ES2986851T3 - Electrodo positivo para batería secundaria de litio, y método para producir el mismo - Google Patents

Electrodo positivo para batería secundaria de litio, y método para producir el mismo Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a un electrodo positivo para una batería secundaria de litio, que comprende una capa de revestimiento de electrolito de polímero de gel formada sobre una capa de material activo del electrodo positivo de una batería secundaria de litio, y a un electrodo positivo que tiene una estructura novedosa, que puede abordar un problema causado por el polisulfuro de litio generado en las baterías secundarias de litio convencionales al tener el electrodo positivo, y a una batería secundaria de litio que comprende el electrodo positivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Electrodo positivo para batería secundaria de litio, y método para producir el mismo
Campo técnico
Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2017-0153234 presentada el 16 de noviembre de 2017 en la Oficina Coreana de Propiedad Intelectual (KIPO).
La presente invención se refiere a un cátodo para baterías secundarias de litio capaces de resolver problemas provocados debido a polisulfuros de litio y un método de fabricación de los mismos. El objeto de la presente invención se define por las reivindicaciones adjuntas.
Técnica anterior
En los últimos años, la tendencia hacia pequeños diseños ligeros de productos electrónicos, dispositivos electrónicos, dispositivos de comunicación y similares ha avanzado rápidamente, y también hay una demanda creciente de mejora del rendimiento de las baterías secundarias usadas como fuentes de alimentación para automóviles eléctricos ya que ha surgido una gran necesidad de estos productos debido a los problemas ambientales. Entre estas, las baterías secundarias de litio han entrado en el foco como baterías de alto rendimiento porque tienen una alta densidad de energía y un alto potencial de electrodo convencional.
Particularmente, una batería de litio-azufre (Li-S) es una batería secundaria en la que se usa un material a base de azufre que tiene un enlace azufre-azufre (enlace S-S) como material activo de cátodo y se usa un metal litio como material activo de ánodo. El azufre que es un material principal del material activo de cátodo tiene ventajas porque es muy rico en recursos, no muestra toxicidad y tiene un peso bajo por átomo. Además, debido a que la batería de litio-azufre tiene una capacidad de descarga teórica de 1.675 mAh/g de azufre y una densidad de energía teórica de 2.600 Wh/kg, cuyos valores son significativamente mayores que las densidades de energía teóricas (una batería de Ni-MH: 450 Wh/kg, una batería de Li-FeS: 480 Wh/kg, una batería de Li-MnO2: 1.000 Wh/kg, y batería Na-S: 800 Wh/kg) de otros sistemas de baterías que se están estudiando actualmente, la batería de litio-azufre es una de las baterías más prometedoras que se están desarrollando actualmente.
Durante la respuesta de descarga de la batería de litio-azufre, se produce una reacción de oxidación de litio en un ánodo, y se produce una reacción de reducción de azufre en un cátodo. En la batería de litio-azufre, se generan polisulfuros de litio (Li2Sx donde x = de 2 a 8) durante un procedimiento de descarga. Tales polisulfuros de litio se disuelven en un electrolito y se difunden en un ánodo, provocando así diversas reacciones secundarias y reduciendo también la capacidad del azufre que participa en una reacción electroquímica. Además, los polisulfuros de litio provocan una reacción de lanzadera durante el procedimiento de descarga, dando como resultado una eficiencia de carga/descarga altamente degradada.
Para resolver los problemas anteriores, se ha propuesto un método de adición de un aditivo que tiene la propiedad de adsorber azufre. Sin embargo, debido a que este método provoca un problema con respecto a la degradación de las baterías, las reacciones secundarias adicionales de las baterías han surgido como nuevos problemas. Por lo tanto, se ha propuesto un método para añadir un calcogenuro metálico o alúmina o recubrimiento de superficie con un oxicarbonato, y similares con el fin de retrasar la fuga de un material activo de cátodo, es decir, azufre. Sin embargo, un método de este tipo tiene inconvenientes porque se pierde azufre durante un procedimiento de tratamiento o este procedimiento también es complicado, y la cantidad (cantidad de carga) de azufre añadida como material activo es limitada.
Por consiguiente, para comercializar las baterías de litio-azufre, los problemas relacionados con el polisulfuro de litio son los primeros que se resolverán.
Documentos de la técnica anterior
Documentos de patente
Documento de patente 1: patente coreana registrada n.° 10-0502357 (20 de julio, 2005), “Positive Electrode Having a Polymer Film and Lithium-Sulfur Battery Employing the Positive Electrode”.
Documento de patente 2: patente coreana registrada n.° 10-0454030 (20 de octubre, 2004), “Positive Electrode for Lithium-Sulfur Battery, Method of Preparing Same, and Lithium-Sulfur Battery Comprising Same”.
Documento de patente 3: KR 10-1346414 B1 divulga un electrolito de polímero en gel y una batería secundaria de litio que comprende el mismo.
Documento de patente 4: US 2002/0015893 A1 divulga una batería de litio que comprende una disolución de electrolito en estado en gel.
Divulgación
Problema técnico
Por consiguiente, para resolver los problemas relacionados con la elución de polisulfuros de litio generados en un lado de un cátodo de una batería secundaria de litio según la presente invención y suprimir reacciones secundarias con una disolución de electrolito, los presentes inventores han aplicado una estructura novedosa de una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel a una superficie de un cátodo, y han descubierto que los problemas anteriores pueden resolverse para mejorar el rendimiento de la batería de la batería secundaria de litio. Por tanto, la presente invención se ha completado basándose en estos hechos.
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un cátodo para baterías secundarias de litio capaz de resolver los problemas provocados por polisulfuros de litio.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una batería secundaria de litio que comprende el cátodo y, por tanto, tiene un rendimiento de batería mejorado.
