ES2968738T3 - Batería secundaria, proceso de preparación de la misma y aparato que contiene la batería secundaria - Google Patents
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Abstract
Se proporcionan una batería secundaria (5) y un método para prepararla, y un dispositivo que incluye la batería secundaria (5). Una pieza de polo negativo (10) de la batería secundaria (5) comprende un colector de corriente negativo (101) y una capa de diafragma negativo, en donde la capa de diafragma negativo comprende una primera capa de diafragma negativo (103) y una segunda capa de diafragma negativo (102).). La primera capa de diafragma negativo (103) está dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente negativo (101) y comprende un primer material activo negativo, en donde el primer material activo negativo comprende grafito, y la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo negativo El material es 0,4-0,6. La segunda capa de diafragma negativo (102) está dispuesta sobre la primera capa de diafragma negativo (103) y comprende un segundo material activo negativo, en donde el segundo material activo negativo comprende grafito artificial, y la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo negativo es 0,25. -0,45. La batería secundaria (5) puede tener un buen rendimiento de carga rápida y un buen rendimiento de ciclo bajo la premisa de tener una mayor densidad de energía. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Batería secundaria, proceso de preparación de la misma y aparato que contiene la batería secundaria
CAMPO TÉCNICO
Esta solicitud pertenece al campo de la tecnología electroquímica y, más específicamente, se refiere a una batería secundaria según se especifica en cualquiera de las reivindicaciones 1-13, a un proceso de preparación según se especifica en la reivindicación 14 y a un aparato según se especifica en la reivindicación 15 que contiene la batería secundaria.
ANTECEDENTES
La batería secundaria se utiliza ampliamente en diversos productos electrónicos de consumo y vehículos eléctricos debido a su peso ligero, su ausencia de contaminación y su ausencia de efecto memoria.
Con el desarrollo de vehículos de nueva energía, las personas ponen requisitos más altos para la autonomía de crucero de los vehículos. Esto requiere que la batería secundaria como fuente de energía tenga una mayor densidad de energía. Por otro lado, la velocidad de carga de un vehículo de nueva energía también es un obstáculo importante para que se popularicen de forma rápida. Sin embargo, la alta densidad de energía y el rendimiento de carga rápida de las baterías secundarias suelen ser mutuamente excluyentes y un diseño de alta densidad de energía usualmente afecta de manera negativa el rendimiento de carga rápida de la batería. Por lo tanto, la manera de mejorar el rendimiento de carga rápida manteniendo una alta densidad de energía es un desafío clave en el campo del diseño de baterías.
El documento D1 (WO2020/042571) divulga una batería secundaria, que comprende una placa de electrodo negativo, comprendiendo la placa de electrodo negativo un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo, y comprendiendo la película de electrodo negativo una primera película de electrodo negativo y una segunda película de electrodo negativo, en donde la primera película de electrodo negativo está dispuesta sobre al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y comprende un primer material activo de electrodo negativo, donde la segunda capa de material activo negativo incluye un segundo material activo negativo, y el primer material activo negativo tiene un módulo de Young bajo, que satisface el intervalo de 1 GPa < módulo de Young < 10 GPa, y el segundo material activo de electrodo negativo tiene un módulo de Young alto, que satisface el intervalo de 11 GPa < módulo de Young < 30 GPa; y donde el material activo de electrodo negativo se basa en un grafito, tal como grafito artificial.
El documento D2 (JP5213015) se refiere a una mejora de las características de inserción de litio y las características de velocidad de carga de una batería basada en un electrodo negativo de grafito natural o artificial y divulga una batería secundaria, que comprende una placa de electrodo negativo, comprendiendo la placa de electrodo negativo un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo, y comprendiendo la película de electrodo negativo una primera película de electrodo negativo y una segunda película de electrodo negativo, en donde la primera película de electrodo negativo está dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y comprende un primer material activo de electrodo negativo, donde la segunda capa de material activo negativo incluye un segundo material activo negativo y está recubierta sobre la primera película de electrodo negativo, donde el material activo de electrodo negativo en ambas capas comprende grafito artificial. La primera capa que está cerca del colector de corriente incluye grafito artificial que tiene un área superficial menor que el grafito natural presente en la segunda capa. Este diseño proporciona la ventaja de mejorar la velocidad de carga y las características de ciclo de la batería.
El documento D3 (JP2015511389) también se refiere a un electrodo negativo con características de carga mejoradas, y que tiene dos capas de material activo, recubiertas una sobre otra como en la presente invención, e incluyendo como material activo grafito artificial y natural, donde "la capa de material activo de electrodo negativo primario comprende una sustancia; y una capa de material activo de electrodo negativo secundario comprende un segundo material activo de electrodo negativo que tiene una densidad de laminación relativamente menor que la del primer material activo de electrodo negativo y un tamaño de partícula promedio relativamente grande".
El documento D4 (US2018/287145) también se refiere a un electrodo negativo de una batería que tiene dos capas de material activo, recubiertas una sobre la otra como en la presente invención, incluyendo la primera capa grafito natural y la segunda capa un grafito artificial como materiales activos, y diseñado para proporcionar una velocidad de difusión de litio mejorada y, por lo tanto, mejor rendimiento de carga.
El documento D5 (EP 3252853) divulga un electrodo negativo para una batería secundaria de iones de litio, incluyendo el electrodo negativo un material activo de electrodo negativo, un material de grafito fino, un auxiliar conductor y un aglutinante, en donde la relación de masa del material de grafito fino con respecto al auxiliar conductor está en el intervalo de 1 a 10, y el diámetro promedio de partícula (diámetro medio D50) del material de grafito fino es menor que el diámetro promedio de partícula del material activo de electrodo negativo, y está en el intervalo de 1 a 15 micrómetros.
El documento D6 (US2014/080004) divulga un material carbonoso para un electrodo negativo de baterías secundarias de electrolitos no acuosos que tiene una gran capacidad de carga-descarga, alta eficiencia de carga-descarga y una excelente característica de ciclo de carga-descarga, caracterizado porque un espaciado entre capas promedio (002) d002 determinado por difractometría de rayos X es de 0,365 a 0,400 nm, un área de superficie específica determinada por el método BET es de 1 a 7 m2/g, un diámetro promedio es de 5 a 25 micrones, un valor de (D90-D10)/D50 es 1,05 o menos.
En vista de lo anterior, es necesario proporcionar una batería secundaria que pueda resolver los problemas mencionados y que tenga las características de alta densidad de energía y buen rendimiento de carga rápida.
SUMARIO
En vista de los problemas técnicos en la técnica anterior, la presente solicitud proporciona una batería secundaria como se especifica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 y un aparato como se especifica en la reivindicación 15, que tiene como objetivo lograr tanto un buen rendimiento de carga rápida como un buen rendimiento de ciclo a la vez que la batería secundaria tiene una alta densidad de energía.
Para lograr el objeto anterior, un primer aspecto de la presente invención proporciona una batería secundaria, que comprende una placa de electrodo negativo, en donde la placa de electrodo negativo comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una película de electrodo negativo, y la película de electrodo negativo comprende un primera película de electrodo negativo y una segunda película de electrodo negativo; la primera película de electrodo negativo está dispuesta sobre al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y comprende un primer material activo de electrodo negativo, y el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,45 a 0,6; y la segunda película de electrodo negativo está dispuesta sobre la primera película de electrodo negativo y comprende un segundo material activo de electrodo negativo, y el segundo material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,3 a 0,4.
En el segundo aspecto de esta invención, se proporciona un método de proceso como se especifica en la reivindicación 14 para preparar una batería secundaria, que comprende preparar una placa de electrodo negativo de la batería secundaria mediante las etapas siguientes:
1) formar una primera película de electrodo negativo que comprende un primer material activo de electrodo negativo en al menos una superficie de un colector de corriente de electrodo negativo, en donde el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,45 a 0,6; y
2) formar una segunda película de electrodo negativo que comprende un segundo material activo de electrodo negativo sobre la primera película de electrodo negativo, en donde el segundo material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial; y el segundo material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,3 a 0,4.
En un tercer aspecto de la presente invención, la presente solicitud también se refiere a un aparato que comprende una batería secundaria de acuerdo con el primer aspecto de la presente solicitud o una batería secundaria preparada de acuerdo con el proceso del segundo aspecto de la presente solicitud.
Respecto a las tecnologías existentes, esta solicitud incluye al menos los siguientes efectos beneficiosos:
La placa de electrodo negativo de la batería secundaria en esta solicitud comprende una primera película de electrodo negativo y una segunda película de electrodo negativo, y durante el diseño se controlan diferentes composiciones de materiales activos de electrodo negativo en cada película de electrodo negativo, de modo que la batería secundaria tenga buen rendimiento de velocidad de carga y rendimiento de ciclo bajo la premisa de una mayor densidad de energía. El aparato en esta solicitud comprende la batería secundaria y por lo tanto tiene al menos las mismas ventajas que la batería secundaria.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra un diagrama esquemático de una realización de una batería secundaria en esta solicitud.
