт-ч/кг до 300 Вт-ч/кг, от 250 Вт-ч/кг до 350 Вт-ч/кг, от 250 Вт-ч/кг до 400 Вт-ч/кг, от 300 Вт-ч/кг до 350 Вт-ч/кг, от 300 Вт-ч/кг до 400 Вт-ч/кг или от 350 Вт-ч/кг до 400 Вт-ч /кг. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь такие удельные энергии в сочетании с одним или большим количеством зарядных емкостей, удельными мощностями и/или циклическими стабильностями/сроками службы, описанными в данном документе.
[0152] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь зарядное напряжение, большее или равное примерно 2 В, 2,1 В, 2,2 В, 2,3 В, 2,4 В, 2,5 В, 2,6 В, 2,7 В, 2,8 В, 2,9 В, 3 В, 3,1 В, 3,2 В, 3,3 В, 3,4 В, 3,5 В, 3,6
В, 3,7 В, 3,8 В, 3,9 В, 4 В, 4,1 В, 4,2 В, 4,3 В, 4,4 В или 4,5 В. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь зарядное напряжение в диапазоне примерно от 2 В до 2,5 В, от 2 В до 3 В, от 2 В до 3,5 В, от 2 В до 4 В, от 2 В до 4,5 В, от 2,5 В до 3 В, от 2,5 В до 3,5 В, от 2,5 В до 4 В, от 2,5 В до 4,5 В, от 3 В до 3,5 В, от 3 В до 4 В, от 3 В до 4,5 В, от 3,5 В до 4 В, от 3,5 В до 4,5 В или от 4 В до 4,5 В. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь разрядное напряжение превышающее или равное примерно 2 В, 2,5 В, 3 В, 3,5 В, 4 В или 4,5 В. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения имеет разрядное напряжение в диапазоне примерно от 2 В до 2,5 В, от 2 В до 3 В, от 2 В до 3,5 В, от 2 В до 4 В, от 2 В до 4,5 В, от 2,5 В до 3 В, от 2,5 В до 3,5 В, от 2,5 В до 4 В, от 2,5 В до 4,5 В, от 3 В до 3,5 В, от 3 В до 4 В, от 3 В до 4,5 В, от 3,5 В до 4 В, от 3,5 В до 4,5 В или 4 В до 4,5 В. В некоторых вариантах реализации изобретения зарядное и разрядное напряжение может отличаться на менее чем или равное примерно 25%, 20%, 15%, 10% или 5% (например, см. фиг. 12). Зарядное и разрядное напряжение могут иметь такие сходства в заданном диапазоне емкости (например, примерно до 1000 мА-ч, 1100 мА-ч, 1200 мА-ч, 1300 мА-ч, 1400 мА-ч, 1600 мА-ч, 1700 мА-ч, 1800 мА-ч, 1900 мА-ч, 2000 мА-ч, 2200 мА-ч, 2400 мА-ч, 2600 мА-ч, 2800 мА-ч, 3000 мА-ч, 3200 мА-ч, 3400 мА-ч, 3600 мА-ч, 3800 мА-ч или 4000 мА-ч). [0153] Согласно фиг. 27, устройства накопления энергии, доступные на рынке, имеют эквивалентное последовательное сопротивление (ESR, equivalent series resistance) от примерно 40 Q до примерно 70 Q. Тем не менее, дальнейшее улучшение этих показателей необходимо для широкого внедрения этой технологии, особенно для крупномасштабных применений, таких как электромобили и хранение энергии в масштабе энергосистемы (например, для снижения цены электромобилей и содействия созданию чистой и зеленой окружающей среды).
[0154] Напротив, устройства накопления энергии (например, аккумуляторные батареи), предоставленные в данном документе, могут в некоторых вариантах реализации изобретения иметь ESR менее чем 30 Q, как рассчитано по графику потенциала-времени в соответствии с фиг. 28. Такие свойства могут быть обеспечены, например, благодаря выдающимся электрическим и механическим свойствам материалов на основе углерода, описанных в данном документе, необычайно высокой площади поверхности материалов на основе углерода, описанных в данном документе, или их комбинации.
