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CN1819321A - Batteria agli ioni di litio ad alto fattore di moltiplicazione

Aug 28,2026
INVENZIONE · DOMANDA DI BREVETTO PUBBLICATA · CN1819321A
CN1819321A - Batteria agli ioni di litio con elevato fattore di moltiplicazione

Un metodo del 2006 per la chimica degli elettrodi che consente una scarica sostenuta a 12-15C, tramite la premiscelazione in polvere secca del materiale attivo e dell'agente conduttivo prima ancora della preparazione della sospensione. Co-inventato dal responsabile tecnologico di TOB NEW ENERGY.

Nel 2006, una cella agli ioni di litio commerciale poteva in genere sostenere una scarica continua di 1-3C. Gli utensili elettrici necessitavano di 5C. I modelli volanti di 7C. Gli aeromodelli radiocomandati di 12C e oltre. Questa differenza è il motivo per cui le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro, più pesanti, ingombranti e afflitte dall'effetto memoria, dominavano ancora il mercato delle batterie ad alta scarica.

La domanda di brevetto CN1819321A, depositata il 6 marzo 2006, ha colmato tale lacuna senza materiali esotici. Ha raggiunto 12-15°C utilizzando la chimica convenzionale di LiCoO₂ e carbonio, modificando invececome viene distribuito l'agente conduttivo prima ancora che la sospensione venga miscelataVent'anni dopo, quello stesso principio – la premiscelazione di polveri secche in atmosfera inerte – è alla base delle apparecchiature per la lavorazione di elettrodi a secco che TOB NEW ENERGY produce oggi.

I. Informazioni sui brevetti

Numero di pubblicazione CN1819321A
Numero di domanda CNA2006100340526
Titolo (originale) 一种高倍率锂离子电池 (Una batteria agli ioni di litio ad alta velocità)
Inventori Lei YuanbingEHuang Zhengyao, conosciuto a livello internazionale comeDany Huang
Richiedente originale Shenzhen Lidoowei Batteries Co., Ltd.
Data di deposito 6 marzo 2006
Data di pubblicazione 16 agosto 2006
Tipo di documento Invenzione - domanda pubblicata (codice tipo A)
status giuridico Domanda pubblicata. Non risulta alcuna pubblicazione B concessa nel registro pubblico. Il termine massimo di 20 anni, calcolato a partire dalla data di deposito del 2006, è scaduto nel marzo 2026.
Citazioni successive Citato da 11 brevetti successivi
Classificazione CPC Y02E60/10 - Accumulo di energia tramite batterie
Documento ufficiale Brevetti Google - CN1819321A·Espacenet
Informazioni sui titoli e sulla terminologia presenti in questa pagina.Il titolo inglese qui sopra è una traduzione revisionata dal team di ingegneri di TOB NEW ENERGY, standardizzata secondo la terminologia utilizzata in tutta la nostra gamma di apparecchiature; non è una traduzione automatica. Il titolo e le rivendicazioni originali in cinese costituiscono il testo ufficiale: un lettore che confronti questa pagina con Google Patents potrebbe notare delle differenze di formulazione proprio perché il documento pubblico su Google è una traduzione automatica. Le figure e le descrizioni dei meccanismi presenti in questa pagina sono tratte dalle specifiche e dalle rivendicazioni in cinese, non da una loro traduzione.
Questo brevetto non è detenuto da TOB NEW ENERGY.Il brevetto è stato depositato nel 2006 da Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd., con Lei Yuanbing e Huang Zhengyao come co-inventori. TOB NEW ENERGY è stata fondata nel 2012.

Viene pubblicato qui come parte della documentazione relativa all'invenzione diDottor Dany Huang (Huang Zhengyao), che ora guida il team tecnico principale di TOB NEW ENERGY. Lo presentiamo come prova di due decenni di esperienza pratica nell'ingegneria degli elettrodi, non come proprietà intellettuale attualmente detenuta dalla nostra azienda.

II. Perché questo era importante nel 2006

Negli anni '90, le batterie agli ioni di litio avevano conquistato il mercato dell'elettronica portatile grazie alla produzione di massa, soppiantando le batterie al piombo-acido, al nichel-metallo idruro e al nichel-cadmio in telefoni, computer portatili, PDA, videocamere e fotocamere digitali. Un segmento, tuttavia, resistette: quello degli utensili elettrici ad alto consumo e degli aeromodelli.

Le leggi della fisica erano implacabili. Al di sopra di circa 3C, una cella convenzionale dell'era 2006 semplicemente non era in grado di fornire le prestazioni desiderate: la resistenza interna aumentava, la tensione crollava sotto carico e la capacità utilizzabile diminuiva. I produttori di utensili a batteria continuavano a specificare le batterie Ni-Cd nonostante il loro peso, volume, impatto ambientale ed effetto memoria, perché nessuna batteria al litio era in grado di mantenere la tensione alle correnti necessarie.

Esistevano due strade. La prima - nuove chimiche del catodo, nuove strutture conduttive - era lenta, costosa e avrebbe richiesto anni per la produzione. CN1819321A ha scelto la seconda: mantenere i materiali collaudati e riparare ilmicrostruttura dell'elettrodoInvece.

