ES2706223T3 - Batería de azufre y litio con alta energía específica - Google Patents

Batería de azufre y litio con alta energía específica Download PDF

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Abstract

Una fuente química recargable de energía eléctrica que comprende un electrodo positivo (cátodo) que incluye azufre o compuestos orgánicos a base de azufre, compuestos poliméricos a base de azufre o compuestos inorgánicos a base de azufre en calidad de despolarizador, un electrodo negativo (ánodo) hecho de litio metálico o aleaciones que contienen litio, y un electrolito que comprende una solución de al menos una sal en al menos un disolvente aprótico; la fuente química de energía eléctrica está configurada para generar polisulfuros solubles en el electrolito durante una primera etapa de un procedimiento de descarga de dos etapas, caracterizado porque la cantidad de azufre en el despolarizador y el volumen de electrolito se seleccionan de manera que, después de la descarga de la primera etapa del cátodo, la concentración de los polisulfuros solubles en el electrolito es de 70 % a 90 % de la concentración de saturación de los polisulfuros en el electrolito.

Description

DESCRIPCIÓN
Batería de azufre y litio con alta energía específica.
Campo técnico
La presente invención se refiere a ingeniería de energía electroquímica, en particular se refiere a fuentes químicas de energía eléctrica (celdas o baterías) que comprenden electrodos negativos hechos de metales alcalinos y electrodos positivos que comprenden azufre y/o compuestos orgánicos (incluidos poliméricos) o inorgánicos a base de azufre como una sustancia despolarizante de electrodos.
Antecedentes
El sistema electroquímico de azufre y litio tiene una alta energía específica teórica de 2600 Wh/kg (D. Linden, TB Reddy, Handbook of batteries [Manual de baterías], tercera edición, McGraw-Hill, Nueva York, 2001), y es por lo tanto de gran interés en la actualidad. La energía específica se define como la relación entre la producción de energía de una celda o batería y su peso, y se expresa en Wh/kg. El término energía específica es equivalente al término densidad de energía gravimétrica.
Se ha propuesto usar diversos materiales como una sustancia despolarizante para el electrodo positivo en baterías de litio-azufre: azufre elemental (publicaciones US 5,789,108; US 5,814,420), compuestos orgánicos de azufre (publicación US 6,090,504), polímeros que contienen azufre (publicaciones US 6,201,100; US 6,174,621 ; US 6.117.590) y soluciones de azufre o polisulfuros de litio en sistemas de electrólitos apróticos (Rauh R.D., Abraham K.M., Pearson G.F., Surprenant J.K., Brummer S.B.: " A lithium/disolved sulphur battery with an organic electrolyte" [Una batería de litio / azufre disuelto con un electrolito orgánico], J. Electrochem. Soc. 1979, vol. 126, no. 4, pp 523­ 527; Yamin H., Peled E.: "Electrochemistry of a nonaqueous lithium/sulphur cell" ["Electroquímica de una celda no acuosa de litio / azufre"], J. of Power Sources, 1983, vol. 9, pp 281- 287).
Las soluciones de sales de litio en solventes dipolares apróticos (típicamente éteres lineales o cíclicos) o sus mezclas se han utilizado como electrolitos en baterías de litio-azufre (Yamin H., Penciner J., Gorenshtain A., Elam M., Peled E.: "The electrochemical behavior of polysulphides in tetrahydrofuran" ["El comportamiento electroquímico de los polisulfuros en tetrahidrofurano"], J. of Power Sources, 1985, vol. 14, pp 129-134; Yamin H., Gorenshtein A., Penciner J., Sternberg Y., Peled E .: "Lithium sulphur battery. oxidation/reduction mechanisms of polysulphides in THF solution" ["Batería de azufre litio. Mecanismos de oxidación / reducción de polisulfuros en solución de THF"], J. Electrochem. Soc., 1988, vol. 135, no. 5, pp 1045-1048; Duck-Rye Chang, Suck-Hyun Lee, Sun-Wook Kim, Hee-Tak Kim: "Binary electrolyte based on tetra(ethylene glycol) dimethyl ether and 1,3-dioxolane for lithium-sulphur battery" "Electrolito binario basado en éter dimetílico de tetra(etilenglicol) y 1,3-dioxolano para batería de litio-azufre", J. of Power Sources, 2002, vol. 112, pp 452-460).
