ES2632421T3 - Electrodo de lámina de metal reforzada - Google Patents

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Abstract

Un electrodo de lámina de metal que comprende i) una capa de refuerzo formada a partir de un sustrato poroso, y ii) una primera y segunda capas de lámina de metal formadas que comprenden litio y/o sodio, en donde la capa de refuerzo se dispone entre la primera y segunda capas de láminas de metal y se unen entre sí para formar una estructura compuesta que tiene un grosor de 100 micras o menos, caracterizado porque el sustrato poroso se forma a partir de un material fibroso no conductor.

Description

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DESCRIPCION
Electrodo de lamina de metal reforzada
La presente invencion se refiere a un electrodo de lamina de metal y, particularmente pero no exclusivamente, a un electrodo de lamina de litio.
Antecedentes
Se han usado laminas de metal de, por ejemplo, litio metalico tanto en celdas electroquimicas primarias como secundarias. En una celda de litio-azufre, por ejemplo, puede usarse la lamina de metal de litio como anodo de la celda.
Con el fin de mejorar la energia especifica de, por ejemplo, una celda de litio-azufre, es conveniente reducir su masa total. En teoria, esto puede alcanzarse reduciendo el grosor de los electrodos puesto que las reacciones electroquimicas durante la carga y descarga solo se producen en la superficie del electrodo. Sin embargo, la lamina delgada de litio es muy suave y se dobla y/o se rompe facilmente. Cuando se cortan tales laminas para su uso, las laminas tambien tienen tendencia a pegarse a las cuchillas usadas en el procedimiento de corte. Como resultado, las laminas delgadas de litio son extremadamente dificiles de manejar y producir. De hecho, el grosor tipico de la lamina de litio comercialmente disponible es 100 pm o mayor.
Se conoce del documento US 3,721,113 proporcionar un proceso para laminar tiras delgadas de litio continuas en grosores menores que 400 pm mediante laminacion en frio de metal de litio mientras se comprime entre las superficies lisas de una composicion polimerica solida. Se senala que pueden alcanzarse grosores hasta aproximadamente 40 pm, pero esto no se ejemplifica. La composicion polimerica solida puede estar en forma de las superficies de un par de rodillos, o puede ser un par de laminas de polimero que intercalan una tira de litio. Sin embargo, es importante apreciar que las laminas de polimero se desprenden de la lamina de litio despues de la laminacion en frio, y no se pretende que actuen como soporte para mejorar la manipulacion posterior. En consecuencia, aunque las laminas de metal de litio descritas en este documento pueden ser delgadas, son dificiles de trabajar una vez producidas.
El documento US 2009/0246626 describe una celda de iones de litio en la que se usa la lamina de metal de litio como una fuente de iones de litio. Particularmente, el documento US 2009/0246626 describe una celda de iones de litio que comprende electrodos positivos y electrodos negativos formados a partir de carbono. Para inicializar la celda, los electrodos negativos primero se dopan con iones de litio de la lamina de metal de litio. Especificamente, la lamina de metal de litio se coloca en contacto electrico con los electrodos negativos en presencia de un electrolito. Despues de un periodo de tiempo, la lamina de metal de litio se disuelve completamente para formar iones de litio que intercalan o dopan los electrodos negativos. Una vez disuelta, por lo tanto, la lamina de metal no desempena ningun papel en la quimica de carga y descarga de la celda.
