ES2999086T3 - Electrochemical device and electronic device comprising same - Google Patents

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ES2999086T3 ES20866948T ES20866948T ES2999086T3 ES 2999086 T3 ES2999086 T3 ES 2999086T3 ES 20866948 T ES20866948 T ES 20866948T ES 20866948 T ES20866948 T ES 20866948T ES 2999086 T3 ES2999086 T3 ES 2999086T3
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Hui Cui
Jianming Zheng
Xiang Wang
Mingming Guan
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Ningde Amperex Technology Ltd
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Abstract

Dispositivo electroquímico y dispositivo electrónico que lo comprende. El dispositivo electroquímico comprende un electrolito, un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrodo negativo comprende una capa de material activo del electrodo negativo, la capa de material activo del electrodo negativo comprende un material activo del electrodo negativo y el electrolito comprende carbonato de fluoroetileno. El dispositivo electroquímico satisface las siguientes expresiones de relación: 0,5<Rct/Rcp<1,5, donde Rct y Rcp son ambos menores de 35 miliohmios, y 0,005<=A/B<=0,1, donde Rct representa la impedancia de transferencia de carga en un estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius, y Rcp representa la impedancia de polarización de concentración en el estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius; y la masa de carbonato de fluoroetileno correspondiente a 1 g del material activo del electrodo negativo es A g, y el área superficial específica del material activo del electrodo negativo es Bm2/g. Se mejora el rendimiento de carga rápida del dispositivo electroquímico mientras se mantiene el rendimiento del ciclo del mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo electroquímico y dispositivo electrónico que lo comprende
SECTOR TÉCNICO
La presente solicitud se refiere al sector técnico del almacenamiento de energía y, en particular, a un aparato electroquímico y a un aparato electrónico que contiene el aparato electroquímico.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Los aparatos electroquímicos (por ejemplo, las baterías de iones de litio) presentan ventajas, tales como una densidad de energía elevada, un ciclo de vida prolongado y ningún efecto memoria, y se han utilizado ampliamente en los sectores de los dispositivos portátiles, los teléfonos inteligentes, los vehículos aéreos no tripulados e incluso los vehículos eléctricos. Con la expansión de la aplicación de las baterías de iones de litio y el desarrollo de la tecnología de la información, se han planteado requisitos de rendimiento más elevado para las baterías de iones de litio, es decir, carga y descarga rápidas y un excelente rendimiento de ciclo. Los estudios sobre las tecnologías de carga y descarga rápidas existentes normalmente solo mejoran un material (grafito o electrolito optimizado) o se centran solo en la resistencia de una batería de iones de litio, sin realizar estudios en profundidad sobre todo el sistema. Como resultado, la velocidad de carga no se puede mejorar en gran medida y se deben sacrificar otros rendimientos, tales como el rendimiento de ciclo, en pos de un rendimiento de carga y descarga rápidas.
CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN
Partiendo de un sistema de aparato electroquímico, la presente solicitud no solo considera la resistencia que influye en el rendimiento de carga y descarga rápidas, sino que también considera una relación entre un disolvente de un electrolito y un aditivo formador de película del electrolito, considera factores, tales como un material activo negativo y un separador, que influyen en el rendimiento de carga y descarga rápidas, y optimiza la relación entre las características del propio material activo negativo y la cantidad del aditivo formador de película del electrolito, optimizando de este modo todo el sistema de aparato electroquímico. La presente solicitud tiene como objetivo mejorar el rendimiento de carga rápida de un aparato electroquímico, manteniendo al mismo tiempo el rendimiento de ciclo del mismo.