[0155] Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 килогерце (кГц) от 14 миллиом до 80 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц по меньшей мере 14 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц самое большее 80 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц от 14 миллиом до 20 миллиом, от 14 миллиом до 25 миллиом, от 14 миллиом до 30 миллиом, от 14 миллиом до 35 миллиом, от 14 миллиом до 40 миллиом, от 14 миллиом до 45 миллиом, от 14 миллиом до 50 миллиом, от 14 миллиом до 55 миллиом, от 14 миллиом до 60 миллиом, от 14 миллиом до 70 миллиом, от 14 миллиом до 80 миллиом, от 20 миллиом до 25 миллиом, от 20 миллиом до 30 миллиом, от 20 миллиом до 35 миллиом, от 20 миллиом до 40 миллиом, от 20 миллиом до 45 миллиом, от 20 миллиом до 50 миллиом, от 20 миллиом до 55 миллиом, от 20 миллиом до 60 миллиом, от 20 миллиом до 70 миллиом, от 20 миллиом до 80 миллиом, от 25 миллиом до 30 миллиом, от 25 миллиом до 35 миллиом, от 25 миллиом до 40 миллиом, от 25 миллиом до 45 миллиом, от 25 миллиом до 50 миллиом, от 25 миллиом до 55 миллиом, от 25 миллиом до 60 миллиом, от 25 миллиом до 70 миллиом, от 25 миллиом до 80 миллиом, от 30 миллиом до 35 миллиом, от 30 миллиом до 40 миллиом, от 30 миллиом до 45 миллиом, от 30 миллиом до 50 миллиом, от 30 миллиом до 55 миллиом, от 30 миллиом до 60 миллиом, от 30 миллиом до 70 миллиом, от 30 миллиом до 80 миллиом, от 35 миллиом до 40 миллиом, от 35 миллиом до 45 миллиом, от 35 миллиом до 50 миллиом, от 35 миллиом до 55 миллиом, от 35 миллиом до 60 миллиом, от 35 миллиом до 70 миллиом, от 35 миллиом до 80 миллиом, от 40 миллиом до 45 миллиом, от 40 миллиом до 50 миллиом, от 40 миллиом до 55 миллиом, от 40 миллиом до 60 миллиом, от 40 миллиом до 70 миллиом, от 40 миллиом до 80 миллиом, от 45 миллиом до 50 миллиом, от 45 миллиом до 55 миллиом, от 45 миллиом до 60 миллиом, от 45 миллиом до 70 миллиом, от 45 миллиом до 80 миллиом, от 50 миллиом до 55 миллиом, от 50 миллиом до 60 миллиом, от 50 миллиом до 70 миллиом, от 50 миллиом до 80 миллиом, от 55 миллиом до 60 миллиом, от 55 миллиом до 70 миллиом, от 55 миллиом до 80 миллиом, от 60 миллиом до 70 миллиом, от 60 миллиом до 80 миллиом или от 70 миллиом до 80 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент
аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при частоте 1 кГц, равную
[0156] 14 миллиом, 20 миллиом, 25 миллиом, 30 миллиом, 35 миллиом, 40 миллиом, 45 миллиом, 50 миллиом, 55 миллиом, 60 миллиом, 70 миллиом или 80 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц от примерно 5 миллиом до примерно 100 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц по меньшей мере примерно 5 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц самое большее примерно 100 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц от примерно 5 миллиом до примерно 10 миллиом, от примерно 5 до примерно 20 миллиом, от примерно 5 до примерно 30 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 40 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 50 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 60 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 5 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 20 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 30 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 40 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 50 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 60 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 10 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 20 миллиом до примерно 30 миллиом, от примерно от 20 до примерно 40 миллиом, от примерно 20 миллиом до примерно 50 миллиом, от примерно 20 миллиом до примерно 60 миллиом, от примерно 20 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 20 миллиом до пимерно 80 миллиом, от примерно 20 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 20 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 30 миллиом до примерно 40 миллиом, от примерно от 30 миллиом до примерно 50 миллиом, от примерно 30 миллиом до примерно 60 миллиом, от примерно 30 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 30 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 30 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 30 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 40 миллиом до прмерно 50 миллиом, от
примерно 40 миллиом до примерно 60 миллиом, от примерно 40 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 40 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 40 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 40 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 50 миллиом до примерно 60 миллиом, от примерно 50 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 50 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 50 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 50 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 60 миллиом до примерно 70 миллиом, от примерно 60 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 60 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 60 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 70 миллиом до примерно 80 миллиом, от примерно 70 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 70 миллиом до примерно 100 миллиом, от примерно 80 миллиом до примерно 90 миллиом, от примерно 80 миллиом до примерно 100 миллиом или от примерно 90 миллиом до примерно 100 миллиом. Устройство накопления энергии (например, аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент аккумуляторной батареи) в соотвествтии с данным описанием изобретения может иметь ESR при 1 кГц примерно 5 миллиом, примерно 10 миллиом, примерно 20 миллиом, примерно 30 миллиом, примерно 40 миллиом, примерно 50 миллиом, примерно 60 миллиом, примерно 70 миллиом, примерно 80 миллиом, примерно 90 миллиом или примерно 100 миллиом.
