ES2925641T3

ES2925641T3 - Batería

Info

Publication number: ES2925641T3
Application number: ES19177478T
Authority: ES
Inventors: Wei Li; Haihao Shi; Huihui Liu; Chao Jin; Tianyi Gao; Jianbao Xu; Shisong Li; Chao Guo
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: EP3654417A1; US20200161640A1; CN111200108B; EP3654417B1; WO2020098768A1; US11050053B2; CN111200108A; PL3654417T3

Abstract

La presente invención se refiere a una batería, que comprende una placa de electrodo positivo, un separador y una placa de electrodo negativo, en donde la placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente de electrodo positivo (10) y al menos dos capas de materiales activos positivos en al menos una superficie. del colector de corriente de electrodo positivo (10) en el que la capa subyacente de material activo positivo (12) en contacto con el colector de corriente de electrodo positivo (10) comprende un primer material activo positivo, un primer material polimérico y un primer material conductor, basado sobre el peso total de la capa de material activo positivo subyacente (12), el porcentaje en peso del primer material activo positivo es A%, el porcentaje en peso del primer material polimérico es B% y el porcentaje en peso del primer material conductor es C% y en el que la capa de material activo positivo superior (14) en contacto con la capa de material activo positivo subyacente (12) y lejos del electrón positivo El colector de corriente de oda (10) comprende un segundo material activo positivo, un segundo material polimérico y un segundo material conductor, basado en el peso total de la capa superior de material activo positivo (14), el porcentaje en peso del segundo material activo positivo es A'%, el porcentaje en peso del segundo material polimérico es B'%, y el porcentaje en peso del segundo material conductor es C'%, donde A% < A'%, B% > B'% y C% >= C '% y el primer material polimérico comprende un material polimérico dispersable en aceite que tiene una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 minutos, que es el 30% o menos de la solubilidad del PVDF en las mismas condiciones. La batería presenta un buen rendimiento de seguridad y un rendimiento eléctrico mejorado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Batería

CAMPO TÉCNICO

[0001] La presente solicitud pertenece al campo de la tecnología electroquímica, y más particularmente, la presente solicitud está dirigida a una batería.

ANTECEDENTES

[0002] Las baterías de iones de litio se usan ampliamente en vehículos eléctricos y productos electrónicos de consumo debido a su alta densidad de energía, alta potencia de salida, ciclo de vida largo y poca contaminación ambiental. Sin embargo, las baterías de iones de litio son propensas a incendiarse y explotar cuando se someten a condiciones anormales, como aplastamiento, golpes o pinchazos, lo que provoca daños graves. Por lo tanto, el problema de seguridad de las baterías de iones de litio limita en gran medida la aplicación y la popularidad de las baterías de iones de litio.

[0003] Aunque los investigadores han propuesto muchas formas de mejorar el rendimiento de seguridad de las baterías, todavía no existen medios muy efectivos para resolver el riesgo de seguridad causado por la perforación de las baterías. En vista de esto, es realmente necesario proporcionar una batería que tenga un rendimiento de seguridad mejorado, especialmente durante la penetración de clavos.

[0004] El documento EP3147971 (en lo sucesivo denominado D1) describe una batería que comprende una placa de electrodos positivos, una placa de electrodos negativos y un separador. La placa de electrodo positivo incluye un colector de corriente positiva y al menos dos capas de materiales activos positivos en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo positivo que comprende una capa de material activo positivo subyacente en contacto con el colector de corriente positiva y una capa de material activo positivo superior en contacto con la capa de material activo positivo subyacente y alejada del colector de corriente positiva en la que la capa de material activo positivo subyacente comprende un primer material activo positivo, un primer material polimérico y un primer material conductor. Basado en el peso total de la capa de material activo positivo subyacente, el primer material activo positivo está presente en una cantidad de A% en peso, el primer material polimérico está presente en una cantidad de B% en peso y el primer material conductor es presente en una cantidad de C% en peso. La capa de material activo positivo superior comprende un segundo material activo positivo, un segundo material polimérico y un segundo material conductor, en base al peso total de la capa de material activo positivo superior. El segundo material activo positivo está presente en una cantidad de A'% en peso, el segundo material polimérico está presente en una cantidad de B'% en peso, y el segundo material conductor está presente en una cantidad de C'% en peso en el que A% < A'%, B% > B'%, C% > C'%.

[0005] El documento US2017/018770 (en lo sucesivo denominado D2) revela una batería que tiene una estructura de material activo de dos capas que comprende la primera capa de material de mezcla y la segunda capa de material en la que B = 2,8, que es más que B' = 0,9.

[0006] El documento EP 3483907 (en lo sucesivo denominado D3) describe una batería que comprende una placa de electrodos positivos, una placa de electrodos negativos y un separador. La placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente positivo y al menos dos capas de materiales activos positivos en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo positivo que comprende una capa de material activo positivo subyacente en contacto con el colector de corriente positivo y una capa de material activo positivo superior en contacto con la capa de material activo positivo subyacente y alejada del colector de corriente positiva en la que la capa de material activo positivo subyacente comprende un primer material activo positivo, un primer material polimérico y un primer material conductor, en función del peso total del material subyacente capa de material activo positivo, el primer material activo positivo está presente en una cantidad de A% en peso, el primer material polimérico está presente en una cantidad de B% en peso, y el primer material conductor está presente en una cantidad de C% en peso y en el que la capa superior de material activo positivo comprende un segundo material activo positivo, un seco segundo material polimérico y un segundo material conductor, basado en el peso total de la capa superior de material activo positivo. El segundo material activo positivo está presente en una cantidad de A'% en peso, el segundo material polimérico está presente en una cantidad de B'% en peso, y el segundo material conductor está presente en una cantidad de C'% en peso en el que A% < A'%, B% > B'%, C% > C'%.

RESUMEN

[0007] Un objeto de la presente invención es proporcionar una batería con un rendimiento de seguridad mejorado, especialmente durante la penetración de clavos.

[0008] Otro objeto de la presente invención es proporcionar una batería con buen rendimiento de seguridad, rendimiento eléctrico mejorado, fácil procesamiento y similares.

[0009] La presente solicitud proporciona una batería que comprende una placa de electrodo positivo, un separador y una placa de electrodo negativo, donde la placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente de electrodo positivo y al menos dos capas de materiales activos positivos en al menos una superficie de comprendiendo el colector de corriente de electrodo positivo una capa de material activo positivo subyacente en contacto con el colector de corriente de electrodo positivo y una capa de material activo positivo superior en contacto con la capa de material activo positivo subyacente y alejada del colector de corriente de electrodo positivo en el que el activo positivo subyacente capa de material comprende un primer material activo positivo, un primer material polimérico, y un primer material conductor, y basado en el peso total de la capa de material activo positivo subyacente, el primer material activo positivo está presente en una cantidad de A% en peso, el primer material polimérico está presente en una cantidad de B% en peso, y el primer material conductor está presente en una cantidad de C% en peso y en el que la capa superior de material activo positivo comprende un segundo material activo positivo material, un segundo material polimérico y un segundo material conductor, basado en el peso total de la capa superior de material activo positivo, el segundo material activo positivo está presente en una cantidad de A' % en peso, el segundo material polimérico está presente en una cantidad de B'% en peso, y el segundo material conductor está presente en una cantidad de C'% en peso en la que A% < A'%, B% > B'% y C% > C'% y el primer material polimérico comprende un material polimérico que tiene una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 minutos, que es el 30 % o menos de la solubilidad del PVDF en las mismas condiciones, donde la solubilidad se mide de la siguiente manera: el material polimérico se convierte en una película aglutinante que tiene un espesor de aproximadamente 7 pm, luego se corta en 20 mm*50 mm tiras, pesadas y registradas como M1; la película de unión se coloca en disolvente de N-metilpirrolidona, se fija a 130 °C durante 5 min, se retira y se seca al vacío a 100 °C; después del secado, la película de unión se pesa y se registra como M2; luego se calcula la solubilidad del material polimérico como = (M1-M2) / M1 * 100%, en el que se usa como control la solubilidad del PVDF con el modelo 5130 disponible del fabricante "Solvay", y se registra como 100%; y se registra la relación entre la solubilidad del material polimérico y la solubilidad del PVDF;

caracterizado porque

el primer material polimérico es un material de mezcla que consiste en el material polimérico y un aglutinante polimérico, y el material polimérico en el primer material polimérico está presente en una cantidad del 20 % en peso o más en relación con el peso total de la capa de material activo positivo subyacente (12); y

el material polimérico se selecciona de al menos uno de poliacrilonitrilo, poliacrilato y poliacrilonitrilo-acrilato.

[0010] La presente batería muestra un buen rendimiento de seguridad y un rendimiento de electrodo mejorado.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0011] La batería y sus efectos beneficiosos de la presente invención se describirán en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos y formas de realización específicas.

[0012] La figura 1 es una vista estructural esquemática de la placa de electrodo positivo de la batería según una forma de realización de la presente solicitud, en la que 10 - un colector de corriente de electrodo positivo; 14 - una capa superior de material activo positivo; 12 - una capa de material activo positivo subyacente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0013] Un gran número de resultados experimentales muestran que el cortocircuito interno de la batería es la causa raíz del riesgo de seguridad de las baterías de iones de litio. La causa raíz del cortocircuito interno de la batería es la conexión eléctrica entre la placa del electrodo positivo y la placa del electrodo negativo dentro de la batería. En una situación anormal, como la penetración de clavos, el contacto directo de las rebabas de metal (generalmente rebabas de metal Al) generadas en la placa del electrodo positivo con la placa del electrodo negativo puede causar un cortocircuito interno de la batería. Los presentes inventores han encontrado que las rebabas de metal de la placa del electrodo positivo se pueden enmascarar (o envolver) de manera efectiva diseñando los revestimientos en la placa del electrodo positivo, evitando así el cortocircuito interno y la fuga térmica resultante de la batería.