La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas. En algunas realizaciones, la presente solicitud da a conocer un aparato electroquímico, que incluye un electrolito, un electrodo positivo y un electrodo negativo, el electrodo negativo incluye una capa de material activo negativo, la capa de material activo negativo incluye un material activo negativo, el electrolito incluye carbonato de fluoroetileno y, 0,5 < Rct/Rcp < 1,5, y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios,
en la que Rct representa una resistencia a la transferencia de carga en un estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius, y Rcp representa una resistencia a la polarización de concentración en el estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius; y
0,005 < A/B < 0,1;
en la que una masa del carbonato de fluoroetileno correspondiente a 1 g del material activo negativo es A g, y un área superficial específica del material activo negativo es B m2/g.
En algunas realizaciones, el valor de A varía de 0,01 a 0,1, y el valor de B varía de 1,0 a 2,0.
En algunas realizaciones, el electrolito incluye un compuesto de fórmula I:
en la que R<11>se selecciona entre hidrógeno, un grupo hidroxilo, un grupo alquilo C<1-20>, un grupo alcoxi C<1-20>, un grupo alquenilo C<2-20>, un grupo arilo C<6-30>o un grupo ariloxi C<6-30>;
R<12>se selecciona entre hidrógeno, un grupo alquilo C<1-20>, un grupo alquenilo C<2-20>o un grupo arilo C<6-30>; y en la que una masa del compuesto de fórmula I correspondiente a 1 g del material activo negativo es X g y el valor de X varía de 0,035 a 0,39.
En algunas realizaciones, 0,67 < X/A < 20.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula I incluye, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de n-propilo, propionato de isopropilo, propionato de n-butilo, propionato de isobutilo, propionato de n-amilo, propionato de isoamilo, butirato de etilo, butirato de n-propilo, isobutirato de propilo, butirato de n-pentilo, isobutirato de n-pentilo, butirato de n-butilo, isobutirato de isobutilo o valerato de n-pentilo.
En algunas realizaciones, el electrolito incluye, además, carbonato de vinileno, una masa del carbonato de vinileno correspondiente a 1 g del material activo negativo es C g, y 0,001 < CB < 0,03.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula I incluye propionato de etilo, una masa del propionato de etilo correspondiente a 1 g del material activo negativo es D g, y 1 < D/C < 240.
En algunas realizaciones, el electrolito incluye, además, como mínimo, uno de un compuesto de fórmula II o un compuesto de fórmula III:
en la que R<21>y R<22>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo C<1-5>que no está sustituido o está sustituido con flúor y, como mínimo, uno de R<21>y R<22>contiene flúor;
R<31>y R<32>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo C<1-20>que no está sustituido o está sustituido con flúor, como mínimo, uno de R<31>y R<32>contiene flúor, e Y se selecciona entre -O- o
En algunas realizaciones, una masa del compuesto de fórmula II correspondiente a 1 g del material activo negativo es de 0,015 g a 0,15 g.
En algunas realizaciones, una masa del compuesto de fórmula III correspondiente a 1 g del material activo negativo es de 0,015 g a 0,065 g.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula II incluye, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: difluoroacetato de metilo, difluoroacetato de etilo, difluoroacetato de propilo, difluoropropionato de metilo, difluoropropionato de etilo, difluoropropionato de propilo, fluoroacetato de metilo, fluoroacetato de etilo, fluoroacetato de propilo, trifluoroacetato de metilo, trifluoroacetato de etilo o trifluoroacetato de propilo; y el compuesto de fórmula III incluye, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetil éter o perfluoro(2-metil-3-pentanona).
Otro aspecto de la presente solicitud da a conocer un aparato electrónico, y el aparato electrónico incluye el aparato electroquímico descrito anteriormente.
La presente solicitud tiene como objetivo mejorar el rendimiento de carga rápida del aparato electroquímico, manteniendo al mismo tiempo el rendimiento de ciclo del mismo. En la descripción posterior se describen y presentan parcialmente aspectos y ventajas adicionales de las realizaciones de la solicitud, o se explican mediante la implementación de las realizaciones de la solicitud.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS
La figura 1 ilustra Rct y Rcp durante el transporte de una batería de iones de litio.