El documento US 2009/0246626 reconoce las dificultades inherentes a la manipulacion de las laminas delgadas de litio y propone una lamina de metal de litio proporcionada en un lado o en ambos lados de un miembro de soporte formado de papel o tela de resina no tejida o unido por presion a la lamina de litio. Sin embargo, la referencia no se ocupa de la reduccion del grosor de una lamina de litio. En su lugar, la referencia indica que el grosor no es limitante y se determina por la cantidad de iones de litio dopados en la celda y en el area de la lamina de metal de litio. Dado que puede usarse una unica hoja de lamina de litio para intercalar o dopar una serie de electrodos en una pila, se dice que se prefiere un grosor de 50 a 300 micras. Aunque se dice que el grosor del miembro de soporte es preferentemente de 20 a 100 micras, la referencia no describe los grosores de ninguna de las estructuras termoadheridas. De hecho, aunque se menciona la union por presion, esto no tiene que resultar en una fijacion firme, sino que puede ser simplemente suficiente para garantizar que la lamina y el miembro de soporte no se desalineen durante el corte y manejo posterior. No existe sugerencia de que pueda alcanzarse una reduccion del grosor mediante el uso una estructura compuesta. De hecho, se esperaria que la adicion de un soporte aumente el grosor del compuesto resultante.
El documento EP 1865520 describe un electrodo de litio formado por la union por contacto de una lamina de metal de litio a una red de acero inoxidable. El documento de la tecnica anterior menciona la posibilidad de aplicar una lamina de metal de litio a cada lado del colector de corriente. Sin embargo, el documento EP 1865520 no describe la etapa de laminar o de prensar y estirar de cualquier otra manera el compuesto para reducir sustancialmente su grosor total. De hecho, el ejemplo describe un electrodo que tiene un grosor de 148 pm que se forma mediante union por contacto de una sola lamina de metal de litio a una red de acero inoxidable. Tambien debe observarse que el electrodo de litio descrito en el documento EP 1865520 no se emplea como el anodo de trabajo de la celda electroquimica sino simplemente como una fuente de iones de litio para un anodo formado, por ejemplo, de grafito para intercalar de manera reversible los iones de litio. Ademas, dado que la red de acero inoxidable se usa como un colector de corriente, esta es necesariamente conductora. Por la exposicion al electrolito, por lo tanto, puede convertirse en un centro para la formacion de dendritas. Esto generalmente no se desea.
El documento US 2004/0072066 describe un electrodo de litio que se forma mediante la deposicion de una capa de metal de litio sobre una pelicula polimerica porosa mediante el uso de, por ejemplo, deposicion en fase de vapor. La pelicula polimerica porosa esta presente e integrada con la superficie orientada hacia el electrolito del electrodo de litio. Puede
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proporcionarse una capa de recubrimiento protector que tiene conductividad por iones de litio pero que es impermeable al electrolito entre la pelfcula polimerica porosa y la capa de metal de litio. El objetivo del documento US 2004/0072066 es proporcionar capas sobre la superficie del electrodo de metal de litio.
En vistas de lo anterior, esta entre los objetos de la presente invencion mejorar la energfa especffica de una celda electroqufmica.
Tambien esta entre los objetos de la presente invencion reducir el grosor de un electrodo de lamina de metal.
Breve resumen de la descripcion
Visto desde un primer aspecto, la presente invencion proporciona un electrodo de lamina de metal de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende
i) una capa de refuerzo formada a partir de un sustrato poroso, y
ii) una primera y una segunda capas de lamina de metal que comprenden litio y/o sodio,
en donde la capa de refuerzo se dispone entre la primera y la segunda capas de laminas de metal y se une por presion para formar una estructura compuesta que tiene un grosor de 100 micras o menos (por ejemplo, menos de 100 micras).
Preferentemente, el sustrato poroso esta desprovisto de metal. El sustrato poroso se forma de un material fibroso no conductor. En una modalidad preferida, el material fibroso es un material formado a partir de fibras de polfmero.
Preferentemente, la estructura compuesta del electrodo de lamina de metal tiene un grosor de 60 micras o menos, con mayor preferencia 50 micras o menos.
Preferentemente, la lamina de metal se forma a partir de metal de litio o metal de sodio o una aleacion que contiene metal de litio o metal de sodio. Se prefieren el metal de litio o la aleacion de litio. Los ejemplos de aleaciones de litio adecuadas incluyen aleaciones de litio-estano, litio-aluminio, litio-magnesio, litio-plata, litio-plomo, litio-manganeso y/o litio-cadmio.