[0014] La presente invención describe una batería que comprende una placa de electrodos positivos, un separador y una placa de electrodos negativos. La placa de electrodo positivo de la presente batería comprende un colector de corriente de electrodo positivo y al menos dos capas de materiales activos positivos en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo positivo. Dado que las al menos dos capas de los materiales activos positivos normalmente se unen estrechamente entre sí después de formarse en el colector de corriente respectivamente, generalmente se obtendrá un recubrimiento completo si se despega el recubrimiento del colector de corriente. Por lo tanto, las al menos dos capas de los materiales activos positivos se denominan colectivamente capa de película de electrodo positivo.

[0015] La capa de material activo positivo subyacente en contacto con el colector de corriente de electrodo positivo incluye un primer material activo positivo, un primer material polimérico y un primer material conductor, basado en el peso total de la capa de material activo positivo subyacente, el porcentaje en peso del primer material activo positivo es A%, el porcentaje en peso del primer material polimérico es B% y el porcentaje en peso del primer material conductor es C%.

[0016] La capa de material activo positivo superior en contacto con la capa de material activo positivo subyacente y alejada del colector de corriente del electrodo positivo incluye un segundo material activo positivo, un segundo material polimérico y un segundo material conductor, basado en el peso total de la capa superior de material activo positivo, el porcentaje en peso del segundo material activo positivo es A'%, el porcentaje en peso del segundo material polimérico es B'% y el porcentaje en peso del segundo material conductor es C'%.

[0017] A% < A'%, B% > B'%, y C% > C'% y el primer material polimérico comprende un material polimérico dispersable en aceite que tiene una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 minutos, que es el 30 % o menos de la solubilidad del PVDF en las mismas condiciones.

[0018] Es decir, el contenido de material polimérico y de material conductor en la capa de material activo positivo subyacente es mayor que el de la capa de material activo positivo superior. Dado que la capa de material activo positivo subyacente contiene un contenido relativamente alto del primer material polimérico, la capa de material activo positivo subyacente tiene la característica de una capa de unión en comparación con la capa de material activo positivo superior, de modo que la capa de material activo positivo subyacente puede envolver rebabas de metal que pueden generarse en el colector de corriente para prevenir de manera efectiva el cortocircuito interno de la batería en condiciones anormales, como la penetración de clavos.

[0019] Preferiblemente, la fuerza de unión entre la capa de película del electrodo positivo y el colector de corriente del electrodo positivo es de 10 N/m o más. Si la fuerza de unión es insuficiente, es posible que la capa de material activo positivo subyacente no envuelva eficazmente las rebabas de metal que se pueden generar en el colector de corriente.

[0020] Por lo tanto, la capa de material activo positivo subyacente se dispone entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo superior, y funciona como una capa de unión en forma de capa de imprimación, mejorando así en gran medida el rendimiento de seguridad de la batería.

[0021] En una forma de realización preferida de la presente invención, los materiales activos positivos están en forma de dos capas. Es decir, solo consta de una capa superior de material activo positivo y una capa de material activo positivo subyacente. Tal estructura facilita la simplificación del proceso de fabricación.

[0022] La figura 1 muestra una vista estructural esquemática de una placa de electrodo positivo según algunas formas de realización de la presente invención, en la que 10 - un colector de corriente, 14 - una capa de material activo positivo superior, 12 - una capa de material activo positivo subyacente.

[0023] Se comprende fácilmente que aunque la capa de material activo positivo se proporciona en solo un lado del colector de corriente de electrodo positivo 10 como se muestra en la FIG. 1, en otras formas de realización, la capa de material activo positivo superior 12 y la capa de material activo positivo subyacente 14 pueden estar dispuestas en ambos lados del colector de corriente de electrodo positivo 10.

[0024] Dado que la capa de material activo positivo subyacente dispuesta entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo superior tiene una alta ductilidad, puede desempeñar el papel de envolver el colector de corriente y las rebabas de metal generadas en el colector de corriente en condiciones anormales como el clavado, para evitar que las rebabas de metal o el colector de corriente entren en contacto directo con el electrodo, de modo que se mejora el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración de clavos.

[0025] Los inventores descubrieron que si se proporciona una capa de unión compuesta por un material polimérico convencional (por ejemplo, PVDF) y un material conductor entre un colector de corriente y una capa superior de material activo positivo, aunque el rendimiento de seguridad durante el clavado puede mejorar la penetración, pueden ocurrir las siguientes funciones secundarias: i) puede haber un problema de agrietamiento de la capa superior de material activo positivo, ii) DCR (resistencia interna de CC) de la batería puede estar deteriorada y iii) la capa de unión (capa de material activo positivo subyacente) puede deformarse fácilmente después de compactar la capa de material activo positivo superior, de modo que no logra mejorar el rendimiento de seguridad de manera efectiva.

[0026] Para superar los inconvenientes anteriores, la presente invención parte de varios aspectos y adopta varios medios técnicos para mejorar conjuntamente el rendimiento y la estabilidad de la capa de unión dispuesta entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo.

[0027] La composición y estructura particulares de la placa de electrodo positivo en la batería según la presente invención se describirán por separado a continuación.

[0028] I. Capa de material activo positivo subyacente

[0029] Los inventores han descubierto que la estabilidad de la capa de material activo positivo subyacente y su rendimiento como capa de unión pueden mejorarse seleccionando un primer material polimérico de la capa de material activo positivo subyacente. El material activo positivo subyacente comprende un primer material activo positivo, un primer material polimérico y un primer material conductor.

1) Material de matriz del presente material activo positivo subyacente

[0030] En la placa de electrodo positivo como se describe en la presente invención, el material de matriz de la capa de unión en su capa de material activo positivo subyacente es un material de polímero dispersable en aceite que tiene una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 minutos, lo que equivale al 30 % o menos de la solubilidad del PVDF en las mismas condiciones.

[0031] Si se usa un material de polímero convencional (por ejemplo, PVDF) y no se elige el material de la matriz de la capa de unión, fácilmente se producirían los siguientes problemas técnicos:

(1) Cuando se aplica una capa superior de material activo positivo sobre la capa de material activo positivo subyacente, el disolvente orgánico (como NMP o similar) en la suspensión de la capa de material activo positivo superior y el electrolito disolverán e hincharán el material polimérico en la capa de material activo positivo subyacente. Si la extensión de la disolución y el hinchamiento es grande, es probable que la capa superior de material activo positivo se agriete debido a la tensión desigual en el caso de una velocidad de recubrimiento rápida, lo que afecta seriamente la producción y la eficiencia de la producción; y

(2) si el grado de disolución e hinchamiento es grande, la DCR de la batería puede deteriorarse debido a la introducción de la capa de material activo positivo subyacente, lo cual es desventajoso para la mejora del rendimiento dinámico de la batería.

[0032] Por lo tanto, en la presente invención, un material de polímero dispersable en aceite que tiene una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 min que es del 30 % o menos de la solubilidad del PVDF en las mismas condiciones se usa como material de la matriz de la capa de unión, y el material de la matriz de la capa de unión actúa como "un componente insoluble", que puede ser eficaz para impedir la disolución y el hinchamiento de un disolvente orgánico (como NMP o similar) y un electrolito del mismo, resolviendo así los problemas de agrietamiento y deterioro por DCR de la batería.

[0033] El material de la matriz de la capa de unión se selecciona de al menos uno de poliacrilonitrilo, poliacrilato y poliacrilonitrilo-acrilato.

[0034] En la presente invención, un material polimérico dispersable en agua se refiere a un polímero en el que su cadena molecular se puede extender completamente y dispersar en agua, y un material polimérico dispersable en aceite se refiere a un polímero en el que su cadena molecular se puede extender y dispersar completamente en agua en un solvente de aceite. Los expertos en la técnica entenderán que un tipo de material polimérico se puede dispersar por separado en agua y aceite usando un tensioactivo adecuado. En otras palabras, mediante el uso de un tensioactivo adecuado, un tipo de material polimérico puede convertirse en un material polimérico dispersable en agua y un material polimérico dispersable en aceite, respectivamente. Por ejemplo, los expertos en la técnica pueden seleccionar apropiadamente un poliacrilonitrilo dispersable en aceite o un poliacrilato dispersable en aceite como material de matriz de la capa de unión, es decir, material polimérico insoluble según sea necesario. Para mejorar la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente y el colector de corriente, la capa de material activo positivo subyacente comprende además un aglutinante polimérico. En otras palabras, el primer material polimérico consta de un material de matriz de capa de unión y, opcionalmente, un aglutinante polimérico.

[0036] Para hacer que la matriz de la capa de unión mencionada anteriormente desempeñe un papel más obvio de "inhibir la disolución y el hinchamiento", el porcentaje en peso del material de la matriz de la capa de unión es del 20 % en peso o más con respecto al peso total de la capa de material activo positivo subyacente.

2). Materiales para el presente aglutinante

[0037] Dado que el mecanismo de acción de la capa de material activo positivo subyacente de la presente invención es mejorar el rendimiento de seguridad de la placa de electrodo positivo y el dispositivo electroquímico durante la penetración del clavo envolviendo el colector de corriente y las rebabas metálicas generadas en el colector de corriente en condiciones anormales, como el clavado, la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente y el colector de corriente no debe ser demasiado pequeña; de lo contrario, es posible que no sea posible garantizar que el colector de corriente y las rebabas de metal generadas en el colector de corriente sean envueltos de manera efectiva y confiable en condiciones anormales, como la penetración de clavos.