La figura 2 es un diagrama esquemático de partículas primarias y partículas secundarias de un material activo negativo en una realización.
La figura 3A es un circuito equivalente simulado de Rct.
La figura 3B es un gráfico de prueba EIS de una batería de iones de litio en una realización.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES
A continuación, se describirán en detalle las realizaciones de la presente solicitud. Las realizaciones de la presente solicitud no se interpretarán como una limitación del alcance de protección reivindicado por la presente solicitud. A menos que se especifique lo contrario, los siguientes términos utilizados en el presente documento tienen los significados que se indican a continuación.
El término "aproximadamente" utilizado en el presente documento tiene por objeto describir y representar pequeñas variaciones. Cuando se utiliza en combinación con un evento o una circunstancia, el término puede hacer referencia a un ejemplo en el que se produce el evento o circunstancia exactos o a un ejemplo en el que se produce un evento o circunstancia extremadamente similar. Por ejemplo, cuando se utiliza en combinación con un valor, el término puede hacer referencia a un intervalo de variación inferior o igual a ± 10 % del valor, por ejemplo, inferior o igual a ± 5 %, inferior o igual a ± 4 %, inferior o igual a ± 3 %, inferior o igual a ± 2 %, inferior o igual a ± 1 %, inferior o igual a ± 0,5 %, inferior o igual a ± 0,1 % o inferior o igual a ± 0,05 %. Además, las cantidades, proporciones y otros valores a veces se presentan en formato de intervalos en esta memoria descriptiva. Debe entenderse que dichos formatos de intervalos se utilizan por conveniencia y simplicidad y deben entenderse de manera flexible como que incluyen no solo los valores claramente designados dentro del intervalo, sino también todos los valores o subintervalos individuales cubiertos por el intervalo como si cada valor y subintervalo estuvieran claramente designados.
En la descripción de las realizaciones y reivindicaciones, una lista de elementos precedida por el término "uno de" puede significar cualquiera de los elementos enumerados. Por ejemplo, si se enumeran los elementos A y B, la frase "uno de A y B" significa solo A o solo B. En otro ejemplo, si se enumeran los elementos A, B y C, la frase "uno de A, B y C" significa solo A, solo B o solo C. El elemento A puede contener un elemento o una pluralidad de elementos. El elemento B puede contener un elemento o una pluralidad de elementos. El elemento C puede contener un elemento o una pluralidad de elementos.
En la descripción de realizaciones y reivindicaciones, una lista de elementos precedida por términos, tales como "como mínimo, uno de", "como mínimo, un tipo de" u otros términos similares puede significar cualquier combinación de los elementos enumerados. Por ejemplo, si se enumeran los elementos A y B, la frase "como mínimo, uno de A y B" o "como mínimo, uno de A o B" significa solo A, solo B o A y B. En otro ejemplo, si se enumeran los elementos A, B y C, la frase "como mínimo, uno de A, B y C" o "como mínimo, uno de A, B o C" significa solo A, solo B, solo C, A y B (excluyendo C), A y C (excluyendo B), B y C (excluyendo A), o todos los elementos A, B y C. El elemento A puede contener un elemento o una pluralidad de elementos. El elemento B puede contener un elemento o una pluralidad de elementos. El elemento C puede contener un elemento o una pluralidad de elementos.
En la descripción de realizaciones y reivindicaciones, el número de carbonos, a saber, el número que sigue a la letra mayúscula "C", por ejemplo, "1", "3" o "10" en "C<1>-C<10>" y "C<3>-C<10>", representa el número de átomos de carbono en un grupo funcional específico. Es decir, los grupos funcionales pueden incluir de 1 a 10 átomos de carbono y de 3 a 10 átomos de carbono, respectivamente. Por ejemplo, "grupo alquilo C<1>-C<4>" o "grupo alquilo C<1-4>" se refieren a un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, por ejemplo, CH<3>-, CH<3>CH<2>-, CH<3>CH<2>CH<2>-, (CH3)2CH-, CH<3>CH<2>CH<2>CH<2>-, CH3CH2CH(CH3)- o (CH3)3C-.