La energía específica práctica de una fuente química típica de energía eléctrica generalmente alcanza el 20-30% del valor máximo teórico de la energía específica del sistema electroquímico que se emplea. Esto se debe a que diversos elementos auxiliares (el separador, los colectores de corriente de los electrodos, el electrolito y otros componentes) de la batería contribuyen a su peso total además de los despolarizadores de electrodos. Los elementos auxiliares del diseño de la batería no participan en la reacción electroquímica misma, sino que se proporcionan para facilitar el proceso de reacción y promover el funcionamiento normal de la batería
El valor de la energía específica práctica para las celdas de litio-azufre de laboratorio y generalmente alcanza solo el 10-15% de su valor teórico, y típicamente se encuentra alrededor de 250-350 Wh / kg (J. Broadhead, T. Skotheim: "A safe, fast-charge, two-volt lithium/polymer cathode 'AA'-size cell with a greater than 250 Wh kg-1 energy density" ["Una celda tamaño 'AA' de cátodo de litio/polímero de dos voltios, de carga rápida, segura, con una densidad de energía de más de 250 Wh kg-1"], Journal of Power Sources, 65 (1997), 1-2, 213-218; Peled E., Gorenshtein A., Segal M., Sternberg Y.: "Rechargeable lithium-sulphur battery (extended abstract)" ["Batería recargable de litio-azufre (resumen extendido)"], J. of Power Sources, 1989, vol. 26, pp 269-271).
Breve resumen de la divulgación
Sin tener en cuenta el peso de los elementos auxiliares de la batería, la diferencia entre los valores teóricos y prácticos para las energías específicas de las celdas de litio-azufre de laboratorio se debe a una utilización insuficiente del despolarizador de electrodo positivo (compuestos a base de azufre o de azufre) y la cantidad en exceso de electrolito que generalmente se proporciona.
Las formas de realización de la presente invención buscan al menos sustancialmente optimizar la cantidad de electrolito en celdas de litio-azufre y, por lo tanto, mejorar su energía específica práctica.
Descripción detallada del invento
La energía específica de una fuente química de energía eléctrica está determinada por la energía específica teórica del sistema electroquímico seleccionado, así como por el peso de los componentes auxiliares necesarios para garantizar la operación adecuada de la fuente química de energía eléctrica (por ejemplo, un separador, colectores de corriente de electrodos, un aglutinante, aditivos de conducción de corriente, un electrolito y otros componentes), y también por el grado (eficiencia) de utilización del despolarizador. El peso de los componentes auxiliares generalmente constituye 70-80% del peso total de la celda. Para lograr características de energía específicas mejoradas, se debe reducir el peso de los componentes auxiliares.
El peso del electrolito es una parte significativa del peso total de la fuente química de energía eléctrica. El electrolito realiza funciones suplementarias en fuentes químicas de energía eléctrica con despolarizadores sólidos, por ejemplo, apoyando el procedimiento de reacción electroquímica y proporcionando transporte de iones entre los electrodos. Por lo tanto, en tales sistemas es deseable minimizar la cantidad de electrolito.
Sin embargo, en fuentes químicas de energía eléctrica que comprenden cátodos líquidos, el electrolito puede consistir en una solución salina en un despolarizador líquido (por ejemplo, una solución de tetracloroaluminato de litio en cloruro de tionilo), o una solución salina en una mezcla de un despolarizador líquido y un disolvente aprótico (por ejemplo, una solución de bromuro de litio en una mezcla de anhídrido sulfuroso y acetonitrilo), o una solución salina en una solución de un despolarizador líquido en un disolvente aprótico (por ejemplo, una solución de perclorato de litio en una solución de polisulfuro de litio en tetrahidrofurano (D. Linden, TB Reddy: "Handbook of batteries" ["Manual de baterías"], tercera edición, McGraw-Hill, Nueva York, 2001).