La figura 2 muestra un diagrama esquemático de una realización de una placa de electrodo negativo de una batería secundaria en esta solicitud.
La figura 3 muestra un diagrama esquemático de otra realización de una placa de electrodo negativo de una batería secundaria en esta solicitud.
La figura 4 muestra un diagrama de descomposición de una realización de una batería secundaria en esta solicitud.
La figura 5 muestra un diagrama esquemático de una realización de un módulo de batería.
La figura 6 muestra un diagrama esquemático de una realización de un paquete de baterías.
La figura 7 es un diagrama en despiece ordenado de la figura 6.
La figura 8 muestra un diagrama esquemático de una realización de un aparato en esta solicitud que aplica la batería secundaria como fuente de energía.
En el presente documento la descripción de los signos de referencia de los dibujos adjuntos es la siguiente:
1 Paquete de baterías
2 Cuerpo de receptáculo superior
3 Cuerpo de receptáculo inferior
4 Módulo de baterías
5 Batería secundaria
51 Carcasa
52 Conjunto de electrodo
53 Placa de recubrimiento
10 Placa de electrodo negativo
101 Colector de corriente de electrodo negativo
102 Segunda película de electrodo negativo
103 Primera película de electrodo negativo
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La solicitud se describe con más detalle en combinación con una forma de realización específica de la siguiente manera. Debe entenderse que estas formas de realización específicas solo se usan para describir la solicitud, sin limitación de su alcance.
En aras de la brevedad, la presente solicitud describe explícitamente algunos intervalos numéricos. Sin embargo, cualquier límite inferior se puede combinar con cualquier límite superior como un intervalo no especificado; cualquier límite inferior se puede combinar con cualquier otro límite inferior como un intervalo no especificado, y cualquier límite superior se puede combinar con cualquier otro límite superior como un intervalo no especificado. Además, aunque no se describe explícitamente, cada punto o valor único entre los límites de un intervalo está incluido en el intervalo. Por tanto, cada punto o valor único, como un límite inferior o un límite superior, puede combinarse con cualquier otro punto o valor único o combinarse con cualquier otro límite inferior o superior para formar un intervalo no especificado. En la descripción del presente documento, cabe destacar que, a menos que se indique lo contrario, la mención de intervalos numéricos mediante "por encima" y "por debajo" incluye todos los números dentro de ese intervalo, incluidos los límites. La mención de "más" en la expresión "uno o más" incluye dos o más.
A menos que se indique lo contrario, los términos utilizados en esta solicitud son de conocimiento general para el experto en la técnica. A menos que se indique lo contrario, los valores de los parámetros mencionados en esta solicitud se pueden medir mediante varios métodos comúnmente utilizados en este campo, por ejemplo, mediante los métodos que se dan a continuación en los ejemplos de esta solicitud.
Batería secundaria
En el primer aspecto, la solicitud proporciona una batería secundaria. La batería secundaria comprende una placa de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo y un electrolito. Durante la carga y descarga de la batería, los iones activos se intercalan y desintercalan entre las placas de los electrodos positivo y negativo. Los electrolitos actúan como iones conductores entre las placas de electrodo positivo y negativo.
[Placa de electrodo negativo]
En la batería secundaria, para aumentar la densidad de energía de la batería, a menudo es necesario aumentar la densidad de área y la densidad compactada de la película. Sin embargo, el aumento de la densidad de área y de la densidad compactada provoca un deterioro del rendimiento de carga rápida de la batería. Esto se debe a que la ruta de migración de los iones activos aumenta con el aumento de la densidad de área y la estructura de poros de electrodo negativo se deteriora con el aumento de la densidad compactada, afectando por tanto negativamente la conducción de los iones activos en fase líquida. Además, debido a la expansión del material activo de electrodo negativo en el proceso de circulación, la fuerza de adhesión entre el material activo y el sustrato disminuye, e incluso se produce delaminación, que es más grave cuando aumenta la densidad de área. Por lo tanto, cómo obtener una batería con mejor rendimiento de carga rápida y rendimiento de ciclo mientras tiene mayor densidad de energía es un gran desafío en el aspecto técnico.
Mediante una gran cantidad de experimentos, el inventor descubrió que el objetivo técnico de esta solicitud se puede lograr ajustando el proceso de preparación de la placa de electrodo negativo. Específicamente, la placa de electrodo negativo en la batería secundaria comprende un colector de corriente negativo y una película de electrodo negativo, en donde la película de electrodo negativo comprende una primera película de electrodo negativo y una segunda película de electrodo negativo; la primera película de electrodo negativo está dispuesta sobre al menos una superficie del colector de corriente negativo y comprende un primer material activo de electrodo negativo, el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,4 a 0,6; la segunda película de electrodo negativo está dispuesta sobre la primera película de electrodo negativo y comprende un segundo material activo de electrodo negativo, el segundo material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,25 a 0,45.
En la presente solicitud, la uniformidad del tamaño de partícula del material activo de electrodo negativo tiene un significado como conocimiento general común en este campo, que puede caracterizar una extensión discreta de todas las partículas en el material activo de electrodo negativo que tiene un tamaño de partícula desviado del tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>50, y puede reflejar la uniformidad de la distribución del tamaño de partícula del material activo de electrodo negativo.
Específicamente, la placa de electrodo negativo de esta solicitud incluye una primera película de electrodo negativo y una segunda película de electrodo negativo, y la capa superior y la capa inferior contienen, respectivamente, los materiales activos de electrodo negativo específicos, que aparentemente son diferentes en la uniformidad del tamaño de partícula. Cuando la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo está dentro del intervalo de 0,45 a 0,6, y la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo está dentro del intervalo de 0,3-0,4, la batería secundaria puede tener un mejor rendimiento de carga rápida y rendimiento de ciclo a la vez que tiene una mayor densidad de energía. Los inventores investigaron y descubrieron que cuando la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo y la del segundo material activo de electrodo negativo están dentro de intervalos dados respectivamente, las rutas de transmisión de los iones activos en la primera película de electrodo negativo y en la segunda película de electrodo negativo se combinan de manera óptima, la impedancia de los iones activos en la conducción en fase líquida se reduce efectivamente, los iones activos en cada región pueden completar rápidamente la conducción en fase líquida y se intercalan en los materiales activos del electrodo negativo, mejorando de esta forma eficazmente, y el rendimiento de carga rápida de la batería; por otro lado, cuando los materiales activos negativos de la capa superior y la capa inferior anteriores tienen uniformidades de tamaño de partícula en los intervalos específicos respectivos, se obtienen superficies de contacto adecuadas entre los materiales activos negativos de las capas, entre la película negativa y el colector de corriente negativo, y entre la primera película negativa y la segunda película negativa en la batería secundaria fabricada, y se reduce el riesgo de que se desprendan las películas negativas, mejorando de esta forma eficazmente el rendimiento de ciclo de la batería.
El primer material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,45 a 0,6, de 0,47 a 0,6, de 0,47 a 0,55, de 0,51 a 0,58 y similares. En algunas realizaciones preferidas, el primer material activo negativo puede tener una uniformidad del tamaño de partícula más preferentemente de 0,5 a 0,57.
El segundo material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,3 a 0,4; más preferentemente de 0,32 a 0,38.
Los presentes inventores han realizado estudios intensivos para encontrar que, basándose en que la placa de electrodo negativo de la presente solicitud satisface los diseños anteriores, el rendimiento de la batería secundaria se puede mejorar aún más, en el caso de que opcionalmente satisfaga uno o más de los siguientes diseños.
En algunas realizaciones preferidas, una relación entre la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo (uniformidad) y la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo (uniformidad) es de 1,05 a 1,9, y más preferentemente de 1,2 a 1,6. Cuando la relación de la uniformidad del tamaño de partícula de las capas superior e inferior de materiales activos de electrodos negativos alcanza el intervalo, los materiales activos de electrodos negativos en cada capa se optimizan aún más. Después de fabricar las placas de electrodos negativos, las capas superior e inferior de materiales activos de electrodos negativos se mueven y llenan mutuamente, lo que resulta ventajoso para cerrar el empaquetamiento entre los materiales activos de electrodos negativos, de modo que cada película de electrodo negativo tenga una mayor densidad compactada, la densidad de energía por volumen de la batería se mejora aún más. Por lo tanto, bajo el mismo diseño, la proporción de llenado del jelly-roll a la envoltura de celda de la batería es más ventajosa y el rendimiento de ciclo de la batería mejora aún más.
En algunas realizaciones preferidas, la proporción de masa del grafito artificial en el segundo material activo de electrodo negativo es >80 %, y más preferentemente, de 90 % a 100 %.