Solución técnica
Para resolver los problemas anteriores, según un aspecto de la presente invención, se proporciona un cátodo para baterías secundarias de litio, que comprende:
un colector de corriente;
una capa de material activo de cátodo formada sobre al menos una superficie del colector de corriente; y una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel formada sobre una superficie de la capa de material activo de cátodo opuesta al colector de corriente,
en el que la capa de material activo de cátodo comprende un material activo, un material conductor y un aglutinante, en el que la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel comprende un polímero en gel que se forma a través de polimerización de reticulación de un compuesto a base de amina y un compuesto epoxídico,
en el que el material activo comprende azufre; y
en el que el compuesto a base de amina comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), metandiamina (MDA), m-xililendiamina (MXDa ), isoforondiamina (IPDA), m-fenilendiamina (MPD), 4,4'-diaminodifenilmetano (DDM) y 4,4-diaminodifenilsulfona (DDS).
El compuesto epoxídico puede incluir dos o más grupos epoxídicos.
Adicionalmente, el compuesto epoxídico puede comprender al menos uno seleccionado del grupo que consiste en tetraglicidil éter de pentaeritritol (PETGE), triglicidil éter de trimetilolpropano (TMPTGE), glicidil éter de tetrafeniloletano (TPEGE), triglicidil éter de trifenilolmetano (TPMTGE), diglicidil éter de trimetilolpropano, diglicidil éter de etilenglicol, diglicidil éter de propilenglicol, diglicidil éter, triglicidil éter, N,N-diglicidil-4-glicidiloxianilina, carboxilato de 3,4-epoxiciclohexilmetil-3',4'-epoxiciclohexano y diglicidil éter de 1,4-butanodiol.
Además, la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel puede tener un grosor de 0,1 |im a 5 |im.
Además, la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel puede incluir una composición que comprende un disolvente de disolución de electrolito y una sal de litio en el polímero en gel.
Además, el disolvente de disolución de electrolito puede estar presente en la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel en una cantidad del 10 % en peso al 60 % en peso, basándose en el peso total de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de fabricación del cátodo mencionado anteriormente, método que comprende:
preparar una disolución precursora de polímero en gel en la que se mezclan un compuesto a base de amina, un compuesto epoxídico y un disolvente de disolución de electrolito;
proporcionar un colector de corriente que tiene una capa de material activo de cátodo formada sobre al menos una superficie del mismo, y recubrir la disolución precursora de polímero en gel sobre una superficie de la capa de material activo de cátodo opuesta al colector de corriente; y
curar térmicamente la disolución precursora de polímero en gel recubierta para formar una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
En este caso, el contenido total del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico en la disolución precursora de polímero en gel puede estar en un intervalo de 40 partes en peso a 90 partes en peso, basándose en un total de 100 partes en peso de la disolución precursora de polímero en gel.
Además, el curado térmico puede realizarse a una temperatura de 25 °C a 90 °C.
Según otro aspecto más de la presente invención, se proporciona una batería secundaria de litio que comprende:
el cátodo mencionado anteriormente;
un ánodo dispuesto enfrente del cátodo; y
un electrolito interpuesto entre el cátodo y el ánodo.
Efectos ventajosos
El cátodo para baterías secundarias de litio según la presente invención comprende una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel sobre una superficie de un cátodo y, por tanto, puede resolver los problemas provocados por polisulfuros de litio generados en el cátodo de la batería secundaria de litio y suprimir reacciones secundarias con una disolución de electrolito.
En la batería secundaria de litio provista del cátodo, no se produce una disminución en la capacidad del azufre. Por tanto, la batería secundaria de litio hace posible realizar baterías de alta capacidad, y tiene una estabilidad de batería mejorada porque puede aplicarse de manera estable una alta cantidad de carga de azufre y no tiene problemas tales como circuitos cortos, generación de calor, y similares en baterías. Además, una batería secundaria de litio de este tipo tiene ventajas porque la batería tiene alta eficiencia de carga/descarga y características de vida útil mejoradas.
Descripción de los dibujos
La figura 1 es una imagen de SEM de una superficie de un cátodo mostrada en el ejemplo comparativo La figura 2 es una imagen de SEM de una superficie de un cátodo mostrado en el ejemplo 1.
La figura 3 es una imagen de SEM de una superficie de un cátodo mostrada en el ejemplo 2.
La figura 4 es una imagen de mapeo EDS del cátodo mostrado en el ejemplo 1.
La figura 5 es un gráfico que ilustra las características de eficiencia de carga/descarga de las baterías secundarias de litio fabricadas en los ejemplos 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1.
La figura 6 es un gráfico que ilustra las características de vida útil de las baterías secundarias de litio fabricadas en los ejemplos 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1.
Mejor modo
A continuación en el presente documento, la presente invención se describirá en más detalle.
Debe entenderse que los términos y palabras usados en esta memoria descriptiva y las reivindicaciones no deben interpretarse como que tienen significados comunes y de diccionario, sino que se interpretan como que tienen significados y conceptos correspondientes a la enseñanza técnica de la presente invención en vista del principio de que el presente inventor puede definir adecuadamente los conceptos de los términos y palabras para describir su invención con el mejor método.
Una batería secundaria de litio se refiere a un dispositivo electroquímico que usa materiales que permiten la intercalación/desintercalación de iones de litio como ánodo y cátodo, se fabrica llenando una disolución de electrolito orgánico o una disolución de electrolito de polímero entre el ánodo y el cátodo, y genera energía eléctrica por medio de una reacción de oxidación/reducción cuando los iones de litio se intercalan/desintercalan en/desde el cátodo y el ánodo. Según la presente invención, la batería secundaria de litio es una batería de litio-azufre que comprende “azufre” como material activo de electrodo del cátodo.
Cátodo para baterías secundarias de litio
Una batería secundaria de litio tiene una capacidad de descarga y una densidad de energía teóricas significativamente mayores, en comparación con las baterías secundarias de litio existentes, y el azufre usado como material activo de cátodo ha surgido como material para las baterías de próxima generación porque es económico debido a sus ricos depósitos y es respetuoso con el medio ambiente.