El término "grupo alquilo" pretende ser una estructura de hidrocarburo saturado de cadena lineal que tiene de 1 a 20, de 1 a 18, de 1 a 16, de 1 a 14, de 1 a 12, de 1 a 10, de 1 a 8, de 1 a 6, de 1 a 4 o de 3 a 5 átomos de carbono. El término "grupo alquilo" también pretende ser una estructura de hidrocarburo ramificada o cíclica que tiene de 3 a 20, de 3 a 18, de 3 a 16, de 3 a 14, de 3 a 12, de 3 a 10, de 3 a 8, de 3 a 6 o de 3 a 5 átomos de carbono. Las referencias a un grupo alquilo con un número específico de carbonos pretenden cubrir todos los isómeros geométricos con el número específico de carbonos. Por lo tanto, por ejemplo, "butilo" pretende incluir n-butilo, sec-butilo, isobutilo, terc-butilo y ciclobutilo; y "propilo" incluye n-propilo, isopropilo y ciclopropilo. Entre los ejemplos de grupos alquilo se incluyen, pero sin limitarse a los mismos, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, ciclopropilo, n-butilo, isobutilo, sec-butilo, terc-butilo, ciclobutilo, n-pentilo, isopentilo, neopentilo, ciclopentilo, metilciclopentilo, etilciclopentilo, n-hexilo, isohexilo, ciclohexilo, n-heptilo, octilo, ciclopropilo, ciclobutilo, norbornilo y similares. Además, el grupo alquilo puede estar sustituido de manera arbitraria.
El término "grupo alquenilo" se refiere a un grupo hidrocarburo insaturado monovalente de cadena lineal o ramificada que tiene, como mínimo, uno y habitualmente 1, 2 o 3 dobles enlaces carbono-carbono. A menos que se defina de otro modo, los grupos alquenilo contienen a menudo de 2 a 20, de 2 a 18, de 2 a 16, de 2 a 14, de 2 a 12, de 2 a 10, de 2 a 8, de 2 a 6 o de 2 a 4 átomos de carbono e incluyen, por ejemplo, alquenilo -C<2-4>, alquenilo -C<2-6>y alquenilo -C<2-10>. Entre los grupos alquenilo representativos se incluyen, por ejemplo, vinilo, n-propenilo, isopropenilo, 2-n-butenilo, 3-butenilo y 3-n-hexenilo. Además, el grupo alquenilo puede estar sustituido de manera arbitraria.
El término "grupo arilo" cubre sistemas monocíclicos y policíclicos. Los policiclos pueden tener dos o más anillos en los que dos carbonos son compartidos por dos anillos adyacentes (los anillos están "fusionados"), como mínimo, uno de los anillos es aromático, por ejemplo, los otros anillos pueden ser cicloalquilo, cicloalquenilo, arilo, heterociclo y/o heteroarilo. Por ejemplo, el grupo arilo puede ser un grupo arilo que tiene de 6 a 30 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 16 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 12 átomos de carbono o un grupo arilo que tiene de 6 a 10 átomos de carbono. Entre los grupos arilo representativos se incluyen, por ejemplo, fenilo, metilfenilo, propilfenilo, isopropilfenilo, bencilo, 1 -naftilo y 2-naftilo. Además, el grupo arilo puede estar sustituido de manera arbitraria.
El término "grupo ariloxi" se refiere a un grupo "-O-arilo", y el arilo es tal como se define en el presente documento.
El término "grupo alcoxi" se refiere a un grupo "-O-alquilo", y el alquilo es tal como se define en el presente documento.
Cuando los sustituyentes anteriores están sustituidos, a menos que se especifique lo contrario, están sustituidos con uno o más átomos de halógeno.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "halógeno" cubre flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I), y es, de manera preferente, para Cl.
