Patent DE-102017113282-B4 (DE)
Title: Lithium-ionen-batterie
Inventor: LUSKI SHALOM
IPC: H01M10/056
Filed: 2017-06-16
Granted: 2023-02-09
Abstract: Lithiumionenbatterie, umfassend:eine positive Elektrode, die ein Bindemittel beinhaltet;eine negative Elektrode, die ein Bindemittel beinhaltet;einen nanoporösen oder mikroporösen Polymerseparator, der mit einer Elektrolytlösung getränkt ist, wobei der nanoporöse oder mikroporöse Polymerseparator zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist; undmindestens zwei unterschiedliche Komplexbildner, ausgewählt zur Komplexbildung mit:i) zwei oder mehr verschiedenen Übergangsmetallionen;ii) einem Übergangsmetallion in zwei oder mehr verschiedenen Oxidationsstufen;oder iii) sowohl i) als auch ii);mindestens zwei verschiedenen ausgewählten Komplexbildnern, um einen Komplex mit Übergangsmetallionen einzugehen, in einer Weise, damit die Bewegung der Lithiumionen durch den nanoporösen oder mikroporösen Polymerseparator während des Betriebs der Lithium-Ionen-Batterie nicht beeinträchtigt wird;worin für die Komplexbildner mindestens eine Aussage gilt:sie sind in der Elektrolytlösung gelöst oder dispergiert;sie sind auf das Polymer des nanoporösen oder mikroporösen Polymerseparators als Ersatz-Seitengruppe gepfropft;sie sind an das Bindemittel der negativen Elektrode gebunden;sie sind an das Bindemittel der positiven Elektrode gebunden;sie sind innerhalb der Poren des Separators angeordnet;sie bilden eine Schicht auf einer Oberfläche des Separators;sie bilden eine Schicht auf einer Oberfläche der negativen Elektrode; undsie bilden eine Schicht auf einer Oberfläche der positiven Elektrode;und worin die mindestens zwei unterschiedlichen Komplexbildner ausgewählt sind aus:Ionenfallen in molekularer Form, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyaminen, Thiolen, Alkalimetallsalze organischer Säuren und Kombinationen davon;Polymeren, funktionalisiert mit Alkalimetallsalzen organischer Säuren;Polymeren, funktionalisiert mit stickstoffhaltigen funktionellen Gruppen; undPolymeren, funktionalisiert mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen;,worin die Alkalimetallsalze organischer Säuren mehrzähnige Strukturen sind, ausgewählt aus einer beliebigen der:zweizähnigen Strukturen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dilithiumiminodiacetat (Li2IDA), Dinatriumiminodiacetat (Na2IDA) und Kombinationen davon;dreizähnigen Strukturen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trinatriumcitrat, Nitrilotriessigsäure-Trilithiumsalz (Li3NTA), Nitrilotriessigsäure-Trinatriumsalz (Na3NTA), N-(2-Carboxyethyl)iminodiessigsäure-Trilithiumsalz, Trilithiumsalz der 1,4,7-Triazacyclononan-1,4,7-trisessigsäure(Li3NOTA) und Kombinationen davon;vierzähnigen Strukturen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetralithiumsalz der 1,2-Bis(o-aminophenoxy)ethan-N,N,N',N'-tetraessigsäure (Li4BAPTA), Tetralithiumsalz der 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetraessigsäure (Li4DOTA), Tetranatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTANa4), Tetralithiumsalz der Ethylenglykol-bis-(2-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraessigsäure (Li4EGTA) und Kombinationen davon;einer fünfzähnigen Struktur, umfassend Diethylentriaminpentaessigsäure-Pentalithiumsalz (Li5DTPA)-Salz;sechszähnigen Strukturen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexalithiumgluconat, Hexanatriumgluconat, Li6TMPA ist Tris(methylenphosphonsäurederivat) Hexalithiumsalz und Kombinationen davon; undeiner achtzähnigen Struktur, umfassend Oktalithiumethylendiamintetramethylphosphat (LisEDTMP),worin das Polyamin 2,2'-Bis(salicylidenamino)azobenzol ist, und worin das Thiol N,N'-Bis(2-mercaptoethyl)isophthalamid ist (BDTH2);worin die Polymere funktionalisiert sind mit Alkalimetallsalzen organischer Säuren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(ethylen-alt-Maleinsäure, Dilithiumsalz), Poly(methylvinylether-alt-Maleinsäure, Lithiumsalz), Polyethylen-g-Maleinsäure, Lithiumsalz), Poly(itaconsäure, Lithiumsalz), Copolymere der Poly(itaconsäure, Lithiumsalz), Poly(isobutylen-alt-Maleinsäure, Lithiumsalz), Poly(1-tetradecen-alt-Maleinsäure, Lithiumsalz), Poly(1-octadecen-alt-Maleinsäure, Lithiumsalz), Poly(styrol-Maleinsäure, Dinatriumsalz)-Copolymer, Poly(acrylsäure-Lithiumsalz, Lithiumsalz-Co-Maleinsäure), Polystyrol-block-Poly(ethylen-stat-butylen)-block-Polystyrol-g-Maleinsäure-Lithiumsalz, Fura-2-Lithiumsalz, Styrol-Divinylbenzol-Copolymer, funktionalisiert mit Dilithiumsalz der Iminodiessigsäure, Styrol-Divinylbenzol-Copolymer, funktionalisiert mit Dinatriumsalz der Iminodiessigsäure und Kombinationen davon;die Polymere, die mit stickstoffhaltigen funktionellen Gruppen funktionalisiert sind, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus linearem Polyethylenimin, verzweigtem Polyethylenimin, carboxyethyliertem Polyethylenimin, carboxymethyliertem Polyethylenimin, Bis-picolylamin-funktionalisiertem Polymer, Poly(amidoamin)dendrimer und Kombinationen davon.die Polymere, die mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen funktionalisiert sind, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus carboxymethyliertem Chitosan; carboxyethyliertem Chitosan; Poly(maleinsäure, Lithiumsalz-alt-1-Decen) 3-(Dimethylamino)-1-propylamin; Lignin, carboxymethyliertem Lignin, carboxyethyliertem Lignin, 2,3-Dihydroxybenzoesäure, Bacillibactin, Enterobactin, H6-Mecam, Vibriobactin und Kombinationen davon.