En algunas realizaciones preferidas, se incluyen partículas secundarias en el segundo material activo negativo. El inventor encuentra que la concentración de iones activos de la región donde se encuentra la segunda película de electrodo negativo es mayor, y la situación en la que el material activo en la segunda película de electrodo negativo contiene una determinada cantidad de partículas secundarias, puede proporcionar más canales para iones activos desintercalados, y coincide exactamente con la distribución real de los iones activos en la región, de modo que el rendimiento de carga rápida y el rendimiento de ciclo de la batería se pueden mejorar aún más.
En algunas realizaciones preferidas, una relación B en número de partículas secundarias en el segundo material activo de electrodo negativo es >30 %; más preferentemente, una relación B en número de partículas secundarias en el material activo de electrodo negativo secundario es >50 %. Por ejemplo, la relación B en número puede ser: 30 % < B < 100 %, 40 % < B < 85 %, 45 % < B < 98%, 50 % < B < 100 %, 55 % < B < 95 %, 60 % < B < 98 %, 80 % < B < 100 % o 50 % < B < 90 %.
En algunas realizaciones preferidas, el tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>10 del primer material activo de electrodo negativo es menor que el tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>10 del segundo material activo de electrodo negativo. Cuando los materiales activos de electrodo negativo de la capa superior y de la capa inferior cumplen con la condición de diseño anterior, el canal de poros de la segunda película de electrodo negativo suele ser lineal, lo que es beneficioso para la conducción en fase líquida de iones activos en un estado de SOC (estado de carga) bajo en la etapa inicial de la carga y, mientras tanto, la segunda película de electrodo negativo tiene más sustancias activas de partículas pequeñas y un tamaño de partícula más pequeño, lo que es beneficioso para el intercambio de carga de los iones activos en un estado de SOC alto en la etapa final de la carga, de modo que se mejora aún más el rendimiento de carga rápida de la batería.
En algunas realizaciones preferidas, el diámetro de partícula de distribución de volumen D<v>10 del primer material activo de electrodo negativo es de 4,8 gm a 8,0 gm, y más preferentemente de 5,3 gm a 7,3 gm.
En algunas realizaciones preferidas, el diámetro de partícula de distribución de volumen D<v>10 del segundo material activo de electrodo negativo es de 6,0 gm a 9,5 gm, y más preferentemente de 8 gm a 9 gm.
En algunas formas de realización preferidas, la densidad aparente del primer material activo de electrodo negativo es mayor que la densidad aparente compactada del segundo material activo de electrodo negativo. La densidad aparente puede reflejar la compacidad del empaquetamiento del material activo en la película. Cuando la densidad aparente de la primera película de electrodo negativo es mayor que la densidad aparente del segundo material activo de electrodo negativo, la primera película de electrodo negativo se empaqueta de manera más compacta, lo que puede garantizar que la batería tenga una mayor densidad de energía por volumen, y la segunda película de electrodo negativo está empaquetada de forma suelta y los poros están más desarrollados, lo que puede garantizar que la batería tenga un rendimiento de carga rápida excelente. Por lo tanto, la batería tiene una mayor densidad de energía por volumen y al mismo tiempo un mejor rendimiento de carga rápida. Debido a que la densidad de energía por volumen es mayor, el margen de grupo es más ventajoso bajo el mismo diseño, mejorando de esta forma aún más el rendimiento de ciclo de la batería.
En algunas realizaciones preferidas, el primer material activo de electrodo negativo tiene una densidad aparente de 0,88 g/cm3 a 1,28 g/cm3, y más preferentemente de 0,98 g/cm3 a 1,18 g/cm3.
En algunas realizaciones preferidas, el segundo material activo negativo tiene una densidad aparente de 0,7 g/cm3 a 1,4 g/cm3, y más preferentemente de 0,8 g/cm3 a 1,2 g/cm3.
En algunas realizaciones preferidas, el primer material activo de electrodo negativo tiene una distribución de tamaño de partícula (D<v>90-D<v>10)/D<v>50 de 1,2 a 2,4, y más preferentemente de 1,5 a 2,1.
En algunas realizaciones preferidas, el segundo material activo de electrodo negativo tiene una distribución de tamaño de partícula (D<v>90-D<v>10)/D<v>50 de 0,9 a 1,5, y más preferentemente de 1,1 a 1,3.
En algunas realizaciones preferidas, el diámetro de partícula de distribución de volumen D<v>50 del primer material activo de electrodo negativo es de 13,7 gm a 20,7 gm, y más preferentemente de 14,7 gm a 18,7 gm.
En algunas realizaciones preferidas, el diámetro de partícula de distribución de volumen D<v>50 del segundo material activo de electrodo negativo es de 10 gm a 18 gm, y más preferentemente de 12 gm a 16 gm.
En algunas realizaciones preferidas, el diámetro de partícula de distribución de volumen D<v>99 del primer material activo de electrodo negativo es de 42 gm a 66 gm, y más preferentemente de 48 gm a 60 gm.
En algunas realizaciones preferidas, el diámetro de partícula de distribución de volumen D<v>99 del segundo material activo de electrodo negativo es de 25 gm a 45 gm, y más preferentemente de 30 gm a 40 gm.
En algunas realizaciones preferidas, la densidad compactada de polvo del primer material activo de electrodo negativo a una presión de 30000 N es de 1,77 g/cm3 a 1,97 g/cm3, y más preferentemente desde 1,82 g/cm3 a 1,92 g/cm3. En algunas realizaciones preferidas, la densidad compactada de polvo del segundo material activo de electrodo negativo a una presión de 30000 N es de 1,65 g/cm3 a 1,85 g/cm3, y más preferentemente desde 1,71 g/cm3 a 1,80 g/cm3.
En la presente solicitud, el primer material activo de electrodo negativo puede incluir uno o más de grafito artificial y grafito natural.
En algunas realizaciones preferidas, el primer material activo de electrodo negativo incluye grafito artificial.
En algunas realizaciones preferidas, la proporción de masa del grafito artificial en el primer material activo de electrodo negativo es A50 %, y más preferentemente, de 60 % a 100 %.
En algunas realizaciones preferidas, el grosor de la película de electrodo negativo es >60 gm, y más preferentemente de 65 gm a 80 gm. Cabe señalar que el grosor de la película de electrodo negativo es la suma de los grosores de la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo.
En algunas realizaciones preferidas, la relación del grosor de la segunda película de electrodo negativo a la primera película de electrodo negativo es de 1:1 a 3: 2. Cuando la relación de grosor de la primera y segunda películas de electrodo negativo está dentro del intervalo dado, es beneficioso formar una distribución de poros en gradiente en las capas superior e inferior, lo que reduce la resistencia a la conducción en fase líquida de los iones activos desintercalados desde el electrodo positivo en la superficie de la película de electrodo negativo y no provocará precipitación de litio causada por la acumulación de iones en la superficie. Mientras tanto, la difusión uniforme de los iones activos en la película es beneficiosa para reducir la polarización, lo que puede mejorar aún más el rendimiento de carga rápida y el rendimiento de ciclo de la batería.
En algunas realizaciones preferidas, la densidad de área de la película de electrodo negativo es de 90 g/m2 a 136 g/m2, preferentemente de 104 g/m2 a 117 g/m2. Es necesario tener en cuenta que la densidad de área de la película de electrodo negativo se refiere a la densidad de área de la película de electrodo negativo general (es decir, la suma de la densidad de área de la primera película de electrodo negativo y de la segunda película de electrodo negativo). En algunas realizaciones preferidas, la película de electrodo negativo tiene una densidad compactada de 1,5 g/cm3 a 1,75 g/cm3, y más preferentemente a partir de 1,6 g/cm3 a 1,7 g/cm3. La densidad compactada de la película de electrodo negativo se refiere a la densidad compactada de la película de electrodo negativo general (es decir, la relación entre la densidad de área y el grosor de la película de electrodo negativo). La densidad compactada de la película de electrodo negativo está dentro del intervalo dado, de modo que la placa de electrodo negativo tiene una baja expansión de ciclo y un buen rendimiento dinámico al mismo tiempo que tiene una alta capacidad reversible, mejorando de esta manera aún más la densidad de energía, la capacidad de carga rápida y el rendimiento de ciclo de la batería.
En la presente solicitud, la uniformidad del tamaño de partícula del material activo de electrodo negativo tiene un significado como conocimiento general común en este campo y puede probarse usando un método conocido en la técnica. Esto se puede medir directamente, por ejemplo, mediante un medidor de distribución de tamaño de partícula por difracción láser (por ejemplo, un Malvern Mastersizer 3000) de acuerdo con la norma GB/T19077.1-2016.
