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锂离子电池 – 电解质 – 固体和凝胶
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聚合物组合物及其制造方法
申请人：
PIERSICA /
WO 2024107405 A1
在本专利申请中，提出了这样的假设：由于立体阻碍而导致柔性过于有限的聚碳酸乙烯酯（PVCA）聚合物会表现出有限的离子传导性（上图），
而表现出较高构象柔性的聚碳酸乙烯酯聚合物可以与锂离子发生超分子相互作用，从而产生有利的离子传导性（中图）。
通过合成基于碳酸乙烯酯（VC）、聚（乙二醇）甲基醚甲基丙烯酸酯（MW：360，PEGMA360，下图）、丙烯酸缩水甘油酯
（GLA，下图）和乙烯基膦酸二甲酯（DMVP，下图）的各种共聚物，验证了这一假设。
聚合物/LiTFSI（双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂）混合物的质量比为 1 : 1.165，VC/DMVP 单体比为 18 ： 1、2.05 × 10-4 S/cm。
该薄膜对 Li+/Li 的氧化稳定性为 5.5 V。
聚合物/LiTFSI 混合物（质量比为 1 : 2.246）的离子电导率为 6.8 × 10-4 S/cm，其中聚合物的制备基于 VC / PEGMA360 /
缩水甘油丙烯酸酯摩尔比 5 : 1.67 : 1，但由于这种混合物的蜡状特性，没有获得独立薄膜。
polymerization: 聚合
rotation sterically hindered: 旋转受立体阻碍
stiff PVCA chain has poor coordination to Li+: 僵硬的 PVCA 链与 Li+ 的配位性差
co-polymerization: 共聚
spacer: 间隔物
rotation sterically allowed: 允许立体旋转
flexible PVCA: spacer copolymer has improved coordination to Li+: 柔性 PVCA：间隔共聚物与 Li+ 的配位得到改善
这项工作说明了在聚碳酸酯聚合物中加入膦酸盐基团如何增加离子导电性。
这项工作中描述的假设可能揭示了获得良好的离子导电性和形成独立薄膜的机械性能如何相互冲突。
因此，对具有良好离子电导率的蜡状或脆性电解质混合物进行机械稳定化评估（例如通过将其纳入多孔框架）非常重要。
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锂离子电池 - 正极
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将 Li2CO3、NiCO3 ∙ 2 Ni(OH)2 ∙ 4 H2O 和 MnCO3 按 1.16 : 0.24 : 0.6 的摩尔比混合，然后进行热处理（1,050°C，12 小时，空气中）。
得到了单晶 Li1.16Ni0.24Mn0.6O2 正极活性材料（见图）。
在 45°C 的半电池中，这种材料的放电容量为 277.9 mAh/g，第一周期效率为 87.0%（电压窗口：2-4.65 V，相对于 Li+/Li）。
这项研究表明，锰含量异常高的叠层锰镍单晶正极材料具有良好的放电容量和首次循环效率。
看来，碳酸锂和碳酸锰前驱体的选择与混合碳酸盐/氢氧化物 NiCO3 ∙ 2 Ni(OH)2 ∙ 4 H2O 的结合在获得单晶而非多晶材料方面发挥了作用。
由于原料成分和干法制造工艺，该产品的制造成本较低。
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离子电池 - 负极（不包括锂金属电极）
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将人造石墨（40 质量％的颗粒，D50 = 5 μm；60 质量％的颗粒，D50 = 25 μm）与十二胺（质量比 100:20）在水中混合。
静置 2 小时后，进行固液分离以保留液相。将分散液以 10,000 rpm 的转速离心，保留固相，得到表面带有氨基/铵基团、带正电荷的碳基材料。
硅（D50 = 5 μm）和胆酸钠在水中混合（质量比为 100:20）。静置 2 小时后，进行固液分离以保留液相。将分散液以 10,000 rpm 的转速离心，保留固相，得到表面带有羧基/羧酸基的带负电的硅基材料。
将两种材料混合，得到负电极活性材料（质量比为 50:50，未确定混合细节）。
负极配方：负极活性材料/乙炔黑/羧甲基纤维素钠（CMC）/丁苯橡胶（SBR）=96:2:1:1（质量比）。
在全电池（以 NMC811 为正极）中，1 C / 0.33 C 放电容量保持率为 91.0%，而通过简单的硅/石墨混合（不含十二烷基胺、胆酸钠）获得负极的对比电池的容量保持率为 86.9%。
这项工作说明了在石墨/硅混合物上分别涂上带正电和带负电的表面活性剂后，如何提高这些材料的快速放电性能。
这种方法对石墨/硅碳复合混合物也有帮助。
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质子交换膜燃料电池、固态氧化物燃料电池、磷酸燃料电池、阴离子交换膜燃料电池 - 电化学活性材料
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制备了一种具有亲水性和疏水性分子的共聚物（见图，n：12，x1，x1'，x2，x2'：≈50，y，z：≈100），该共聚物形成了星状超分子结构。
相应的 PEMFC 膜在 90% 相对湿度下的质子传导率为 3.17 × 10-1 S/cm，在 50% 相对湿度下的质子传导率为 2.0 × 10-2 S/cm。
A: 亲水分子
B: 疏水分子
THF: 四氢呋喃
这项研究说明了无氟超分子离子聚合物具有良好的离子传导性。
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其他类别的三周专利列表
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- 含锂金属电池（不包括锂硫、锂空气）： XLSX
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- 锂离子电池 - 电解液 - 液体： XLSX
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- 锂离子电池 - 隔膜： XLSX
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- 锂硫电池： XLSX
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- 金属空气电池： XLSX
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- 钠离子电池： XLSX
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先前的专利更新
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2024-05-28
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2024-05-07
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2024-04-16
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2024-03-26
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2024-03-05
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