Apple arbeitet mit der US-Regierung an der Lithium-Ionen-Batterietechnologie für Verbraucher-, Medizin-, Luft- und Raumfahrt- und andere Anwendungen

Heute hat das US-Patent- und Markenamt eine Patentanmeldung von Apple veröffentlicht, die allerdings etwas anders ist. Diese Anfangsphase dieser Erfindung wurde in einem IP-Bericht behandelt, den wir bereits im Februar 2021 mit dem Titel „Apple arbeitet mit der US-Regierung an neuen Beschichtungen für aktive Kathodenmaterialien für mobile Batterien und darüber hinaus“ veröffentlicht haben. Heute wurde ein weiterer Aspekt dieses Projekts/dieser Erfindung vom US-Patentamt veröffentlicht. Die Erfindung von Apple beinhaltet die Unterstützung der US-Regierung im Rahmen des WFO-Vorschlags Nr. 85C85. Diese Erfindung wurde im Rahmen einer CRADA 1500801 zwischen Apple Inc. und dem Argonne National Laboratory gemacht, das für das Energieministerium der Vereinigten Staaten betrieben wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die US-Regierung bestimmte Rechte an der Erfindung hat.

Das heutige Patent erweitert Apples ursprüngliche Arbeit wie oben erwähnt um einen neuen Schwerpunkt in Bezug aufSynergistische Additive für hochvolumige Lithium-Ionen-Batterien.

Im Patenthintergrund von Apple wird darauf hingewiesen, dass Li-Ionen-Batterien häufig als Energiequellen in der Unterhaltungselektronik verwendet werden. Unterhaltungselektronik benötigt Li-Ionen-Batterien, die höhere volumetrische Energiedichten liefern und mehr Entlade-Lade-Zyklen aushalten können. Ein Li-Ionen-Akku arbeitet typischerweise mit einer Spannung von bis zu 4,45 V (volle Zellspannung).

Der Lebenszyklus einer Batterie kann sich aufgrund der Instabilität der Kathodenstruktur und der Verschlechterung des Elektrolyten verschlechtern. Die Stabilität des Kathodenmaterials kann durch Modifizierung von LiCoO2 wie Dotierung und Oberflächenbeschichtung verbessert werden. Bei der Entwicklung von Elektrolyten, die sowohl hohe volumetrische Energiedichten als auch eine lange Batterielebensdauer ermöglichen, wurden nur begrenzte Fortschritte erzielt. Die meisten vorhandenen Elektrolyte weisen eine schlechte Fähigkeit auf, eine stabile Kathoden-Elektrolyt-Interphase (CEI) und/oder SEI zu bilden, was zu einem schnellen Anstieg der Grenzflächenimpedanz und einem Kapazitätsabfall führt.

Die unten dargestellte Patentzusammenfassung von Apple könnte nur von Ingenieuren und Wissenschaftlern geschätzt werden, die auf dem Gebiet der Batterietechnologie tätig sind. Für uns Normalsterbliche ist dieser technische Dialekt eng mit dem Vulkanischen verwandt.

In einem ersten Aspekt richtet sich die Offenbarung auf eine Elektrolytflüssigkeit, die Tris(trimethylsilyl)borat (TMSB), Pro-1-en-1,3-sulton (PES) und Methylenmethandisulfonat (MMDS) enthält.

In einem zweiten Aspekt richtet sich die Offenbarung auf eine Elektrolytflüssigkeit, die TMSB, Fluorethylencarbonat (FEC), Butansulton (BS) und PES umfasst.

In einem dritten Aspekt richtet sich die Offenbarung auf eine Elektrolytflüssigkeit, die TMSB, FEC, Propansulton (PS) und LiBF4 umfasst.

In einem vierten Aspekt kann die Elektrolytflüssigkeit ein Elektrolytsalz enthalten, das aus LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiSO3CF3 und LiN(SO2F) ausgewählt ist )2, LiN(SO2CF3)2, LiBC4O8, Li[PF3(C2CF5). )3], LiC(SO2CF3)3 und eine Kombination davon. In einigen Variationen ist das Salz LiPF6.