En la presente solicitud, las partículas secundarias tienen un significado de conocimiento general común en este campo y se refieren a partículas en estado aglomerado formadas por agregación de dos o más partículas primarias. La proporción numérica de las partículas secundarias en el material activo de electrodo negativo se puede medir mediante un aparato y un método como es de conocimiento general común en este campo. Por ejemplo, se coloca y adhiere un material activo de electrodo negativo sobre un adhesivo conductor para preparar una muestra que se analizará, con un largo * anchura de 6 cm x 1,1 cm; y se utiliza un microscopio electrónico de barrido (por ejemplo, ZEISS Sigma 300) para determinar la morfología de las partículas. La prueba se puede llevar a cabo con referencia a la norma JY/T010-1996. Para garantizar la precisión del resultado de la prueba, se pueden seleccionar aleatoriamente una pluralidad de (por ejemplo, 20) áreas diferentes de la muestra que se analizará para realizar el análisis de escaneo y, bajo un cierto aumento (por ejemplo, 1000 veces), se calcula el porcentaje del número de partículas secundarias en cada área con respecto al número total de partículas, es decir, la proporción numérica de las partículas secundarias en el área; el valor promedio de los resultados de la prueba de la pluralidad de regiones de prueba descritas anteriormente se toma como la proporción numérica de las partículas secundarias en el material activo negativo.
En la presente solicitud, D<v>10, D<v>50, D<v>90, D<v>99 del material activo de electrodo negativo tienen todos significados como conocimiento general común en este campo y pueden probarse usando métodos conocidos en la técnica. Esto se puede medir directamente, por ejemplo, mediante un medidor de distribución del tamaño de partícula por difracción láser (por ejemplo, un Malvern Mastersizer 3000) con referencia a la norma GB/T19077.1-2016. D<v>10 se refiere al tamaño de partícula correspondiente cuando el porcentaje de volumen acumulado del material activo de electrodo negativo alcanza el 10 %; D<v>50 se refiere al tamaño de partícula correspondiente cuando el porcentaje de volumen acumulado del material activo de electrodo negativo alcanza el 50 %; D<v>90 se refiere al tamaño de partícula correspondiente cuando el porcentaje de volumen acumulado del material activo de electrodo negativo alcanza el 90 %; y D<v>99 se refiere al tamaño de partícula correspondiente cuando el porcentaje de volumen acumulado del material activo de electrodo negativo alcanza el 99 %.
En la presente solicitud, la densidad aparente del material activo de electrodo negativo tiene el significado de conocimiento general común en este campo y puede analizarse usando un método conocido en la técnica. Por ejemplo, la prueba se puede realizar utilizando un medidor de densidad aparente de polvo (como el Dandong Baitt BT-301) con referencia a la norma GB/T5162-2006. En esta solicitud, la densidad compactada de polvo del material es un conocimiento general común en este campo y puede analizarse mediante el método conocido en este campo. Por ejemplo, la prueba podría implementarse con referencia a GB/T 24533-2009 usando una máquina de prueba de presión electrónica (tal como UTM7305) de la siguiente manera. Colocar una cierta cantidad de polvo en un molde especial para compactar, establecer diferentes presiones, leer el grosor de polvo en el aparato bajo diferentes presiones y calcular la densidad compactada bajo diferentes presiones. En esta solicitud, la presión se establece en 30 000 N.
En esta solicitud, el grado de grafitización del material activo de electrodo negativo es un conocimiento general común en este campo y puede determinarse usando métodos ya conocidos en este campo. Por ejemplo, la prueba podría realizarse utilizando un difractómetro de rayos X (por ejemplo, Bruker D8 Discover). De acuerdo con los documentos JIS K 0131-1996 y JB/T 4220-2011, se puede medir el tamaño de d002 y luego se puede calcular el grado de grafitización según la fórmula G = (0,344-d002)/(0,344-0,3354) x 100 %, donde d002 es la separación entre capas de la estructura cristalina de grafito en nm. Los rayos CuKa se utilizan como fuente de radiación en una prueba de análisis de difracción de rayos X, con una longitud de onda de radiación de A=1,5418 Á, un intervalo 20 de escaneado de 20° a 80°s y una velocidad de escaneado de 4°/min.
En esta solicitud, la morfología del material es un conocimiento general común en este campo y puede probarse utilizando métodos conocidos en el campo. Por ejemplo, la morfología de las partículas se prueba adhiriendo el material a un gel conductor y utilizando un microscopio electrónico de barrido (por ejemplo, ZEISS Sigma 300). Las pruebas pueden ser con referencia a JY/T 010-1996.
Cabe señalar que las diferentes pruebas de parámetros mencionadas anteriormente para el material activo de electrodo negativo se pueden realizar mediante muestreo y prueba antes del recubrimiento, o se pueden realizar mediante muestreo y prueba de la película de electrodo negativo mediante prensado en frío.
Si las muestras de prueba anteriores se toman de la película de electrodo negativo mediante prensado en frío, por ejemplo, se pueden tomar muestras de la siguiente manera:
(1) En primer lugar, seleccionar al azar una película de electrodo negativo prensada en frío, tomar muestras del segundo material activo de electrodo negativo raspando el polvo (se puede usar una cuchilla para tomar muestras) y la profundidad del raspado del polvo no debe superar el límite entre la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo;
(2) En segundo lugar, tomar muestras del primer material activo de electrodo negativo. Dado que puede haber una capa de interfusión entre la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo durante el proceso de prensado en frío (en cuya capa de interfusión están presentes el primer material activo y el segundo material activo), al tomar muestras de la primer material activo de electrodo negativo, la capa de interfusión se puede raspar primero y luego se raspa el primer material activo de electrodo negativo para obtener una muestra para la precisión de la medición; 3
(3) Colocar en el agua desionizada el primer material activo de electrodo negativo y el segundo material activo de electrodo negativo tal como se recogieron anteriormente, respectivamente, y filtrar el primer material activo de electrodo negativo y el segundo material activo de electrodo negativo seguido de secado, luego calcinar el material activo de electrodo negativo seco a una temperatura y tiempo determinados (por ejemplo, a 400 °C durante 2 h), y eliminar el aglutinante y el carbón conductor, de modo que se obtengan las muestras de prueba del primer material activo de electrodo negativo y del segundo material activo de electrodo negativo.
En el proceso de muestreo anterior, el límite entre la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo se puede determinar con un microscopio óptico o un microscopio electrónico de barrido.
El material activo de electrodo negativo usado en la presente solicitud está disponible comercialmente.
En esta solicitud, el grosor total de la película de electrodo negativo se puede medir con un micrómetro altamente calificado. Por ejemplo, para la medición se utiliza el micrómetro de alta calidad del modelo Mitutoyo293-100 con una precisión de 0,1 gm.
En la presente solicitud, el grosor de la primera y segunda películas de electrodo negativo se puede analizar usando un microscopio electrónico de barrido (por ejemplo, ZEISS Sigma 300). La preparación de la muestra es la siguiente: Primero, la placa de electrodo negativo se corta en la muestra de prueba con un tamaño (por ejemplo, 2 cm x 2 cm) y la placa de electrodo negativo se fija en la mesa de muestreo con parafina. A continuación se coloca la mesa de muestreo sobre el soporte de muestras y se fija bien. Se abre la fuente de alimentación de la pulidora de sección transversal de argón (como IB-19500CP) y se aspira (tal como a 10-4Pa), estableciendo un flujo de argón (tal como 0,15 MPa) y una tensión (tal como 8 KV) y un período de pulido (tal como 2 horas) y ajustando el soporte de la muestra para comenzar a pulir en modo oscilante. Para pruebas de muestras, consúltese JY/T 010-1996. Para garantizar la exactitud de los resultados de la prueba, se pueden seleccionar aleatoriamente varias (por ejemplo, 10) áreas diferentes en las muestras de prueba para escanear y analizar y, con un aumento determinado (por ejemplo, 500 veces), se lee en el área de medición de la regla el grosor respectivo de la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo, y luego el valor promedio de los resultados de las pruebas de varias áreas de prueba se toman como el grosor promedio de la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo.
En esta solicitud, la densidad de área de la película de electrodo negativo es un conocimiento general común en este campo y puede analizarse usando métodos conocidos en este campo. Por ejemplo, se toma la placa de electrodo negativo sometida a un recubrimiento de un solo lado y prensado en frío (si la placa de electrodo negativo está recubierta en ambos lados, la película de electrodo negativo en un lado se puede limpiar primero), se corta en discos pequeños con un área de S1 y se registra el peso como M1. Luego se limpia la película de electrodo negativo de la placa de electrodo negativo pesada y se pesa el colector de corriente de electrodo negativo y se registra como M0. La densidad de área de la película de electrodo negativo se determina mediante la fórmula de (peso de la placa de electrodo negativo M1: peso del colector de corriente de electrodo negativo M0)/S1. Para garantizar la precisión de los resultados de la prueba, se pueden analizar varias (por ejemplo, 10) muestras de prueba y se calcula el valor promedio como resultado de la prueba.
La densidad compactada de la película de electrodo negativo es un conocimiento general común en este campo y puede analizarse mediante métodos ya conocidos en este campo. Por ejemplo, la densidad de área y el grosor de la película de electrodo negativo podrían obtenerse según el método de prueba anterior, y la densidad compactada de la película de electrodo negativo = densidad de área de la película de electrodo negativo/grosor de la película de electrodo negativo.