A pesar de tales ventajas, no se observa ni capacidad teórica ni densidad energética durante la conducción real. Esto se debe a que la razón de azufre, que es un material activo de cátodo que participa prácticamente en una reacción electroquímica de oxidación/reducción, es muy baja debido a su baja conductividad de iones litio. La capacidad y eficiencia de la batería secundaria de litio puede variar dependiendo de la cantidad de iones de litio transferidos al cátodo. Por tanto, potenciar la conductividad del ion litio del cátodo es importante para mejorar la capacidad y la eficiencia de la batería secundaria de litio.
Además, la batería secundaria de litio tiene un fenómeno de lanzadera en el que los polisulfuros de litio formados en el cátodo durante una respuesta de carga/descarga se pierden de una zona de reacción de cátodo y se mueven entre el cátodo y un ánodo. En este caso, como los sulfuros de litio se fijan a una superficie de un metal de litio que es el ánodo debido a reacciones secundarias entre los polisulfuros de litio eluidos del cátodo y el metal de litio, su cinética de reacción puede reducirse, y los iones de litio pueden consumirse innecesariamente, dando como resultado una degradación acelerada de la eficiencia y vida útil de la batería.
Para mejorar la conductividad del ion litio, se ha usado en la técnica anterior un método para aumentar la concentración de una sal de litio en un electrolito o introducir un aditivo en un electrolito o un cátodo, pero el rendimiento y la vida útil de la batería secundaria de litio no se mejoraron de manera efectiva.
Por consiguiente, según la presente invención, se proporciona un cátodo para baterías secundarias de litio que tiene características de capacidad y vida útil mejoradas resolviendo los problemas provocados por la elución de los polisulfuros de litio en los cátodos existentes para baterías secundarias de litio, y un método de fabricación de los mismos.
Particularmente, el cátodo para baterías secundarias de litio según la presente invención comprende:
un colector de corriente;
una capa de material activo de cátodo formada sobre al menos una superficie del colector de corriente; y una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel formada sobre una superficie de la capa de material activo de cátodo opuesta al colector de corriente,
en el que la capa de material activo de cátodo comprende un material activo, un material conductor y un aglutinante, en el que la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel comprende un polímero en gel que se forma mediante polimerización por reticulación de un compuesto a base de amina y un compuesto epoxídico, y en el que el material activo comprende azufre.
Según la presente invención, el compuesto a base de amina comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), diamina de metano (MDA), m-xililendiamina (MXDA), isoforonadiamina (IPDA), diamina de m-fenileno (MPD), 4,4-diaminodifenilmetano (DDM) y 4,4'-diaminodifenilsulfona (DDS). Cuando el compuesto a base de amina comprende una amina terciaria, la amina terciaria puede no formar un polímero reticulado a través de una reacción de adición con un compuesto epoxídico porque todos los átomos de hidrógeno activos en la amina están sustituidos con un grupo hidrocarburo. Además, debido a que el compuesto a base de amina sirve como catalizador de polimerización para compuestos epoxídicos, no es apropiado formar una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel según la presente invención. Por tanto, el compuesto a base de amina según la presente invención puede ser preferiblemente m-xililendiamina (MXDA) que comprende una amina primaria. La m-xililendiamina se cura a temperatura ambiente con una diamina alifática que tiene un grupo aromático, y tiene una buena propiedad de resistencia al calor. El compuesto a base de amina es menos penetrante o tóxico que DETA y TETA, y tiene una vida útil relativamente larga y una baja viscosidad. Debido a que los productos curados tienen características generales sustancialmente idénticas, y absorben fácilmente dióxido de carbono en el aire, debe prestarse atención a burbujear los productos curados tras el curado por sobrecalentamiento.
El compuesto epoxídico puede tener dos o más grupos epoxídicos, y cualquier tipo de compuestos que tienen múltiples grupos terminales epoxídicos tales como diglicidil éter, triglicidil éter, tetraglicidil éter, y similares puede aplicarse como compuesto epoxídico. Particularmente, el compuesto epoxídico puede comprender al menos uno seleccionado del grupo que consiste en tetraglicidil éter de pentaeritritol (PETGE), triglicidil éter de trimetilolpropano (TMPTGE), glicidil éter de tetrafeniloletano (TPEGE), triglicidil éter de trifenilolmetano (TPMTGE), diglicidil éter de trimetilolpropano, diglicidil éter de etilenglicol, diglicidil éter de propilenglicol, diglicidil éter, triglicidil éter, N,N-diglicidil-4-glicidiloxianilina, carboxilato de 3,4-epoxiciclohexilmetil-3',4'-epoxiciclohexano y diglicidil éter de 1,4-butanodiol. Preferiblemente, el compuesto epoxídico puede ser triglicidil éter de trimetilolpropano (TMPTGE).
Un polímero a base de acrilato usado como capa de protección de cátodo existente tiene el inconveniente de que es difícil introducir un compuesto a base de acrilato en una capa de protección de electrodo de una batería secundaria de litio a través de una reacción de reticulación porque se generan especies químicas radicales durante una reacción de reticulación y el azufre en la batería secundaria de litio sirve como captador de radicales. En la presente invención, los presentes inventores han encontrado un método para formar una capa de recubrimiento de polímero a través de una reacción de reticulación entre un compuesto epoxídico y un compuesto a base de amina tal como se describió anteriormente, y aplicaron este método a baterías secundarias de litio para resolver estos problemas. Por tanto, la presente invención se ha completado basándose en estos hechos.
Puede calcularse una razón de mezclado del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico basándose en los tipos y equivalentes del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico que van a mezclarse, y pueden determinarse las razones apropiadas de diversos compuestos a base de amina y compuestos epoxídicos añadidos usando un método para calcular un volumen de mezclado, tal como sigue.
[Ecuación 1 ]
Cantidad de compuesto a base de amina añadido (por cien resinas: PHR)
Peso m olecular de compuesto a base de amina f Peso m o lecu la r de com puesto epoxíd ico' ÍVtíúmero de hidrógenos activos de compuesto a base de amina/ Número de grupos epoxídicos de compuesto epoxídico x 100
El compuesto epoxídico puede ser de anillo abierto con un compuesto a base de amina para formar un polímero reticulado. Por ejemplo, la reacción de apertura de anillo puede ser la siguiente reacción.
