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CN1819321A - Batería de iones de litio con alto factor multiplicador
Aug 28,2026En 2006, se desarrolló un método de electroquímica para lograr una descarga sostenida de 12-15C mediante la premezcla en polvo seco del material activo y el agente conductor antes de la preparación de la suspensión. Este método fue coinventado por el tecnólogo jefe de TOB NEW ENERGY.
En 2006, una celda de iones de litio comercial podía soportar una descarga continua de entre 1 y 3C. Las herramientas eléctricas requerían 5C. Los modelos de vuelo, 7C. Los aviones de radiocontrol, 12C o más. Esta diferencia explica por qué las baterías de níquel-cadmio y níquel-metal hidruro —más pesadas, voluminosas y con efecto memoria— seguían dominando el mercado de alta descarga.
La solicitud de patente CN1819321A, presentada el 6 de marzo de 2006, abordó esa brecha sin materiales exóticos. Alcanzó 12-15C utilizando LiCoO₂ convencional y química de carbono, cambiando en su lugarcómo se distribuye el agente conductor antes de mezclar la suspensiónVeinte años después, ese mismo principio —la premezcla de polvo seco bajo gas inerte— es la base de los equipos de procesamiento de electrodos secos que TOB NEW ENERGY fabrica hoy en día.
I. Información sobre patentes
| Número de publicación | CN1819321A |
| Número de solicitud | CNA2006100340526 |
| Título (original) | 一种高倍率锂离子电池 (Una batería de iones de litio de alta velocidad) |
| Inventores | Lei Yuan BingyHuang Zhengyao, conocido internacionalmente comoDany Huang |
| Solicitante original | Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd. |
| Fecha de presentación | 6 de marzo de 2006 |
| Fecha de publicación | 16 de agosto de 2006 |
| Tipo de documento | Invención - solicitud publicada (código de tipo A) |
| estatus legal | Solicitud publicada. No consta en el registro público ninguna publicación B concedida. El plazo máximo de 20 años, contado a partir de la fecha de presentación de la solicitud en 2006, expiró en marzo de 2026. |
| Citas anticipadas | Citado en 11 patentes posteriores. |
| Clasificación CPC | Y02E60/10 - Almacenamiento de energía mediante baterías |
| Registro oficial | Patentes de Google - CN1819321A·Espacionet |
Se publica aquí como parte del registro de invención documentado deDr. Dany Huang (Huang Zhengyao)quien ahora lidera el equipo técnico principal de TOB NEW ENERGY. Lo presentamos como prueba de dos décadas de experiencia práctica en ingeniería de electrodos, no como propiedad intelectual que actualmente pertenece a nuestra empresa.
II. Por qué esto fue importante en 2006
Las baterías de iones de litio se habían impuesto en el mercado de la electrónica portátil gracias a su producción en masa en la década de 1990, desplazando a las de plomo-ácido, níquel-metal hidruro (Ni-MH) y níquel-cadmio (Ni-Cd) en teléfonos, ordenadores portátiles, PDA, videocámaras y cámaras digitales. Sin embargo, un segmento se resistió: las herramientas eléctricas de alto consumo y los aeromodelos.
Las leyes de la física eran implacables. Por encima de aproximadamente 3C, una batería convencional de 2006 simplemente no podía ofrecer el rendimiento necesario: la resistencia interna aumentaba, el voltaje se desplomaba bajo carga y la capacidad útil disminuía. Los fabricantes de herramientas inalámbricas seguían especificando baterías de níquel-cadmio a pesar de su peso, volumen, impacto ambiental y efecto memoria, porque ninguna batería de litio podía mantener el voltaje con las corrientes requeridas.
Existían dos rutas. La primera, nuevas químicas de cátodos, nuevos marcos conductores, era lenta, costosa y tardaría años en llegar a la producción. CN1819321A optó por la segunda: mantener los materiales probados y corregir elmicroestructura del electrodoen cambio.
III. La idea central: la premezcla de polvos secos
La preparación convencional de la suspensión disuelve el aglutinante en un disolvente y luego agrega el material activo y el agente conductor a la mezcla húmeda. El carbono conductor se dispersa a través de la fase líquida, pero se dispersaaleatoriamenteParte de ella termina uniendo partículas activas; gran parte no.