Aparato electroquímico
El aparato electroquímico, según la presente solicitud, incluye cualquier aparato en el que tenga lugar una reacción electroquímica. Entre los ejemplos específicos del aparato se incluyen todo tipo de baterías primarias, baterías secundarias, pilas de combustible, baterías solares o condensadores. Especialmente, el aparato electroquímico es una batería secundaria de litio, que incluye una batería secundaria de metal litio, una batería secundaria de iones de litio, una batería secundaria de polímero de litio o una batería secundaria de polímero de iones de litio. En algunas realizaciones, el aparato electroquímico, según la presente solicitud, es un aparato electroquímico provisto de un electrodo positivo que tiene un material activo positivo capaz de ocluir y liberar iones metálicos, y un electrodo negativo que tiene un material activo negativo capaz de ocluir y liberar iones metálicos.
En algunas realizaciones, la presente solicitud da a conocer un aparato electroquímico, que incluye un electrolito, un electrodo positivo y un electrodo negativo, el electrodo negativo incluye una capa de material activo negativo, la capa de material activo negativo incluye un material activo negativo, el electrolito incluye carbonato de fluoroetileno y el aparato electroquímico satisface una expresión relacional:
0,5 < Rct/Rcp < 1,5, y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios,
en la que Rct representa una resistencia a la transferencia de carga en un estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius, y Rcp representa una resistencia a la polarización de concentración en el estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius; y
0,005 < A/B < 0,1
una masa del carbonato de fluoroetileno correspondiente a 1 g del material activo negativo es A g, y un área superficial específica del material activo negativo es B m2/g.
Tal como han descubierto los inventores, cuando Rct/Rcp está en el intervalo de 0,5 < Rct/Rcp < 1,5 y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios (mQ), los iones de litio pueden entrar rápidamente en la capa de material activo negativo a través de una interfaz de electrolito sólido (SEI,solid electrolyte interface),y la difusión de los iones de litio en la capa de material activo negativo también es rápida, de modo que se puede realizar la carga a velocidad ultraelevada de la batería de iones de litio.
Cuando Rcp es mucho mayor que Rct , la polarización de concentración del electrolito que se difunde en la capa de material activo negativo se convierte en un factor limitante para la carga a gran velocidad de la batería de iones de litio, e incluso si Rct es muy pequeño, la carga a gran velocidad de la batería de iones de litio no se puede realizar porque el electrolito no se puede difundir a la superficie del material activo negativo. Cuando Rct es mucho mayor que Rcp, la transferencia de carga de los iones de litio en la superficie del material activo negativo se convierte en un factor limitante. Incluso si Rcp es muy pequeño, aunque los iones de litio pueden alcanzar la superficie del material activo negativo rápidamente, la intercalación en el material activo negativo no se puede completar rápidamente. Como resultado, los iones de litio se depositan en la superficie de la capa de material activo negativo, se produce una deposición de litio bajo la carga a alta velocidad, el rendimiento a baja temperatura de la batería de iones de litio es limitado y la batería de iones de litio no puede tener un excelente rendimiento de carga rápida.
Cuando tanto Rct como Rcp son más de 35 miliohmios, los procesos de difusión y transferencia de carga de los iones de litio son limitados y no se puede conseguir el rendimiento de carga rápida.
Cuando la masa del carbonato de fluoroetileno y el área superficial específica del material activo negativo satisfacen la relación anterior, se puede garantizar aún más la difusión del electrolito y el transporte de iones de litio, y se puede realizar la carga y descarga rápida de la batería de iones de litio.
En la figura 1, Rct y Rcp, durante el transporte de la batería de iones de litio, se descomponen.