Термины и определения
[0157] Если не указано иное, все технические термины, используемые в данном документе, имеют то же значение, которое обычно понимают специалисты в области техники, к которой относится данное описание. Как применяется в данном описании и прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа "а", "ап" и "the" включают множественное число ссылок, если контекст явно не предписывает иное. Любая ссылка на "или" в данном документе предназначена для охвата "и/или", если не указано иное.
[0158] Несмотря на то, что предпочтительные варианты реализации изобретения в соотвествтии с данным описанием изобретения были изображены и описаны в данном документе, специалистам в данной области техники будет очевидно, что такие варианты реализации изобретения представлены только в качестве примера. Многочисленные варианты, изменения и замены теперь будут происходить для специалистов в данной области техники без отступления от данного описания изобретения. Следует понимать, что различные альтернативы вариантам реализации изобретения устройства в соотвествтии с данным описанием изобретения, изложенные в данном документе, могут
использоваться при практическом применении данного описания изобретения. Предполагается, что нижеследующая формула изобретения определяет объем данного описания изобретения и что способы и структуры в пределах объема этой формулы изобретения и их эквивалентов являются охваченными таким образом. [0159] На всем протяжении данного описания изобретения числовые признаки представлены в формате диапазона. Следует понимать, что описание в формате диапазона дано просто для удобства и краткости и не должно рассматриваться как негибкое ограничение объема любых вариантов реализации изобретения.
Соответственно, следует считать, что описание диапазона определенно раскрывает все возможные поддиапазоны, а также отдельные числовые значения в этом диапазоне до десятой доли нижнего предела, если контекст явно не предписывает иное. Например, описание диапазона, такого как от 1 до 6, должно рассматриваться как специальное раскрытие поддиапазонов, таких как от 1 до 3, от 1 до 4, от 1 до 5, от 2 до 4, от 2 до 6 и от 3 до 6, а также отдельные значения в этом диапазоне, например, 1,1, 2, 2,3, 5 и 5,9. Это относится независимо от широты диапазона. Верхний и нижний пределы этих промежуточных диапазонов могут независимо включаться в меньшие диапазоны, а также охватываются данным описанием изобретения с учетом любого специально исключенного предела в указанном диапазоне. В тех случаях, когда указанный диапазон включает одно или оба из пределов, диапазоны, исключающие один или оба из этих включенных пределов, также включены в данное описание изобретения, если контекст явно не предписывает иное.
[0160] Если специально не указано или не очевидно из контекста, в контексте данного документа, термин "примерно" в отношении числа или диапазона чисел понимается как означающее указанное число и числа с отклонением ± 10% от него или на 10% ниже нижнего указанного предела и на 10% выше верхнего указанного предела для значений, перечисленных для диапазона.
ПРИМЕРЫ Пример 1 - Аккумуляторный элемент NCА
Представленная в качестве примера аккумуляторная батарея содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент, содержащий отрицательный электрод (анод во время разряда), содержащий графит, и положительный электрод (катод во время разряда), содержащий PCS/литий-никель-кобальт-алюминий-оксид (NCA), как показано в таблице 1.