El electrolito en fuentes químicas de energía eléctrica que comprenden cátodos líquidos realiza una gama más amplia de funciones que el electrolito usado en sistemas que tienen cátodos sólidos. El electrolito no solo apoya la reacción electroquímica y el transporte de iones entre los electrodos, sino que también sirve como disolvente para un despolarizador del electrodo positivo. En consecuencia, cuando se utilizan disolventes apróticos como componente de un cátodo líquido, las características de potencia específicas de las fuentes químicas de energía eléctrica con cátodos líquidos dependen del contenido de los disolventes apróticos y, por lo tanto, del contenido del cátodo líquido.
A pesar del hecho de que el azufre y el sulfuro de litio son poco solubles en los solventes apróticos, las baterías de litio-azufre se clasifican como baterías con cátodos líquidos. Esto se debe a la formación de productos bien solubles, los polisulfuros de litio, que ocurre durante la carga y la descarga de dichas baterías.
El cátodo líquido se forma en baterías de litio-azufre durante la descarga del electrodo de azufre. La oxidación electroquímica del azufre se realiza a través de dos etapas. En la primera etapa, se generan polisulfuros de litio de cadena larga (que son bien solubles en electrolitos apróticos) durante la oxidación electroquímica del azufre elemental, que no es soluble o es poco soluble en la mayoría de los sistemas de electrolitos (Ecuación 1).
Figure imgf000003_0001
Se sabe que la solución de polisulfuros de litio en el electrólito que se forma en la fase de descarga inicial es un cátodo líquido.
En la segunda etapa, ocurre una reducción electroquímica de los polisulfuros de litio solubles (Ecuación 2). Durante esta fase, se forman aniones de sulfuro o disulfuro que, al reaccionar con cationes de litio, forman productos no solubles: sulfuro de litio y disulfuro de litio.
Figure imgf000003_0002
La reducción de los polisulfuros de litio solubles se acompaña de reacciones de desrelación (Ecuación 3).
Figure imgf000003_0003
Ecuación 3
El mecanismo en dos etapas de la reducción de azufre se ve claramente en las curvas de descarga para baterías de litio-azufre como se muestra en la Figura 1. Está representado por dos regiones de descarga: una primera región en el intervalo de voltaje de 2.5-2.4V a 2.1 -1.9V corresponde a la primera fase de descarga (Ecuación 1); y una segunda región en el intervalo de voltaje de 2.1-1.9V a 1.8-1.5V corresponde a la segunda (Ecuación 2).
La eficiencia de la utilización de azufre en baterías de litio-azufre está determinada por la relación cuantitativa entre azufre y electrolito.
Cuando la cantidad de electrolito es relativamente baja, no todo el azufre y los polisulfuros de litio de cadena larga experimentan una reducción electroquímica subsiguiente debido a la formación de soluciones saturadas, altamente viscosas, de polisulfuros. Esto da lugar a una disminución en la energía específica práctica de las baterías de litioazufre.
Cuando hay un exceso de electrolito, la energía específica de las baterías de litio-azufre es aún más baja que la máxima posible debido al exceso cuantitativo de electrolito que contribuye al peso total de una celda. Se debe mantener una relación particular entre azufre y electrolito para cada tipo de electrolito para alcanzar o al menos acercarse a la máxima energía practica específica posible.
Esta relación depende de las propiedades del sistema de electrólito. En particular, la relación depende de la solubilidad de los compuestos iniciales, intermedios y finales.