[0038] Para aumentar la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente y el colector de corriente, los inventores han descubierto que se debe añadir un aglutinante polimérico a la capa de material activo positivo subyacente. El aglutinante puede ser poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada. En la presente invención, la poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada es fluoruro de polivinilideno (PVDF), cloruro de polivinilideno (PVDC), PVDF modificado y/o PVDC modificado. Por ejemplo, la poliolefina fluorada y/o la poliolefina clorada se pueden seleccionar de al menos uno de PVDF, PVDF modificado con ácido carboxílico, PVDF modificado con ácido acrílico, un copolímero de PVDF, PVDC, PVDC modificado con ácido carboxílico, PVDC modificado con ácido acrílico y un PVDC copolímero.

[0039] La adición del aglutinante anterior tiene un efecto significativo en la mejora del rendimiento de seguridad durante la penetración del clavo.

[0040] Por supuesto, en base al material de matriz de la capa de unión seleccionado, también es posible optar por no añadir ningún aglutinante.

[0041] Basado en que el peso del primer material polimérico es 100 % (es decir, en relación con el peso total del primer material polimérico), la matriz de la capa de unión está presente en una cantidad de 30 % en peso a 100 % en peso, y el aglutinante polimérico está presente en una cantidad de 0% en peso a 70% en peso.

[0042] En el caso de que el contenido del primer material conductor y la primera carga inorgánica sea constante, si el contenido del aglutinante es demasiado alto, el contenido de la matriz de la capa de unión como "componente insoluble" puede ser demasiado bajo, y es imposible resolver por completo los problemas de agrietamiento del revestimiento y deterioro de la DCR de la batería.

[0043] Preferiblemente, el porcentaje en peso de la poliolefina fluorada y/o la poliolefina clorada no es inferior al 15 % en peso basado en el peso total de la capa de material activo positivo subyacente que es del 100 %. En tal cantidad, la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente y el colector de corriente es fuerte, y obviamente se mejora el rendimiento de seguridad durante la penetración del clavo.

[0044] La poliolefina fluorada y/o la poliolefina clorada en la capa subyacente de material activo positivo se reticula opcionalmente.

[0045] Para hacer que la capa de material activo positivo subyacente tenga buena ductilidad y al mismo tiempo buena conductividad eléctrica y estabilidad, el porcentaje en peso del material polimérico es normalmente del 35 % en peso al 75 % en peso, preferiblemente del 40 % en peso al 75 % en peso, más preferiblemente del 50 % en peso al 75 % en peso con respecto al peso total de la capa subyacente de material activo positivo en el que el peso total de un primer material polimérico, un primer material conductor, un primer material activo positivo y, opcionalmente, otros agentes auxiliares se considera 100%.

[0046] En segundo lugar, los inventores han encontrado que el primer material activo positivo en la capa de material activo positivo subyacente puede servir como una carga inorgánica para estabilizar la capa de material activo positivo subyacente.

[0047] Se ha encontrado que en el caso de que la capa de material activo positivo subyacente no contenga un relleno inorgánico, el solvente (tal como NMP o similar) en la capa de material activo positivo superior o el electrolito sobre la capa de material activo positivo subyacente puede disolver e hinchar adversamente el material de polímero en la capa de material activo positivo subyacente, dañando así la capa de material activo positivo subyacente y afectando su estabilidad. Después de añadir una carga inorgánica, la carga inorgánica como barrera puede eliminar ventajosamente los efectos adversos antes mencionados, como la disolución y el hinchamiento, y por lo tanto es ventajoso para estabilizar la capa subyacente de material activo positivo. Además, también se ha descubierto que la adición de la carga inorgánica también es ventajosa para garantizar que la capa de material activo positivo subyacente no se deforme fácilmente durante la compactación de la placa de electrodos. Por lo tanto, la adición del relleno inorgánico puede asegurar que la capa de material activo positivo subyacente se disponga de manera estable entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo superior y que se evite que el colector de corriente entre en contacto directo con la capa de material activo positivo superior, mejorando con ello el rendimiento de seguridad de la batería.

[0048] El primer material activo positivo contenido en la capa de material activo positivo subyacente actúa como una barrera, eliminando así los efectos adversos tales como la disolución y el hinchamiento de un disolvente (como NMP o similar) en la capa de material activo positivo superior o un electrolito sobre el fluoruro de polivinilideno y/o el cloruro de polivinilideno en el primer material polimérico y que estabiliza la capa subyacente de material activo positivo.

[0049] También se ha encontrado que la presencia del primer material activo positivo en la capa de material activo positivo subyacente también es ventajosa para asegurar que la capa de material activo positivo subyacente no se deforme fácilmente durante el proceso de compactación de placa. Por lo tanto, se puede garantizar que la capa de material activo positivo subyacente esté estable entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo superior, evitando que el colector de corriente entre en contacto directo con la capa de material activo positivo superior, mejorando así el rendimiento de seguridad de la batería.

[0050] En resumen, el primer material activo positivo en la capa de material activo positivo subyacente puede funcionar para estabilizar y mejorar la capa de material activo positivo subyacente como una capa de unión de los dos aspectos siguientes:

[0051] (1) para eliminar los efectos adversos efectos tales como disolución e hinchamiento del disolvente (como NMP o similar) en la capa superior de material activo positivo o el electrolito en el material polimérico como poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada en la capa de material activo positivo subyacente; y

[0052] (2) para asegurar que la capa de material activo positivo subyacente no se deforme fácilmente durante la compactación de la placa de electrodos, evitando así que el colector de corriente entre en contacto directamente con la capa de material activo positivo superior.

[0053] Con respecto al peso total de la capa de material activo positivo subyacente, el porcentaje en peso A% del primer material activo positivo normalmente alcanza 10% en peso < A% < 60% en peso. Si el contenido es demasiado bajo, no es suficiente para estabilizar la capa de material activo positivo subyacente; si el contenido es demasiado alto, afectará el rendimiento de PTC de la capa de material activo positivo subyacente. El porcentaje en peso del primer material activo positivo es preferentemente del 15% en peso al 45% en peso.

[0054] Los inventores han descubierto que muchas otras cargas inorgánicas pueden tener efectos técnicos similares además del primer material activo positivo, por ejemplo, al menos uno de un óxido metálico, un óxido no metálico, un carburo metálico, un óxido no metálico carburo y una sal inorgánica, o al menos uno de un revestimiento de carbono conductor modificado por encima del material, un revestimiento de metal conductor modificado por encima del material o un revestimiento de polímero conductor modificado por encima del material.

[0055] Por ejemplo, los otros rellenos inorgánicos pueden seleccionarse de al menos uno de óxido de magnesio, óxido de aluminio, dióxido de titanio, óxido de circonio, dióxido de silicio, carburo de silicio, carburo de boro, carbonato de calcio, silicato de aluminio, silicato de calcio, titanato de potasio, sulfato de bario.

[0056] Sin embargo, los inventores han encontrado que es particularmente ventajoso si un material electroquímicamente activo positivo (es decir, el primer material activo positivo) o un revestimiento de carbón conductor modificado por encima del material, un revestimiento de metal conductor modificado por encima del material o un material de revestimiento de polímero conductor modificado por encima se utiliza en lugar de otros rellenos inorgánicos. En tal caso, el primer material activo positivo puede ejercer además las dos funciones siguientes:

[0057] (1) mejorar el rendimiento de sobrecarga de la batería. Dado que un material electroquímicamente activo (es decir, un primer material activo positivo) tiene las características de la intercalación de iones de litio, se delitiará, y el proceso de delitiación se vuelve cada vez más difícil y, por lo tanto, la impedancia aumenta. Por lo tanto, cuando pasa la corriente, aumenta la potencia de generación de calor y la temperatura de la capa de unión aumenta más rápido, por lo que aumenta el volumen del material polimérico en la capa de material activo subyacente y la red conductora compuesta por el material conductor en la capa de material activo subyacente se "destruye" y, por lo tanto, aumenta la resistencia en la capa de unión. Por lo tanto, se puede mejorar el rendimiento de seguridad de sobrecarga de la batería.

[0058] (2) aportar capacidad de carga y descarga. Dado que un material electroquímicamente activo (es decir, un primer material activo positivo) puede aportar cierta capacidad de carga y descarga a la temperatura normal de funcionamiento de la batería, el efecto de la capa de material activo positivo subyacente sobre el rendimiento electroquímico, como la capacidad de la batería a la temperatura normal de funcionamiento se puede reducir al mínimo.

[0059] El primer material activo positivo puede seleccionarse de al menos uno de óxido de litio y cobalto, óxido de litio y níquel manganeso y cobalto, óxido de litio y níquel manganeso y aluminio, fosfato de litio y hierro, fosfato de litio y vanadio, fosfato de litio y cobalto, fosfato de litio y manganeso, fosfato de litio y manganeso, fosfato de hierro, silicato de litio y hierro, silicato de litio y vanadio, silicato de litio y cobalto, silicato de litio y manganeso, espinela, óxido de litio y manganeso, espinela, óxido de litio, níquel y manganeso, titanato de litio o un revestimiento de carbono conductor modificado sobre el material anterior, un revestimiento de metal conductor modificado sobre el material anterior o un revestimiento de polímero conductor modificado por encima del material. El primer material activo positivo es preferiblemente al menos uno de fosfato de hierro y litio, fosfato de vanadio y litio, fosfato de cobalto y litio, fosfato de manganeso y litio, fosfato de hierro y manganeso y litio o revestimiento de carbono conductor modificado con los materiales anteriores, revestimiento de metal conductor modificado con los materiales anteriores o revestimiento de polímero conductor modificado por encima de los materiales. Dos razones son que el fosfato de litio y hierro, el fosfato de litio y vanadio, el fosfato de litio y cobalto, el fosfato de litio y manganeso, el fosfato de litio y hierro y manganeso y similares tienen un alto rendimiento de seguridad y no liberan oxígeno cuando se sobrecargan; y que en relación con el óxido de litio y cobalto, el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto y otros materiales, el aumento de la resistencia de los materiales anteriores es mayor cuando se sobrecargan, de modo que la capa de imprimación, es decir, la capa de material activo positivo subyacente genera más calor, para convertir el positivo subyacente capa de material activo para "realizar" efecto PTC rápidamente.