El electrodo puede incluir una terminal de conexion. El electrodo puede consistir esencialmente en la estructura compuesta y, opcionalmente, en un terminal de conexion.
Visto desde un segundo aspecto, la presente invencion proporciona un metodo para formar un electrodo de lamina de metal, que comprende:
proporcionar una capa de refuerzo formada a partir de un sustrato poroso, proporcionar una primera y segunda capas de lamina de metal que comprenden litio y/o sodio, colocar la capa de refuerzo entre dichas primera y segunda capas de lamina de metal, y aplicar presion para unir las capas entre sf para formar una estructura compuesta,
de manera que el grosor de la estructura compuesta es al menos 25 % menor que la suma de los grosores iniciales de la capa de refuerzo, de la primera capa de lamina de metal y de la segunda capa de lamina de metal.
El grosor de la estructura compuesta es preferentemente al menos 50 % menor que la suma de los grosores iniciales de la capa de refuerzo, de la primera capa de lamina de metal y de la segunda capa de metal
En una modalidad, el grosor de la estructura compuesta es menor que la suma de los grosores iniciales de la primera capa de lamina de metal y de la segunda capa de lamina de metal. En otra modalidad, el grosor de la estructura compuesta es menor que el grosor inicial de la primera capa de lamina de metal o de la segunda capa de lamina de metal.
Una vez unida, la estructura compuesta puede cortarse para su uso como un electrodo de lamina de metal.
Como se describio anteriormente, el electrodo de lamina de metal puede formarse mediante union por presion. El termino "union por presion" significa que la union es una union directa entre las entidades termoadheridas que se forma por la presion sola y no mediante el uso, por ejemplo, de un adhesivo (es decir, unido en ausencia de un adhesivo). Las presiones adecuadas varfan de 100 N a 4000 kN, con mayor preferencia de 1 kN a 1000 kN o con mayor preferencia de 10 kN a 100 kN. Un compuesto que se forma mediante union por presion se distingue generalmente de uno formado mediante otras tecnicas de union, por ejemplo, por la falta de una capa adhesiva.
En una modalidad de la presente invencion, puede aplicarse presion para unir y comprimir la capa de refuerzo y la primera y segunda capas de laminas de metal entre sf para formar una estructura compuesta, de manera que el grosor de la estructura compuesta es menor que la suma de los grosores iniciales de la capa de refuerzo, de la primera capa de lamina de metal y de la segunda capa de lamina de metal. En consecuencia, la etapa de union por presion no solo une las capas entre sf sino que tambien reduce (preferentemente reduce sustancialmente) el grosor de la estructura. La capa de refuerzo ayuda a mantener la integridad estructural de la estructura durante la etapa de union. Esta mejora tambien la manipulacion del compuesto una vez formado anadiendo resistencia a la estructura total. En consecuencia, el electrodo de lamina de metal resultante tiene suficiente rigidez para permitir que se manipule con relativa facilidad y con un riesgo reducido de que la lamina se pliegue o se enrosque sobre sf misma, rompiendose o desgarrandose.
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Preferentemente, las etapas union por presion hacen que el metal fluya hacia los poros del sustrato poroso de manera que haya contacto de metal con metal a traves de los poros de la capa de refuerzo. Este contacto de metal con metal mejora la naturaleza de la union a traves del sustrato refuerzo y, por tanto, a traves de la estructura compuesta.