Para lograr las mejores características energéticas específicas prácticas de las baterías de litio-azufre, el contenido de electrolito en las baterías debe elegirse de manera que proporcione la disolución completa de los polisulfuros de litio (formados en la primera etapa) con la formación de cátodos líquidos con moderada viscosidad. La presente solicitante ha encontrado que se proporciona tal condición cuando, durante la descarga del electrodo de azufre, la concentración de polisulfuros solubles en el electrolito es de al menos 70%, y preferiblemente de 70 al 90%, de la concentración de saturación.
Según la presente invención, se proporciona una fuente química de energía eléctrica que comprende un electrodo positivo (cátodo) que incluye azufre o compuestos orgánicos a base de azufre, compuestos poliméricos a base de azufre o compuestos inorgánicos a base de azufre en calidad de despolarizador, un electrodo negativo (ánodo) hecho de litio metálico o aleaciones que contienen litio, y un electrolito que comprende una solución de al menos una sal en al menos un disolvente aprótico, y la fuente química de energía eléctrica está configurada para generar polisulfuros solubles en el electrolito durante una primera etapa de un procedimiento de descarga de dos etapas, caracterizado porque la cantidad de azufre en el despolarizador y el volumen de electrolito se seleccionan de manera que, después de la descarga del cátodo de la primera etapa, la concentración en el electrolito de los polisulfuros solubles es al menos de 70% de una concentración de saturación de los polisulfuros en el electrolito.
Preferiblemente, la cantidad de azufre en el electrodo positivo y el volumen de electrolito se seleccionan de manera que, después de la descarga del cátodo de la primera etapa, la concentración de los polisulfuros solubles en el electrolito sea de 70 a 90% de una concentración de saturación de los polisulfuros en el electrolito.
En una forma particular de realización, el despolarizador incluye azufre, negro de humo y polióxido de etileno.
El electrolito puede comprender una solución de una o varias sales de litio seleccionadas del grupo que consiste en: trifluorometanosulfonato de litio, perclorato de litio, trifluorometanosulfonimida de litio, hexafluorofosfato de litio, hexafluoroarsenato de litio, tetracloroaluminato de litio, sal de tetraalquilamonio, cloruro de litio, bromuro de litio y yoduro de litio; en uno o varios disolventes seleccionados del grupo que consiste en: dioxolano, tetrahidrofurano, dimetoxietano, diglima, triglima, tetraglima, carbonatos de dialquilo, sulfolano y butirolactona.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta especificación, las palabras "comprender" y "contener" y las variaciones de las palabras, por ejemplo "que comprende" y "comprende", significa "que incluye, pero no se limita a", y no está destinada a excluir (y no excluye) otros residuos de moléculas, aditivos, componentes, números enteros o pasos.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta especificación, el singular abarca el plural a menos que el contexto requiera algo diferente. En particular, cuando se usa el artículo indefinido, debe entenderse que la especificación contempla la pluralidad y la singularidad, a menos que el contexto requiera algo diferente.
Los rasgos distintivos, números enteros, características, compuestos, residuos de moléculas o grupos químicos descritos conjuntamente con un aspecto particular, forma de realización o ejemplo de la invención deben entenderse como aplicables a cualquier otro aspecto, forma de realización o ejemplo descrito aquí, a menos que sea incompatible con los mismos.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la presente invención y para mostrar cómo puede llevarse a cabo, se hará referencia ahora, a modo de ejemplo, al dibujo adjunto, en el que:
La FIGURA 1 es una gráfica que muestra el procedimiento de descarga en dos etapas de una batería de litio-azufre de una forma de realización de la presente invención.
Descripción detallada
Ejemplos
Ejemplo 1
Un electrodo positivo que comprende 70 % de azufre elemental sublimado (disponible en Fisher Scientific, Loughborough, Reino Unido), 10 % de negro de humo de electroconductividad (Ketjenblack® EC-600JD, disponible en Akzo Nobel Polymer Chemicals BV, Países Bajos) y 20% de polióxido de etileno. (PEO, peso molecular 4,000,000, disponible en Sigma-Aldrich Company Ltd., Gillingham, Reino Unido) se produjo mediante el siguiente procedimiento.