En la batería secundaria de la presente solicitud, la primera película de electrodo negativo y/o la segunda película de electrodo negativo generalmente contienen un material activo de electrodo negativo y un aglutinante opcional, un agente conductor opcional y otros auxiliares opcionales, y generalmente está formada por recubrimiento y secado de una suspensión de película de electrodo negativo. La suspensión de película de electrodo negativo se forma generalmente dispersando el material activo de electrodo negativo y, opcionalmente, un agente conductor, un aglutinante y similares en un disolvente, tal como N-metilpirrolidona (NMP) o agua desionizada, con agitación uniforme. Otros compuestos auxiliares opcionales pueden ser, por ejemplo, agentes espesantes y dispersantes (por ejemplo, carboximetilcelulosa sódica, CMC-Na), materiales de termistor PTC y similares.
Como ejemplo, el agente conductor puede incluir uno o más de carbono superconductor, negro de acetileno, negro de humo, negro de Ketjen, puntos de carbono, nanotubos de carbono, grafeno y nanofibras de carbono.
Como ejemplo, el aglutinante puede incluir uno o más de caucho de estireno-butadieno (SBR), resina acrílica a base de agua, fluoruro de polivinilideno (PVDF), politetrafluoroetileno (PTFE), copolímero de etilvinilacetato (EVA), alcohol polivinílico (PVA) y butiral de polivinilo (PVB).
En la batería secundaria de la presente solicitud, el primer material activo de electrodo negativo y/o el segundo material activo de electrodo negativo pueden incluir opcionalmente una determinada cantidad de otros materiales activos de electrodo negativo comunes, tales como uno o más de grafito natural, carbono blando, carbono duro, materiales a base de silicio, materiales a base de estaño y titanato de litio, además del material activo de electrodo negativo específico descrito anteriormente. El material a base de silicio puede ser uno o más seleccionados entre silicio elemental, compuesto de silicio-oxígeno, compuesto de silicio-carbono y aleación de silicio. El material a base de estaño puede ser uno o más seleccionados de entre estaño elemental, compuesto de estaño-oxígeno y aleaciones de estaño. Los métodos para preparar estos materiales son de conocimiento general y estos materiales están disponibles comercialmente. Una persona experta en la técnica puede tomar decisiones apropiadas basándose en el entorno de solicitud real.
En la batería secundaria de esta solicitud, el colector de corriente de electrodo negativo puede adoptar una lámina metálica convencional o un colector de corriente de electrodo compuesto en el que el material metálico puede disponerse sobre el sustrato polimérico para formar el colector de corriente de electrodo compuesto. Como ejemplo, el colector de corriente de electrodo negativo puede utilizar una lámina de cobre.
Debe entenderse que el colector de corriente de electrodo negativo tiene dos superficies opuestas en la dirección de su grosor. La película de electrodo negativo puede estar dispuesta sobre una o ambas de las dos superficies opuestas del colector de corriente de electrodo negativo.
La figura 2 muestra el diagrama esquemático de una realización de la placa de electrodo negativo 10 en esta solicitud. La placa de electrodo negativo 10 está compuesta por el colector de corriente de electrodo negativo 101, la primera película de electrodo negativo 103 dispuesta en las dos superficies del colector de corriente de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo 102 dispuesta en la primera película de electrodo negativo 103.
La figura 3 muestra el diagrama esquemático de otra realización de la placa de electrodo negativo 10 en esta solicitud. La placa de electrodo negativo 10 está compuesta por el colector de corriente de electrodo negativo 101, la primera película de electrodo negativo 103 dispuesta en una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo 102 dispuesta en la primera película de electrodo negativo 103.
Cabe señalar que cada parámetro de la película de electrodo negativo, como el grosor, la densidad de área y la densidad compactada de la película de electrodo negativo proporcionados en la presente solicitud, se refiere a un intervalo de parámetros de una película de una sola cara. Si la película de electrodo negativo está ubicada en ambas superficies del colector de corriente de electrodo negativo y el parámetro de la película en cualquiera de las superficies satisface esta solicitud, se considera que está dentro del área de protección de esta solicitud. El alcance del grosor de la película, la densidad de área y la densidad compactada mencionados en esta solicitud se refieren a los parámetros de la película del conjunto de batería después del prensado en frío.
Además, en la batería secundaria de la presente solicitud, la placa de electrodo negativo no excluye otras capas funcionales adicionales además de la película de electrodo negativo. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la placa de electrodo negativo descrita en el presente documento comprende además una capa de imprimación conductora (por ejemplo, que consta de un agente conductor y un aglutinante) dispuesta sobre la superficie del colector de corriente, intercalada entre el colector de corriente y la primera película. En algunas otras realizaciones, la placa de electrodo negativo incluye además una capa protectora que cubre la superficie de la segunda película.
[Placa de electrodo positivo]
En la batería secundaria de esta solicitud, la placa de electrodo positivo comprende un colector de corriente de electrodo positivo y una película de electrodo positivo dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo positivo y que comprende un material activo positivo.
Cabe destacar que el colector de corriente de electrodo positivo tiene dos superficies opuestas en la dirección de su grosor. La película de electrodo positivo puede laminarse en una o ambas de las dos superficies opuestas del colector de corriente de electrodo positivo.
En la batería secundaria de esta solicitud, el colector de corriente de electrodo positivo puede adoptar una lámina metálica convencional o un colector de corriente de electrodo compuesto en el que el material metálico se puede colocar sobre el sustrato polimérico para formar el colector de corriente de electrodo compuesto. Como ejemplo, el colector de corriente de electrodo positivo puede adoptar la lámina de aluminio.
En la batería secundaria de esta solicitud, el material activo positivo puede incluir uno o más de óxidos de metales de transición de litio, fosfatos de litio de estructura de olivino y sus respectivos compuestos modificados. Ejemplos de óxidos de metales de transición de litio pueden incluir, pero no se limitan a, uno o más de óxidos de litio-cobalto, óxidos de litio-níquel, óxidos de litio-manganeso, óxidos de litio-níquel-cobalto, óxidos de litio-manganeso-cobalto, óxidos de litio-níquel-manganeso, óxidos de litio-níquel-cobalto-manganeso, óxidos de litio-níquel-cobalto-aluminio y sus compuestos modificados. Ejemplos de fosfatos de litio en estructuras olivínicas pueden incluir, pero no se limitan a, uno o más de fosfato de litio-hierro, un compuesto de fosfato de litio-hierro con carbono, fosfato de litio-manganeso, un compuesto de fosfato de litio-manganeso con carbono, fosfato de litio-hierro-manganeso, un compuesto de fosfato de litio-hierro-manganeso con carbono y sus compuestos modificados. Esta solicitud no se limita a estos materiales, sino que también puede adoptar otros materiales convencionales generalmente conocidos que pueden usarse como materiales activos positivos para baterías secundarias.
En algunas realizaciones preferidas, para aumentar aún más la densidad de energía de la batería, el material activo positivo puede incluir uno o más de un óxido de metal de transición de litio representado por la Fórmula 1 y sus compuestos modificados,
LiaNibCocMdOeAf Fórmula 1,
en el que, 0,8 < a < 1,2, 0,5 < b < 1, 0 < c < 1,0 < d < 1, 1 < e < 2,0 < f <1, M es uno o más seleccionados entre Mn, Al, Zr, Zn, Cu, Cr, Mg, Fe, V, Ti y B, y A es uno o más seleccionados entre N, F, S y Cl.
En esta solicitud, los compuestos modificados de los materiales mencionados anteriormente pueden ser compuestos obtenidos mediante dopado y/o recubrimiento superficial de materiales para modificación.
En la batería secundaria de esta solicitud, la película de electrodo positivo también comprende opcionalmente un aglutinante y un agente conductor.
Como ejemplo, el aglutinante para la película de electrodo positivo puede incluir uno o más de fluoruro de polivinilideno (PVDF) y politetrafluoroetileno (PTFE).
Como ejemplo, el agente conductor para la película de electrodo positivo puede incluir uno o más de carbono superconductor, negro de acetileno, negro de humo, negro de Ketjen, punto de carbono, nanotubo de carbono, grafeno y nanofibra de carbono.
[Electrolito]
Los electrolitos actúan como iones conductores entre las placas de electrodo positivo y negativo. Esta solicitud no tiene ninguna limitación específica sobre el tipo de electrolito, que puede seleccionarse de acuerdo con los requisitos. Por ejemplo, los electrolitos pueden ser al menos uno seleccionado de entre electrolitos sólidos y líquidos (es decir, disolución electrolítica).
En algunas realizaciones, el electrolito adopta una solución de electrolito. La solución de electrolito incluye una sal de electrolito y un disolvente. En algunas realizaciones, la sal electrolítica puede ser una o más seleccionadas de LiPF6 (hexafluorofosfato de litio), LiBF4 (tetrafluoroborato de litio), LiC104 (perclorato de litio), LiAsF6 (hexafluoroarsenato de litio), LiFSI (bisfluorosulfonimida de litio), LiTFSI (bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio), LiTFS (trifluorometanosulfonato de litio), LiDFOB (difluoro(oxalato)borato de litio), LiBOB (bis(oxalato)borato de litio), LiPO2F2 (difluorofosfato de litio), LiDFOP (difluorodioxalato de litio fosfato) y LiTFOP (tetrafluorooxalato de litio fosfato).