La etapa de union por presion puede alcanzarse simplemente mediante presion o, preferentemente, mediante calandrado. En una modalidad preferida, las capas se presionan juntas entre los rodillos una o mas veces, por ejemplo, de 2 a 10 veces, preferentemente, de 3 a 6 veces, con mayor preferencia, de 4 a 5 veces. Ventajosamente, las perforaciones en la capa de refuerzo le permiten estirarse con las capas de laminas de metal a medida que se comprimen y se adelgazan. Se apreciara que el area superficial de cada capa de lamina de metal aumentara a medida que se comprime y se adelgaza, mas bien en la forma de masa de pasteleria cuando se enrolla. La capa de refuerzo y la primera y segunda capas de lamina de metal se calandran preferentemente entre si en una sola etapa para formar la estructura compuesta. La estructura compuesta resultante puede entonces calandrarse una o mas veces, segun se desee.
Cuando se usa una etapa de calandrado, los rodillos se seleccionan tipicamente para tener baja adherencia al litio o al sodio. Los rodillos pueden fabricarse de vidrio, ceramica, granito, basalto, jaspe u otros minerales. La presion aplicada a los rodillos dependera de su diametro.
Puede usarse una lamina de material, tal como polipropileno, para alinear los rodillos para evitar que el compuesto se pegue a los rodillos.
La etapa de union por presion puede llevarse a cabo a temperatura ambiente o a una temperatura elevada de, por ejemplo, hasta 180 grados C. Las temperaturas adecuadas varian de 20 a 160 grados C, preferentemente de 60 a 120 grados C. Si se calienta la lamina de metal, esta puede ablandarse, permitiendo que fluya mas facilmente durante la etapa de union por presion. Esto puede provocar que el metal fluya mas facilmente hacia los poros de la capa/sustrato de refuerzo, lo que facilita el contacto de metal con metal a traves de la capa/sustrato de refuerzo y fortaleciendo la union a traves de la estructura compuesta. La etapa de union por presion se lleva a cabo preferentemente a una temperatura inferior a 50 grados C, preferentemente inferior a 30 grados C, por ejemplo, inferior a 20 grados C por debajo del punto de fusion de la lamina de metal. Cuando la lamina de metal es una lamina de metal de litio, la etapa de union por presion puede llevarse a cabo a una temperatura de hasta 180 grados C, por ejemplo, de 130 a 180 grados, preferentemente 160 a 180 grados C. Cuando la lamina de metal es una lamina de metal de sodio, la etapa de union por presion puede llevarse a cabo a una temperatura de hasta 98 grados C, por ejemplo, de 40 a 98 grados C, preferentemente 60 a 98 grados C. La etapa de union por presion se lleva a cabo ventajosamente a una atmosfera reducida de vapor de agua, preferentemente una atmosfera seca y/o atmosfera inerte.
Pueden aplicarse presiones de 100 N a 4000 kN, con mayor preferencia 1 kN a 1000 kN o con mayor preferencia 10 kN a 100 kN para unir las capas.
Ventajosamente, la capa de refuerzo es adyacente y esta en contacto directo con la primera y segunda capas de laminas de metal. Preferentemente, las capas pueden unirse por presion entre si de manera que los poros o perforaciones en la capa de refuerzo se llenen al menos parcialmente con metal de la primera y/o segunda capas de laminas de metal. Como tal, la primera y segunda capas de laminas de metal pueden entrar en contacto entre si traves de los poros o perforaciones. Ventajosamente, esto puede fortalecer la union entre las capas, proporcionando una estructura integral.
Como se describio anteriormente, la capa de lamina de metal puede formarse de litio y/o sodio (por ejemplo, metal o aleacion). Estos metales/aleaciones son preferentemente plastico y son capaces de deformarse plasticamente bajo la presion aplicada. Preferentemente, se usa metal de litio o aleacion de litio.
La capa de lamina de metal puede tener un grosor inicial de 5 a 500 micras, preferentemente 50 a 400 micras, con mayor preferencia 80 a 300 micras, por ejemplo 100 a 200 micras. Una vez unida como parte del compuesto, cada capa de lamina de metal puede tener un grosor que es, por ejemplo, al menos 25 % menor, preferentemente al menos 50 % menor, con mayor preferencia al menos 75 % menor que su grosor inicial. Los grosores ilustrativos varian de 5 a 60 micras, por ejemplo, 20 a 50 micras. Las capas de laminas de metal colocadas a cada lado de la capa de refuerzo pueden tener o no los mismos grosores iniciales.