En algunas realizaciones, la proporción Rct/Rcp de Rct con respecto a Rcp varía de 0,7 a 1,2. En algunas realizaciones, el valor de Rct/Rcp es aproximadamente 0,55, aproximadamente 0,6, aproximadamente 0,65, aproximadamente 0,7, aproximadamente 0,75, aproximadamente 0,8, aproximadamente 0,85, aproximadamente 0,9, aproximadamente 0,95, aproximadamente 1,0, aproximadamente 1,05, aproximadamente 1,1, aproximadamente 1,15, aproximadamente 1,2, aproximadamente 1,25, aproximadamente 1,3, aproximadamente 1,35, aproximadamente 1,4 o aproximadamente 1,45. En algunas realizaciones, el valor de Rct/Rcp es aproximadamente 0,54, aproximadamente 0,71, aproximadamente 0,92, aproximadamente 1,03, aproximadamente 1,15, aproximadamente 1,23, aproximadamente 1,37 o aproximadamente 1,47.
En algunas realizaciones, la proporción A/B de A con respecto a B varía de 0,005 a 0,07. En algunas realizaciones, el valor de A/B es aproximadamente 0,005, aproximadamente 0,006, aproximadamente 0,007, aproximadamente 0,008, aproximadamente 0,009, aproximadamente 0,01, aproximadamente 0,012, aproximadamente 0,014, aproximadamente 0,016, aproximadamente 0,018, aproximadamente 0,02, aproximadamente 0,022, aproximadamente 0,024, aproximadamente 0,026, aproximadamente 0,028, aproximadamente 0,03, aproximadamente 0,032, aproximadamente 0,034, aproximadamente 0,036, aproximadamente 0,038, aproximadamente 0,04, aproximadamente 0,042, aproximadamente 0,044, aproximadamente 0,046, aproximadamente 0,048, aproximadamente 0,05, aproximadamente 0,052, aproximadamente 0,054, aproximadamente 0,056, aproximadamente 0,058, aproximadamente 0,06, aproximadamente 0,062, aproximadamente 0,064, aproximadamente 0,066, aproximadamente 0,068, aproximadamente 0,07, aproximadamente 0,072, aproximadamente 0,074, aproximadamente 0,076, aproximadamente 0,078, aproximadamente 0,08, aproximadamente 0,082, aproximadamente 0,084, aproximadamente 0,086, aproximadamente 0,088, aproximadamente 0,09, aproximadamente 0,092, aproximadamente 0,094, aproximadamente 0,096, aproximadamente 0,098 o aproximadamente 0,1. En algunas realizaciones, el valor de A/B es aproximadamente 0,005, aproximadamente 0,0053, aproximadamente 0,0122, aproximadamente 0,04, aproximadamente 0,0636, aproximadamente 0,0889, aproximadamente 0,0917 o aproximadamente 0,1.
En algunas realizaciones, el valor de A varía de 0,01 a 0,1, y el valor de B varía de 1,0 a 2,0.
En algunas realizaciones, el valor de A varía de 0,02 a 0,1. En algunas realizaciones, el valor de A es aproximadamente 0,01, aproximadamente 0,015, aproximadamente 0,02, aproximadamente 0,025, aproximadamente 0,03, aproximadamente 0,035, aproximadamente 0,04, aproximadamente 0,045, aproximadamente 0,05, aproximadamente 0,055, aproximadamente 0,06, aproximadamente 0,065, aproximadamente 0,07, aproximadamente 0,075, aproximadamente 0,08, aproximadamente 0,085, aproximadamente 0,09, aproximadamente 0,095 o aproximadamente 0,1. En algunas realizaciones, el valor de A es aproximadamente 0,01, aproximadamente 0,0195, aproximadamente 0,02, aproximadamente 0,052, aproximadamente 0,07, aproximadamente 0,08, aproximadamente 0,09 o aproximadamente 0,1.