In einem fünften Aspekt kann die Elektrolytflüssigkeit ein Lösungsmittel umfassen, das aus Propylencarbonat (PC), Ethylencarbonat (EC), Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethylcarbonat (EMC) und Ethylpropionat (EP) ausgewählt ist ), Butylbutyrat (BB), Methylacetat (MA), Methylbutyrat (MB), Methylpropionat (MP), Propylencarbonat (PC), Ethylacetat (EA), Propylpropionat (PP), Butylpropionat (BP), Propylacetat (PA), Butylacetat (BA) und eine Kombination davon. In einigen Variationen wird das Lösungsmittel aus PC, EC, PP, EP und einer Kombination davon ausgewählt. In einigen Variationen umfasst das Lösungsmittel PC, EC, PP und EP.

In einem sechsten Aspekt umfasst die Elektrolytflüssigkeit ein Additiv, ausgewählt aus Lithiumdifluor(oxalato)borat (LiDFOB), Vinylethylencarbonat (VEC), Propansulton (PS), Fluorethylencarbonat (FEC), Succinonitril (SN), Vinylcarbonat ( VC), Adipodinitril (ADN), Ethylenglykol-bis(2-cyanoethyl)ether (EGPN) und/oder 1,3,6-Hexantricarbonitril (HTCN) und eine Kombination davon. In einigen Variationen wird das Additiv aus PS, FEC, SN, HTCN und einer Kombination davon ausgewählt. In einigen Variationen umfasst das Additiv PS, FEC, SN und HTCN.

In einem siebten Aspekt richtet sich die Erfindung auf eine Batteriezelle. Die Batteriezelle kann eine Kathode mit einem auf einem Kathodenstromkollektor angeordneten aktiven Kathodenmaterial und eine Anode mit einem auf einem Anodenstromkollektor angeordneten aktiven Anodenmaterial umfassen. Die Anode ist so zur Kathode ausgerichtet, dass das aktive Anodenmaterial dem aktiven Kathodenmaterial zugewandt ist. Zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist ein Separator angeordnet. Zwischen der Kathode und der Anode befindet sich eine Elektrolytflüssigkeit wie hier beschrieben.

Apples Patent ABB. 1 eine Draufsicht auf eine Batteriezelle; FEIGE. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle. Die Batteriezelle Nr. 100 kann einer Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batteriezelle entsprechenwird zur Stromversorgung eines Geräts verwendet, das in Verbraucher-, Medizin-, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und/oder Transportanwendungen eingesetzt wird.

Später führt das Patent weiter an, dass diese Batterien mit einem tragbaren elektronischen Gerät wie einem Laptop, einem Tablet-Computer, einem Mobiltelefon, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einer Digitalkamera und/oder einem tragbaren Mediaplayer verwendet werden könnten.

Apples Patent ABB. 3A oben zeigt ein Diagramm der Energieerhaltung als Funktion der Zyklenzahl für Li-Ionen-Batterien bei 25 °C mit den Elektrolytflüssigkeitszusätzen LiDFOB und PS (302), LiDFOB, PS, PES und MMDS (304), LiDFOB, PS , PES, MMDS und TMSB (306).

Patent ABB. 3B zeigt ein Diagramm der Energieerhaltung als Funktion der Zyklenzahl für Li-Ionen-Batterien bei 45 °C mit den Elektrolytflüssigkeitszusätzen LiDFOB und PS (302), LiDFOB, PS, PES und MMDS (304), LiDFOB, PS. PES, MMDS und TMSB (306).

Patent ABB. 3C zeigt ein Diagramm des Relaxations-RSS-Wachstums als Funktion der Zykluszahl für Li-Ionen-Batterien bei 20 % Ladezustand (SOC) bei 25 °C mit Elektrolytflüssigkeitszusätzen LiDFOB und PS (302), LiDFOB, PS, PES. und MMDS (304), LiDFOB, PS, PES, MMDS und TMSB (306).

Patent ABB. 3D zeigt ein Diagramm des RSS-Wachstums bei 20 % SOC-Relaxation als Funktion der Zykluszahl für Li-Ionen-Batterien bei 20 % Ladung und 45 °C mit Elektrolytflüssigkeitszusätzen LiDFOB und PS (302), LiDFOB, PS, PES und MMDS (304), LiDFGB, PS, PES, MMDS und TMSB (306).

Weitere Einzelheiten finden Sie in der Patentanmeldung von Apple mit der Nummer US 20230108353.

Apple-Erfinder

Gepostet von Jack Purcher am 06. April 2023 um 09:46 Uhr in 1A. Patentanmeldungen, Geräte, Komponenten | Permalink | Kommentare (0)