La capa de refuerzo puede formarse de cualquier sustrato poroso adecuado. La capa de refuerzo puede consistir esencialmente o consistir exclusivamente en el sustrato poroso. El sustrato puede formarse a partir de un material inherentemente poroso. Alternativa o adicionalmente, los poros pueden introducirse en el sustrato, por ejemplo, mediante la perforacion del sustrato por medios mecanicos. Los sustratos adecuados son quimicamente inertes y preferentemente tienen la capacidad de deformarse plasticamente bajo presion. Esto es importante debido a que el electrodo de la presente invencion se forma al colocar la capa de refuerzo entre dos hojas de lamina de metal y al aplicar luego presion para estirar el compuesto resultante, por ejemplo, mediante calandrado. Durante y despues de esta etapa de estiramiento, es importante que el refuerzo retenga su integridad estructural y su resistencia mecanica. La capa de refuerzo se forma a partir de un material fibroso (es decir, un material formado a partir de fibras). El material fibroso puede ser un material tejido o no tejido. El material fibroso se forma a partir de fibras de un material no conductor, tal como fibras de polimero. Ventajosamente, las fibras se deforman plasticamente bajo presion mientras mantienen su integridad y resistencia mecanica. Los ejemplos incluyen tela no tejida, tela tejida y malla (por ejemplo, malla polimerica). Las telas adecuadas
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incluyen telas de polimero, tales como telas de polialquileno, poliamidas (Capron) y nailon. Se prefiere la tela de polipropileno. Se prefiere aun mas el polipropileno no tejido. Se prefieren particularmente capas de refuerzo no metalicas y/o no conductoras. Sin querer estar limitado por ninguna teoria, esto se debe a que cualquier metal o materiales de refuerzo conductores pueden quedar expuestos al electrolito durante el ciclo de la celda y convertirse en un centro para el crecimiento de dendritas.
En una modalidad preferida la capa de refuerzo puede tener o puede formarse de un material que tiene una densidad de menos de 6 g/cm3, preferentemente menos de 4 g/cm3, con mayor preferencia menos de 2 g/cm3, y aun con mayor preferencia menos de 1.5 g/cm3. En una modalidad, la capa de refuerzo puede tener o puede formarse a partir de un material que tiene una densidad de al menos 0.5 g/cm3, preferentemente al menos 0.7 g/cm3, con mayor preferencia al menos 0.8 g/cm3 y aun con mayor preferencia al menos 0.9 g/cm3. En una modalidad preferida, la capa de refuerzo tiene una densidad de 1 a 1.2 g/cm3. Mediante el uso de un material que tiene una densidad relativamente baja, puede reducirse la masa total de la celda, mejorando la energia especifica de la celda.
La capa de refuerzo no conduce la electricidad. Preferentemente, la capa de refuerzo tiene o se forma a partir de un material que tiene una resistividad electrica (Ohm.m) a 20 grados C de al menos 100, preferentemente al menos 1 x 105, con mayor preferencia al menos 1 x 1010, aun con mayor preferencia al menos 1 x 1012, aun con mayor preferencia al menos 1 x 1014 Ohm.m a 20 grados C, por ejemplo, la capa de refuerzo tiene o se forma a partir de un material que tiene una resistividad electrica al menos 1x1014, preferentemente al menos 1 x 1016 Ohm.m a 20 grados C.
El sustrato (capa de refuerzo) puede tener poros (o perforaciones) con un tamano promedio inicial de 1 a 300 micras, preferentemente 100 a 200 micras. Estos poros aumentan tipicamente de tamano, por ejemplo, cuando el sustrato se une por presion, particularmente, mediante calandrado.