En algunas realizaciones, el disolvente puede ser uno o más seleccionados entre carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dipropilo (DPC), carbonato de propilo de metilo (MPC), carbonato de propilo de etilo (EPC), carbonato de butileno (BC), carbonato de etileno fluorado (FEC), formiato de metilo (MF), acetato de metilo (MA), acetato de etilo (EA), acetato de propilo (PA), propionato de metilo (MP), propionato de etilo (EP), propionato de propilo (PP), butirato de metilo (MB), butirato de etilo (EB), 1,4-butirolactona (G<b>L), sulfolano (SF), metilsulfonilmetano (MSM), sulfuro de etilmetilo (EMS) y etilsulfoniletanol (ESE).
En algunas formas de realización, también se incluyen aditivos, opcionalmente, en la disolución electrolítica. Por ejemplo, los aditivos pueden incluir aditivos formadores de película de electrodo negativo o aditivos formadores de película de electrodo positivo, así como aditivos que pueden mejorar algunos rendimientos de las baterías, tales como aditivos que mejoran el rendimiento de sobrecarga de la batería, aditivos que mejoran el rendimiento a alta temperatura y aditivos que mejoran el rendimiento a baja temperatura.
[Separador]
Las baterías secundarias que utilizan electrolitos, así como algunas baterías secundarias que utilizan electrolitos de estado sólido, también incluyen un separador. El separador está dispuesto entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo para el aislamiento. Esta solicitud no tiene ninguna limitación especial en cuanto al tipo de separador. Se puede seleccionar cualquier separador poroso común generalmente conocido con buena estabilidad química y mecánica.
En algunas realizaciones, el material del separador puede adoptar uno o más seleccionados entre fibras de vidrio, telas no tejidas, polietileno, polipropileno y fluoruro de polivinilideno. El separador puede ser una película de una sola capa o una película compuesta de múltiples capas. Cuando el separador es una película compuesta de múltiples capas, los materiales de cada capa pueden ser iguales o diferentes.
En algunas formas de realización, se puede fabricar un conjunto de electrodo enrollando o laminando la placa de electrodo positivo, la placa de electrodo negativo y el separador.
En algunas formas de realización, la batería secundaria puede incluir un paquete externo. El paquete externo se puede utilizar para encapsular el conjunto de electrodo y el electrolito.
En algunas formas de realización, el paquete externo de la batería secundaria puede ser una carcasa dura, tal como una carcasa de plástico duro, una carcasa de aluminio y una carcasa de acero. El paquete externo de la batería secundaria también puede ser un paquete blando, tal como un paquete blando tipo bolsa. El paquete blando puede estar hecho de plástico tal como uno o más de polipropileno (PP), tereftalato de polibutileno (PBT), succinato de polibutileno (PBS) y similares.
Esta solicitud no tiene ninguna limitación especial en cuanto a la forma de la batería secundaria, que puede ser cilíndrica, cuadrada o cualquier otra forma arbitraria. La figura 1 muestra, a modo de ejemplo, una batería secundaria 5 con una estructura de forma cuadrada.
En algunas realizaciones, el paquete externo puede incluir una carcasa 51 y una placa de cubierta 53, como se muestra en la figura 4. La estructura de carcasa 51 puede incluir la placa inferior y la placa lateral unida a la placa inferior. La placa inferior y la placa lateral están encerradas para formar una cámara de alojamiento. La carcasa 51 tiene una abertura que comunica con la cámara de alojamiento, y la placa de cubierta 53 se usa para cubrir la abertura para cerrar la cámara de alojamiento. La placa de electrodo positivo, la placa de electrodo negativo y el separador pueden formar un conjunto de electrodo 52 mediante un proceso de enrollamiento o laminación. El conjunto de electrodo 52 está encapsulado en la cámara de alojamiento. El conjunto de electrodo 52 se infiltra con la disolución de electrolito. El número de conjuntos de electrodo 52 contenidos en la batería secundaria 5 puede ser de uno o más, y puede ajustarse de acuerdo con los requisitos.
En algunas formas de realización, las baterías secundarias se pueden ensamblar formando un módulo de batería. El número de baterías secundarias en el módulo de batería puede ser de más de uno. El número específico se puede ajustar de acuerdo con la solicitud y la capacidad del módulo de batería.
La figura 5 muestra el módulo de batería 4 como ejemplo. Con referencia a la figura 5, en el módulo de batería 4 se pueden disponer múltiples baterías secundarias 5 en secuencia en la dirección longitudinal del módulo de batería 4. Por supuesto, también se pueden disponer de cualquier otra manera. Además, las múltiples baterías secundarias 5 se pueden fijar mediante elementos de fijación.
Opcionalmente, el módulo de baterías 4 también puede incluir una carcasa con el espacio de alojamiento, en la que se alojan múltiples baterías secundarias 5.
En algunas formas de realización, los módulos de batería también se pueden ensamblar formando un paquete de baterías. El número de módulos de batería contenidos en el paquete de batería se puede ajustar de acuerdo con la solicitud y la capacidad del paquete de baterías.
Las Figs. 6 y 7 son del paquete de baterías 1, como ejemplo. Con referencia a la figura 6 y la figura 7, el paquete de baterías 1 puede incluir un cuerpo de receptáculo de batería y múltiples módulos de batería 4 establecidos en el cuerpo de receptáculo de batería. El cuerpo de receptáculo de batería comprende un cuerpo de receptáculo superior 2 y un cuerpo de receptáculo inferior 3, en donde el cuerpo de receptáculo superior 2 se utiliza para cubrir el cuerpo de receptáculo inferior 3 y formar un espacio cerrado para alojar el módulo de batería 4. Se pueden disponer múltiples módulos de batería 4 de cualquier manera en el cuerpo de receptáculo de batería.
Proceso de preparación de baterías secundarias
En el segundo aspecto de esta solicitud, se proporciona un proceso para preparar una batería secundaria, que incluye preparar una placa de electrodo negativo de la batería secundaria mediante las etapas siguientes:
1) formar una primera película de electrodo negativo que comprende un primer material activo de electrodo negativo en al menos una superficie de un colector de corriente de electrodo negativo, en donde el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,4 a 0,6; y
2) formar una segunda película de electrodo negativo que comprende un segundo material activo de electrodo negativo sobre la primera película de electrodo negativo, en donde el segundo material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial; y el segundo material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,25 a 0,45.
En el proceso de preparación de la batería secundaria, la primera película de electrodo negativo y la segunda película de electrodo negativo se pueden recubrir al mismo tiempo en una sola etapa, y también se pueden recubrir dos veces.
En algunas realizaciones preferidas, la primera y segunda película de electrodo negativo se recubren simultáneamente al mismo tiempo. La primera y segunda película de electrodo negativo se pueden unir mejor recubriéndolas en una sola etapa, lo que puede mejorar aún más el rendimiento de ciclo de la batería.
Además del proceso para preparar la placa de electrodo negativo de la presente solicitud, otras configuraciones y procesos de preparación de la batería secundaria de la presente solicitud son generalmente conocidosper se.Por ejemplo, la placa positiva de la presente solicitud se puede preparar de la siguiente manera: mezclando un material activo positivo, agentes conductores opcionales (tales como materiales de carbono, por ejemplo, negro de humo) y aglutinantes (tales como PVDF) y similares, dispersando la mezcla en un disolvente (tal como NMP), agitando uniformemente, recubriendo la mezcla sobre un colector de corriente positiva y secando para obtener una placa positiva. Material tal como una lámina de aluminio o una placa metálica porosa se puede usar como colector de corriente de electrodo positivo. Cuando se fabrica la placa positiva, se puede obtener una lengüeta positiva en el área no recubierta del colector de corriente positiva mediante punzonado o troquelado con láser y similares.
Finalmente, la placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo se pueden apilar en orden de modo que el separador que está dispuesto entre las placas de electrodo positivo y negativo funcione para aislamiento, y luego el conjunto de electrodo se puede obtener mediante un proceso de bobinado o laminado; el conjunto de batería se coloca en un envase externo, en el que se inyecta la solución electrolítica cuando se seca. Posteriormente se llevan a cabo los procesos de envasado al vacío, reposo, formación y conformado, obteniendo de esta forma una batería secundaria luego se obtiene mediante. De acuerdo con la batería secundaria, la placa positiva, la placa de electrodo negativo y el separador se pueden fabricar en un conjunto de electrodos con una estructura de bobinado mediante un proceso de bobinado, y se pueden fabricar en un conjunto de electrodos con una estructura laminada mediante un proceso de laminación.