CN1819321A invierte la secuencia. La reivindicación 10 especifica queEl material activo y el agente conductor se premezclan en forma de polvo seco antes de añadir cualquier disolvente., bajo protección de gas inerte.
El efecto descrito es directo: el agente conductor se desplaza sobre la superficie de cada partícula activa.primeroCuando se añade posteriormente la solución aglutinante, el recubrimiento conductor ya está presente. El resultado es una red conductora continua que envuelve cada partícula, en lugar de una dispersión estadística del carbono en un disolvente.
Una menor resistencia electrónica en la superficie de la partícula es precisamente lo que determina si una célula puede soportar 12 °C o colapsa a 3 °C.
La especificación lo combina con tres medidas de apoyo:
- Un separador recubierto de polímero- Recubrimiento de partículas viscosas de PVDF-HFP sobre película de PE de tres capas PP-PE-PP o de una sola capa, de 0,016-0,025 mm de espesor y 40-55% de porosidad.
- Compactación controlada de electrodos- 70-150 μm, aplicable tanto a grupos de electrodos enrollados como apilados.
- Un aditivo electrolítico conductor- un compuesto de borato, descrito en las reivindicaciones como [(CF₃)CHO]₃B, al 0,1-0,5% en peso en un electrolito de carbonato de LiPF₆ o LiBF₄.
IV. Especificaciones técnicas
Cátodo - electrodo positivo (colector de corriente de lámina de aluminio)
| Componente | Fracción de masa |
|---|---|
| Material activo | 75-93% |
| Agente conductor | 1-20% |
| Aglutinante | 2-9% |
- Material activo: uno o más óxidos de intercalación de litio: LiCoO₂, LiMn₂O₄ o LiCo₁/₃Ni₁/₃Mn₁/₃O₂
- Agente conductor: negro de acetileno, Super P, grafito conductor (KS-6) o fibra de carbono cultivada en fase vapor (VGCF)
- Aglutinante: homopolímero de PVDF o copolímero de PVDF-HFP
Ánodo: electrodo negativo (colector de corriente de lámina de cobre)
| Componente | Fracción de masa |
|---|---|
| Material activo | 90-97% |
| Agente conductor | 0-3% |
| Aglutinante | 2-6% |
- Material activo: grafito esférico natural modificado, microesferas de mesocarbono (CMS) o fibra de carbono a base de brea de mesofase (MCF)
- Agente conductor: Super P, grafito conductor (SFG-6 / SFG-15) o VGCF
- Aglutinante: SBR acuoso + CMC, o PVDF a base de aceite
Ejemplo práctico - Realización 1 (pila de 100-2500 mAh, bobinada)
- Cátodo: LiCoO₂ : Super P : KS-6 : PVDF : NMP = 80 : 7 : 7 : 6 : 55
- Ánodo: CMS : Super P : SFG-6 : SBR : CMC : H₂O = 94 : 1 : 1 : 2 : 2 : 130
- Proceso: dosificación → recubrimiento → prensado en rodillos → conformado y bobinado de láminas → encapsulado → llenado de electrolito → formación → clasificación de capacidad
La especificación documenta además una variante de pila laminada (Embodiment 2), un cátodo mezclado de LiCoO₂/LiMn₂O₄ con ánodo de MCF (Embodiment 3) y un sistema conductor basado en VGCF (Embodiment 4).
V. Rendimiento medido
Retención de capacidad en relación con una descarga de 1C, según se indica en la especificación:
| Tasa de descarga | Retención de capacidad frente a 1C |
|---|---|
| 5C | 98% |
| 7C | 96% |
| 10C | 90% |
| 15C | 86% |
Al mantener el 86 % de la capacidad nominal a 15 °C (una descarga completa en cuatro minutos), este diseño superó con creces el límite de 1-3 °C de las baterías comerciales contemporáneas y el umbral de 12 °C que exigían las aplicaciones para aeromodelos.
Los dibujos publicados incluyen curvas de descarga medidas a 7C (Fig. 6), 10C (Fig. 7) y 12C (Fig. 8), junto con esquemas de construcción de celdas (Fig. 1), geometría de electrodos enrollados (Figs. 2-3) y geometría de electrodos apilados (Figs. 4-5).