Con referencia a la reacción, se produce una polimerización de reticulación en un patrón en el que se induce una reacción de apertura de anillo de un anillo epóxido mediante la adición nucleófila de grupos amina que tienen hidrógeno activo. En este caso, puede formarse un compuesto de polímero en gel que tiene una estructura de red que comprende varios puntos de reticulación por medio de la reacción.
Debido a que los polisulfuros de litio pueden ser adsorbidos por los grupos amina en el polímero en gel generado por la reacción tal como se describió anteriormente, los inconvenientes de la batería secundaria de litio provocados por los polisulfuros de litio pueden resolverse, y la estructura de red puede formarse para soportar una disolución de electrolito y una sal de litio.
Sin embargo, debido a que tanto el compuesto a base de amina como el compuesto epoxídico son fuertemente reactivos con un metal de litio, es deseable que se forme una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel sobre una superficie del metal de litio usando el compuesto como precursor con el fin de resolver los problemas provocados por los polisulfuros de litio. El compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico reaccionan con el metal de litio para formar subproductos sobre la superficie del metal de litio tales como óxido de litio (óxido de Li), nitruro de litio (nitruro de Li) y similares, lo que hace imposible usar el metal de litio como ánodo de la batería secundaria de litio.
La capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel generada por la reacción de reticulación puede tener un grosor de 0,1 |im a 5 |im. Cuando el grosor es menor que este intervalo de grosor, un efecto de mejora de la eficiencia de carga/descarga y las características de vida útil de la batería puede ser insignificante debido a un escaso efecto de adsorción de polisulfuro de litio. Por otro lado, cuando el grosor es mayor que este intervalo de grosor, la eficiencia de la batería puede degradarse debido a la resistencia ejercida por la capa de recubrimiento. Por tanto, el grosor de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel se ajusta adecuadamente dentro de este intervalo de grosor.
Según una realización a modo de ejemplo de la presente invención, la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel puede ser una capa de recubrimiento que comprende un electrolito sumergido en un separador de la batería secundaria de litio, y el electrolito puede comprender una disolución de electrolito y una sal de litio.
Particularmente, la disolución de electrolito puede ser un disolvente polar tal como un compuesto de arilo, un éter bicíclico, un carbonato no cíclico, un compuesto de sulfóxido, un compuesto de lactona, un compuesto de cetona, un compuesto de éster, un compuesto de sulfato, un compuesto de sulfito o similares.
Más particularmente, la disolución de electrolito puede comprender 1,2-dimetoxietano, 1,2-dietoxietano, 1,2-dibutoxietano, dioxolano (DOL), 1,4-dioxano, tetrahidrofurano, 2-metiltetrahidrofurano, carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de etilo y metilo (EMC), carbonato de metilo y propilo (MPC), carbonato de etilo y propilo, carbonato de dipropilo, carbonato de butilo y etilo, propanoato de etilo (EP), tolueno, xileno, dimetil éter (DME), dietil éter, monometil éter de trietilenglicol (TEGME), diglima, tetraglima, triamida hexametilfosfórica, gamma-butirolactona (GBL), acetonitrilo, propionitrilo, carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), N-metilpirrolidona, 3-metil-2-oxazolidona, éster de ácido acético, éster de ácido butírico y éster de ácido propiónico, dimetilformamida, sulforano (SL), metilsulforano, dimetilacetamida, dimetilsulfóxido, sulfato de dimetilo, diacetato de etilenglicol, sulfito de dimetilo o sulfito de etilenglicol. Preferiblemente, la disolución de electrolito puede ser monometil éter de trietilenglicol (TEGME).
La sal de litio puede usarse sin limitación particular siempre que pueda proporcionar iones de litio usados en la batería secundaria de litio. Particularmente, pueden usarse como sal de litio LiPF<6>, LiClO<4>, LiAsF<6>, LiBF<4>, LiSbF<6>, LiAlO<4>, LiAlCl<4>, UCF<3>SO<3>, UC<4>F<9>SO<3>, LiN(C<2>F<5>SO<3>)<2>, LiN(C<2>F<s>SO<2>)<2>(bis(perfluoroetilsulfonil)imida de litio; BETI), LiN(CF<3>SO<2>)<2>(bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio; LítFs I), LiN(CaF<2a+>-<i>SO<2>) (CbF<2b+>-<i>SO<2>(en la que a y b son números naturales, preferiblemente 1 < a < 20, y 1 < b < 20), poli[4,4'-(hexafluoroisopropiliden)difenoxi]sulfonilimida de litio (LiPHFIPSI), LiCl, Lil, LiB(C<2>O<4>)<2>, y similares. Entre estos, puede ser más preferido un compuesto de litioimida que contiene un grupo sulfonilo tal como LiTFSI, BETI o LiPHFIPSI.
Además, el disolvente de disolución de electrolito puede estar preferiblemente presente en la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel en una cantidad del 10 % en peso al 60 % en peso, basándose en el peso total de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel. Cuando el contenido de la disolución de electrolito es inferior al 10 % en peso, el rendimiento de la batería puede degradarse debido a la conductividad degradada de iones de litio en la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel. Por otro lado, cuando el contenido de la disolución de electrolito es mayor del 60 % en peso, puede producirse una disminución en la resistencia mecánica de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
El cátodo para baterías secundarias de litio según la presente invención puede fabricarse mediante un método de fabricación de un cátodo para baterías secundarias de litio, comprendiendo el método:
preparar una disolución precursora de polímero en gel en la que se mezclan un compuesto a base de amina, un compuesto epoxídico y un disolvente de disolución de electrolito;
proporcionar un colector de corriente que tiene una capa de material activo de cátodo formada sobre al menos una superficie del mismo, y recubrir la disolución precursora de polímero en gel sobre una superficie de la capa de material activo de cátodo opuesta al colector de corriente; y
curar térmicamente la disolución precursora de polímero en gel recubierta para formar una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
En este caso, el contenido total del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico en la disolución precursora de polímero en gel puede estar en un intervalo de 40 partes en peso a 90 partes en peso, basándose en un total de 100 partes en peso de la disolución precursora de polímero en gel. Cuando el contenido total del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico es menor que este intervalo de contenido es difícil formar un compuesto de polímero en gel, y también puede producirse una disminución en la resistencia mecánica de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel. Por otro lado, cuando el contenido total del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico es mayor que este intervalo de contenido, el rendimiento de la batería puede degradarse debido a la conductividad degradada de iones litio en el polímero en gel. Por tanto, el contenido total del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico se ajusta adecuadamente dentro de este intervalo de contenido.
