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CN1819321A - Batterie lithium-ion à facteur multiplicateur élevé

Aug 28,2026
INVENTION · DEMANDE PUBLIÉE · CN1819321A
CN1819321A - Batterie lithium-ion à facteur de multiplication élevé

Procédé de chimie des électrodes de 2006 permettant une décharge soutenue de 12 à 15C : prémélange à sec de matériau actif et d’agent conducteur avant même la préparation de la suspension. Co-inventé par le directeur technique de TOB NEW ENERGY.

En 2006, une cellule lithium-ion commerciale pouvait généralement supporter une décharge continue de 1 à 3C. Les outils électriques nécessitaient 5C, les modèles réduits d'avions 7C et les modèles réduits d'avions radiocommandés 12C et plus. C'est pourquoi les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique – plus lourdes, plus encombrantes et sujettes à l'effet mémoire – dominaient encore le marché des batteries à forte capacité de décharge.

La demande de brevet CN1819321A, déposée le 6 mars 2006, a comblé cette lacune sans recourir à des matériaux exotiques. Elle a atteint une température de 12 à 15 °C en utilisant du LiCoO₂ et une chimie du carbone conventionnels, en changeant plutôtcomment l'agent conducteur est réparti avant même que la suspension ne soit mélangéeVingt ans plus tard, ce même principe – le prémélange de poudre sèche sous gaz inerte – est à la base des équipements de traitement d'électrodes sèches que construit aujourd'hui TOB NEW ENERGY.

I. Informations sur les brevets

Numéro de publication CN1819321A
Numéro de demande CNA2006100340526
Titre (original) 一种高倍率锂离子电池 (Une batterie lithium-ion à haut débit)
Inventeurs Lei YuanbingetHuang Zhengyao, connu internationalement sous le nom deDany Huang
demandeur initial Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd.
Date de dépôt 6 mars 2006
Date de publication 16 août 2006
Type de document Invention - demande publiée (code de type A)
Statut juridique Demande publiée. Aucune publication de type B n'est inscrite au registre public. La durée maximale de 20 ans, calculée à compter de la date de dépôt de 2006, a expiré en mars 2026.
Citations en avant Cité dans 11 brevets ultérieurs
Classification CPC Y02E60/10 - Stockage d'énergie par batteries
Document officiel Brevets Google - CN1819321A·Espacenet
À propos des titres et de la terminologie utilisés sur cette page.Le titre anglais ci-dessus est une traduction relue par l'équipe d'ingénierie de TOB NEW ENERGY, normalisée selon la terminologie utilisée pour l'ensemble de notre gamme d'équipements ; il ne s'agit pas d'une traduction automatique. Le titre et les revendications originaux en chinois font foi. Un lecteur comparant cette page avec Google Patents pourrait constater des différences de formulation, car les données publiques de Google Patents sont traduites automatiquement. Les figures et les descriptions des mécanismes présentées sur cette page sont issues des spécifications et revendications chinoises, et non d'une traduction.
Ce brevet n'est pas détenu par TOB NEW ENERGY.Le brevet a été déposé en 2006 par Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd., avec Lei Yuanbing et Huang Zhengyao comme co-inventeurs. TOB NEW ENERGY a été fondée en 2012.

Elle est publiée ici dans le cadre du dossier d'invention documenté deDr Dany Huang (Huang Zhengyao), qui dirige désormais l'équipe technique principale de TOB NEW ENERGY. Nous présentons cela comme la preuve de vingt ans d'expérience pratique en ingénierie des électrodes, et non comme une propriété intellectuelle actuellement détenue par notre société.

II. Pourquoi c'était important en 2006

Dès les années 1990, la technologie lithium-ion s'était imposée sur le marché de l'électronique portable, supplantant les batteries au plomb, Ni-MH et Ni-Cd dans les téléphones, ordinateurs portables, assistants numériques personnels (PDA), caméscopes et appareils photo numériques. Un segment a toutefois résisté : les outils électriques à forte consommation et les modèles réduits d'avions.

Les lois de la physique étaient impitoyables. Au-delà de 3C environ, une pile conventionnelle de 2006 ne pouvait tout simplement pas tenir le coup : la résistance interne augmentait, la tension s'effondrait sous charge et la capacité utile diminuait drastiquement. Les fabricants d'outils sans fil continuaient de privilégier les batteries Ni-Cd malgré leur poids, leur volume, leur impact environnemental et leur effet mémoire, car aucune batterie au lithium ne pouvait maintenir la tension aux courants nécessaires.

Deux voies étaient possibles. La première – de nouvelles chimies de cathode, de nouvelles structures conductrices – était lente, coûteuse et sa production ne prendrait que des années. Le brevet CN1819321A a opté pour la seconde : conserver les matériaux éprouvés et corriger les problèmes.microstructure de l'électrodeplutôt.