Электрод
Компонент
Материал
Состав влажной суспензии
Состав сухого электрода
Положительный электрод
Активный
материал
электрода
Графен
0,3%-0,6%
0,5%-1%
литий-никель-кобальт-алюминий-оксид
58%-59%
96%-97%
Связующее
Поливинилиденфторид
1,5%
2,5%
Растворитель
Тч[-метил-2-пирролидон
39%
Отрицательный электрод
Активный материал
Натуральный графит
49%
95%
Проводящая добавка
Технический углерод Super-P
0,5%
Связующее
Поливинилиденфторид
Растворитель
1Ч-метил-2-пирролидон
48%
Пример 2 - Аккумуляторный элемент NMC
Представленная в качестве примера аккумуляторная батарея содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент, содержащий отрицательный электрод (анод во время разряда), содержащий графит, и положительный электрод (катод во время разряда), содержащий PCS/литий-никель-марганц-кобальт-оксид (NMC), как показано в таблице 2.
Положительный электрод
Активный
материал
электрода
Графен
0,3%-0,6%
0,5%-1%
Литий-никель-
кобальт-алюминий-
оксид
58%-59%
96%-97%
Связующее
Поливинилиденфторид
1,5%
2,5%
Растворитель
Тч[-метил-2-пирролидон
39%
Отрицательный электрод
Активный материал
Натуральный графит
49%
95%
Проводящая добавка
Технический углерод Super-P
0,5%
Связующее
Поливинилиденфторид
Растворитель
Тч[-метил-2-пирролидон
48%
Пример 3 - Аккумуляторный элемент LFP
Представленная в качестве примера аккумуляторная батарея содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент, содержащий отрицательный электрод (анод во время разряда), содержащий графит, и положительный электрод (катод во время разряда), содержащий PCS/литий-железо-фосфат (LFP), как показано в таблице 3.
электрод
материал электрода
Литий-никель-
кобальт-алюминий-
оксид
58%-59%
96%-97%
Связующее
Поливинилиденфторид
1,5%
2,5%
Растворитель
Тч[-метил-2-пирролидон
39%
Отрицательный электрод
Активный материал
Натуральный графит
49%
95%
Проводящая добавка
Технический углерод Super-P
0,5%
Связующее
Поливинилиденфторид
Растворитель
Тч[-метил-2-пирролидон
48%
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство накопления энергии, содержащее:
a) отрицательный электрод, содержащий:
i) графен;
ii) первое связующее; и ш) проводящую добавку;
b) положительный электрод, содержащий:
i) активный материал; и
ii) второе связующее; а также
c) сепаратор между отрицательным электродом и положительным электродом.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере либо первое
связующего, либо второе связующее содержит поливинилфторид, поливинилиденфторид,
политетрафторэтилен, полихлортрифторэтилен, перфторалкоксиполимер, фторированный
этилен-пропилен, полиэтилентетрафторэтилен, полиэтиленхлортрифторэтилен,
перфторированный пластомер, фторуглерод, хлортрифторэтиленвинилиденфторид,
фторэластомер, тетрафторэтилен-пропилен, перфторполиэфир, перфторсульфоновую
кислоту, перфторполиоксетан, поли(винилиденфторид-трифторэтилен),
поли(винилиденфторид-тетрафторэтилен) или любую их комбинацию.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что проводящая добавка содержит технический углерод, ацетиленовую сажу, печную сажу, выращенные в парах углеродные волокна, углеродные нанотрубки, пористые углеродные слои или любую их комбинацию.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что активный материал содержит литий-железо-фосфат, литий-никель-кобальт-алюминий-оксид, литий-никель-марганец-кобальт-оксид, литий-кобальт-оксид, литий-марганец-оксид, титанат лития, литий-серу или любую их комбинацию.
5. Устройство по п. 1, имеющее зарядную емкость от примерно 800 миллиампер-часов (мА-ч) до примерно 4000 мА-ч.
6. Устройство по п. 1, имеющее зарядную емкость по меньшей мере примерно 800
мА-ч.