III. L'intuizione fondamentale: la premiscelazione delle polveri secche

La preparazione convenzionale della sospensione scioglie il legante nel solvente, quindi aggiunge il materiale attivo e l'agente conduttivo insieme alla miscela umida. Il carbonio conduttivo si disperde attraverso la fase liquida, ma si disperdea casoUna parte di esso finisce per collegare particelle attive; gran parte no.

CN1819321A inverte la sequenza. La rivendicazione 10 specifica cheIl materiale attivo e l'agente conduttivo vengono premiscelati sotto forma di polvere secca prima dell'introduzione di qualsiasi solvente., sotto protezione di gas inerte.

L'effetto descritto è diretto: l'agente conduttivo viene spinto sulla superficie di ciascuna particella attiva e si diffonde attraverso di essa.PrimoQuando la soluzione legante viene aggiunta successivamente, il rivestimento conduttivo è già presente. Il risultato è una rete conduttiva continua che avvolge ogni particella, anziché una dispersione statistica del carbonio in un solvente.

La minore resistenza elettronica sulla superficie della particella è proprio ciò che determina se una cellula può sostenere 12C o collassare a 3C.

La specifica prevede l'abbinamento di questa misura con tre misure di supporto:

  • Un separatore rivestito in polimero- Particolato viscoso PVDF-HFP rivestito su film di PE a triplo strato PP-PE-PP o a singolo strato, spessore 0,016-0,025 mm, porosità 40-55%.
  • Compattazione controllata degli elettrodi- 70-150 μm, applicabile sia a gruppi di elettrodi avvolti che impilati
  • Un additivo elettrolitico conduttivo- un composto borato, scritto nelle rivendicazioni come [(CF₃)CHO]₃B, allo 0,1-0,5% in peso nell'elettrolita carbonato di LiPF₆ o LiBF₄

IV. Specifiche tecniche

Nota sulla terminologia degli elettrodi.Le traduzioni automatiche di questo documento, incluso l'abstract automatico in inglese su Google Patents, invertono le designazioni degli elettrodi. La tabella seguente segue l'originale cinese:elettrodo positivo (catodo)è rivestito su un foglio di alluminio e ilelettrodo negativo (anodo)su lamina di rame.
CN1819321A Figure 1 - high-rate lithium-ion cell construction schematic
Figura 1 - Struttura della cella della batteria agli ioni di litio ad alta velocità di carica/scarica. Fonte: pubblicazione ufficiale CN1819321A (pubblico dominio).

Catodo - elettrodo positivo (collettore di corrente in lamina di alluminio)

Componente Frazione di massa
Materiale attivo 75-93%
Agente conduttivo 1-20%
Legante 2-9%
  • Materiale attivo: uno o più ossidi di intercalazione del litio - LiCoO₂, LiMn₂O₄ o LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O₂
  • Agente conduttivo: nerofumo, Super P, grafite conduttiva (KS-6) o fibra di carbonio cresciuta in fase vapore (VGCF)
  • Legante: Omopolimero PVDF o copolimero PVDF-HFP

Anodo - elettrodo negativo (collettore di corrente in lamina di rame)

Componente Frazione di massa
Materiale attivo 90-97%
Agente conduttivo 0-3%
Legante 2-6%
  • Materiale attivo: grafite sferica naturale modificata, microsfere di mesocarbonio (CMS) o fibra di carbonio a base di pece mesofase (MCF)
  • Agente conduttivo: Super P, grafite conduttiva (SFG-6 / SFG-15) o VGCF
  • Legante: SBR acquoso + CMC, oppure PVDF a base di olio

Esempio pratico - Forma di realizzazione 1 (cella da 100-2500 mAh, avvolta)

  • Catodo: LiCoO₂ : Super P : KS-6 : PVDF : NMP = 80 : 7 : 7 : 6 : 55
  • Anodo: CMS : Super P : SFG-6 : SBR : CMC : H₂O = 94 : 1 : 1 : 2 : 2 : 130
  • Processo: dosaggio → rivestimento → pressatura a rulli → formatura e avvolgimento della lamiera → incapsulamento → riempimento dell'elettrolita → formazione → classificazione della capacità

La specifica documenta inoltre una variante a strati laminati (Esempio 2), un catodo misto LiCoO₂/LiMn₂O₄ con anodo MCF (Esempio 3) e un sistema conduttivo basato su VGCF (Esempio 4).

CN1819321A Figure 2 - wound-type electrode sheet with tab
Figura 2 - Foglio di elettrodi a forma di ferita (Esempio di realizzazione 1)
CN1819321A Figure 3 - wound electrode group
Figura 3 - Gruppo di elettrodi sulla ferita (Esempio di realizzazione 1)
CN1819321A Figure 4 - stacked-type electrode sheet
Figura 4 - Foglio di elettrodi impilati (Esempio di realizzazione 2)
CN1819321A Figure 5 - stacked electrode group
Figura 5 - Gruppo di elettrodi sovrapposti (Esempio di realizzazione 2)

V. Prestazioni misurate

Mantenimento della capacità rispetto alla scarica 1C, come riportato nelle specifiche:

Tasso di scarico Mantenimento della capacità rispetto a 1C
5C 98%
7°C 96%
10°C 90%
15°C 86%

Mantenendo l'86% della capacità nominale a 15C - una scarica completa in quattro minuti - questo progetto si collocava ben oltre il limite di 1-3C delle celle commerciali contemporanee e al di sopra della soglia di 12C richiesta dalle applicazioni per aeromodelli.

