Herzel Yamin & Chen Menachem High Power High Energy 4 Volt   Lithium Primary Cells Herzel Yamin & Chen Menachem Tadiran Batteries Ltd IFCBC , 4/2/2010 TAU

Outline סקירה ספרותית קצרה - תאי ליתיום יון מבנה ועקרון פעולה - תאי ליתיום יון מבנה ועקרון פעולה - תאי ליתיום יון היברידי עם תא ראשוני לפולסי זרם גבוהים - שיקוע ליתיום מתכתי על ליתיום ועל מתכות אינרטיות תאי TLM – תאי ליתיום עשירי אנרגיה והספק - מבנה ועקרון פעולה - משפחת מוצרים התאים HP , MP , HE - תא TLM מסוג UHP להספקים גבוהים מאוד סיכום ומסקנות

Li/Ion -Schematic Representation Graphite Anode Discharge Transition Metal Oxide Cathode Charge

PulsesPlus System + Li/SOCl2 HLC PulsesPlus

The Pulses Plus™ Battery System  A combination of primary and secondary cells which forms High Power-High Energy primary power source with synergistic effect. The primary cells maximize the energy and the secondary cells maximize the power. The cells are combined in a modular way to form a wide variety of efficient power sources having the energy, power and voltages tailored to specific market demands.  

Modularity of PulsesPlus Neptune – 1 cell and 1 HLC IBM 2 cells and 2 HLC’s Kayser 9 cells and 3 HLC’s Oceanography 96 cells and 12 HLC’s

Pulse Plus Characteristics High energy density and high rate pulse capability. High and stable operating voltage. Wide operating temperature range. Free from any passivation and TMV problems. Long shelf life Safe as bobbin type Li/SOCl2 cell

Power Capability of AA Size HLC @ RT

Voltage-time curves for AA cells after 128 months storage at RT 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 1 10 100 1,000 10,000 Time (mSec) Voltage, V PulsesPlus at 1000mA Li/SOCl2 at 10mA

Power Capability of AA HLC 3.9 Volt primary 1A 2A 3.5A 5A

Voltage stability at elevated temperature HLC performance Voltage stability at elevated temperature

HLC Development - Very High Power HLC ”B” type model 2009 “A “ type model 2003 “N “ type model 2001 1st generation 1998

בעיית שיקוע ליתיום מתכתי איכות שיקוע ירודה של ליתיום מתכתי – אין SEI טוב שיקוע על מתכות אינרטיות כמו ניקל או נחושת - מכוסות בשכבות פסיביות של תחמוצות . - ליתיום מתחיל לשקוע רק לאחר תגובה עם הממס והיווצרות שכבה פסיבית שאינה מוליכה אלקטרונים שיקוע ליתיום על ליתיום מתכתי מסחרי - מכוסה תמיד בשכבות פסיביות של אוקסידים, קרבונטים או נטרידים - דרושה שכבת SEI טובה לשקוע איכותי של ליתיום על ליתיום מתכתי - בתמיסת דיאוקסולן* נמצאה איכות שקוע טובה יחסית של ליתיום מתכתי *עבודה משותפת בר אילן ותדיראן- פרופסור דורון אורבך * חלון מתחים אינו מתאים לתאי ליתיום יון או לקתודת NCA

The TLM System Tadiran’s Proprietary Innovative System Lithium is coated in situ on carbon electrode Coating thickness depends on ratio of cathode to carbon

Composite Coating Anode Advantages High anode capacity up to 3860mAh/gr vs. 372mAh/gr for graphite Very thin Li coating can be obtained ( 1 µm or even thinner) High anode mechanical strength In situ coating

The TLM System General Characteristics - Independent 4 volt primary power source - High power capability - Low self discharge rate - Wide operating temperature range - High safety level Designs: - HP , MP , HE & UHP Applications: - High continuous current after long storage period

Experimental- TLM System 4.1 Volt Hermetically sealed primary cell Design: AA size jelly roll internal construction Graphite & Lithium metal based anode LiAlNiCoO2 based cathode Micro porous Separator Electrolyte : LiPF6 in carbonates mixture

Tadiran TLM Battery Series

Broaden of the TLM Products Line New Member- High Energy High Power TLM 1550 HE Cell 1 Ampere Discharge 1550HP 1550MP 1550HE

Discharge Capability at RT TLM 1550HP - Performance

Storage Test @ RT for TLM 1550HP Average self discharge current 0.6 µA 12 % capacity loss in 15 years

TLM - 1550 MP @ RT Discharge

Development of new TLM HE cell

Development of new TLM HE cell Much better in power capabilities compared to the HP cells

TLM 1550 HE @ 1A Discharge curves at various temperatures

Ultra High Power TLM Cell TLM 1550 UHP

TLM 1550 UHP

New R&D Member AA UHP cell Cell capacity at various currents and temperatures Temperature ( º C) Current ( Ampere) Capacity ( mAh) 25 º C 20 380 -20 º C 6 360 -40 º C 3 330

Rate Capability of UHP AA Cell 20A @ RT 6A @ -20º C 3A @-40ºC

Thank You