[0060] Cuando el tamaño de partícula del primer material activo positivo es demasiado pequeño, tendrá un área de superficie específica aumentada y, por lo tanto, aumentará la reacción secundaria; cuando el tamaño de partícula del primer material activo positivo es demasiado grande, el espesor de aplicación de la capa de material activo positivo subyacente es demasiado grande y el recubrimiento no es fácil de uniformar. Preferiblemente, el diámetro medio de partícula D del primer material activo positivo en la capa de material activo positivo subyacente cumple la relación de 100 nm < D < 10 |jm, más preferiblemente 1 jm < D < 6 jm . Cuando el tamaño de partícula del primer material activo positivo está en el rango anterior, también puede mejorar el efecto de bloqueo de la red conductora a alta temperatura, mejorando así la velocidad de respuesta de la capa de material activo positivo subyacente.

[0061] También se prefiere que el primer material activo positivo en la capa de material activo positivo subyacente tenga un área de superficie específica (BET) de no más de 500 m2/g. Cuando aumenta el área de superficie específica del primer material activo positivo, la reacción lateral aumentará y, por lo tanto, el rendimiento de la batería se verá afectado. Además, en el caso de que el área de superficie específica del primer material activo positivo sea demasiado grande, será necesario consumir una mayor proporción de aglutinante, lo que provocará que la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente, el colector de corriente y la capa superior de material activo positivo debe reducirse y la tasa de crecimiento de la resistencia interna debe ser alta. Cuando el área de superficie específica (BET) del primer material activo positivo no es superior a 500 m2/g, se puede proporcionar un mejor efecto general.

[0062] Como mejora adicional de la presente invención, cuando la conductividad a del primer material activo positivo satisface 10-3 S/m < a < 102 S/m, produciría un beneficio adicional. Los inventores han descubierto que la adición del primer material activo positivo afecta el rendimiento conductivo de la capa de unión, lo que a su vez puede afectar la conductividad de toda la placa de electrodos. Cuando la conductividad a del primer material activo positivo satisface 10-3 S/m < a < 102 S/m, se puede mejorar la conductividad de la capa de material activo positivo subyacente a la temperatura normal de la batería. Si la conductividad a del primer material activo positivo es demasiado pequeña, la resistencia interna inicial y la tasa de aumento de la resistencia interna de la capa de material activo positivo subyacente aumentarán rápidamente; si el a es demasiado alto, la red conductora no se corta fácilmente, lo que no contribuye a mejorar el rendimiento de seguridad en términos de sobrecarga y penetración de clavos.

[0063] Los expertos en la técnica pueden entender que si la conductividad a de algunos primeros materiales activos positivos no satisface 10-3 S/m < a < 102 S/m, puede satisfacer el requisito anterior mediante la modificación del material común o medios de modificación utilizados en la técnica.

[0064] En tercer lugar, los inventores han encontrado que controlar el contenido del primer material conductor en la capa de material activo positivo subyacente es beneficioso para optimizar aún más los rendimientos de seguridad de la capa de material activo positivo subyacente.

[0065] Además del primer material polimérico y el primer material activo positivo, la capa de material activo positivo subyacente dispuesta entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo superior comprende además un primer material conductor.

[0066] Para garantizar que la batería pueda realizar una reacción electroquímica en condiciones normales de funcionamiento, la capa de material activo positivo subyacente debe contener una cierta cantidad de material conductor. Si el contenido del material conductor es demasiado bajo, no conduce a la reacción electroquímica de la batería en condiciones normales de funcionamiento y la resistencia interna es demasiado grande; si el contenido del material conductor es demasiado alto, la red conductora no se daña fácilmente, lo que es una desventaja para mejorar el rendimiento de seguridad de sobrecarga de la batería.

[0067] En la presente invención, el porcentaje en peso C% del primer material conductor cumple 5% en peso < C% < 25% en peso, preferiblemente 5% en peso < C% < 20% en peso con respecto al peso total de la capa de material activo positivo subyacente.

[0068] Preferiblemente, la relación en peso del primer material polimérico al primer material conductor es 2 o más, más preferiblemente la relación en peso anterior es 3 o más y 8 o menos.

[0069] El primer material conductor puede seleccionarse de al menos uno de un material conductor a base de carbono, un material metálico conductor y un material polimérico conductor, en el que el material basado en carbono conductor se selecciona de al menos uno de negro de carbón conductor, negro de acetileno, grafito, grafeno, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono; el material metálico conductor se selecciona de al menos uno de polvo de Al, polvo de Ni y polvo de oro; y el material de polímero conductor se selecciona de al menos uno de politiofeno conductor, polipirrol conductor y polianilina conductora. Los primeros materiales conductores pueden usarse solos o en combinación de dos o más.

[0070] Los primeros materiales conductores se utilizan típicamente en forma de polvos o gránulos. El tamaño de partícula puede ser de 5 nm a 500 nm, por ejemplo, de 10 nm a 300 nm, de 15 nm a 200 nm, de 15 nm a 100 nm, de 20 nm a 400 nm, de 20 nm a 150 nm, o similar, dependiendo del entorno de aplicación específico.

[0071] La capa subyacente de material activo positivo de la presente invención se puede formar mediante un método convencional. Por ejemplo, la capa de material activo positivo subyacente se puede obtener disolviendo un primer material polimérico, un primer material conductor, un primer material activo positivo y, opcionalmente, otros agentes auxiliares en un disolvente y agitándolos para formar una suspensión, y luego aplicando la suspensión sobre un colector de corriente seguido de calentamiento y secado.

[0072] En algunas formas de realización preferidas de la presente invención, la presente capa de material activo positivo subyacente puede consistir esencialmente en el primer material polimérico que incluye una matriz de capa de unión y un aglutinante opcional, el primer material conductor y el primer material activo positivo, es decir, no contiene una cantidad significativa (por ejemplo, un contenido de < 3 %, < 1 % o < 0,5 %) de otros componentes.

[0073] En la placa de electrodo positivo de la presente invención, la capa de material activo positivo subyacente se adhiere directamente al colector de corriente y se dispone entre el colector de corriente y la capa superior de material activo positivo. El espesor H de la capa de material activo positivo subyacente se puede determinar razonablemente de acuerdo con las necesidades reales. El grosor H de la capa subyacente de material activo positivo normalmente no es superior a 40 |jm, preferentemente no superior a 25 |jm, más preferentemente no superior a 20 |jm, 15 |jm o 10 |jm. El espesor de la capa de material activo positivo subyacente es normalmente superior o igual a 1 jim, preferentemente superior o igual a 2 jim, y más preferentemente superior o igual a 3 jim. Si el grosor es demasiado pequeño, no es suficiente para garantizar que la capa de material activo positivo subyacente tenga el efecto de mejorar el rendimiento de seguridad de la batería; si es demasiado grande, la resistencia interna de la batería aumentará considerablemente, lo que afectará el rendimiento electroquímico de la batería durante el funcionamiento normal. Preferiblemente, 1 jim < H < 20 jim, más preferiblemente 3 jim < H < 10 jim.

[0074] Normalmente, la capa de material activo positivo subyacente y la capa de material activo positivo superior no se separan fácilmente después del recubrimiento y secado. Por lo tanto, en la presente invención, la capa de material activo positivo subyacente y la capa de material activo positivo superior se denominan colectivamente capa de película. Por lo tanto, la fuerza de unión entre la capa de película y el colector de corriente es equivalente a la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente y el colector de corriente. Preferiblemente, la fuerza de unión entre la capa de material activo positivo subyacente y el colector de corriente es preferiblemente de 10 N/m o más. Una fuerza de unión más grande puede garantizar que la capa de material activo positivo subyacente envuelva de manera efectiva y confiable el colector de corriente y las rebabas de metal generadas en el colector de corriente en condiciones anormales, como la penetración de clavos.

[0075] Los inventores también han encontrado que en la presente invención, el alargamiento de la capa de película tiene cierta influencia en el rendimiento de seguridad de la placa de electrodos en el caso de penetración de clavos.

[0076] Para la capa de material activo positivo de la batería de iones de litio convencional (es decir, una capa de película sin la capa de material activo positivo subyacente), su alargamiento generalmente no es superior al 1 %, y no puede funcionar para envolver rebabas de metal, por lo tanto, desnudas. las rebabas de metal pueden provocar un cortocircuito en el interior de la batería. De acuerdo con la placa de electrodo positivo de la presente invención, el alargamiento de la capa de película se mejora en gran medida debido a la introducción de la capa de material activo positivo subyacente, que puede envolver las rebabas de metal que pueden generarse en el colector de corriente para evitar que ocurra un cortocircuito en la batería, lo que mejora en gran medida el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración de clavos.

[0077] Como mejora adicional de la presente invención, la capa de película tiene un alargamiento del 30% o más, preferiblemente del 80% o más. La ventaja de la mayor elongación es que en una situación anormal, como la penetración de clavos, la capa de película con mayor elongación puede envolver las rebabas de metal que pueden generarse en el colector de corriente para evitar que se produzca un cortocircuito en la batería, mejorando así en gran medida el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración de clavos.