I disegni pubblicati includono le curve di scarica misurate a 7C (Fig. 6), 10C (Fig. 7) e 12C (Fig. 8), insieme agli schemi di costruzione della cella (Fig. 1), alla geometria dell'elettrodo avvolto (Figg. 2-3) e alla geometria dell'elettrodo impilato (Figg. 4-5).

CN1819321A Figure 6 - measured 7C discharge curve
Figura 6 - curva di scarica 7C misurata, come riportato nelle specifiche
CN1819321A Figure 7 - measured 10C discharge curve
Figura 7 - curva di scarica misurata a 10C, come riportato nelle specifiche
CN1819321A Figure 8 - measured 12C discharge curve
Figura 8 - curva di scarica a 12C misurata, come riportato nelle specifiche

VI. Da un brevetto del 2006 alle attrezzature di produzione del 2026

Il principio della premiscelazione a secco di cui alla rivendicazione 10 non è stato mantenuto nel 2006.

Distribuire un agente conduttivo attraverso particelle attivePrimaIl contatto con il solvente è l'antenato concettuale di ciò che l'industria ora chiamalavorazione a secco degli elettrodi- i processi a ridotto utilizzo di solventi e senza solventi attualmente in fase di sviluppo per celle ad alta energia e a stato solido.

TOB NEW ENERGY oggi produce apparecchiature specificamente per questo processo:

L'ingegnere che ha contribuito a inventare l'approccio del 2006 ora guida il team che si occupa della specifica di tali apparecchiature. Questa continuità – la conoscenza acquisita in laboratorio nel 2006, l'hardware di produzione nel 2026 – è ciò che i nostri clienti acquistano quando scelgono TOB.

Esplora la registrazione completa:Tutti i brevetti appartengono al team tecnico di TOB.

IV. Domande frequenti

Qual è la portata di scarico raggiungibile dal modello CN1819321A?

Aumenta la capacità di scarica sostenuta da 1-3C, tipica delle celle commerciali del 2006, a 12-15C. La ritenzione di capacità misurata rispetto a 1C è del 98% a 5C, del 96% a 7C, del 90% a 10C e dell'86% a 15C.

Qual è la fase di produzione chiave descritta nel brevetto CN1819321A?

Premiscelazione a secco. Il materiale attivo e l'agente conduttivo vengono miscelati sotto forma di polveri secche in atmosfera inerte prima dell'aggiunta della soluzione legante, in modo che l'agente conduttivo si distribuisca uniformemente sulla superficie delle particelle attive. Questo processo crea una rete conduttiva continua, a differenza della dispersione casuale prodotta dalla miscelazione a umido convenzionale.

Quale elettrodo utilizza quale formulazione nella norma CN1819321A?

Il catodo (positivo, su foglio di alluminio) utilizza il 75-93% di materiale attivo, l'1-20% di agente conduttivo e il 2-9% di legante. L'anodo (negativo, su foglio di rame) utilizza il 90-97% di materiale attivo, lo 0-3% di agente conduttivo e il 2-6% di legante. Le traduzioni automatiche in inglese di questo documento, incluso l'abstract generato automaticamente su Google Patents, invertono queste due designazioni.

Chi ha inventato CN1819321A e ne è proprietaria TOB NEW ENERGY?

È stata co-inventata da Lei Yuanbing e Huang Zhengyao (Dany Huang) e depositata nel 2006 da Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd. TOB NEW ENERGY, fondata nel 2012, non detiene questo brevetto. Viene pubblicato qui come parte della documentazione relativa alle invenzioni del Dr. Dany Huang, che ora dirige il team tecnico principale di TOB.

Qual è lo status legale attuale del brevetto CN1819321A?

CN1819321A è una domanda di brevetto per invenzione pubblicata (codice tipo A). Non risulta alcuna pubblicazione B concessa nel registro pubblico. Il termine massimo di 20 anni, calcolato a partire dalla data di deposito del 6 marzo 2006, è scaduto nel marzo 2026. La divulgazione tecnica è di pubblico dominio ed è qui riprodotta a titolo di riferimento.

Che relazione c'è tra un brevetto del 2006 e le apparecchiature di TOB oggi?

Il principio della premiscelazione a secco è l'antenato concettuale dei moderni processi di elettrodi a secco, e il metodo a ridotto utilizzo di solventi viene ora applicato su scala industriale alle celle ad alta energia e a stato solido. TOB NEW ENERGY realizza apparecchiature per la produzione di film di elettrodi a secco e linee di preparazione degli elettrodi che industrializzano questo approccio, secondo le specifiche del team che il co-inventore ora dirige.

VII. Documentazione ufficiale e disegni