El recubrimiento de la disolución precursora de polímero en gel puede realizarse usando un método de recubrimiento usado en procedimientos de disolución convencionales tales como recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, recubrimiento con cuchilla raspadora, recubrimiento por inmersión y similares.
A continuación, la disolución precursora recubierta se cura para formar un polímero en gel.
En este caso, el curado puede ser curado térmico, y el curado térmico puede realizarse a una temperatura de 25 °C a 90 °C. Cuando la temperatura de curado térmico es menor que este intervalo de temperatura puede no llevarse a cabo adecuadamente una reacción de reticulación entre el compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico. Por otro lado, cuando la temperatura de curado térmico es mayor que este intervalo de temperatura, el azufre puede volatilizarse, dando como resultado una capacidad degradada de la batería. Por tanto, la temperatura de curado térmico se ajusta adecuadamente dentro de este intervalo de contenido.
La capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel según la presente invención tiene la ventaja de que puede formarse uniformemente una capa de recubrimiento sobre una superficie de un electrodo porque el electrodo está recubierto con la disolución precursora de polímero en gel y curado térmicamente, tal como se describió anteriormente.
Además, la disolución de electrolito comprendida en la disolución precursora de polímero en gel durante el procedimiento de curado puede impregnar el polímero en gel, y la sal de litio puede estar contenida en la disolución de electrolito, lo que hace posible asegurar la conductividad de los iones de litio del cátodo en la batería secundaria de litio.
Además, la presente invención proporciona una batería secundaria de litio que comprende el cátodo.
El cátodo, el ánodo, el separador y la disolución de electrolito proporcionada en la batería secundaria de litio se describirán tal como sigue.
El cátodo tiene una forma en la que un material activo de cátodo se superpone sobre un colector de corriente de cátodo.
El colector de corriente de cátodo no está particularmente limitado siempre que tenga alta conductividad sin provocar un cambio químico en la batería. Por ejemplo, puede usarse acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio o carbono cocido como colector de corriente de cátodo, o también pueden usarse colectores de corriente obtenidos tratando una superficie de aluminio o acero inoxidable con carbono, níquel, titanio, plata y similares.
Puede usarse azufre elemental (S8), un compuesto a base de azufre o una mezcla de los mismos como material activo de cátodo. En este caso, debido a que los materiales de azufre no muestran conductividad eléctrica cuando se usan solos, los materiales de azufre se mezclan con un material conductor y se aplican. Particularmente, el compuesto a base de azufre puede ser Li2Sn (n > 1), un compuesto de azufre orgánico, o un polímero de carbonoazufre ((C2Sx)n: x = de 2, 5 a 50, y n > 2).
El material conductor se usa para mejorar adicionalmente la conductividad del material activo del electrodo. Un material conductor de este tipo no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad sin provocar un cambio químico de la batería correspondiente. Por ejemplo, pueden usarse grafitos tales como grafito natural, grafito artificial y similares; negros de carbono tales como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, negro térmico y similares; fibras conductoras tales como fibras de carbono, fibras metálicas y similares; carbono fluorado; polvo metálico tal como polvo de aluminio y níquel y similares; filamentos conductores tales como óxido de zinc, titanato de potasio y similares; óxidos metálicos conductores tales como óxido de titanio y similares; derivados de polifenileno y similares.
El cátodo puede comprender además aglutinante para facilitar la unión entre el material activo de cátodo y el material conductor y la unión al colector de corriente. El aglutinante puede comprender una resina termoplástica o una resina termoestable. Por ejemplo, polietileno, polipropileno, politetrafluoroetileno (PTFE), difluoruro de polivinilideno (PVDF), un caucho de estirenobutadieno, un copolímero de tetrafluoroetileno-perfluoro alquil vinil éter, un copolímero de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno, un copolímero de fluoruro de vinilidenoclorotrifluoroetileno, un copolímero de etileno-tetrafluoroetileno, un policlorotrifluoroetileno, copolímero de fluoruro de vinilideno-pentafluoropropileno, un copolímero de propileno-tetrafluoroetileno, un copolímero de etilenoclorotrifluoroetileno, un copolímero de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno-tetrafluoroetileno, un copolímero de fluoruro de vinilidenoperfluorometilvinil éter-tetrafluoroetileno, un copolímero de etileno-ácido acrílico y similares pueden usarse solos o en combinación de los mismos, pero la presente invención no se limita particularmente a los mismos. En este caso, puede usarse cualquier tipo de compuestos siempre que puedan usarse como aglutinante en la técnica relacionada.
Un cátodo de este tipo puede fabricarse según métodos convencionales. Particularmente, el cátodo puede fabricarse mezclando un material conductor y un aglutinante con un material activo de cátodo en un disolvente orgánico o agua para preparar una composición para formar una capa de material activo de cátodo, recubriendo un colector de corriente con la composición, secando el colector de corriente y opcionalmente moldeando por compresión el colector de corriente para mejorar la densidad de electrodo. En este caso, pueden usarse preferiblemente como disolvente orgánico disolventes que pueden dispersar uniformemente el material activo de cátodo, el aglutinante y el material conductor y que pueden evaporarse fácilmente. Particularmente, el disolvente orgánico puede comprender acetonitrilo, metanol, etanol, tetrahidrofurano, alcohol isopropílico y similares.