[0078] El alargamiento de la capa de película se puede ajustar cambiando el tipo, la cantidad relativa, el peso molecular, el grado de reticulación y similares del primer material polimérico en la capa subyacente de material activo positivo. Si se aumenta el contenido del primer material polimérico en la capa de material activo positivo subyacente, es inevitablemente beneficioso para la expansión de la capa de película. Sin embargo, si el contenido del primer material polimérico en la capa de material activo positivo subyacente es demasiado grande, el contenido del material conductor será relativamente bajo, provocando así un gran aumento en la DCR de la batería durante el funcionamiento normal. Por lo tanto, se prefiere que la capa de película tenga un alargamiento del 80% o más y del 300% o menos.

II. Capa de material activo positivo superior

[0079] La capa de material activo positivo superior utilizada en la placa de electrodo positivo de la presente invención puede ser las capas convencionales de material activo positivo comúnmente utilizadas en la técnica, que también comprende un material activo positivo (un segundo material activo positivo), un aglutinante (un segundo polímero material) y un material conductor (un segundo material conductor). La composición de la capa de material activo positivo superior anterior es la misma que la de la capa de material activo positivo convencional utilizada en la placa de electrodo positivo anterior, cuya constitución y proceso de preparación son bien conocidos en la técnica. Sin embargo, existe un límite en el contenido de cada componente en la capa superior de material activo positivo. Basado en el peso total de la capa superior de material activo positivo, el porcentaje en peso del segundo material activo positivo es A'%, el porcentaje en peso del segundo material polimérico es B'% y el peso del segundo material conductor es C' %, que cumple las siguientes relaciones: A% < A'%, B% > B'% y C% > C'%.

[0080] Los expertos en la técnica pueden determinar razonablemente el rango de A'%, B'%, C'% de acuerdo con A%, B%, C% de la capa de material activo positivo subyacente. Su rango puede ser, por ejemplo, como sigue: el segundo material activo positivo satisface 90 % en peso < A'% < 99 % en peso, el segundo material polimérico satisface 0,5 % en peso < B' % < 5 % en peso, y el segundo material conductor el material satisface 0,5 % en peso < C % < 5 % en peso.

[0081] En la presente invención, los tipos de material polimérico, de material activo positivo y de material conductor utilizados en la capa de material activo positivo subyacente y en la capa de material activo positivo superior pueden ser diferentes o iguales (o parcialmente iguales).

[0082] El material activo positivo en la capa de material activo positivo superior puede ser varios materiales activos positivos para preparar un electrodo positivo de batería secundaria de iones de litio conocidos por los expertos en la técnica. Por ejemplo, el material activo positivo es un óxido de metal compuesto que contiene litio, como LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4, uno o más de óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso (como LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2) y uno o más de óxido de litio, níquel y manganeso.

[0083] El segundo material polimérico (aglutinante) en la capa superior de material activo positivo puede ser, por ejemplo, un aglutinante convencional como PVDF, PVDC, SBR, CMC, poliacrilato, policarbonato, óxido de polietileno o similar.

[0084] El segundo material conductor en la capa superior de material activo positivo puede ser, por ejemplo, un agente conductor convencional como al menos uno de negro de carbón conductor, negro de acetileno, grafito, grafeno, nanotubos de carbono y nanofibras de carbono.

III. Colector de corriente

[0085] Para el colector de corriente, se pueden usar los materiales comunes en la técnica, preferiblemente colectores de corriente metálicos, tales como copos de metal o láminas metálicas de acero inoxidable, aluminio, cobre, titanio o similares. El colector de corriente suele tener un espesor de 4 pm ~ 16 pm.

[0086] Preferiblemente, el colector de corriente es un colector de corriente poroso que contiene aluminio (por ejemplo, una hoja de aluminio poroso). El uso de papel de aluminio poroso puede reducir la probabilidad de que se produzcan rebabas de metal y reducir aún más la probabilidad de que se produzca una reacción aluminotérmica grave en una situación anómala, como el clavado. Por lo tanto, el rendimiento de seguridad de la batería puede mejorarse aún más. Además, el uso de papel de aluminio poroso también puede mejorar la infiltración del electrolito en la placa del electrodo y, por lo tanto, mejorar el rendimiento dinámico de la batería de iones de litio. La capa de material activo positivo subyacente puede cubrir la superficie de la hoja de aluminio porosa para evitar fugas de la capa de material activo superior durante el proceso de recubrimiento.

[0087] Además, teniendo en cuenta el rendimiento de seguridad durante la penetración del clavo, el alargamiento a la rotura del colector de corriente tiene una gran influencia en el rendimiento de seguridad de la batería. Si el alargamiento a la rotura del colector de corriente es demasiado grande, las rebabas de metal serán más grandes cuando se pinchen, lo que no contribuye a mejorar el rendimiento de seguridad de la batería. Por el contrario, si el alargamiento a la rotura del colector de corriente es demasiado pequeño, es probable que se produzca una rotura durante el procesamiento, como la compactación de placas o cuando la batería se aprieta o choca, degradando así la calidad o el rendimiento de seguridad de la batería. Por lo tanto, para mejorar aún más el rendimiento de seguridad, en particular durante la penetración de clavos, el alargamiento a la rotura 8 del colector de corriente no debe ser superior al 4 % ni inferior al 0,8 %. El alargamiento a la rotura del colector de corriente de metal se puede ajustar cambiando la pureza, el contenido de impurezas y los aditivos del colector de corriente de metal, el proceso de producción de palanquilla, la velocidad de laminación, el proceso de tratamiento térmico y similares.

IV. Placa de electrodo positivo

[0088] La placa de electrodo positivo de la batería según la presente invención se puede formar mediante un método convencional. Por ejemplo, el primer material activo positivo, el primer material polimérico, el primer material conductor y, opcionalmente, otros agentes auxiliares se disuelven en un solvente con agitación para formar una suspensión, y luego la suspensión se aplica sobre el colector de corriente seguido de calentamiento y secado, obteniendo así la capa subyacente de material activo positivo. Luego, el segundo material activo positivo, el segundo material polimérico, el segundo material conductor y, opcionalmente, otros agentes auxiliares se disuelven en un solvente con agitación para formar una suspensión, y luego la suspensión se aplica sobre la capa de material activo positivo subyacente seguida de calentamiento y secado, obteniendo así la capa superior de material activo positivo. Luego, el colector de corriente que contiene la capa de material activo positivo subyacente y el activo positivo superior La capa de material se somete a un tratamiento posterior tal como prensado en frío, recorte, corte y similares para obtener una placa de electrodo positivo deseada.

[0089] Los expertos en la técnica apreciarán que varias definiciones o rangos preferidos de la selección de componentes, contenido de componentes y propiedades fisicoquímicas del material (espesor, tamaño de partícula, área de superficie específica, alargamiento a la rotura, etc.) en las diversas formas de realización de la presente invención mencionada anteriormente se puede combinar arbitrariamente. Las formas de realización combinadas todavía están dentro del alcance de la invención y se consideran parte de la descripción.

V. La batería actual

[0090] La batería presente comprende la placa de electrodo positivo como se mencionó anteriormente, un separador y una placa de electrodo negativo. La placa de electrodos negativos para usar junto con la placa de electrodos positivos de la presente invención se puede seleccionar de varias placas de electrodos negativos convencionales en la técnica, y la constitución y preparación de las mismas son bien conocidas en la técnica. Por ejemplo, la placa de electrodo negativo puede comprender un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo negativo dispuesta sobre el colector de corriente de electrodo negativo, y la capa de material activo negativo puede comprender un material activo negativo, un aglutinante, un material conductor y similares. El material activo negativo es, por ejemplo, un material carbonoso como el grafito (grafito artificial o grafito natural), negro de carbón conductor, fibra de carbono o similar, un metal o un material semimetálico como Si, Sn, Ge, Bi, Sn, In, o una aleación de los mismos, y un nitruro que contiene litio o un óxido que contiene litio, un metal de litio o una aleación de litio y aluminio.

[0091] El separador utilizado en la batería de la presente invención puede seleccionarse entre varios separadores comúnmente utilizados en la técnica.

[0092] La batería de la presente invención típicamente también comprende un electrolito. Pueden usarse varios electrolitos usados comúnmente en la técnica, tales como soluciones de sales electrolíticas en disolventes no acuosos. La sal de litio electrolítica se puede seleccionar de uno o más de hexafluorofosfato de litio (LiPF6), perclorato de litio, tetrafluoroborato de litio, hexafluoroarseniato de litio, haluro de litio, cloroaluminato de litio y fluoroalquilsulfonato de litio. El disolvente orgánico puede seleccionarse entre carbonatos de cadena, carbonatos cíclicos y una mezcla de los mismos. El carbonato de cadena puede ser al menos uno de carbonato de dimetilo (CDM), carbonato de dietilo (CDE), carbonato de metilo y etilo (CME), carbonato de propilo y metilo (CPM), carbonato de dipropilo (CDP) y otros ésteres orgánicos similares a cadenas que contienen flúor, azufre o un enlace insaturado. El carbonato cíclico puede ser uno o más de carbonato de etileno (CE), carbonato de propileno (CP), carbonato de vinileno (CV), Y-butirolactona (y-BL), sultona y otros ésteres orgánicos cíclicos que contienen flúor, azufre o un enlace insaturado.

[0093] La batería de la presente invención puede ser una batería primaria o una batería secundaria. La batería de la presente invención puede ser una batería de iones de litio o una batería de iones de sodio, preferiblemente una batería de iones de litio, tal como una batería primaria de iones de litio o una batería secundaria de iones de litio. Además del uso de la placa de electrodo positivo como se ha descrito anteriormente, los métodos de construcción y preparación de estas baterías son conocidos per se. Debido al uso de la placa de electrodo positivo como se ha descrito anteriormente, la batería puede tener una seguridad (por ejemplo, durante la penetración de clavos) y un rendimiento eléctrico mejorados. Además, la placa de electrodo positivo según esta solicitud se puede procesar fácilmente, de manera que el coste de fabricación de la batería se puede reducir utilizando la placa de electrodo positivo según la presente invención.