Aparato
En el tercer aspecto de esta solicitud se proporciona un aparato. El aparato comprende una batería secundaria de acuerdo con el primer aspecto de la presente solicitud o comprende una batería secundaria preparada mediante el proceso de acuerdo con el segundo aspecto de la presente solicitud. La batería secundaria puede usarse como fuente de energía del aparato o como unidad de almacenamiento de energía del aparato. El aparato en esta solicitud utiliza la batería secundaria proporcionada en esta solicitud y por lo tanto tiene al menos las mismas ventajas que la batería secundaria.
El aparato puede ser, pero no se limita a, un aparato móvil (tal como un teléfono móvil, un ordenador portátil, etc.) o un vehículo eléctrico (tal como un vehículo eléctrico puro, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico híbrido enchufable, una bicicleta eléctrica, un patinete eléctrico, un coche de golf eléctrico, un camión eléctrico, etc.), un tren eléctrico, un barco y un satélite, un sistema de almacenamiento de energía, etc.
El aparato puede adoptar la batería secundaria, el módulo de batería o el paquete de baterías según los requisitos de su solicitud.
La figura 8 muestra un aparato como ejemplo. El aparato puede ser un vehículo eléctrico puro, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico híbrido enchufable, etc. Para cumplir con los requisitos del aparato para la alta tasa y alta densidad de energía de las baterías secundarias, se puede utilizar el paquete de baterías o el módulo de batería.
El aparato, como otro ejemplo, puede ser un teléfono móvil, una tableta, un ordenador portátil y similares. Por lo general, se requiere que el aparato sea liviano y pueda ser alimentado por la batería secundaria.
Los efectos beneficiosos de esta solicitud se describen con más detalle en combinación con los ejemplos a continuación.
Ejemplos
Para aclarar el propósito de la invención, la solución técnica y los efectos técnicos beneficiosos de esta solicitud, esta solicitud se describe con más detalle en combinación con los ejemplos a continuación. Sin embargo, debe entenderse que los ejemplos de esta solicitud están destinados únicamente a explicar esta solicitud, pero no a restringirla, y que el ejemplo de esta solicitud no se limita a los ejemplos dados en la memoria descriptiva. Las condiciones de prueba o condiciones de funcionamiento no especificadas en los ejemplos se realizarán de acuerdo con las condiciones normales o según lo recomendado por el proveedor del material.
I. Preparación de baterías secundarias
Ejemplo 1
1) Preparación de la placa de electrodo positivo
El material activo ternario LiNi, níquel, cobalto, manganeso y liti00,8Co0,iMn0,iO2 (NCM 811), negro de humo (Super-P) como agente conductor y fluoruro de polivinilideno (PVDF) como aglutinante, en una relación en peso de 94:3:3, se mezclaron en un disolvente de N-metilpirrolidona (NMP) con agitación homogénea, y se obtuvo de esta manera una suspensión. La suspensión se recubrió sobre un colector de corriente de lámina de aluminio para obtener una placa de electrodo positivo después de secar, prensar en frío, dividir, cortar y similares y luego se perforó el área no recubierta en el colector de corriente de electrodo positivo para formar una lengüeta de electrodo positivo. La densidad de área de la película del electrodo positivo fue de 17,3 mg/cm2 y la densidad compactada fue de 3,5g/cm3
2) Preparación de la placa de electrodo negativo
Etapa uno, preparación de la suspensión negativa 1: se añadieron un primer material activo de electrodo negativo (consúltese la tabla 1 para obtener más detalles), un aglutinante SBR, un espesante carboxilmetilcelulosa de sodio (CMC-Na) y un agente conductor negro de humo (Super-P) en una relación en peso de 96,2: 1,8: 1,2: 0,8 con agua desionizada a un tanque de agitación en un determinado orden de mezcla para preparar la suspensión negativa 1, en donde el primer material activo negativo tenía una uniformidad del tamaño de partícula de 0,43;
Etapa dos, preparación de la suspensión negativa 2: se añadieron un segundo material activo de electrodo negativo (consúltese la tabla 1 para obtener más detalles), un aglutinante SBR, un espesante carboxilmetilcelulosa de sodio (CMC-Na), un agente conductor negro de humo (Super-P) en una relación de 96,2: 1,8: 1,2: 0,8 con agua desionizada a un tanque de agitación en un cierto orden para mezclar para preparar la suspensión negativa 2 en donde el segundo material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,35, y la proporción numérica de partículas secundarias en el segundo material activo de electrodo negativo es del 95 %;
Etapa tres, la suspensión negativa 1 y la suspensión negativa 2 se extruyeron al mismo tiempo a través de un aparato de recubrimiento de doble cavidad. La suspensión negativa 1 se recubrió sobre un colector de corriente de lámina de cobre para formar una primera película de electrodo negativo, y la suspensión negativa 2 se recubrió sobre la primera película de electrodo negativo para formar una segunda película de electrodo negativo. La densidad de área de la película de electrodo negativo es 11,0 mg/cm2; y
Etapa cuatro, la película húmeda recubierta se curó mediante un horno en diferentes áreas de temperatura para obtener una placa seca, que se sometió a prensado en frío para obtener la película de electrodo negativo requerida, en donde la densidad compactada de la película de electrodo negativo fue de 1,65 g/cm3. Después de eso, se realizaron decapado, corte y similares para obtener una placa de electrodo negativo. Se perforó una lengüeta negativa en un área no recubierta de un colector de corriente negativa.
3) Separador
La película de PE se seleccionó como separador.
4) Preparación de la disolución electrolítica
Se mezclaron carbonato de etileno (EC), carbonato de metilo y etilo (EMC) y carbonato de dietilo (DEC) de acuerdo con una relación de volumen de 1:1:1. Luego, la sal de litio LiPF6 completamente seca se disolvió en el disolvente orgánico mixto en una proporción de 1 mol/l para preparar una solución de electrolito.
5) Preparación de la batería
La placa positiva, el separador y la placa de electrodo negativo descritas anteriormente se apilaron de forma secuencial, con un electrodo de referencia (que se usa para detectar el rendimiento de la muestra de batería, que se puede seleccionar entre una placa de litio, un alambre metálico de litio y similares, y el separador deberá separarlo del contacto con cualquier lado del electrodo positivo y del electrodo negativo) incorporado entre el separador y la placa del electrodo negativo, que se enrollaron en un conjunto de electrodo. El conjunto de electrodo se envasó en un empaque exterior en el que se añadió el electrolito, seguido del envasado, reposo, formación, envejecimiento y similares, y se obtuvo de esta manera una batería secundaria.
El proceso de preparación de baterías secundarias de los Ejemplos 2 a 19 y los Ejemplos Comparativos 1 a 6 fue similar al del Ejemplo 1, con la excepción de que se ajustaron la composición de la placa de electrodo negativo y los parámetros del producto. Los diferentes parámetros del producto se muestran en la Tabla 1 y la Tabla 2.
II. Métodos de prueba para los parámetros de rendimiento
1 Prueba de rendimiento de carga rápida
A 25 °C, las baterías secundarias preparadas en los ejemplos anteriores y en los ejemplos comparativos se cargaron y descargaron por primera vez a una corriente de 1 C (es decir, el valor de corriente en el que la capacidad teórica se descarga completamente en 1 hora), incluyendo: cargar la batería con corriente constante a una tensión de carga límite V1 a una velocidad de 1 C, luego cargar la batería con tensión constante a una corriente <0,05 C, en reposo durante 5 minutos, y luego descargar la batería con corriente constante a una tensión de descarga límite V2 a una velocidad de 0,33 C, y registrando su capacidad real como Co.
Luego, se llevó a cabo una carga de la batería a corriente constante para llegar a una tensión de carga límite de celda completa V1 o un potencial negativo límite 0 V, lo que ocurra primero, usando 0,5 Co, 1 C0, 1,5 Co, 2 Co, 2,5 Co, 3 Co, 3,5 Co, 4 Co y 4,5 Co en secuencia. Después de completar cada carga, se requirió que la batería se descargara hasta una tensión de descarga límite total V2 a 1 Co, y se registraron los potenciales negativos cuando la batería se cargó al 10%, 20%, 30%... y 80% de SOC (estado de carga) bajo diferentes velocidades de carga, que se trazaron como una curva de potencial negativo de la velocidad de carga bajo diferentes estados de SOC. Las velocidades de carga cuando el potencial negativo fue 0 V en diferentes estados SOC se obtuvieron mediante ajuste lineal; las velocidades de carga fueron una ventana de carga bajo el estado SOC registrado como C10 %<soc>, C20 %<soc>,C30 %<soc>, C40 %<soc>, C50 %<soc>, C60 %<soc>, C70 %<soc>, C80 %<soc>, y el tiempo de carga T en min de la batería desde 10 % SOC hasta 80 % SOC se calculó según la siguiente fórmula (60/C10 % SOC+60/C20 % SOC+60/C30 % soc+60/C40 % SOC+60/C50 % soc+60/C60 % SOC+60/C70 % soc+60/C80% soc) x10 %. Cuanto más corto sea el tiempo, mejor será el rendimiento de carga rápida de la batería.