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El ánodo puede comprender un colector de corriente de ánodo y un material activo de ánodo dispuesto en el colector de corriente de ánodo. Alternativamente, el ánodo puede ser una placa de metal de litio.
El colector de corriente de ánodo sirve para soportar el material activo de ánodo, y no está particularmente limitado siempre que tenga excelente conductividad y sea electroquímicamente estable en una región de tensión de la batería secundaria de litio. Por ejemplo, pueden usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, paladio, carbono cocido, cobre o acero inoxidable tratado en superficie con carbono, níquel, titanio, plata y similares, una aleación de aluminio-cadmio, y similares.
El colector de corriente de ánodo puede tener una delgada irregularidad formada sobre una superficie del mismo para aplicar una fuerza de unión al material activo de ánodo, y puede usarse en diversas formas tales como películas, láminas, hojas, mallas, redes, cuerpos porosos, espumas, materiales textiles no tejidos y similares.
El material activo de ánodo puede comprender un material que permita la intercalación o desintercalación reversible de iones de litio (L¡+), un material capaz de reaccionar con iones de litio para formar reversiblemente un compuesto que contiene litio, un metal de litio o una aleación de litio. Por ejemplo, el material que permite la intercalación o desintercalación reversible de iones litio (Li+) puede ser carbono cristalino, carbono amorfo o una mezcla de los mismos. Por ejemplo, el material capaz de reaccionar con iones litio (Li+) para formar reversiblemente un compuesto que contiene litio puede ser óxido de estaño, nitrato de titanio o silicona. Por ejemplo, la aleación de litio puede ser una aleación de litio (Li) y un metal seleccionado del grupo que consiste en sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr), berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba), radio (Ra), aluminio (Al) y estaño (Sn). Preferiblemente, el material activo de ánodo puede ser un metal litio. Particularmente, el material activo de ánodo puede estar en forma de una película delgada de metal de litio o un polvo de metal de litio.
Un método para formar el material activo de ánodo no está particularmente limitado, y pueden usarse métodos para formar una capa o una película generalmente usados en la técnica. Por ejemplo, pueden usarse métodos tales como compresión, recubrimiento, deposición y similares. Además, después de que se ensambla una batería sin una película delgada de litio proporcionada en el colector de corriente, puede formarse una película delgada de metal y litio sobre una placa metálica a través de la carga inicial. En este caso, la película delgada de metal litio está comprendida en el ánodo de la presente invención.
El separador sirve para separar físicamente ambos electrodos en la batería secundaria de litio de la presente invención. En este caso, los separadores pueden usarse sin limitación particular siempre que se usen comúnmente como separador en la batería secundaria de litio. Particularmente, se prefiere un separador que muestra baja resistencia a la migración de iones en un electrolito y también tiene una excelente capacidad para mantener la humedad en la disolución de electrolito.
El separador puede consistir en un sustrato poroso. En este caso, todos los tipos de sustratos porosos usados generalmente en dispositivos electroquímicos pueden usarse como el sustrato poroso. Por ejemplo, puede usarse una película porosa a base de poliolefina o un material textil no tejido, pero la presente invención no se limita particularmente a la misma.
Los ejemplos de la película porosa a base de poliolefina pueden comprender membranas formadas con polímeros en los que se usan polímeros a base de poliolefina tales como polietilenos (por ejemplo, polietilenos de alta densidad, polietilenos lineales de baja densidad, polietilenos de baja densidad, polietilenos de peso molecular ultra alto, etc.), polipropilenos, polibutilenos, polipentenos y similares solos o en una mezcla de los mismos.
Además de los materiales textiles no tejidos a base de poliolefina, los materiales textiles no tejidos pueden comprender, por ejemplo, materiales textiles no tejidos formados con polímeros en los que se usan poliéster, tal como poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno) y poli(naftalato de etileno), poliacetal, poliamida, policarbonato, poliimida, poliéter éter cetona, poliéter sulfona, óxido de polifenileno y sulfuro de polifenileno solos o en una mezcla de los mismos. Una estructura de los materiales textiles no tejidos puede ser materiales textiles no tejidos hilados o materiales textiles no tejidos soplados en estado fundido, ambos compuestas por fibras largas. El grosor del sustrato poroso no está particularmente limitado, pero puede estar en un intervalo de 1 |im a 100 |im, preferiblemente de 5 |im a 50 |im.
Además, el tamaño y la porosidad de los poros presentes en el sustrato poroso no están particularmente limitados, pero pueden estar en un intervalo de 0,001 |im a 50 |im y del 10 al 95 %, respectivamente.
La disolución de electrolito de la batería secundaria de litio puede estar compuesta por una disolución de electrolito de disolvente orgánico y una sal de litio, y también puede comprender un electrolito sólido orgánico o un electrolito sólido inorgánico, pero la presente invención no se limita a los mismos.
Un disolvente orgánico no acuoso puede comprender, por ejemplo, 1,2-dimetoxietano, 1,2-dietoxietano, 1,2-dibutoxietano, dioxolano (DOL), 1,4-dioxano, tetrahidrofurano, 2-metiltetrahidrofurano, carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de metilpropilo (MPC), carbonato de etilpropilo, carbonato de dipropilo, carbonato de butiletilo, propanoato de etilo (EP), tolueno, xileno, dimetil éter (DME), dietil éter, monometil éter de trietilenglicol (TEGME), diglima, tetraglima, triamida hexametilfosfórica, gamma-butirolactona (GBL), acetonitrilo, propionitrilo, carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), N-metilpirrolidona, 3-metil-2-oxazolidona, éster de ácido acético, éster de ácido butírico y éster de ácido propiónico, dimetilformamida, sulforano (SL), metilsulforano, dimetilacetamida, dimetilsulfóxido, sulfato de dimetilo, diacetato de etilenglicol, sulfito de dimetilo o sulfito de etilenglicol. Preferiblemente, el disolvente orgánico no acuoso puede ser monometil éter de trietilenglicol (TEGME).
