Appleは米国政府と協力して、消費者、医療、航空宇宙、その他の用途向けのリチウムイオン電池技術に取り組んでいます

本日、米国特許商標庁は Apple からの特許出願を公開しましたが、これは確かに別のものです。 この発明のこの初期段階は、当社が 2021 年 2 月に投稿した「Apple は、モバイルバッテリーなどの正極活物質用の新しいコーティングについて米国政府と協力しています」というタイトルの知財レポートで取り上げられています。 本日、このプロジェクト/発明の別の側面が米国特許庁によって公開されました。 Apple の発明には、WFO 提案番号 85C85 に基づく米国政府の支援が含まれています。 本発明は、Apple Inc.と米国エネルギー省のために運営されているアルゴンヌ国立研究所との間のCRADA 1500801に基づいてなされた。 米国政府が発明に関して一定の権利を有していることに留意されたい。

本日の特許は、上で述べたように Apple の当初の成果を拡張し、以下に関連する新たな焦点を当てています。大容量リチウムイオン電池用の相乗効果のある添加剤。

Apple の特許の背景には、リチウムイオン電池が家庭用電化製品の電源として広く使用されていることが記載されています。 家庭用電化製品には、より高い体積エネルギー密度を提供し、より多くの放電/充電サイクルを維持できるリチウムイオン電池が必要です。 リチウムイオン電池は通常、最大 4.45 V (フルセル電圧) の電圧で動作します。

カソード構造の不安定性や電解質の劣化により、バッテリーのライフサイクルが悪化する可能性があります。 カソード材料の安定性は、ドーピングや表面コーティングなどのＬｉＣｏＯ ２ の修飾によって改善することができる。 高い体積エネルギー密度と長いバッテリーサイクル寿命の両方を可能にする電解質の開発は、限られた進歩しかありません。 既存の電解質のほとんどは、安定したカソード電解質界面 (CEI) や SEI を形成する能力が低く、界面インピーダンスの急速な増大と容量低下につながります。

以下に示す Apple の特許概要は、バッテリー技術の分野で働くエンジニアや科学者のみが理解できるものです。 私たち凡人にとって、この工学的方言はヴァルカ語と密接に関係しています。

第１の態様では、本開示は、トリス（トリメチルシリル）ボレート（ＴＭＳＢ）、プロ－１－エン－１，３－スルトン（ＰＥＳ）、およびメチレンメタンジスルホネート（ＭＭＤＳ）を含む電解液に関する。

第２の態様では、本開示は、ＴＭＳＢ、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ブタンスルトン（ＢＳ）、およびＰＥＳを含む電解質流体に関する。

第３の態様では、本開示は、ＴＭＳＢ、ＦＥＣ、プロパンスルトン（ＰＳ）、およびＬｉＢＦ ４ を含む電解質流体を対象とする。

第４の態様では、電解質流体は、ＬｉＰＦ ６ 、ＬｉＢＦ ４ 、ＬｉＣｌＯ ４ 、ＬｉＳＯ ３ ＣＦ ３ 、ＬｉＮ（ＳＯ ２ Ｆ）から選択される電解質塩を含むことができる。 )2、LiN(SO2CF3)2、LiBC4O8、Li[PF3(C2CF5) ） ３ ］、ＬｉＣ（ＳＯ ２ ＣＦ ３ ） ３ 、およびそれらの組み合わせ。 いくつかの変形例では、塩はＬｉＰＦ ６ である。

第５の態様では、電解液は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、エチルプロピオネート（ＥＰ）から選択される溶媒を含むことができる。 ）、酪酸ブチル（BB）、酢酸メチル（MA）、酪酸メチル（MB）、プロピオン酸メチル（MP）、炭酸プロピレン（PC）、酢酸エチル（EA）、プロピオン酸プロピル（PP）、プロピオン酸ブチル（BP）、酢酸プロピル（PA）、酢酸ブチル（BA）、およびそれらの組み合わせ。 いくつかの変形例では、溶媒は、ＰＣ、ＥＣ、ＰＰ、ＥＰ、およびそれらの組み合わせから選択される。 いくつかの変形例では、溶媒はＰＣ、ＥＣ、ＰＰ、およびＥＰを含む。