Ejemplos

[0094] Para hacer más claros los objetos, las soluciones técnicas y los efectos técnicos beneficiosos de la presente invención, la presente invención se describirá con más detalle a continuación con referencia a las formas de realización. Sin embargo, debe entenderse que las formas de realización de la presente invención solo pretenden ser ilustrativas de la presente invención y no pretenden limitar la invención, y las formas de realización de la presente invención no se limitan a las formas de realización proporcionadas en la especificación. Las condiciones experimentales no indicadas en los ejemplos pueden referirse a condiciones convencionales o a las condiciones recomendadas por el proveedor del material o del equipo.

1. Método de preparación

[0095] Los electrodos y baterías en los ejemplos respectivos y ejemplos comparativos se prepararon como sigue a menos que se especifique lo contrario.

1.1 Preparación de la placa de electrodo positivo

1) Aplicación de la capa de material activo subyacente

[0096] Una cierta proporción de un primer material polimérico que incluye una matriz de capa de unión y un aglutinante opcional, un primer material conductor, un primer material activo positivo (o una carga inorgánica) se mezcló con N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente con agitación uniforme, que luego se revistió en ambos lados del colector de corriente de metal, seguido de secado a 85 °C para obtener una capa de unión.

2) Aplicación de la capa de material activo superior

[0097] A continuación, se mezcló el 90 % en peso de un segundo material activo positivo, el 5 % en peso de SP (un segundo material conductor) y el 5 % en peso de PVDF (un segundo material polimérico) con NMP como disolvente con agitación uniforme, que luego se revistió sobre el material activo positivo subyacente del colector de corriente preparado de acuerdo con el método anterior seguido de secado a 85°C para obtener una capa superior de material activo positivo.

3) Preparación de la placa de electrodos

[0098] A continuación, el colector de corriente con dos capas de material activo positivo fue prensado en frío, luego recortado, cortado y pelado, seguido de secado al vacío a 85°C durante 4 horas. Después de la soldadura, se obtuvo la placa de electrodo positivo que cumple con los requisitos de la batería secundaria.

[0099] Los materiales principales utilizados en los ejemplos específicos fueron los siguientes:

[0100] Aglutinante utilizado en la capa de material activo subyacente: PVDF (Fabricante "Solvay", modelo 5130);

[0101] Matriz de la capa de unión: poliacrilonitrilo, poliacrilonitrilo-acrilato, poliacrilato;

[0102] Primer material conductor (agente conductor): Super-P (TIMCAL, Suiza, abreviado como SP);

[0103] Primer material activo positivo: fosfato de hierro y litio (abreviado como LFP), fosfato de hierro y litio modificado con recubrimiento de carbono (abreviado como LFP/C), titanato de litio modificado con recubrimiento de carbono (abreviado como Li4Ti5O12/C);

Relleno inorgánico: alúmina; y

[0104] Segundo material activo positivo: NCM811 (LiNi0,sCo0,1Mn0,1O2).

[0105] Los materiales anteriores eran materiales de uso común en la industria de las baterías de litio que pueden estar disponibles comercialmente de los proveedores correspondientes.

1.2 Preparación de la placa de electrodos negativos

[0106] La placa de electrodos negativos se preparó de la siguiente manera: el material activo grafito, el agente conductor Super-P, el espesante CMC, el aglutinante SBR se añadieron al agua desionizada como disolvente en una relación de masa de 96,5:1,0:1,0:1,5 para formar una suspensión de ánodo; luego la suspensión se revistió sobre la superficie del colector de corriente del electrodo negativo en forma de lámina de cobre y se secó a 85 °C, luego se recortó, cortó y decapado, seguido de secado al vacío a 110 °C durante 4 horas. Después de la soldadura, se obtuvo la placa del electrodo negativo que cumple con los requisitos de la batería secundaria.

1.3 Preparación del e lectrolito

[0107] Se mezclaron carbonato de etileno (CE), carbonato de metilo y etilo (CME) y carbonato de dietilo (CDE) en una relación de volumen de 3:5:2 para obtener una mezcla de disolventes de CE/CME/CDE. seguido de disolver la sal de litio LiPF6 completamente seca en el solvente orgánico mixto a una concentración de 1 mol/L para preparar un electrolito. 1.4 Preparación de la batería

[0108] Se usó como separador una película de polipropileno con un espesor de 12 pm, y se apilaron en orden la placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo, de manera que el separador quedó intercalado entre ellos. la placa del electrodo positivo y la placa del electrodo negativo, y luego la pila se enrolló en un núcleo de batería desnudo. Después de hornear al vacío a 75°C durante 10 h, se inyectó el electrolito (preparado como se describe en "Preparación de electrolito" anteriormente) seguido de envasado al vacío y reposando durante 24 h. Después de eso, el núcleo de la batería se cargó a 4,2 V con una corriente constante de 0,1 C y luego se cargó con un voltaje constante de 4,2 V hasta que la corriente cayó a 0,05 C y luego se descargó a 3,0 V con una corriente constante de 0.1C. Los procesos de carga y descarga anteriores se repitieron dos veces. Finalmente, el núcleo de la batería se cargó a 3,8 V con una corriente constante de 0,1 C, completando así la preparación de la batería secundaria.

2. Pruebas para el desempeño de los materiales

[0109] En cada uno de los ejemplos y ejemplos comparativos, los parámetros de propiedades físicas de los materiales fueron medidos por el método común en la técnica, a menos que se especifique lo contrario.

[0110] Se probaron algunos parámetros específicos usando los siguientes métodos.

2.1 Tamaño de partículas

[0111] La muestra de potencia se dispersó en un medio dispersante (agua destilada), que se midió con un analizador de tamaño de partículas láser Malvern MS20005 veces y se promedió en unidades de pm.

2.2 BET (área de superficie específica)

[0112] El área de superficie específica de la muestra de polvo del material de prueba se midió con un probador de superficie específica Quadrasorb SI 5 veces y se promedió en unidades de m2/g.

2.3 Fuerza de unión entre la capa de película y el colector de corriente

[0113] La placa de electrodos que contenía una capa de película en ambos lados del colector de corriente se cortó en una muestra a ensayar con una anchura de 2 cm y una longitud de 15 cm. Un lado de la muestra a ensayar se adhirió uniformemente a una placa de acero inoxidable a 25°C bajo presión normal utilizando cinta adhesiva de doble cara 3M. Un extremo de la muestra a ensayar se fijó en una máquina de tracción GOTECH, y la capa de película de la muestra a ensayar se desprendió del colector de corriente utilizando la máquina de tracción GOTECH, en la que se leyó la fuerza de tracción máxima de acuerdo con los datos. diagrama de la fuerza de tracción y el desplazamiento. El valor resultante (en la unidad N) se dividió por 0,02 para calcular la fuerza de unión (N/m).

2.4 Alargamiento a la rotura del colector de corriente

[0114] Se tomaron dos muestras con una longitud de 200 mm y una anchura de 15 mm del colector de corriente. A continuación, la muestra se montó en una máquina de tracción (modelo AI7000) y se promediaron las dos pruebas como resultado de la prueba. Registre la longitud inicial L0 y ponga en marcha la máquina de tracción, hasta que la muestra se rompa, y lea el desplazamiento L1 de la muestra al romperse de la máquina de tracción. Alargamiento a la rotura = (L1-L0)/L0 * 100%.

2.5 Espesor del colector de corriente, espesor del revestimiento y espesor de la capa de película

[0115] El espesor del colector de corriente se midió con un micrómetro en 5 puntos y se promedió.

[0116] Espesor del recubrimiento y espesor de la capa de película: primero mida el espesor del colector de corriente y luego mida el espesor total del colector de corriente con el recubrimiento. La diferencia entre los dos valores se usó como el espesor del recubrimiento. Se utilizó un método similar para el espesor de la capa de película.

2.6 Agrietamiento del revestimiento

[0117] Después de secar y obtener una capa de material activo positiva, si no se observaron grietas en la placa de electrodos de 100 m2, se definió como sin grietas; si el número de ocurrencias de grietas en la placa de electrodos de 100 m2 < 3, se definió como grieta leve; si el número de ocurrencias de grietas en la placa de electrodos de 100 m2 fue > 3, se definió como agrietamiento severo.

2.7 Solubilidad del material polimérico en disolvente de aceite

[0118] El material polimérico se transformó en una película aglutinante que tenía un espesor de aproximadamente 7 pm, luego se cortó en tiras de 20 mm*50 mm, se pesó y se registró como M1;

[0119] La película de unión se colocó en disolvente NMP (N-metilpirrolidona), se ajustó a 130 °C durante 5 min, se sacó y se secó al vacío a 100 °C. Después del secado, se pesó y registró como M2;

[0120] Luego se calculó la solubilidad como = (M1-M2) / M1 * 100%

[0121] En la presente invención, por conveniencia de comparación, se usó la solubilidad de PVDF (fabricante "Solvay", modelo 5130) como control, y se registró como 100%. Se registró la relación entre la solubilidad de otros materiales y la solubilidad de PVDF.

2.8 Alargamiento de la capa de película

[0122] Eliminación del colector de corriente de la placa de electrodos: saque la placa de electrodos positiva del núcleo de la batería y agregue el electrolito, de modo que la placa del electrodo quede completamente sumergida en el electrolito, que se almacenó a 90 °C durante más de 48 h, y luego se tomó afuera. Después de eso, la capa de película de la placa del electrodo positivo se puede despegar del colector de corriente.