III. L'idée principale : le prémélange de poudres sèches

La préparation classique d'une suspension consiste à dissoudre le liant dans un solvant, puis à ajouter simultanément le matériau actif et l'agent conducteur au mélange humide. Le carbone conducteur se disperse dans la phase liquide, mais il se disperse également dans la phase aqueuse.aléatoirementUne partie finit par relier des particules actives ; une grande partie ne le fait pas.

CN1819321A inverse la séquence. La revendication 10 précise queLe matériau actif et l'agent conducteur sont prémélangés sous forme de poudre sèche avant l'introduction de tout solvant., sous protection de gaz inerte.

L'effet décrit est direct : l'agent conducteur est projeté sur et à travers la surface de chaque particule active.d'abordLorsque la solution liante est ajoutée par la suite, le revêtement conducteur est déjà en place. Il en résulte un réseau conducteur continu enveloppant chaque particule, plutôt qu'une dispersion statistique de carbone dans un solvant.

La faible résistance électronique à la surface des particules détermine précisément si une cellule peut supporter 12C ou s'effondrer à 3C.

Le cahier des charges associe cela à trois mesures de soutien :

  • Un séparateur revêtu de polymère- Particules visqueuses de PVDF-HFP déposées sur un film PE tricouche PP-PE-PP ou monocouche, d'une épaisseur de 0,016 à 0,025 mm et d'une porosité de 40 à 55 %.
  • Compactage contrôlé des électrodes- 70-150 μm, applicable aux groupes d'électrodes enroulées et empilées
  • Un additif électrolytique conducteur- un composé borate, décrit dans les revendications comme [(CF₃)CHO]₃B, à 0,1-0,5 % en poids dans un électrolyte carbonate de LiPF₆ ou LiBF₄

IV. Spécifications techniques

Note sur la terminologie des électrodes.Les traductions automatiques de ce document, y compris le résumé anglais automatique sur Google Patents, inversent la désignation des électrodes. Le tableau ci-dessous suit le texte original chinois :électrode positive (cathode)est recouvert sur une feuille d'aluminium et leélectrode négative (anode)sur une feuille de cuivre.
CN1819321A Figure 1 - high-rate lithium-ion cell construction schematic
Figure 1 - Construction de la cellule de la batterie lithium-ion à haute capacité. Source : Publication officielle CN1819321A (domaine public).

Cathode - électrode positive (collecteur de courant en feuille d'aluminium)

Composant Fraction massique
Matière active 75-93%
Agent conducteur 1-20%
Liant 2-9%
  • Matière active: un ou plusieurs oxydes d'intercalation de lithium - LiCoO₂, LiMn₂O₄ ou LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O₂
  • Agent conducteur: noir d'acétylène, Super P, graphite conducteur (KS-6) ou fibre de carbone obtenue par croissance en phase vapeur (VGCF)
  • Liant: homopolymère de PVDF ou copolymère PVDF-HFP

Anode - électrode négative (collecteur de courant en feuille de cuivre)

Composant Fraction massique
Matière active 90-97%
Agent conducteur 0-3%
Liant 2 à 6 %
  • Matière active: graphite sphérique naturel modifié, microbilles de mésocarbone (CMS) ou fibres de carbone à base de brai mésophasé (MCF)
  • Agent conducteurSuper P, graphite conducteur (SFG-6 / SFG-15) ou VGCF
  • Liant: SBR aqueux + CMC, ou PVDF à base d'huile

Exemple pratique - Mode de réalisation 1 (pile de 100 à 2500 mAh, bobinée)

  • Cathode: LiCoO₂ : Super P : KS-6 : PVDF : NMP = 80 : 7 : 7 : 6 : 55
  • Anode: CMS : Super P : SFG-6 : SBR : CMC : H₂O = 94 : 1 : 1 : 2 : 2 : 130
  • Processus: dosage → revêtement → laminage → formage et enroulement de la tôle → enrobage → remplissage d'électrolyte → formation → classement par capacité

La spécification décrit en outre une variante à empilement laminé (Réalisation 2), une cathode mélangée LiCoO₂/LiMn₂O₄ avec une anode MCF (Réalisation 3) et un système conducteur à base de VGCF (Réalisation 4).

CN1819321A Figure 2 - wound-type electrode sheet with tab
Figure 2 - feuille d'électrode enroulée (Modèle 1)
CN1819321A Figure 3 - wound electrode group
Figure 3 - groupe d'électrodes enroulées (Modèle 1)
CN1819321A Figure 4 - stacked-type electrode sheet
Figure 4 - feuille d'électrode de type empilé (Modèle 2)
CN1819321A Figure 5 - stacked electrode group
Figure 5 - groupe d'électrodes empilées (Modèle 2)

V. Performance mesurée

Rétention de capacité par rapport à une décharge de 1C, telle que décrite dans les spécifications :

Taux de décharge Rétention de capacité vs. 1C
5C 98%
7C 96%
10C 90%
15°C 86%

Avec une capacité de maintien de 86 % à 15 °C (une décharge complète en quatre minutes), cette conception dépasse largement le plafond de 1 à 3 °C des cellules commerciales contemporaines, et est supérieure au seuil de 12 °C exigé par les applications d'aéromodélisme.