Una mezcla seca de estos componentes se trituró en un molino Microtron® MB550 de alta velocidad durante 10-15 minutos. Luego, se añadió acetonitrilo como disolvente a la mezcla seca y la suspensión se mezcló durante 15-20 horas con un agitador de laboratorio DLH. El contenido de sólidos de la suspensión fue del 10-15%. La suspensión así producida se aplicó mediante un aplicador automático de película Elcometer® SPRL a un lado de una lámina de aluminio de 12 pm de espesor con un recubrimiento de carbón electroconductor (Producto No. 60303 disponible en Rexam Graphics, South Hadley, Mass.) como colector de corriente.
El revestimiento se secó a condiciones ambientales durante 20 horas y luego a vacío a 50 °C durante 5 horas. La capa activa de cátodo seco resultante tenía un espesor de 19 pm y contenía 2,01 mg / cm2 de mezcla de cátodo. La capacidad superficial específica del electrodo fue de 2.35 mA * h / cm2.
Ejemplo 2
El electrodo positivo del Ejemplo 1 se usó en una celda de ensamblaje pequeño, hecho de acero inoxidable. El área de superficie del cátodo era de 5,1 cm2. Se aplicó una presión de 400 kg / cm2 al electrodo antes de utilizarlo en la celda. El espesor del cátodo después del prensado fue de 16 pm. Se utilizó una solución de 1,0 M de trifluorometanosulfonato de litio (disponible en 3M Corporation, St. Paul, Minnesota) en sulfolano en calidad de electrolito. Celgard® 2500 (una marca comercial de Tonen Chemical Corporation, Tokio, Japón, y también disponible en Mobil Chemical Company, Films Division, Pittsford, N.Y.) se usó como separador. Estos componentes se ensamblaron para formar una estructura laminada que comprende electrodo positivo / separador / ánodo junto con el electrolito líquido que llena el volumen libre del separador y el electrodo positivo. Las celdas se ensamblaron de tal como sigue. El electrodo positivo fue insertado en la celda. Luego se depositaron 4 microlitros de electrolito sobre el electrodo usando una jeringa de velocidad constante CR-700 (Hamilton Co). El separador se colocó en la parte superior del electrodo humedecido y se depositaron 3 microlitros de electrolito sobre el separador. Luego, se colocó un electrodo de litio hecho de lámina de litio de 38 pm de grosor en la parte superior del separador. Después de ensamblar la pila de electrodos, la celda se selló herméticamente con una tapa que contenía un sellado de Teflon®. La relación de azufre a electrolito fue de 1 ml de electrolito a 1 g de azufre. Después de la disolución completa del azufre en forma de polisulfuro de litio durante la descarga de la celda, la concentración máxima de azufre en el electrolito se determinó en 31,25 moles / litro.
El ciclo de carga y descarga de la celda se llevó a cabo a una corriente de 1.5 mA que era equivalente a una densidad de corriente de 0.3 mA / cm2 con un voltaje de recorte de descarga a 1.5V y una terminación de carga a 2.8V. El peso total de la celda y la distribución del peso entre los elementos de la celda se indican en la Tabla 1, y las propiedades de la celda se muestran en la Tabla 2.
La energía específica de la celda se calculó a partir de la capacidad en el segundo ciclo dividiendo la capacidad por el peso de la pila de electrodos que incluye el electrolito.
Tabla 1 Distribución del peso entre los componentes de la celda de litio-azufre del Ejemplo 2
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Tabla 2 Parámetros de la celda de litio-azufre del Ejemplo 2
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Ejemplo 3
Se ensambló una celda de litio-azufre de la misma manera que se describe en el Ejemplo 2, excepto que se depositaron 11 microlitros de electrolito sobre el electrodo positivo y se depositaron 3 microlitros de electrolito sobre el separador. El contenido total de electrolitos en la celda fue de 14 microlitros, lo que equivale a 2 ml de electrolito por 1 g de azufre. El ciclo de la celda se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2. Los parámetros de la celda se muestran en las Tablas 3 y 4.