En algunas realizaciones, el valor de B varía de 1,1 a 1,6. En algunas realizaciones, el valor de B es aproximadamente 1,0, aproximadamente 1,1, aproximadamente 1,2, aproximadamente 1,3, aproximadamente 1,4, aproximadamente 1,5, aproximadamente 1,6, aproximadamente 1,7, aproximadamente 1,8, aproximadamente 1,9 o aproximadamente 2,0. En algunas realizaciones, el electrolito incluye un compuesto de fórmula I:
en la que R<11>se selecciona entre hidrógeno, un grupo hidroxilo, un grupo alquilo C<1-20>, un grupo alcoxi C<1-20>, un grupo alquenilo C<2-20>, un grupo arilo C<6-30>o un grupo ariloxi C<6-30>; y
R<12>se selecciona entre hidrógeno, un grupo alquilo C<1-20>, un grupo alquenilo C<2-20>o un arilo C<6-30>.
Tal como han descubierto los inventores, cuando el aparato electroquímico incluye, además, el compuesto de fórmula I, se puede mejorar aún más el rendimiento de difusión del electrolito y se puede mejorar aún más el rendimiento de carga y descarga rápida del aparato electroquímico.
Una masa del compuesto de fórmula I correspondiente a 1 g del material activo negativo es X g y el valor de X varía de 0,035 a 0,39.
En algunas realizaciones, R<11>se selecciona entre: hidrógeno, un grupo hidroxilo, un grupo alquilo C<1-16>, un grupo alquilo C<1-12>, un grupo alquilo C<1-10>, un grupo alquilo C<1-8>, un grupo alquilo C<1-6>o un grupo alquilo C<1-4>, un grupo alcoxi C<1-16>, un grupo alcoxi C<1-12>, un grupo alcoxi C<1-10>, un grupo alcoxi C<1-8>, un grupo alcoxi C<1-6>o un grupo alcoxi C<1-4>, un grupo alquenilo C<2-16>, un grupo alquenilo C<2-12>, un grupo alquenilo C<2-8>, un grupo alquenilo C<2-6>o un grupo alquenilo C<2-4>, un grupo arilo C<6-24>, un grupo arilo C<6-20>, un grupo arilo C<6-16>, un grupo arilo C<6-12>o un grupo arilo C<6-10>, o un grupo ariloxi C<6-24>, un grupo ariloxi C<6-20>, un grupo ariloxi C<6-16>, un grupo ariloxi C<6-12>o un grupo ariloxi C<6-10>.
En algunas realizaciones, R<11>se selecciona entre: hidrógeno, un grupo hidroxilo, un grupo metilo, un grupo etilo, un grupo propilo, un grupo isopropilo, un grupo butilo, un grupo isobutilo, un grupo pentilo o un grupo isopentilo.
En algunas realizaciones, R<12>se selecciona entre: hidrógeno, un grupo alquilo C<1-16>, un grupo alquilo C<1-12>, un grupo alquilo C<1-10>, un grupo alquilo C<1-8>, un grupo alquilo C<1-6>o un grupo alquilo C<1-4>, un grupo alquenilo C<2-16>, un grupo alquenilo C<2-12>, un grupo alquenilo C<2-8>, un grupo alquenilo C<2-6>o un grupo alquenilo C<2-4>o un grupo arilo C<6-24>, un grupo arilo C<6-20>, un grupo arilo C<6-16>, un grupo arilo C<6-12>o un grupo arilo C<6-10>.
En algunas realizaciones, R<12>se selecciona entre: hidrógeno, un grupo metilo, un grupo etilo, un grupo propilo, un grupo isopropilo, un grupo butilo, un grupo isobutilo, un grupo pentilo o un grupo isopentilo.
En algunas realizaciones, el valor de X varía de 0,05 a 0,3 o de 0,09 a 0,25. En algunas realizaciones, el valor de X es aproximadamente 0,04, aproximadamente 0,045, aproximadamente 0,05, aproximadamente 0,055, aproximadamente 0,06, aproximadamente 0,065, aproximadamente 0,07, aproximadamente 0,075, aproximadamente 0,08, aproximadamente 0,085, aproximadamente 0,09, aproximadamente 0,095, aproximadamente 0,1, aproximadamente 0,12, aproximadamente 0,14, aproximadamente 0,16, aproximadamente 0,18, aproximadamente 0,2, aproximadamente 0,22, aproximadamente 0,24, aproximadamente 0,26, aproximadamente 0,28, aproximadamente 0,3, aproximadamente 0,32, aproximadamente 0,34, aproximadamente 0,36 o aproximadamente 0,38. En algunas realizaciones, el valor de X es aproximadamente 0,035, aproximadamente 0,093, aproximadamente 0,25, aproximadamente 0,32 o aproximadamente 0,39.