7. Устройство по п. 1, имеющее удельную зарядную емкость от примерно 80 мА-ч/г до примерно 800 мА-ч/г.
8. Устройство по п.1, имеющее удельную зарядную емкость по меньшей мере примерно 80 мА-ч/г.
7.
PCT/US2017/048883 2 WO 2018/044786
9. Устройство по п. 1, имеющее срок службы от примерно 500 циклов до примерно
1500 циклов.
10. Устройство по п. 1, имеющее срок службы по меньшей мере примерно 500 циклов.
11. Устройство по п. 1, имеющее эквивалентное последовательное сопротивление от примерно 5 миллиом до примерно 100 миллиом.
12. Устройство по п. 1, имеющее эквивалентное последовательное сопротивление не более примерно 100 миллиом.
13. Способ изготовления электрода, включающий:
a) объединение связующего и растворителя;
b) нагревание связующего и растворителя;
c) смешивание активного материала со связующим и растворителем с
образованием суспензии;
d) валиковое нанесение суспензии на фольгу;
e) сушка суспензии на фольге;
f) валиковое прессование суспензии на фольге;
g) разрезание суспензии на фольге.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что связующее содержит
поливинилфторид, поливинилиденфторид, политетрафторэтилен,
полихлортрифторэтилен, перфторалкоксиполимер, фторированный этилен-пропилен,
полиэтилентетрафторэтилен, полиэтиленхлортрифторэтилен, перфторированный
пластомер, фторуглерод, хлортрифторэтиленвинилиденфторид, фторэластомер,
тетрафторэтилен-пропилен, перфторполиэфир, перфторсульфоновую кислоту,
перфторполиоксетан, поли(винилиденфторид-трифторэтилен), поли(винилиденфторид-
тетрафторэтилен) или любую их комбинацию.
15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что растворитель содержит 2-пирролидон, н-винилпирролидон, н-метил-2-пирролидон, метилэтилкетон или любую их комбинацию.
16. Способ по п. 13, отличающийся тем, что активный материал содержит соединение литированного металла и материал на основе углерода.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что соединение литированного металла содержит литий-никель-кобальт-алюминий-оксид, литий-никель-марганец-кобальт-оксид, литий-железо-фосфат или любую их комбинацию.
18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что материал на основе углерода содержит пористый углеродный лист, графит или любую их комбинацию.
15.
19. Способ по п. 13, отличающийся тем, что активный материал присутствует в суспензии в концентрации от 40% до 60%.
20. Способ по п. 13, отличающийся тем, что активный материал присутствует в электроде в концентрации от 50% до 90%.
21. Способ по п. 13, отличающийся тем, что связующее присутствует в суспензии в концентрации от примерно 0,5% до примерно 10%.
22. Способ по п. 13, отличающийся тем, что связующее присутствует в электроде в концентрации от примерно 1% до примерно 15%.
23. Способ по п. 13, отличающийся тем, что растворитель присутствует в суспензии в концентрации примерно от 10% до 60%.
15.
ХИМИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ И ОТСЛАИВАНИЕ
201
202
204
205
РАСТВОРИТЕЛЬ
ВАЛИКОВОЕ НАНЕСЕНИЕ И СУШКА
ОКСИД ЛИТИРОВАННОГО МЕТАЛЛА
СУСПЕНЗИЯ
ГРАФЕН
ВАЛКОВЫЙ ПРЕСС
210
211
РАЗРЕЗАНИЕ
212
НАНЕСЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВЫВОДОВ
НАМОТКА
216 J 215
21'
ОПРЕССОВКА АККУМУЛЯТОРНОГО ЭЛЕМЕНТА
ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА
ПОПЕРЕЧНОЕ СУЖЕНИЕ
Фиг. 2
о X
ю о
<| о
оо оо
> <5 О Н
м о
<1
н ю
о о
to to > w
a s ^
hd И ^ О ^ О
К е ю
со 3> о
О И оо
й2о
ПН*
н >
1x1 Й оо
ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ КЛЕММА
КАТОД ГРАФЕН/ LFP
1001
АНОД ГРАФИТЕ
1011
АЛЮМИНИЕВАЯ ФОЛЬГА
1003
СМЕШИВАНИЕ
И НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ И
СУШКА
±
РАЗРЕЗАНИЕ
1002 1004 1005 1006 1021
1012 1014 1015 1016
СМЕШИВАНИЕ
НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ И СУШКА
РАЗРЕЗАНИЕ
МЕДНАЯ ФОЛЬГА
1013
ВАЛИКОВЫИ ПРЕСС
СЕПАРАТОР
ВАЛИКОВЫИ ПРЕСС
1022
ч-"1 НАМАТЫВАНИЕ
1024
1023
НАМАТЫВАНИЕ И ПОПЕРЕЧНОЕ СУЖЕНИЕ
ОБОЛОЧКА
1031
0? I
^\ ВАКУУМНАЯ СУШКА
1033 |
^ ЗАПОЛНЕНИЕ
1034
ЭЛЕКТРОЛИТ
1036
СУХОЕ ПОМЕЩЕНИЕ Н ГЕРМЕТИЗАЦИЯ
ВЕРХНЯЯ КРЫШКА
МАРКИРОВКА И ТЕСТИРОВАНИЕ
1035
11/28
Фиг. 11
ХАРАКТЕРИСТИКИ: G/GR-LFP
in to о
оо оо оо
ЗАРЯД
ЯЯЕНННВШШШ1В1
РАЗРЯД
о о X О > <5 О H
200
400
600 800 ЕМКОСТЬ (мА-ч)
1000
1200
1400
о о
м о
to to > w
a s ^
hd И ^
О ^ О
К е ю
w о
О и оо
to 3 о
ПН*
н >
1x1 Й оо
1301
ДИАМЕТР
КАТОД ГРАФЕН/ NCA
1401
АНОД ГРАФИТЕ
1411
1402
1412
СМЕШИВАНИЕ
СМЕШИВАНИЕ
АЛЮМИНИЕВАЯ ФОЛЬГА
1403
НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ И СУШКА
РАЗРЕЗАНИЕ
1404
1405
1406
1421
1414
vH НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ И СУШКА
1415
РАЗРЕЗАНИЕ
1416
МЕДНАЯ ФОЛЬГА
1413
ВАЛИКОВЫИ ПРЕСС
СЕПАРАТОР
ВАЛИКОВЫИ ПРЕСС
НАМАТЫВАНИЕ И 4 ПОПЕРЕЧНОЕ СУЖЕНИЕ
1424
ОБОЛОЧКА
1431
СУХОЕ ПОМЕЩЕНИЕ
432 433 436
441
ВАКУУМНАЯ СУШКА
ЗАПОЛНЕНИЕ
ГЕРМЕТИЗАЦИЯ
МАРКИРОВКА И ТЕСТИРОВАНИЕ 1434
ЭЛЕКТРОЛИТ
ВЕРХНЯЯ КРЫШКА
Фиг. 14
15/28
Фиг. 15
ХАРАКТЕРИСТИКИ: G/GR-NCA
т to о
оо оо оо
4.5
3.5
2.5
1 1 1
1 1 1
1.5
0.5
ЗАРЯ/:
РАЗРЯД
*8S И" AM щ,
% %
500
1000
1500
2000
О X
t=l М
r-j ее
> <5 О Н
н >
о о
м о
to й > w
ЕМКОСТЬ (мА'Ч)
Фиг. 16
a s ^
w и ^
о ^ о
К е to
w о й
О И оо
to 3 о
он*
L-j > *
1x1 Й оо
ПРЕДСТАВЛЕННАЯ В КАЧЕСТВЕ ПРИМЕРА СХЕМАТИЧЕСКАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ GSB-G/GR-NMC/ LiPoly АККУМУЛЯТОРНОГО ЭЛЕМЕНТА
-1704 ВЫВОД 1705
СТЕРЖЕНЬ ~~\ 1801 ПОДЛОЖКА
1800
Фиг. 18
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД
1912
о X
м о
> <5 О Н
н >
о о
м о
to to > w
о н
т ю о
<| о
оо оо оо
21/28
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ю о
<| о
* 00 00 00
5 4.5 4
> 3.5 Z]
Т) о
m 2.5 л
s 2
ro 1.5
0.5 0
ЗАРЯД
I РАЗРЯД
Г.-^8Д- Д-ад-тим-BE
41 (tm) e| Я to
(tm) * "* ^
.......