2 Prueba de rendimiento de ciclo
Las baterías secundarias preparadas en los ejemplos anteriores y en los ejemplos comparativos se sometieron a una primera carga y descarga a 25 °C con una corriente de 1 C (es decir, un valor de corriente en el que la capacidad teórica se descarga completamente en 1 h), en el que la carga fue una carga de tensión constante y de corriente constante, la tensión final fue de 4,2 V, la corriente límite fue de 0,05 C y la tensión final de descarga fue de 2,8 V, y se registró la capacidad de descarga, Cb, de la batería en el primer ciclo. A continuación, la batería se sometió a una prueba de ciclo 1C/1C y se registró la capacidad de descarga, Ce, de la batería en cualquier momento. La relación de Ce a Cb fue la tasa de retención de la capacidad del ciclo. Cuando la tasa de retención de la capacidad del ciclo sea igual al 80 %, se detiene la prueba y se registra el número de ciclo.
III. Resultados de pruebas para los ejemplos y los ejemplos comparativos
De acuerdo con el proceso anterior, se prepararon baterías de cada ejemplo y ejemplo comparativo, y se midieron los parámetros de rendimiento. Los resultados se muestran en la Tabla 1 y la Tabla 2 como se muestra a continuación.
Tabla 1
Tabla 2
En primer lugar, se demostró a partir de los datos de los ejemplos 1 a 13 y de los ejemplos comparativos 1 a 6 que: cuando la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo es inferior a 0,4 o superior a 0,6, o cuando la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo es inferior a 0,25 o superior a 0,45, la batería no puede satisfacer simultáneamente el rendimiento de carga rápida y el rendimiento de ciclo, especialmente el rendimiento de ciclo fue deficiente. Cuando la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo fue de 0,4 a 0,6 y la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo fue de 0,25 a 0,45, la batería tuvo buenos rendimiento de carga rápida y rendimiento de ciclo. Para equilibrar el rendimiento de carga rápida y el rendimiento de ciclo de las baterías, la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo fue preferentemente de 0,45 a 0,6, y más preferentemente de 0,5 a 0,57; la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo fue preferentemente de 0,3 a 0,4, y más preferentemente de 0,32 a 0,38.
Además, a partir de los datos de los ejemplos 1 a 13 y de los ejemplos comparativos 1 a 6 se demostró que había un intervalo preferido para la relación de la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo con respecto a la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo; cuando la relación fue de 1,05 a 1,9, y más preferentemente de 1,2 a 1,6, el rendimiento general de la batería fue mejor.
Además, se demostró a partir de la comparación de los ejemplos 14 a 19 que cuando la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo fue de 0,4 a 0,6 y la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo fue de 0,25 a 0,45, la proporción del número de partículas secundarias en el segundo material activo de electrodo negativo tuvo un cierto efecto en el rendimiento de la batería. Especialmente, cuando la proporción numérica B de las partículas secundarias en el segundo material activo de electrodo negativo fue >30 %, el rendimiento de carga rápida y el rendimiento de ciclo de la batería mejoraron enormemente.
Claims (15)
1. Una batería secundaria (5), que comprende una placa de electrodo negativo (10), comprendiendo la placa de electrodo negativo (10) un colector de corriente de electrodo negativo (101) y una película de electrodo negativo, y comprendiendo la película de electrodo negativo una primera película de electrodo negativo (103) y una segunda película de electrodo negativo (102),
en donde la primera película de electrodo negativo (103) está dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo (101) y comprende un primer material activo de electrodo negativo, y el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,45 a 0,6, según se determinó de acuerdo con la descripción; y
la segunda película de electrodo negativo (102) está dispuesta sobre la primera película de electrodo negativo (103) y comprende un segundo material activo de electrodo negativo, y el segundo material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,3 a 0,4, según se determinó de acuerdo con la descripción.
2. La batería secundaria (5) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el primer material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,5 a 0,57.
3. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en donde el segundo material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,32 a 0,38.
4. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde una relación entre la uniformidad del tamaño de partícula del primer material activo de electrodo negativo y la uniformidad del tamaño de partícula del segundo material activo de electrodo negativo es de 1,05 a 1,9, preferentemente de 1,2 a 1,6.
5. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, en donde el segundo material activo de electrodo negativo comprende partículas secundarias, y un porcentaje en número de las partículas secundarias en el material activo de electrodo negativo secundario satisface <30 %; preferentemente, un porcentaje en número de las partículas secundarias en el material activo de electrodo negativo secundario satisface >50 %.
6. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde un porcentaje en masa del grafito artificial en el segundo material activo de electrodo negativo satisface >50 %, preferentemente de 90 % a 100 %.
7. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el primer material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>10 menor que el segundo material activo de electrodo negativo.
8. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el primer material activo de electrodo negativo tiene una densidad aparente mayor que el segundo material activo de electrodo negativo.
9. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el primer material activo de electrodo negativo satisface además uno o más de los siguientes (1)-(6):
(1) el primer material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>10 de 4,8 gm a 8,0 gm, preferentemente de 5,3 gm a 7,3 gm;
(2) el primer material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>50 de 13,7 gm a 20,7 gm, preferentemente de 14,7 gm a 18,7 gm;
(3) el primer material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen D<v>99 de 42 gm a 66 gm, preferentemente de 48 gm a 60 gm;
(4) el primer material activo de electrodo negativo tiene una distribución de tamaño de partícula (D<v>90-D<v>10)/D<v>50 de 1,2 a 2,4, preferentemente de 1,5 a 2,1;
(5) el primer material activo de electrodo negativo tiene una densidad aparente de 0,88 g/cm3 a 1,28 g/cm3, preferentemente a partir de 0,98 g/cm3 a 1,18 g/cm3; y
(6) el primer material activo de electrodo negativo tiene una densidad compactada de polvo de 1,77 g/cm3 a 1,97 g/cm3 a una presión de 30000 N, preferentemente de 1,82 g/cm3 a 1,92 g/cm3.
10. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, en donde el segundo material activo de electrodo negativo satisface además uno o más de los siguientes (1)-(6):
(1) el segundo material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen DV10 de 6,0 gm a 9,5 gm, preferentemente de 8 gm a 9 gm;
(2) el segundo material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen DV50 de 10 gm a 18 gm, preferentemente de 12 gm a 16 gm;
(3) el segundo material activo de electrodo negativo tiene un tamaño de partícula de distribución de volumen DV99 de 25 gm a 45 gm, preferentemente de 30 gm a 40 gm;
(4) el segundo material activo de electrodo negativo tiene una distribución de tamaño de partícula (DV90-DV10)/DV50 de 0,9 a 1,5, preferentemente de 1,1 a 1,3;
(5) el segundo material activo de electrodo negativo tiene una densidad aparente de 0,7 g/cm3 a 1,4 g/cm3, preferentemente de 0,8 g/cm3 a 1,2 g/cm3; y
(6) el segundo material activo de electrodo negativo tiene una densidad compactada de polvo de 1,65 g/cm3 a 1,85 g/cm3 a una presión de 30000 N, preferentemente de 1,71 g/cm3 a 1,80 g/cm3.
11. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, en donde el primer material activo de electrodo negativo comprende uno o más de grafito artificial y grafito natural.
12. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial y el grafito artificial constituye >50 % en masa del primer material activo de electrodo negativo, preferentemente del 60 % al 100 % en masa del primer material activo de electrodo negativo.
13. La batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde la película de electrodo negativo satisface además uno o más de los siguientes (1)-(3):
(1) la película de electrodo negativo tiene una densidad de área de 90 g/m2 a 136 g/m2, preferentemente de 104 g/m2 a 117 g/m2;
(2) la película de electrodo negativo tiene una densidad compactada de 1,5 g/cm3 a 1,75 g/cm3, preferentemente de 1,6 g/cm3 a 1,7 g/cm3; y
(3) la película de electrodo negativo tiene un grosor de >60 gm, preferentemente de 65 gm a 80 gm.
14. Un proceso para preparar una batería secundaria (5), que comprende preparar una placa de electrodo negativo (10) de la batería secundaria (5) mediante las siguientes etapas:
1) formar una primera película de electrodo negativo (103) que comprende un primer material activo de electrodo negativo en al menos una superficie de un colector de corriente de electrodo negativo, en donde el primer material activo de electrodo negativo comprende grafito y tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,45 a 0,6; y 2) formar una segunda película de electrodo negativo (102) que comprende un segundo material activo de electrodo negativo sobre la primera película de electrodo negativo (103), en donde el segundo material activo de electrodo negativo comprende grafito artificial; y el segundo material activo de electrodo negativo tiene una uniformidad del tamaño de partícula de 0,3 a 0,4.
15. Un aparato, que comprende la batería secundaria (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-13 o la batería secundaria (5) fabricada mediante el proceso de acuerdo con la reivindicación 14.
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