[0123] La capa de película resultante se usó para preparar una muestra que tenía una anchura de 20 mm y una longitud de 50 mm. A continuación, la muestra se montó en una máquina de tracción (modelo AI7000) y se registró la longitud inicial L0. Inicie la prueba de tracción hasta que la muestra se rompa. El desplazamiento L1 de la muestra a la rotura se leyó en la máquina de tracción. El alargamiento = (L1-L0) / L0 * 100%.

3. Prueba de rendimiento de la batería

[0124] Los rendimientos de seguridad de las baterías secundarias de varios ejemplos y ejemplos comparativos se evaluaron utilizando GBT31485-2015 "Requisitos de seguridad y métodos de prueba para batería de tracción de vehículos eléctricos", y se registraron los resultados de la prueba.

3.1 Prueba de perforación:

[0125] La batería secundaria se cargó completamente al voltaje de corte de carga con una corriente de 1 C y luego se cargó con un voltaje constante hasta que la corriente cayó a 0,05 C. Después de eso, se terminó la carga. Se usó una aguja de acero resistente a altas temperaturas de $5-10 mm (su punta tenía un ángulo cónico de 45°) para perforar la placa de la batería a una velocidad de 25 mm/s en la dirección perpendicular a la placa de la batería. La posición de punción debe estar cerca del centro geométrico de la superficie a perforar, la aguja de acero permaneció en la batería y luego observe si la batería tenía una indicación de quema o explosión.

Se midieron 20 muestras de batería con la prueba anterior.

3.2 Prueba de sobrecarga:

[0126] La batería secundaria se cargó completamente al voltaje de corte de carga con una corriente de 1 C y luego se cargó con un voltaje constante hasta que la corriente cayó a 0,05 C. Después de eso, se terminó la carga. Luego, después de cargar con una corriente constante de 1 C para alcanzar 1,5 veces el voltaje de corte de carga o después de cargar con una corriente constante de 1 C durante 1 hora, se terminó la carga.

Se midieron 20 muestras de batería con la prueba anterior.

3.3 Prueba de rendimiento de ciclo:

[0127] Las condiciones de prueba para la prueba de rendimiento de ciclo fueron las siguientes: la batería secundaria se sometió a una prueba de ciclo 1C/1C a 25 °C en la que el rango de voltaje de carga y descarga fue de 2,8 a 4,2 V. La prueba finalizó cuando la capacidad se atenuó al 80% de la capacidad específica de la primera descarga.

3.4 Prueba de crecimiento de resistencia de CC

[0128] La batería secundaria se cargó por completo al voltaje de corte de carga con una corriente de 1 C y luego se cargó con un voltaje constante hasta que la corriente se redujo a 0,05 C. Después de eso, la carga se terminó y se probó la resistencia de CC del núcleo de la batería (descargando con una corriente de 4 C durante 10 s). Luego, el núcleo de la batería se colocó a 130 °C durante 1 hora, luego se probó la resistencia de CC y se calculó el crecimiento de la resistencia de CC. Luego, el núcleo de la batería se colocó a 130 °C durante 2 h, luego se probó la resistencia de CC y se calculó el crecimiento de la resistencia de CC.

3.5 Prueba DCR

[0129] La batería secundaria se ajustó al 50 % SOC con una corriente de 1 C a 25 °C, y se registró el voltaje U1. Luego, se descargó con una corriente de 4 C durante 30 segundos y se registró el voltaje U2. DCR = (U1-U2)/4C.

[0130] En la presente invención, por conveniencia de comparación, la DCR del núcleo de la batería en la que el material polimérico solo contiene PVDF se usó como control, y se registró como 100 %, y la DCR de los otros núcleos de la batería y las proporciones de los mismos se calcularon y registraron.

4. Resultados de la prueba de rendimiento

4.0 Solubilidad de la matriz de la capa de unión

[0131] Se seleccionaron diferentes materiales poliméricos y se midió la solubilidad como se describe en "2.7 Solubilidad en NMP a 130°C durante 5 min". Los resultados son los siguientes:

Solubilidad en NMP a 130°C durante 5 min.

[0132] Los resultados anteriores muestran que el poliacrilonitrilo, el poliacrilonitrilo-acrilato y el poliacrilato son todos materiales poliméricos dispersables en aceite que tienen una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 min, que es el 30 % o menos de la solubilidad de PVDF en las mismas condiciones. Estos materiales se pueden usar como material de matriz de la capa de unión en el primer material polimérico de la presente invención.

4.1 Rendimiento de protección de la capa de material activo positivo subyacente y su efecto sobre el rendimiento de la batería

[0133] Para confirmar el rendimiento de protección de la capa de material activo positivo subyacente, la capa de material activo positivo subyacente correspondiente, la placa de electrodo positivo, la placa de electrodo negativo y la batería fueron preparados con los materiales y cantidades específicos que se enumeran en la Tabla 1-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Pruebas de rendimiento de la batería". Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (20 muestras para la prueba de perforación y la prueba de sobrecarga) y se probaron de forma independiente. Los resultados finales de la prueba se promediaron y se muestran en la Tabla 1-2.

[0134] En la prueba, la placa de electrodo convencional CPlaca P se preparó con el método descrito en "1.1 Preparación de la placa de electrodo positivo", pero no se proporcionó la capa subyacente de material activo positivo. Es decir, se aplicó directamente un material activo superior positivo sobre el colector de corriente. La placa de electrodo convencional Cplaca N se preparó de acuerdo con el método descrito en "1.2 Preparación de la placa de electrodo negativo".

Tabla 1-2: Actuaciones de baterías de iones de litio en las que las placas 1-3 no están de acuerdo con la presente invención

[0135] Los datos de la Tabla 1-1 y la Tabla 1-2 indicaron que

(1) si un material polimérico (por ejemplo, PVDF) que tiene una gran disolución o hinchamiento se utiliza como material de matriz de la capa de material activo positivo subyacente, pueden producirse grietas y deterioro por DCR de la batería. El material polimérico que tiene una disolución y un hinchamiento relativamente pequeños, como el poliacrilonitrilo o similar, como material de matriz de la capa subyacente de material activo positivo, obviamente puede resolver los problemas anteriores. Sobre la placa de electrodo positivo convencional, aquellas con la capa de material activo positivo subyacente compuesta por material polimérico que tiene una disolución e hinchamiento relativamente pequeños, como el poliacrilonitrilo, también pueden mejorar significativamente el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración del clavo;

(2) Para la placa de electrodo en la que el primer material activo positivo (LFP/C) no se agrega a la capa de material activo positivo subyacente, ya que la capa de material activo positivo subyacente se deforma o destruye, no se puede asegurar el efecto antiperforación de la placa de electrodo. La capa de material activo positivo subyacente con el primer material activo positivo puede mejorar efectivamente el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración de los clavos.

[0136] Teniendo en cuenta de manera integral factores tales como el rendimiento de penetración de clavos, el agrietamiento y la resistencia de la batería DCR, las baterías 3, 4 y 5 que usan las placas de electrodos 1, 2 y 3 tienen el rendimiento más equilibrado que tiene un rendimiento de seguridad relativamente bueno durante la penetración de los clavos mientras no se produzca agrietamiento del revestimiento y la DCR sea aceptable.

4.2 Efecto del contenido de cada componente contenido en la capa de material activo positivo subyacente

[0137] Con el fin de estudiar más a fondo el efecto del contenido de cada componente contenido en la capa de material activo positivo subyacente, la correspondiente capa de material activo positivo subyacente, la placa del electrodo positivo, la placa del electrodo negativo y la batería se prepararon con los materiales y cantidades específicos enumerados en la Tabla 2-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y luego se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Prueba de rendimiento de la batería". Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (20 muestras para la prueba de pinchazo o prueba de sobrecarga) y se probaron de forma independiente. Los resultados finales de la prueba se promediaron y se muestran en la Tabla 2-2.

Tabla 2-2: Rendimiento de las baterías de iones de litio en las que la placa 1, las placas 1-4 a 1-9 no están de acuerdo con la presente invención

[0138] Los datos en la Tabla 2-1 y la Tabla 2-2 muestran que: (1) Si el contenido del primer material activo positivo es demasiado bajo, la capa de material activo positivo subyacente se deforma fácilmente y su estabilidad no es alta, por lo que el rendimiento de seguridad de la batería no se puede mejorar por completo; si el contenido del primer material activo positivo es demasiado alto, el contenido del material de la matriz de la capa de unión es demasiado bajo, de modo que la ductilidad de la capa de material activo positivo subyacente disminuye y la capa de material activo positivo subyacente no puede ejercer su efecto de mejora del rendimiento de seguridad durante la penetración del clavo; (2) el primer material conductor tiene una gran influencia en la resistencia interna y la polarización de la batería, por lo que afectaría el ciclo de vida de la batería. Cuanto mayor sea el contenido del primer material conductor, menor será la resistencia interna y la polarización de la batería, por lo que el ciclo de vida será mejor.

[0139] Se ha encontrado a través de experimentos que el rango de contenido apropiado de cada componente en la capa de material activo positivo subyacente es el siguiente:

el porcentaje en peso del primer material polimérico es del 35 % en peso al 75 % en peso;

el porcentaje en peso del primer material conductor es del 5% al 25% en peso; y

el porcentaje en peso del primer material activo positivo es del 10 % en peso al 60 % en peso.

[0140] Siempre que el contenido de cada componente en la capa de material activo positivo subyacente esté dentro del rango anterior, se puede lograr el efecto de mejorar la seguridad y el rendimiento eléctrico (p. ej., el rendimiento del ciclo) de la batería.

4.3 Efecto del tipo del primer material activo positivo sobre el rendimiento de la batería

[0141] Con el fin de estudiar más a fondo el efecto de los materiales en la capa de material activo positivo subyacente sobre el rendimiento de la placa de electrodos y la batería, la capa de material activo positivo subyacente correspondiente, la placa del electrodo positivo, la placa del electrodo negativo y la batería se prepararon con los materiales y cantidades específicos enumerados en la Tabla 3-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Pruebe el rendimiento de la batería". Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (20 muestras para la prueba de perforación o la prueba de sobrecarga) y se probaron de forma independiente. Los resultados finales de la prueba se promediaron y se muestran en la Tabla 3-2.