Tabla 3 Distribución del peso entre los componentes de la celda de litio-azufre del Ejemplo 3
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Tabla 4 Parámetros de la celda de litio-azufre del Ejemplo 3
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Ejemplo 4
Se montó una celda de litio-azufre de la misma manera que se describe en el Ejemplo 2, excepto en que se depositaron 22 microlitros del electrolito sobre el electrodo positivo y se depositaron 3 microlitros de electrolito sobre el separador. El contenido total de electrolitos de la celda fue de 25 microlitros, lo que corresponde a 3.5 ml de electrolito por 1 g de azufre. El ciclo de la celda se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2. Los parámetros de la celda se muestran en las Tablas 5 y 6.
Tabla 5 Distribución del peso entre los componentes de la celda de litio-azufre del Ejemplo 4
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Tabla 6 Parámetros de la celda de litio-azufre del Ejemplo 4
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Ejemplo 5
Se montó una celda de litio-azufre de la misma manera que se describe en el Ejemplo 2, excepto en que se depositaron 49 microlitros de electrolito sobre el electrodo positivo y se depositaron 3 microlitros de electrolito sobre el separador. El contenido total de electrolitos de la celda fue de 52 microlitros, que son 5.2 ml de electrolito por 1 g de azufre. El ciclo de la celda se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2. Los parámetros de la celda se muestran en las Tablas 7 y 8.
Tabla 7 Distribución del peso entre los componentes de la celda de litio-azufre del Ejemplo 5
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Tabla 8 Parámetros de la celda de litio-azufre del Ejemplo 5
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Ejemplo 6
Se montó una celda de litio-azufre de la misma manera que se describe en el Ejemplo 2, excepto que se depositaron 69 microlitros de electrolito sobre el electrodo positivo y se depositaron 3 microlitros de electrolito sobre el separador. El contenido total de electrolitos de la celda fue de 72 microlitros, lo que equivale a 7,2 ml de electrolito por 1 g de azufre. El ciclo de la celda se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2. Los parámetros de la celda se muestran en las tablas 9 y 10.
Tabla 9 Distribución del peso entre los componentes de la celda de litio-azufre del Ejemplo 6
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Tabla 10 Parámetros de la celda de litio-azufre del Ejemplo 6
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Ejemplo 7
Se evaluó la solubilidad final o de saturación del azufre en forma de octasulfuro de litio en una solución de 1.0 M de trifluorometanosulfonato de litio en sulfolano. La evaluación de la solubilidad se llevó a cabo de la siguiente manera: se tomó 1.0 g de una mezcla de sulfuro de litio y azufre (el contenido de azufre en la mezcla fue de 0.86 g) en una relación molar de 1: 7 y se colocó en un reactor de vidrio sellado en un termostato de aire, y el reactor estaba equipado con un mezclador mecánico y un dispositivo de dosificación. La temperatura del termostato se ajustó a 30 °C. Una solución de 1.0 M de trifluorometanosulfonato de litio en sulfolano se añadió en pequeñas porciones al reactor mezclando constantemente. Después de la adición de cada nueva porción, la mezcla de reacción se mezcló completamente durante 5-6 horas para establecer un equilibrio termodinámico. La solubilidad de la fase sólida se evaluó visualmente. Si la mezcla de reacción contenía algunos residuos de fase sólida, entonces se agregó una porción adicional de electrolito. El experimento se llevó a cabo hasta que la fase sólida se disolvió completamente. Los resultados mostraron que 1,0 g de una mezcla de sulfuro de litio y azufre tomada en la relación molar 1: 7 se disolvió completamente en 3,3 ml de la solución de electrolito; en otras palabras, la solubilidad del azufre en forma de octasulfuro de litio se estableció en aproximadamente 0,96 M / litro de electrolito.