La capa de refuerzo puede tener un grosor inicial de 5 a 500 micras, preferentemente 50 a 400 micras, con mayor preferencia 80 a 300 micras, por ejemplo 100 a 200 micras. Una vez unida como parte del compuesto, la capa de refuerzo puede tener un grosor que es, por ejemplo, al menos 25 % menor, preferentemente al menos 50 % menos, con mayor preferencia al menos 75 % menor que su grosor inicial. Los grosores ilustrativos varian de 5 a 60 micras, por ejemplo, 20 a 50 micras.
La suma de los grosores iniciales de la capa de refuerzo y de la primera y segunda capas de laminas de metal puede ser de 50 a 1500 micras, preferentemente 100 a 800 micras. Una vez unido, el compuesto puede tener un grosor inferior a 100 micras, por ejemplo, de 20 a 60 micras. En una modalidad, la suma de los grosores iniciales de la capa de refuerzo y de la primera y segunda capas de laminas de metal es de 200 micras y, una vez unido, se reduce a 50 micras. Preferentemente, el grosor del compuesto termoadherido es de 30 a 80 micras, con mayor preferencia 40 a 60 micras.
Durante el ensamble de la celda, puede colocarse un separador en contacto con una o ambas caras del electrodo de lamina de metal. Cuando se usa, el separador preferentemente no esta unido (por ejemplo, no unido por presion) a la superficie del electrodo de lamina de metal. En una modalidad, se proporciona un conjunto de electrodos que comprende un anodo, un catodo y un separador posicionado entre ellos, en donde el anodo es el electrodo de lamina de metal descrito anteriormente. Un electrolito puede estar presente entre el anodo y el catodo. El separador puede estar en contacto fisico con el anodo y/o el catodo. Sin embargo, preferentemente no esta unido, por ejemplo unido por presion a la superficie del electrodo de lamina de metal. El conjunto de electrodos o la pila de conjuntos de electrodos pueden sellarse en una carcasa, con terminales de conexion de los electrodos accesibles para la aplicacion de una diferencia de potencial a traves del/de los anodo(s) o catodo(s).
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona una celda electroquimica que comprende un electrodo de lamina de metal como se describio anteriormente.
La celda electroquimica puede ser una celda primaria. Preferentemente, sin embargo, la celda electroquimica es una celda secundaria.
La celda electroquimica puede incluir el electrodo de lamina de metal como el anodo de la celda. Cuando la celda electroquimica incluye mas de un anodo, todos los anodos de la celda pueden formarse por el electrodo de lamina de metal.
La celda electroquimica puede incluir al menos un anodo y al menos un catodo en un electrolito. El anodo es preferentemente el electrodo de lamina de metal descrito anteriormente. La celda puede incluir una pluralidad de anodos y una pluralidad de catodos. Preferentemente, todos los anodos de la celda estan formados por el electrodo de lamina de metal. Puede colocarse un separador entre el anodo y el catodo. El separador puede estar en contacto con el anodo y/o el catodo pero preferentemente no esta unido, por ejemplo unido por presion al anodo y/o catodo. La celda puede sellarse en una carcasa, con el terminal de al menos uno de los anodos y al menos uno de los catodos accesibles para la carga y/o descarga de la celda.
Cuando se usa, el separador puede formarse de un material electricamente aislante. Los ejemplos incluyen polietileno, polipropileno, poliamidas, tela de vidrio tejida etc.