La sal de litio es un compuesto que se disuelve fácilmente en el electrolito no acuoso. Por ejemplo, pueden usarse LiPF<a>, LiClO<4>, LiAsF<a>, UBF<4>, LiSbF<a>, LiAlO<4>, LiAlCU, UCF<3>SO<3>, UC<4>F<9>SO<3>, LiN(C<2>F<a>SO<3>)<2>, LiN(C<2>F<a>SO<2>)<2>(bis(perfluoroetilsulfonil)imida de litio; BETI), LiN(CF<3>SO<2>)<2>(bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio; LiTFSI), LiN(CaF<2 a i>SO<2>) (CbF<2 b i>SO<2>(donde a y b son números naturales, preferiblemente 1 < a < 20, y 1 < b < 20), poli[4,4'-(hexafluoroisopropiliden)difenoxi]sulfonilimida de litio (LiPHFIPSI), LiCl, Lil, LiB (C<2>O<4>)<2>, y similares. Entre estos, también puede ser más preferido un compuesto de litio-imida que contiene un grupo sulfonilo tal como LiTFSI, BETI o LiPHFIPSI.
La forma de la batería secundaria de litio descrita anteriormente no está particularmente limitada y puede, por ejemplo, tener la forma de un tipo de rollo en gelatina, un tipo de pila, un tipo de plegado de pila (que comprende un tipo de plegado en Z de pila) o un tipo de pila de laminación. Preferiblemente, la forma de la batería secundaria de litio puede ser del tipo de plegado de pila.
Se fabrica una batería secundaria de litio fabricando este conjunto de electrodo en el que el cátodo, el separador y el ánodo se apilan secuencialmente, poniendo el conjunto de electrodo en una carcasa de batería, inyectando una disolución de electrolito en una porción superior de la carcasa, y tratando la carcasa con una placa de separación y una junta estanca para completar el conjunto.
Las baterías secundarias de litio pueden dividirse en baterías secundarias de litio cilíndricas, onduladas, de tipo botón, de tipo bolsa, dependiendo de las formas de las mismas, y también pueden dividirse en baterías secundarias de litio de tipo a granel y de tipo película delgada, dependiendo de los tamaños de las mismas. Las estructuras de estas baterías y los métodos de fabricación de las mismas son ampliamente conocidos en la técnica, y se omite una descripción detallada de los mismos.
La batería secundaria de litio según la presente invención es una batería de alta capacidad y alta carga que puede usarse como fuente de alimentación para dispositivos que requieren estas características. Los ejemplos específicos de los dispositivos pueden comprender herramientas eléctricas que se accionan mediante motores eléctricos; automóviles eléctricos que comprenden vehículos eléctricos (EV), vehículos eléctricos híbridos (HEV), vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y similares; vehículos eléctricos de dos ruedas que comprenden bicicletas eléctricas (E-bikes) y scooters eléctricos (E-scooters); carritos de golf eléctricos; sistemas de almacenamiento de energía y similares, pero la presente invención no se limita a los mismos.
Ejemplos
A continuación en el presente documento, se dan ejemplos, ejemplos comparativos y ejemplos experimentales para ayudar a entender la presente invención. Sin embargo, debe entenderse que la siguiente descripción se proporciona con respecto al contenido y efectos de la presente invención, pero no pretende limitar el alcance y efectos de la presente invención.
Ejemplo 1
(1) Fabricación del cátodo
En primer lugar, se calentó azufre (tamaño de partícula promedio: 40 |im) con nanotubos de carbono (CNT) a una temperatura de 155 °C durante 30 minutos para preparar un complejo de azufre-carbono. El complejo preparado, un material conductor y un aglutinante se mezclaron usando una mezcladora para preparar una composición para formar una capa de material activo de cátodo en forma de suspensión. En este caso, se usaron negro de carbono y SBR como material conductor y aglutinante, respectivamente. La razón de mezclado se ajustó de manera que el complejo de azufre-carbono, el material conductor y el aglutinante estuvieran presentes en una razón en peso de 88:5:7. Se recubrió un colector de corriente de aluminio con la composición preparada para formar una capa de material activo de cátodo, y se secó para fabricar un cátodo.
Para preparar una disolución precursora de polímero en gel en una sala seca a temperatura ambiente o una caja de guantes mantenida bajo una atmósfera de gas inerte, se añadieron 0,69 g de triglicidil éter de trimetilolpropano (TMPTGE) y 0,31 g de m-xililendiamina (m-XDA) que sirve como precursores, y 1 g de una disolución 1 M de LiTFSI preparada mezclando LiTFSI como una sal de litio con disolvente de disolución de electrolito y dimetil éter de tetraetilenglicol (TEGDME) a un disolvente de etanol para preparar una disolución precursora al 5 %.
El cátodo preparado de antemano se soportó en la disolución precursora resultante, y luego se curó térmicamente a una temperatura de 80 °C durante 4 horas para preparar un cátodo para baterías secundarias de litio en el que se introdujo una capa de recubrimiento de polímero en gel, más particularmente una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel epoxídico (EGPE).
(2) Fabricación de batería secundaria de litio
Como ánodo, se dispuso una lámina de litio que tenía un grosor de aproximadamente 40 |im con el cátodo sobre el que se formó la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel para enfrentarse entre sí, y luego se interpuso un separador de polietileno entre el cátodo y el ánodo, y se inyectó un electrolito compuesto por TEGDME/DOL (dioxolano)/DME (dimetil éter) (1:1:1), LiN(CF 1 MaSO2)2 (LiTFSI) y LiNO 0,1 M3 para fabricar un conjunto de electrodo. El conjunto de electrodo se acomodó en una caja de batería para fabricar una pila de monedas para baterías secundarias de litio.
La figura 2 muestra una imagen de SEM de una superficie del cátodo sobre la que se formó la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel preparada en el ejemplo 1. La figura 4 muestra los resultados del análisis de elementos en el cátodo, es decir, los resultados de la imagen de mapeo del espectrómetro de dispersión de energía (EDS). Con referencia a la figura 4, se confirmó que el flúor elemental (F) derivado de la sal de litio (es decir, LiTFSI) comprendido en la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel que era el polímero de conductividad de iones de litio según la presente invención se detectó generalmente sobre una superficie del cátodo. Por tanto, se confirmó que el cátodo que comprende la capa de material activo de cátodo estaba recubierto uniformemente con el polímero en gel según la presente invención.