Les dessins publiés comprennent des courbes de décharge mesurées à 7C (Fig. 6), 10C (Fig. 7) et 12C (Fig. 8), ainsi que des schémas de construction de cellule (Fig. 1), la géométrie des électrodes enroulées (Fig. 2-3) et la géométrie des électrodes empilées (Fig. 4-5).

CN1819321A Figure 6 - measured 7C discharge curve
Figure 6 - Courbe de décharge 7C mesurée, telle que rapportée dans les spécifications
CN1819321A Figure 7 - measured 10C discharge curve
Figure 7 - Courbe de décharge 10C mesurée, telle que rapportée dans les spécifications
CN1819321A Figure 8 - measured 12C discharge curve
Figure 8 - Courbe de décharge 12C mesurée, telle que rapportée dans les spécifications

VI. Équipement de production à partir d'un brevet de 2006 jusqu'en 2026

Le principe du prémélange sec de la revendication 10 n'a pas été maintenu en 2006.

Répartition d'un agent conducteur sur des particules activesavantLe contact avec un solvant est l'ancêtre conceptuel de ce que l'industrie appelle aujourd'huitraitement des électrodes sèches- les procédés à faible teneur en solvant et sans solvant actuellement mis à l'échelle pour les cellules à haute énergie et à l'état solide.

TOB NEW ENERGY conçoit aujourd'hui des équipements destinés précisément à ce processus :

L'ingénieur qui a co-inventé l'approche de 2006 dirige aujourd'hui l'équipe chargée de spécifier cet équipement. Cette continuité – connaissances acquises en laboratoire en 2006, matériel de production en 2026 – est ce que nos clients achètent lorsqu'ils choisissent TOB.

Explorez l'intégralité du dossier :Tous les brevets sont déposés par l'équipe technique de TOB.

VII. Foire aux questions

Quel est le débit de décharge du CN1819321A ?

Elle porte la capacité de décharge soutenue de 1 à 3C, valeur typique des cellules commerciales de 2006, à 12-15C. La rétention de capacité mesurée par rapport à 1C est de 98 % à 5C, 96 % à 7C, 90 % à 10C et 86 % à 15C.

Quelle est l'étape de fabrication clé du CN1819321A ?

Prémélange à sec. Le matériau actif et l'agent conducteur sont mélangés sous atmosphère inerte avant l'introduction de la solution liante, ce qui permet à l'agent conducteur de se répartir en premier lieu à la surface des particules actives. On obtient ainsi un réseau conducteur continu, contrairement à la dispersion aléatoire obtenue par mélange humide classique.

Quelle électrode utilise quelle formulation dans CN1819321A ?

La cathode (positive, sur feuille d'aluminium) contient 75 à 93 % de matériau actif, 1 à 20 % d'agent conducteur et 2 à 9 % de liant. L'anode (négative, sur feuille de cuivre) contient 90 à 97 % de matériau actif, 0 à 3 % d'agent conducteur et 2 à 6 % de liant. Les traductions automatiques en anglais de ce document, y compris le résumé généré par Google Patents, inversent ces deux désignations.

Qui a inventé le CN1819321A, et TOB NEW ENERGY en est-elle propriétaire ?

Cette invention a été co-inventée par Lei Yuanbing et Huang Zhengyao (Dany Huang) et brevetée en 2006 par Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd. TOB NEW ENERGY, fondée en 2012, n'en est pas titulaire. Elle est publiée ici à titre de documentation sur les inventions du Dr Dany Huang, qui dirige actuellement l'équipe technique principale de TOB.

Quel est le statut juridique actuel du document CN1819321A ?

CN1819321A est une demande de brevet d'invention publiée (code de type A). Aucune publication de type B n'est enregistrée publiquement. Le délai maximal de 20 ans, calculé à compter de la date de dépôt du 6 mars 2006, a expiré en mars 2026. La description technique est dans le domaine public et est reproduite ici à titre de référence.

Quel est le lien entre un brevet de 2006 et l'équipement de TOB aujourd'hui ?

Le principe du prémélange à sec est à l'origine des procédés modernes de fabrication d'électrodes sèches. Cette méthode, qui réduit l'utilisation de solvants, est désormais industrialisée pour les piles à haute énergie et les cellules à l'état solide. TOB NEW ENERGY conçoit et fabrique des équipements pour films d'électrodes sèches ainsi que des lignes de préparation d'électrodes qui industrialisent cette approche, définie par l'équipe que dirige aujourd'hui le co-inventeur.

VIII. Documents officiels et dessins