5
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45
El electrodo de lamina de metal puede ser un electrodo usado en cualquier bateria de litio adecuada. Los ejemplos de baterias de litio adecuadas incluyen aquellas que tienen catodos basados en compuestos de metales de transicion, tales como oxidos de metales de transicion, sulfuros o haluros. Los ejemplos especificos incluyen las celdas Li-MnO2 y Li- FeS2. Otros ejemplos incluyen celdas de litio en las que el catodo esta basado en dioxido de azufre, cloruro de tionilo, cloruro de sulfurilo, halogeno (por ejemplo, yodo) y monofluoruro de carbono. Los ejemplos especificos incluyen celdas Li-SO2, Li-SOCl2, Li-SO2Cl2, Li- (CF) x y Li-12. En una modalidad, el electrodo de lamina de metal no se usa en una celda de iones de litio. En una modalidad preferida, la celda electroquimica es una celda de litio-azufre que comprende el electrodo de lamina de metal como el anodo, un catodo que contiene azufre y un electrolito. El electrodo que contiene azufre puede comprender una suspension que comprende azufre. La suspension puede depositarse sobre una placa conductora, tal como una placa o lamina de metal. Una placa o lamina adecuada puede formarse de aluminio.
La suspension puede formarse mezclando azufre elemental con un soporte, tal como un soporte de carbono. Tambien puede estar presente un aglutinante, por ejemplo, un aglutinante polimerico. Pueden formarse los aglutinantes adecuados a partir de al menos uno de, por ejemplo, oxido de polietileno, politetrafluoroetileno, fluoruro de polivinilideno, caucho de etileno-propileno-dieno, metacrilato (por ejemplo, metacrilato curable por UV) y divinil ester (por ejemplo, divinil ester curable por calor).
A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones de esta descripcion, los terminos "comprende" y "contiene" y sus variaciones, significan "que incluye, pero no se limita a", y no pretenden excluir (y no lo hacen) otras partes, aditivos, componentes, enteros o etapas. A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones de esta descripcion, el singular abarca el plural a menos que el contexto requiera lo contrario. Particularmente, cuando se usa el articulo indefinido, la descripcion debe entenderse como que contempla la pluralidad asi como tambien la singularidad, a menos que el contexto requiera lo contrario.
Los elementos, enteros, caracteristicas, componentes, partes o grupos quimicos descritos junto con un aspecto particular, modalidad o ejemplo de la invencion deben entenderse como que pueden aplicarse a cualquier otro aspecto, modalidad o ejemplo descrito en la presente invencion a menos que sean incompatibles con el mismo. Todas las caracteristicas descritas en esta descripcion (que incluyen cualquier reivindicacion, resumen y figuras adjuntos), y/o todas las etapas de cualquier metodo o proceso asi descrito, pueden combinarse en cualquier combinacion, excepto las combinaciones donde al menos algunas de tales caracteristicas y/o etapas son mutuamente excluyentes. La invencion no se limita a los detalles de cualquiera de las modalidades anteriores. La invencion se extiende a cualquier caracteristica novedosa, o a cualquier combinacion novedosa de estas, descritas en esta descripcion (incluidas cualquiera de las reivindicaciones, resumen y figuras adjuntas), o a cualquier etapa novedosa, o combinacion novedosa de estas, de cualquier metodo o procesos descritos.
La atencion del lector se dirige a todos los textos y documentos que se presentan de manera concurrente con o previos a esta descripcion junto con esta solicitud y que estan abiertos a la inspeccion publica con esta descripcion, y los contenidos de todos estos textos y documentos se incorporan en la presente como referencia.
Ejemplo
En este ejemplo, se reforzo una hoja de lamina de Li con un grosor de 60 pm mediante el uso de una lamina polipropileno (PP) no tejida que tiene un grosor de 45 pm. Se coloco un compuesto de Li/PP/Li que tiene un grosor inicial de 220 pm entre las laminas de pelicula de polipropileno y se enrollo mediante el uso rodillos de acero sobre una prensa de rodillos (DRM 100/130, Durston, se ajusto el espacio de los rodillos mediante el uso de un conjunto de varillas metalicas, velocidad de rotacion del rodillo: 2.04 cm/s). Las laminas de pelicula de polipropileno se usaron para evitar que el compuesto de Li/PP/Li se pegara a los rodillos de acero. Las condiciones de laminacion y los resultados se muestran en la Tabla 1 mas abajo. La Figura 1 es una fotografia del compuesto antes y despues de la laminacion.
