C公司曾董事长的几篇单独发明人的专利
CATL在2021年申请的9项发明专利的发明人是Robin董事长，而且是唯一发明人。既然是Robin董事长作为唯一发明人的专利，自然具有显著的重要性，作为领域相关人员，自然有学习的必要。曾董事长今年作为唯一发明人的专利一共9项，具体如下，主要涉及金属锂电极及其电池、钠电池（钠金属电极设计、钠离子电池正极设计），这些方向都是当下的热门方向。下面概要介绍专利的内容。金属锂电极及其电池方面涉及两项专利：CN113437257A、CN113437253A。其中专利CN113437257A的核心在于在铜箔上的锂合金表面设计≤10μm的复合保护层，复合保护层包括氟化锂无机层以及聚合物有机层。其结构如下图所示，其中11为铜箔、12为锂金属合金、13为复合保护层（131为氟化锂无机层、132为聚合物有机层）。该专利主要在两个方面，第一，锂金属合金的非锂组分为锂的定向脱嵌提供诱导，抑制锂枝晶的生长；第二，复合保护层是一种典型的锂保护手段，从而避免锂与电解液的直接接触导致的副反应；综合起来降低锂金属副反应，提升电池的首次库伦效率及循环性能。专利CN113437253A主要在于解决锂金属电池的锂枝晶问题，其设计的锂金属负极如下图所示，其中11为铜箔、12为碳材料涂层、13为锂金属合金层。其中碳材料涂层能够提高锂离子扩散的电导率，降低嵌锂过电势，抑制锂枝晶的形成与生长。锂金属合金可以通过自身合金相在嵌脱锂过程中发生相变，使得锂离子在嵌入过程中沿合金相向靠近碳材料涂层内部生长，而不是向靠近隔离膜方向生长形成锂枝晶，可以有效抑制锂枝晶的生长，提升电池的能量密度及循环性能（这与上面的专利是一致的）。钠电池方面涉及七项专利：CN113437275A、CN113437276A、CN113437248A、CN113437356A、CN113437354A、CN113451546A、CN113437254A。专利CN113437275A和CN113437276A主要是针对钠离子电池正极的改善方法，曾董事长提出的是核壳结构设计，其中主体核材料为磷酸基钠盐材料，而壳层材料两个专利分别为导电聚合物和金属氧化物。两个专利的示意图一样且如下：其中1为导电基体材料（集流体上的涂碳层）、2为活性物质，21为核层材料、22为壳层材料。专利CN113437248A的核心在于提供一种钠金属负极极片的处理方法，具体来说是在真空环境中，金属蒸气与氧气反应，将反应生成的金属氧化物镀敷在钠金属负极极片表面形成一层机械强度高、化学性质稳定的金属氧化物保护层。过程示意图如下图，稍微看看图应该很容易明白，在这就不过多介绍了。需要补充的一点，专利中提到了正负极采用铜基复合集流体、铝基复合集流体的权利要求。专利CN113437356A主要提到的是正负极电极的设计，正极和负极极片部分表面都设有阵列排布的微通孔，正极的微通孔与负极微通孔的重合面积≥负极极片微通孔总面积的5％。正极微通孔的直径为1um～100um，负极微通孔的直径为1um～20um，微通孔可以采用激光打孔、机械冲孔的方式制备。通过在正极极片和负极极片上设置微通孔，使得电池在组装过程中，电解液均匀浸润电芯，提高电解液的浸润性和渗透性，从而实现大极片的快速浸润，进而提高电芯的首次库伦效率和循环性能。专利CN113437354A 通过在负极集流体靠近正极活性材料的一侧表面预先构建一定厚度的台阶涂层来预留钠沉积至集流体后活性层所占据的空间，避免负极侧钠沉积后造成巨大的体积膨胀导致的电芯结构扭曲变形。台阶涂层包括粘结剂与陶瓷材料。专利示意图如下：100为正极集流体、200为正极活性材料、300为隔离膜、400为台阶涂层、500为负极集流体。专利CN113437254A提出的负极设计示意图如下，其中11为负极集流体，12为碳材料涂层，13为钠金属层。在钠离子电池首次充电后，钠金属沉积在碳材料涂层远离负极集流体的一侧表面上，由于碳材料包括含氧基团，含氧基团具有良好的亲钠性，容易与钠离子优先结合形成均匀的钠金属核，降低后续嵌钠反应的过电势，提升钠金属沉积的均匀性，抑制钠枝晶的形成与生长，提高钠金属负极的循环性能。这和上面提到的专利CN113437253A思路一致。专利中也提到了复合集流体。专利CN113451546A针对无钠负极存在的不均匀沉积的问题，发明通过电芯设计优化，保证钠金属电池在首次充放电后在所述负极集流体上原位沉积钠层的厚度≥30nm，同时通过在负极集流体的表面设有导电涂层，可以进一步降低钠沉积所需的过电势，以此来避免随后充放电循环过程中钠沉积至集流体表面所需的更高的成核能，降低整体的沉积过电势，保证钠金属的沉积均匀性及充放电过程的可逆性。专利中也提到了复合集流体。
来源：锂想生活