Ejemplo 8
Los resultados de los Ejemplos 2-7 se resumen en la Figura 1, que muestra la dependencia de la energía específica de una celda de litio-azufre descubierta frente a la relación de electrolito: azufre. Se puede ver que esta dependencia tiene un máximo que se alcanza en una relación de electrolito: azufre que es cercana a 3. En otras palabras, la capacidad máxima de una celda de litio-azufre se alcanza en una relación volumen-peso de electrolito: azufre que está cerca de la solubilidad final o de saturación del octasulfuro de litio en el electrolito.
La presencia del máximo se explica por el hecho de que a valores bajos de la relación electrolito:azufre la eficiencia de la utilización de azufre es baja, mientras que a relaciones más altas el exceso de electrolito aporta precisamente una masa adicional a la celda, lo cual, por consiguiente, da lugar a una reducción de la energía específica.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Una fuente química recargable de energía eléctrica que comprende un electrodo positivo (cátodo) que incluye azufre o compuestos orgánicos a base de azufre, compuestos poliméricos a base de azufre o compuestos inorgánicos a base de azufre en calidad de despolarizador, un electrodo negativo (ánodo) hecho de litio metálico o aleaciones que contienen litio, y un electrolito que comprende una solución de al menos una sal en al menos un disolvente aprótico; la fuente química de energía eléctrica está configurada para generar polisulfuros solubles en el electrolito durante una primera etapa de un procedimiento de descarga de dos etapas, caracterizado porque la cantidad de azufre en el despolarizador y el volumen de electrolito se seleccionan de manera que, después de la descarga de la primera etapa del cátodo, la concentración de los polisulfuros solubles en el electrolito es de 70 % a 90 % de la concentración de saturación de los polisulfuros en el electrolito.
2. Una fuente química recargable de energía eléctrica según la reivindicación 1, en la que el despolarizador incluye azufre, negro de humo y polióxido de etileno.
3. Una fuente química recargable de energía eléctrica, como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en la cual el electrolito comprende una solución de una o varias sales de litio seleccionadas del grupo que consiste en: trifluorometanosulfonato de litio, perclorato de litio, trifluorometanosulfonimida de litio, hexafluorofosfato de litio, hexafluorofosfato de litio, tetracloroaluminato de litio, sal de tetraalquilamonio, cloruro de litio, bromuro de litio y yoduro de litio; en uno o varios disolventes seleccionados del grupo que consiste en: dioxolano, tetrahidrofurano, dimetoxietano, diglima, triglima, tetraglima, carbonatos de dialquilo, sulfolano y butirolactona.
4. Una fuente química recargable de energía eléctrica como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en la que el electrolito comprende una solución de una o varias sales de litio seleccionadas del grupo que consiste en: trifluorometanosulfonato de litio, perclorato de litio, trifluorometanosulfonimida de litio, hexafluorofosfato de litio, hexafluorofosfato de litio, tetracloroaluminato de litio, sal de tetraalquilamonio, cloruro de litio, bromuro de litio y yoduro de litio en sulfolano.
5. Un procedimiento para descargar una fuente química recargable de energía como se reivindica en cualquier reivindicación anterior en dos etapas, dicho procedimiento comprende las etapas de:
configurar la fuente química de energía para generar polisulfuros solubles en el electrolito durante una primera forma del procedimiento de descarga de dos etapas;
y seleccionar la cantidad de azufre en el despolarizador y el volumen de electrolito de modo que, después de la primera etapa de descarga del cátodo, la concentración de los polisulfuros solubles en el electrolito, sea de 70 a 90 % de la concentración de saturación de los polisulfuros en el electrólito.
6. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 5, en el que la primera etapa de descarga ocurre a un intervalo de voltaje de 2.5-2.4 V a 2.1-1.9 V, y en el que la segunda etapa de descarga ocurre a un intervalo de voltaje de 1.9 a 1.8-1.5V.
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