N°
Espacio del rodillo, pm % de grosor de la lamina de Li (del valor final) Espacio de los rodillos durante la laminacion, pm Tamano de la lamina de Li Grosor, ^m Longitud, mm Ancho, mm Punto de rocio, °C
1
200 inicio 220 60 60 -46
final
190 66 60
diferencia
-30 +6 0
2
180 inicio 190 66 60
final
170 72 60
diferencia
-20 +6 0
3
150 inicio 170 72 60
final
150 84 60
diferencia
-20 +12 0
4
120 inicio 150 84 60
final
125 100 60
diferencia
-25 +16 0
5
100 inicio 125 100 60
final
95 124 60
diferencia
-30 +24 0
6
80 inicio 95 124 60 -46
final
75 149 60
diferencia
-20 +25 0
7
70 inicio 75 149 60
final
65 169 60
diferencia
-10 +20 0
8
60 inicio 65 169 60
final
60 188 60
diferencia
-5 +19 0

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    Reivindicaciones
    1. Un electrodo de lamina de metal que comprende
    i) una capa de refuerzo formada a partir de un sustrato poroso, y
    ii) una primera y segunda capas de lamina de metal formadas que comprenden litio y/o sodio, en donde la capa de refuerzo se dispone entre la primera y segunda capas de laminas de metal y se unen entre si para formar una estructura compuesta que tiene un grosor de 100 micras o menos, caracterizado porque el sustrato poroso se forma a partir de un material fibroso no conductor.
  2. 2. Un electrodo de lamina de metal como se reivindico en la reivindicacion 1, en donde la estructura compuesta tiene un grosor de 60 micras o menos.
  3. 3. Un electrodo de lamina de metal como se reivindico en la reivindicacion 1 o 2, en donde la lamina de metal se forma de metal de litio.
  4. 4. Una lamina de metal como se reivindico en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material fibroso es un material formado a partir de fibras de polimero.
  5. 5. Un electrodo de lamina de metal como se reivindico en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato poroso se forma de un material seleccionado de al menos uno de tela no tejida, tela tejida y malla polimerica.
  6. 6. Un electrodo de lamina de metal como se reivindico en la reivindicacion 5, en donde la tela no tejida o tejida esta libre de metal.
  7. 7. Un electrodo de lamina de metal como se reivindico en la reivindicacion 5 o 6, en donde el sustrato poroso se forma a partir de una tela no tejida de polipropileno.
  8. 8. Un electrodo de lamina de metal como se reivindico en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de refuerzo tiene una densidad inferior a 6 g/cm3.
  9. 9. Una celda electroquimica que comprende un electrodo de lamina de metal como se reivindico en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  10. 10. Una celda electroquimica como se reivindico en la reivindicacion 9, que es una celda de litio-azufre que comprende el electrodo de lamina de metal como el anodo, un catodo que contiene azufre y un electrolito.
  11. 11. Una celda electroquimica como se reivindico cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde la celda es una celda electroquimica reversible.
  12. 12. Un metodo para formar un electrodo de lamina de metal de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 9, que comprende: proporcionar una capa de refuerzo formada a partir de un sustrato poroso formado a partir de un material fibroso no conductor,
    proporcionar la primera y segunda capas de lamina de metal formadas a partir de litio y/o sodio, colocar la capa de
    refuerzo entre dichas primera y segunda capas de lamina de metal, y
    aplicar presion para unir las capas entre si para formar una estructura compuesta,
    de manera que el grosor de la estructura compuesta es al menos 25 % menor que la suma de los grosores iniciales de la capa de refuerzo, de la primera capa de lamina de metal y de la segunda capa de lamina de metal.
  13. 13. Un metodo como se reivindico en la reivindicacion 12, en donde el electrodo de lamina de metal es un electrodo como se reivindico en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
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