第６の態様では、電解質流体は、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＤＦＯＢ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、プロパンスルトン（ＰＳ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、スクシノニトリル（ＳＮ）、ビニルカーボネート（ ＶＣ）、アジポニトリル（ＡＤＮ）、エチレングリコールビス（２－シアノエチル）エーテル（ＥＧＰＮ）、および／または１，３，６－ヘキサントリカルボニトリル（ＨＴＣＮ）、およびそれらの組み合わせ。 いくつかの変形例では、添加剤は、ＰＳ、ＦＥＣ、ＳＮ、ＨＴＣＮ、およびそれらの組み合わせから選択される。 いくつかの変形例では、添加剤には、ＰＳ、ＦＥＣ、ＳＮ、およびＨＴＣＮが含まれる。

第７の態様では、本発明は電池セルを対象とする。 電池セルは、カソード集電体上に配置されたカソード活物質を有するカソードと、アノード集電体上に配置されたアノード活物質を有するアノードとを含むことができる。 アノードは、アノード活物質がカソード活物質に面するように、カソードに向かって配向される。 セパレータは、カソード活物質とアノード活物質との間に配置される。 本明細書に記載の電解質流体は、カソードとアノードとの間に配置される。

Apple の特許図。 バッテリセルの上面図である。 イチジク。 図２は、電池セルの斜視図である。 バッテリーセル #100 は、リチウムイオンまたはリチウムポリマーバッテリーセルに対応する場合があります。消費者、医療、航空宇宙、防衛、および/または輸送用途で使用されるデバイスに電力を供給するために使用されます。。

その後、この特許には、これらのバッテリーがラップトップ コンピューター、タブレット コンピューター、携帯電話、携帯情報端末 (PDA)、デジタル カメラ、および/またはポータブル メディア プレーヤーなどのポータブル電子機器で使用できることがさらに記載されています。

Apple の特許図。 上の図３Ａは、電解質流体添加剤ＬｉＤＦＯＢおよびＰＳ（３０２）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、ＰＥＳ、およびＭＭＤＳ（３０４）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳを含む、２５℃でのＬｉイオン電池のサイクル数の関数としてのエネルギー保持のプロットを示す。 、ＰＥＳ、ＭＭＤＳ、およびＴＭＳＢ（３０６）。

特許図。 図３Ｂは、電解液添加剤ＬｉＤＦＯＢおよびＰＳ（３０２）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、ＰＥＳ、およびＭＭＤＳ（３０４）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、 PES、MMDS、TMSB (306)。

特許図。 図３Ｃは、電解液添加剤ＬｉＤＦＯＢおよびＰＳ（３０２）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、ＰＥＳ、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、ＰＥＳ、２５℃で２０％の充電状態（ＳＯＣ）におけるＬｉイオン電池のサイクル数の関数としての緩和ＲＳＳ成長のプロットを示す。 ＭＭＤＳ（３０４）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、ＰＥＳ、ＭＭＤＳ、およびＴＭＳＢ（３０６）。

特許図。 ３Ｄは、電解液添加剤ＬｉＤＦＯＢおよびＰＳ（３０２）、ＬｉＤＦＯＢ、ＰＳ、ＰＥＳ、およびＭＭＤＳを使用した、２０％充電および４５℃におけるＬｉイオン電池のサイクル数の関数としての２０％ＳＯＣ緩和ＲＳＳ成長のプロットを示す。 (304)、LiDFGB、PS、PES、MMDS、および TMSB (306)。

詳細については、Apple の特許出願番号 US 20230108353 をご覧ください。

アップルの発明家

Jack Purcher によって、2023 年 4 月 6 日午前 9 時 46 分に 1A で投稿されました。 特許出願、デバイス、コンポーネント | パーマリンク | コメント (0)