VI. De una patente de 2006 a equipos de producción de 2026
El principio de premezcla seca de la reivindicación 10 no se mantuvo en 2006.
Distribuir un agente conductor a través de partículas activasantesEl contacto con solventes es el antecesor conceptual de lo que la industria ahora llamaprocesamiento de electrodos secos- Las rutas con y sin disolvente que actualmente se están adaptando para celdas de alta energía y de estado sólido.
TOB NEW ENERGY fabrica equipos precisamente para ese proceso:
- Solución de película de electrodo seco- Formación de película de electrodo por ruta seca
- Preparación de electrodos- mezcla, recubrimiento, calandrado
- Equipos de baterías de estado sólido- donde el procesamiento en seco es prácticamente obligatorio
El ingeniero que coinventó el método de 2006 ahora lidera el equipo que especifica dicho equipo. Esa continuidad —conocimientos de laboratorio en 2006, hardware de producción en 2026— es lo que nuestros clientes adquieren al elegir TOB.
Explora el registro completo:Todas las patentes pertenecen al equipo técnico de TOB.
VII. Preguntas frecuentes
¿Qué caudal de descarga alcanza el CN1819321A?
Esto aumenta la capacidad de descarga sostenida de 1-3C, típica de las celdas comerciales de la era de 2006, a 12-15C. La retención de capacidad medida en relación con 1C es del 98% a 5C, del 96% a 7C, del 90% a 10C y del 86% a 15C.
¿Cuál es el paso clave de fabricación en CN1819321A?
Premezcla en polvo seco. El material activo y el agente conductor se mezclan en polvo seco bajo atmósfera inerte antes de añadir la solución aglutinante, de modo que el agente conductor se distribuye primero sobre la superficie de las partículas activas. Esto crea una red conductora continua, en lugar de la dispersión aleatoria que se produce con la mezcla húmeda convencional.
¿Qué electrodo utiliza qué formulación en CN1819321A?
El cátodo (positivo, sobre lámina de aluminio) utiliza entre un 75 % y un 93 % de material activo, entre un 1 % y un 20 % de agente conductor y entre un 2 % y un 9 % de aglutinante. El ánodo (negativo, sobre lámina de cobre) utiliza entre un 90 % y un 97 % de material activo, entre un 0 % y un 3 % de agente conductor y entre un 2 % y un 6 % de aglutinante. Las traducciones automáticas al inglés de este documento, incluido el resumen generado por máquina en Google Patents, invierten estas dos designaciones.
¿Quién inventó el CN1819321A y es propiedad de TOB NEW ENERGY?
Fue coinventada por Lei Yuanbing y Huang Zhengyao (Dany Huang) y registrada en 2006 por Shenzhen Liduowei Batteries Co., Ltd. TOB NEW ENERGY, fundada en 2012, no es titular de esta patente. Se publica aquí como parte del registro de invenciones documentado del Dr. Dany Huang, quien actualmente dirige el equipo técnico principal de TOB.
¿Cuál es la situación legal actual de CN1819321A?
CN1819321A es una solicitud de invención publicada (código de tipo A). No consta en el registro público ninguna publicación B concedida. El plazo máximo de 20 años, contado a partir de la fecha de presentación del 6 de marzo de 2006, expiró en marzo de 2026. La divulgación técnica es de dominio público y se reproduce aquí a modo de referencia.
¿Qué relación guarda una patente de 2006 con los equipos de TOB en la actualidad?
El principio de premezcla en seco es el precursor conceptual del procesamiento moderno de electrodos secos, y la ruta con reducción de disolventes se está ampliando actualmente para celdas de alta energía y de estado sólido. TOB NEW ENERGY fabrica equipos para películas de electrodos secos y líneas de preparación de electrodos que industrializan este enfoque, especificado por el equipo que ahora lidera el coinventor.
VIII. Registro Oficial y Dibujos
- Patentes de Google - CN1819321A(texto completo, reivindicaciones, 11 citas posteriores)
- PDF oficial con todos los dibujos.
- Registro de Espacenet
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