Tabla 3-2: Actuaciones de baterías de iones de litio en las que las placas 1, 1-11 y 1-12 no están de acuerdo con la presente invención

[0142] Los datos de las Tablas 3-1 y 3-2 muestran que (1) la alúmina se puede usar como carga inorgánica para mejorar el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración del clavo; (2) en comparación con otros materiales (como la alúmina), el material electroquímicamente activo (es decir, el primer material activo positivo) puede mejorar aún más significativamente el rendimiento de seguridad de sobrecarga de la batería.

4.4 Efecto del aglutinante en el rendimiento de la batería

[0143] Con el fin de estudiar más a fondo el efecto del aglutinante en la capa de material activo positivo subyacente en el rendimiento de la placa de electrodo y la batería, la capa de material activo positivo subyacente correspondiente, la placa de electrodo positivo, la placa de electrodo negativo y la batería se prepararon con los materiales y cantidades específicos enumerados en la Tabla 4-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Prueba de rendimiento de la batería". Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (20 muestras para la prueba de perforación o la prueba de sobrecarga) y se probaron de forma independiente. Los resultados finales de la prueba se promediaron y se muestran en la Tabla 4-2.

[0144] Los datos de la Tabla 4-1 y la Tabla 4-2 muestran que después de agregar el aglutinante de polímero PVDF a la capa de material activo positivo subyacente, se mejora aún más el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración del clavo, especialmente cuando el contenido de PVDF está por encima del 15% en peso. Sin embargo, debido a la gran disolución e hinchamiento de PVDF en NMP, la DCR de la batería se deteriora y se produce el agrietamiento del recubrimiento cuando el contenido de poliacrilonitrilo es demasiado pequeño.

[0145] Los expertos en la técnica entenderán que los ejemplos de aplicación anteriores de la placa de electrodos de la presente invención solo se ejemplifican para usarse con una batería de litio, pero la placa de electrodos de la presente invención también se puede aplicar a otros tipos de baterías o dispositivos electroquímicos, y aun así puede producir un buen efecto técnico de la presente invención.

[0146] Será evidente para los expertos en la técnica que la presente solicitud puede modificarse y variarse de acuerdo con las enseñanzas anteriores. En consecuencia, la presente solicitud no se limita a las formas de realización específicas divulgadas y descritas anteriormente, y se pretende que las modificaciones y variaciones de la presente solicitud se incluyan dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente solicitud.

Tabla 4-2: Rendimientos de las baterías de iones de litio en las que la placa 1-16 no es conforme a la presente invención

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una batería que comprende una placa de electrodo positivo, un separador y una placa de electrodo negativo,

en la que la placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente de electrodo positivo (10) y al menos dos capas de materiales activos positivos en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo positivo (10) que comprende una capa de material activo positivo subyacente (12) en contacto con el colector de corriente de electrodo positivo (10) y una capa de material activo positivo superior (14) en contacto con la capa de material activo positivo subyacente (12) y alejada del colector de corriente de electrodo positivo (10) en la que la capa de material activo positivo subyacente (12) comprende un primer material activo positivo, un primer material polimérico, y un primer material conductor, basado en el peso total de la capa de material activo positivo subyacente (12), el primer material activo positivo está presente en una cantidad de A% en peso, el primer material polimérico está presente en una cantidad de B% en peso, y el primer material conductor está presente en una cantidad de C% en peso y

en el que la capa superior de material activo positivo (14) comprende un segundo material activo positivo, un segundo polímero y un segundo material conductor, basado en el peso total de la capa superior de material activo positivo (14), el segundo material activo positivo está presente en una cantidad de A'% en peso, el segundo material polimérico está presente en una cantidad de B'% en peso, y el segundo material conductor está presente en una cantidad de C'% en peso

en la que A% < A'%, B% > B'% y C% > C'% y el primer material polímero comprende un material polimérico que tiene una solubilidad en NMP a 130 °C durante 5 minutos, que es del 30 % o menos de la solubilidad del PVDF en las mismas condiciones, donde la solubilidad se mide de la siguiente manera: el material polimérico se convierte en una película aglutinante con un espesor de aproximadamente 7 mm, luego se corta en tiras de 20 mm * 50 mm, se pesa y se registra como M1; la película de unión se coloca en disolvente de N-metilpirrolidona, se fija a 130 °C durante 5 min, se retira y se seca al vacío a 100 °C; después del secado, la película de unión se pesa y se registra como M2; luego se calcula la solubilidad del material polimérico como = (M1-M2) / M1 * 100%, en el que se usa como control la solubilidad del PVDF con el modelo 5130 disponible del fabricante "Solvay", y se registró como 100%; y se registra la relación entre la solubilidad del material polimérico y la solubilidad del PVDF;

caracterizado porque

el primer material polimérico es un material de mezcla que consiste en el material polimérico y un aglutinante polimérico, y

el material polimérico en el primer material polimérico está presente en una cantidad del 20 % en peso o más en relación con el peso total de la capa de material activo positivo subyacente (12); y

2. La batería según la reivindicación 1, en la que el primer material activo positivo cumple con el 10 % en peso < A % < 60 % en peso, el primer material polimérico cumple con el 35 % en peso < B % < 75 % en peso y el primer material conductor cumple con el 5 % en peso < C % < 25% en peso; y el segundo material activo positivo cumple con el 90% en peso < A'% < 99% en peso, el segundo material polimérico cumple con el 0,5% en peso < B'% < 5% en peso y el segundo material conductor cumple con el 0,5% en peso < C'% < 5% en peso.

3. La batería según la reivindicación 1 o 2, en la que el polímero aglutinante es poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada; y

en relación con el peso total del primer material polimérico, el material polimérico está presente en una cantidad de 30 % en peso a 100 % en peso, y el aglutinante de polímero está presente en una cantidad de 0 % en peso a 70 % en peso.

4. La batería de conformidad con la reivindicación 3, donde la poliolefina fluorada y/o la poliolefina clorada se selecciona del al menos uno de fluoruro de polivinilideno (PVDF), PVDF modificado con ácido carboxílico, PVDF modificado con ácido acrílico, cloruro de polivinilideno (PVDC), PVDC modificado con ácido carboxílico, modificado con ácido acrílico PVDC, copolímero de PVDF y copolímero de PVDC.

5. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que el primer material conductor se selecciona de al menos uno de un material conductor a base de carbono, un material metálico conductor y un material polimérico conductor; y

en la que el material conductor basado en carbono se selecciona de al menos uno de negro de carbón conductor, negro de acetileno, grafito, grafeno, nanotubos de carbono y nanofibras de carbono; y

en la que el material metálico conductor se selecciona de al menos uno de polvo de Al, polvo de Ni y polvo de oro; y

en la que el material de polímero conductor se selecciona de al menos uno de politiofeno conductor, polipirrol conductor y polianilina conductora.

6. La batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el primer material activo positivo se selecciona de al menos uno de óxido de litio cobalto, óxido de litio níquel manganeso cobalto, óxido de litio níquel manganeso aluminio, fosfato de litio hierro, fosfato de litio vanadio, fosfato de litio y cobalto, fosfato de litio y manganeso, fosfato de litio y hierro y manganeso, silicato de litio y hierro, silicato de litio y vanadio, silicato de litio y cobalto, silicato de litio y manganeso, manganato de litio y espinela, manganato de litio y níquel de espinela, titanato de litio o un revestimiento de carbono conductor modificado del material anterior, un revestimiento de metal conductor modificado por encima del material, o un revestimiento de polímero conductor modificado por encima del material;

el primer material activo positivo es preferiblemente al menos uno de fosfato de litio y hierro, fosfato de litio y vanadio, fosfato de litio y cobalto, fosfato de litio y manganeso, fosfato de litio y hierro y manganeso o un revestimiento de carbono conductor modificado del material anterior, un revestimiento de metal conductor modificado del material anterior, o un revestimiento de polímero conductor modificado por encima del material; preferiblemente, el primer material activo positivo tiene un área de superficie específica (BET) de no más de 500 m2/g.

7. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el colector de corriente metálico tiene un espesor de 4 |jm a 16 jm .

8. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que cuando las dos capas de material activo positivo se denominan colectivamente capa de película positiva, existe una fuerza de unión entre la capa de película positiva y el colector de corriente del electrodo positivo (10) de 10 N/m o más y la capa de película positiva tiene un alargamiento del 30 % o más,

en el que el alargamiento se mide mediante los siguientes pasos: sacar la placa del electrodo positivo de la batería y agregar el electrolito preparado mezclando carbonato de etileno, carbonato de metilo y etilo y carbonato de dietilo en una proporción de volumen de 3:5:2 para obtener un solvente mixto, seguido de la disolución de la sal de litio LiPF6 completamente seca en el solvente mixto a una concentración de 1 mol/L, de modo que la placa del electrodo positivo se sumerge completamente en el electrolito, que se almacena a 90 °C durante más de 48 h, y luego se retira; después de eso, la capa de película positiva de la placa del electrodo positivo se despega del colector de corriente;

la capa de película positiva resultante se usa para preparar una muestra que tiene un ancho de 20 mm y una longitud de 50 mm; luego se monta la muestra en una máquina de tracción del modelo AI7000 y se registra la longitud inicial L0; iniciar el ensayo de tracción hasta que se rompa la muestra; y el desplazamiento L1 de la muestra a la rotura se lee de la máquina de tracción; y el alargamiento = (L1-L0) / L0 * 100 %.