Ejemplo 2
Se fabricó una batería secundaria de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se usó una disolución precursora de polímero en gel al 10 %.
La figura 3 muestra una imagen de SEM de una superficie del cátodo sobre la que se formó la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel preparada en el ejemplo 2.
Ejemplo comparativo 1
Se fabricó una batería secundaria de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se usó un cátodo en el que no se introdujo la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
La figura 1 muestra una imagen de SEM de una superficie del cátodo en la que no se introdujo la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel preparada en el ejemplo comparativo 1. Con referencia a las figuras 1 a 3 juntas, se confirmó que no hubo cambios en las formas de las superficies de los cátodos antes y después de la introducción de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel según la presente invención. Como resultado, puede observarse que las propiedades físicas de los cátodos fabricados en los ejemplos 1 y 2 no fueron muy diferentes de las del cátodo fabricado en el ejemplo comparativo 1.
Ejemplo experimental 1
Las baterías secundarias de litio fabricadas en los ejemplos y ejemplos comparativos se activaron en condiciones de carga/descarga de 0,3 C/0,5 C, se midieron las capacidades de carga/descarga iniciales y luego se cargaron/descargaron durante 60 ciclos para determinar un cambio en la capacidad.
La figura 5 es un gráfico que ilustra las capacidades de carga/descarga de las baterías secundarias de litio fabricadas en los ejemplos 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1. Con referencia a la figura 5, puede observarse que las baterías de los ejemplos 1 y 2 que tienen la capa de recubrimiento según la presente invención tienen una capacidad de descarga inicial similar a la de la batería secundaria de litio del ejemplo comparativo 1 que no tiene capa de recubrimiento.
La figura 6 es un gráfico que ilustra las características de vida útil de las baterías secundarias de litio fabricadas en los ejemplos 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1. Con referencia a la figura 6, puede observarse que las baterías de los ejemplos 1 y 2 tenían excelentes características de vida útil en comparación con la batería secundaria de litio del ejemplo comparativo 1 porque las baterías de los ejemplos 1 y 2 mostraron una alta tasa de mantenimiento de capacidad con respecto a la eficiencia de carga/descarga inicial y una eficiencia coulómbica mejorada, y tuvieron un efecto de mejora de la capacidad.
A partir de estos resultados, puede observarse que la batería secundaria de litio tenía altas características de capacidad de carga/descarga inicial y excelentes características de vida útil porque los polisulfuros de litio se adsorbieron debido a la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel proporcionada en la presente invención cuando se activó la batería secundaria de litio.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Cátodo para baterías secundarias de litio que comprende:
un colector de corriente;
una capa de material activo de cátodo formada sobre al menos una superficie del colector de corriente; y una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel formada sobre una superficie de la capa de material activo de cátodo opuesta al colector de corriente,
en el que la capa de material activo de cátodo comprende un material activo, un material conductor y un aglutinante,
en el que la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel comprende un polímero en gel que se forma a través de polimerización de reticulación de un compuesto a base de amina y un compuesto epoxídico,
en el que el material activo comprende azufre, y
en el que el compuesto a base de amina comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), metandiamina (MDA), m-xililendiamina (MXDA), isoforondiamina (IPDA), m-fenilendiamina (MPD), 4,4'-diaminodifenilmetano (DDM) y 4,4'-diaminodifenilsulfona (DDS).
2. Cátodo según la reivindicación 1, en el que el compuesto epoxídico comprende dos o más grupos epoxídicos.
3. Cátodo según la reivindicación 1, en el que el compuesto epoxídico comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en tetraglicidil éter de pentaeritritol (PETGE), triglicidil éter de trimetilolpropano (TMPTGE), glicidil éter de tetrafeniloletano (TPEGE), triglicidil éter de trifenilolmetano (TPMTGE), diglicidil éter de trimetilolpropano, diglicidil éter de etilenglicol, diglicidil éter de propilenglicol, diglicidil éter, triglicidil éter, N,N-diglicidil-4-glicidiloxianilina, carboxilato de 3,4-epoxiciclohexilmetil-3',4'-epoxiciclohexano y diglicidil éter de 1,4-butanodiol.
4. Cátodo según la reivindicación 1, en el que la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel tiene un grosor de 0,1 |im a 5 |im.
5. Cátodo según la reivindicación 1, en el que la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel comprende una composición que comprende un disolvente de disolución de electrolito y una sal de litio en el polímero en gel.
6. Cátodo según la reivindicación 5, en el que el disolvente de disolución de electrolito está presente en la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel en una cantidad del 10 % en peso al 60 % en peso, basándose en el peso total de la capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
7. Método de fabricación de un cátodo según la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento:
preparar una disolución precursora de polímero en gel en la que se mezclan un compuesto a base de amina, un compuesto epoxídico y un disolvente de disolución de electrolito;
proporcionar un colector de corriente que tiene una capa de material activo de cátodo formada sobre al menos una superficie del mismo, y recubrir la disolución precursora de polímero en gel sobre una superficie de la capa de material activo de cátodo opuesta al colector de corriente; y
curar térmicamente la disolución precursora de polímero en gel recubierta para formar una capa de recubrimiento de electrolito de polímero en gel.
8. Método según la reivindicación 7, en el que el contenido total del compuesto a base de amina y el compuesto epoxídico en la disolución precursora de polímero en gel está en un intervalo de 40 partes en peso a 90 partes en peso, basándose en un total de 100 partes en peso de la disolución precursora de polímero en gel.
9. Método según la reivindicación 7, en el que el curado térmico se realiza a una temperatura de 25 °C a 90 °C.
10. Batería secundaria de litio que comprende:
el cátodo definido en la reivindicación 1;
un ánodo dispuesto opuesto al cátodo; y
un electrolito interpuesto entre el cátodo y el ánodo.
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