特許ウォッチ

公開番号2025108548
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025064769,2020554305
出願日2025-04-10,2019-04-30
発明の名称ケイ素を含む乾式アノードフィルムのための組成物および方法
出願人テスラ・インコーポレーテッド
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類H01M 4/133 20100101AFI20250715BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】エネルギー貯蔵装置の性能を向上させることができる電極フィルムを提供する。
【解決手段】ケイ素活性材料を含む乾式処理されたフィルム、およびそれを組み込んだエネルギー貯蔵装置が提供される。このフィルムは、自立型アノード電極フィルムであってもよい。また、このようなアノード電極フィルムの製造方法も提供される。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
第１４族活性材料およびグラファイト活性材料を含む乾式活性材料と、乾式バインダとを含み、乾式電極フィルムが自立型である、エネルギー貯蔵装置の乾式電極フィルム。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記乾式電極フィルムが、約１質量％～３０質量％の前記第１４族活性材料を含む、請求項１に記載の電極フィルム。
【請求項３】
前記乾式電極フィルムが、約１０質量％～３０質量％の前記第１４族活性材料を含む、請求項２に記載の電極フィルム。
【請求項４】
前記第１４族活性材料が、ケイ素およびスズの少なくとも１つを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の電極フィルム。
【請求項５】
前記第１４族活性材料が、純ケイ素、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、ケイ素－炭素複合材料、ケイ素合金およびＳｉＨのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１～４のいずれか１項に記載の電極フィルム。
【請求項６】
前記ケイ素－炭素複合材料が、ケイ素グラフェン（ＳｉＣ）、スズグラフェン、ケイ素グラファイト（Ｓｉ／Ｃ）、スズグラファイト、酸化ケイ素グラフェン（ＳｉＯＣ）および酸化ケイ素グラファイト（ＳｉＯ／Ｃ）のうちの少なくとも１つから選択される、請求項５に記載の電極フィルム。
【請求項７】
前記ケイ素合金が、Ｓｉ－ＡｌおよびＳｉ－Ｓｎのうちの少なくとも１つから選択される、請求項５に記載の電極フィルム。
【請求項８】
前記第１４族活性材料が、プレリチウム化されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の電極フィルム。
【請求項９】
前記第１４族活性材料が、約１μｍ～約１０μｍのＤ
５０
一次粒径を有する粒子を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の電極フィルム。
【請求項１０】
前記グラファイト活性材料は、人工グラファイト及び天然グラファイトの少なくとも一方から選択される、請求項１～９のいずれか１項に記載の電極フィルム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年５月２日に出願された「ケイ素を含む乾式アノードフィルムのための組成物および方法」と題された米国仮特許出願第６２／６６６，０３７号の優先権の利益を主張し、その仮出願の開示内容全体は本明細書中に含まれる。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
本発明は、エネルギー貯蔵装置に関し、特に、ケイ素系活性材料を含む乾式電極フィルムのための材料および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気エネルギー貯蔵セルは、電子、電気機械、電気化学、および他の有益な装置に電力を供給するために広く使用されている。このようなセルには、一次化学電池や二次（充電式）電池のようなバッテリー、燃料電池、およびウルトラキャパシタを含む様々な種類のキャパシタが含まれる。キャパシタおよびバッテリーを含むエネルギー貯蔵装置の動作電力およびエネルギーを増加させることは、エネルギー貯蔵性能を高め、電力能力を増加させ、実際の使用例を広げるために望ましい
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
相補的な属性を組み合わせた電極フィルムを含むエネルギー貯蔵装置は、実際の用途においてエネルギー貯蔵装置の性能を向上させることができる。さらに、既存の乾式および溶媒フリーの製造方法は、電極の組成に実際的な制限を課すことがある。したがって、新しい電極フィルム配合物、およびそれらの製造方法は電極フィルム配合物の可能性を拡大し、その結果、性能を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
先行技術を超えて達成される本発明とその優位性を要約する目的で、本明細書において本発明の特定の目的とその優位性について説明する。このような目的または優位性のすべてが本発明の特定の実施形態において達成されるわけではない。したがって、例えば、当業者は、本明細書において教示または示唆される他の目的または優位性を必ずしも達成する必要はなく、本明細書において教示される１つのまたは一群の優位性を達成または最適化する方法により、本発明を具体化または実行できることを認識するだろう。
【０００６】
ある実施形態は、２つの異なったグラファイト粒径を含み、非溶媒ベースの乾式法によって作製されるケイ素ベースのリチウムバッテリーアノードである。アノードにおいて、一次グラファイトは、平均で（すなわち、Ｄ
５０
）約２０～３０μｍの粒径を有することができ、二次グラファイトは、約４～７μｍの平均粒径を有することができる。アノードのケイ素成分は、純ケイ素、酸化ケイ素、プレリチウム化ケイ素及びケイ素－炭素複合体を含むことができる。一実施形態では、ケイ素成分が電極配合物の全質量の約１０質量％～３０質量％を構成する。アノード内の乾式バインダは、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンおよびそれらの組合せを含むことができる。一実施形態では、乾式バインダがアノード配合物の全質量の約４質量％～１０質量％で含まれる。
【０００７】
第１の態様では、ケイ素活性材料を含む自己支持型乾式アノードフィルムが提供される。
【０００８】
第２の態様では、エネルギー貯蔵装置の乾式電極フィルムが提供される。乾式電極フィ
ルムは、１４族活物質およびグラファイト活性材料を含む乾式活性材料と、乾式電極フィルムが自立型である乾式バインダとを含む。
【０００９】
第３の態様では、エネルギー貯蔵装置の乾式電極フィルムの製造方法が提供される。前記方法は、乾式第１４族活性材料を乾式グラファイト材料と混合して乾式活性材料混合物を形成するステップと、乾式活性材料混合物を乾式バインダと混合して乾式電極フィルム混合物を形成するステップと、乾式電極フィルム混合物をカレンダー加工して自立型乾式電極フィルムを形成するステップとを含む。
【００１０】
これらの実施形態の全ては、本明細書に開示される本発明の範囲内であることが意図される。本発明のこれらの実施形態および他の実施形態は添付の図面を参照した以下の好ましい実施形態の詳細な説明から当業者に容易に明らかになるであろうが、本発明は開示される任意の特定の好ましい実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許