л....,
500
2000
1000 1500 ЕМКОСТЬ (мА ч)
о н
о о X О
н Cd
о о
м о
to to > w
a s ^
w и ^
о ^ о
К е ю
w о
О И оо
to 3 о
он*
L-j > *
1x1 Й оо
ГАШЕНИЕ
ВАННА СО ЛЬДОМ
ПЕРЕМЕШИВАНИЕ 45 МИНУТ
25/28
5000
о ч
ю о
<| о
4^ 00 00
1000
NCR-18650A
NCR-18650B
NCR-18650PF
INR-18650-25R
500
Устройство, предсталенное как пример
1000
1500
2000
2500
3000
3500
О О X О
> <5 О Ч *d О
ГО >
И St и ft
to to > w
ЕМКОСТЬ (мА ч)
я о 3 О
о to о ч го о
4^ 4^
нч ON
ГО Ч м
И оо
ESR
СТАНДАРТНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
т to о
<| о
00 00
УСТРОЙСТВО,
ПРЕДСТАВЛЕННОЕ КАК
ПРИМЕР
ОСУ
СТАБИЛИЗИРОВАНИЕ ТОКА РАЗРЯДА (ЮмА)
ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
о н
оо ю о
<| о
ОО ОО 00
мощный ток
РАЗРЯДА
ы ы
ОС 00
100 150
ВРЕМЯ (с)
Фиг. 28
200
250
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
(19)
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
(19)
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
(19)
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
PCT/US2017/048883 3 WO 2018/044786
WO 2018/044786
PCT/US2017/048883 76 Таблица 1 - Аккумуляторный элемент NCA
WO 2018/044786
PCT/US2017/048883 76 Таблица 1 - Аккумуляторный элемент NCA
WO 2018/044786
PCT/US2017/048883
WO 2018/044786
PCT/US2017/048883
PCT/US2017/048883 1 WO 2018/044786
Фиг. 1
Фиг. 1
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
PCT/US2017/048883
2 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
2/28
id О
id О
PCT/US2017/048883
8 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ HA ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
8/28
840
PCT/US2017/048883
8 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ HA ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
8/28
840
PCT/US2017/048883
9 WO 2018/044786
9/28
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ HA ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
PCT/US2017/048883
9 WO 2018/044786
9/28
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ HA ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
1041
Фиг. 10
PCT/US2017/048883
11 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ HA ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
PCT/US2017/048883
11 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ HA ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
id О
id О
Фиг. 12
Фиг. 12
id О
id О
Фиг. 12
Фиг. 12
id О
id О
Фиг. 12
Фиг. 12
id О
id О
Фиг. 12
Фиг. 12
id О
id О
Фиг. 12
Фиг. 12
id О
id О
Фиг. 12
Фиг. 12
PCT/US2017/048883
13 WO 2018/044786
13/28
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
PCT/US2017/048883
13 WO 2018/044786
13/28
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
1435
PCT/US2017/048883 15 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
PCT/US2017/048883 15 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
id О
id О
id О
id О
id О
id О
PCT/US2017/048883
18 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
18/28
Фиг. 17
PCT/US2017/048883
18 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
18/28
Фиг. 17
PCT/US2017/048883
18 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
18/28
Фиг. 19
PCT/US2017/048883
21 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
PCT/US2017/048883
21 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
id О
id О
Фиг. 22
Фиг. 22
id О
id О
Фиг. 22
Фиг. 22
PCT/US2017/048883
24 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
24/28
PCT/US2017/048883
24 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
24/28
PCT/US2017/048883
24 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
24/28
PCT/US2017/048883
24 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
24/28
PCT/US2017/048883
25 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
PCT/US2017/048883
25 WO 2018/044786
УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, И ИХ ПРОИЗВОДСТВО
Фиг 26
Фиг 26
Фиг 26
Фиг 26
id О
id О
id О
id О
id О
id О