En algunas realizaciones, 0,67 < X/A < 20. Cuando la proporción de X/A está en el intervalo de 0,67 a 20, la viscosidad del electrolito es baja y se forma una película de SEI estable en la superficie del electrodo negativo, de modo que la batería de iones de litio tiene una carga rápida excelente y un buen rendimiento de ciclo.
En algunas realizaciones, la proporción X/A de X con respecto a A varía de 1 a 20 o de 5 a 20. En algunas realizaciones, el valor de X/A es aproximadamente 0,7, aproximadamente 0,8, aproximadamente 0,9, aproximadamente 1, aproximadamente 1,5, aproximadamente 2, aproximadamente 2,5, aproximadamente 3, aproximadamente 3,5, aproximadamente 4, aproximadamente 4,5, aproximadamente 5, aproximadamente 5,5, aproximadamente 6, aproximadamente 6,5, aproximadamente 7, aproximadamente 7,5, aproximadamente 8, aproximadamente 8,5, aproximadamente 9, aproximadamente 9,5, aproximadamente 10, aproximadamente 10,5, aproximadamente 11, aproximadamente 11,5, aproximadamente 12, aproximadamente 12,5, aproximadamente 13, aproximadamente 13,5, aproximadamente 14, aproximadamente 14,5, aproximadamente 15, aproximadamente 15,5, aproximadamente 16, aproximadamente 16,5, aproximadamente 17, aproximadamente 17,5, aproximadamente 18, aproximadamente 18,5, aproximadamente 19, aproximadamente 19,5 o aproximadamente 20. En algunas realizaciones, el valor de X/A es aproximadamente 0,67, aproximadamente 1,79, aproximadamente 4,77, aproximadamente 12,82, aproximadamente 16,41 o aproximadamente 20.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula I incluye, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de n-propilo, propionato de isopropilo, propionato de n-butilo, propionato de isobutilo, propionato de n-amilo, propionato de isoamilo, butirato de etilo, butirato de n-propilo, isobutirato de propilo, butirato de n-pentilo, isobutirato de n-pentilo, butirato de n-butilo, isobutirato de isobutilo o valerato de n-pentilo.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula I se selecciona entre, como mínimo, uno de acetato de etilo o propionato de etilo.
En algunas realizaciones, 0,1 < X/P < 3, en la que el valor de P es una porosidad de la capa de material activo negativo y P varía de 0,13 a 0,35.
En algunas realizaciones, la proporción X/P de X con respecto a P varía de 0,3 a 3. En algunas realizaciones, el valor de X/P es aproximadamente 0,3, aproximadamente 0,5, aproximadamente 0,7, aproximadamente 0,9, aproximadamente 1,1, aproximadamente 1,3, aproximadamente 1,5, aproximadamente 21,7, aproximadamente 1,9, aproximadamente 2,1, aproximadamente 2,3, aproximadamente 2,5, aproximadamente 2,7, aproximadamente 2,9 o aproximadamente 3,0. En algunas realizaciones, el valor de X/P es aproximadamente 0,1, aproximadamente 0,3, aproximadamente 1,0, aproximadamente 1,78 o aproximadamente 3.
En algunas realizaciones, el valor de P es aproximadamente 0,13, aproximadamente 0,15, aproximadamente 0,17, aproximadamente 0,19, aproximadamente 0,21, aproximadamente 0,23, aproximadamente 0,25, aproximadamente 0,27, aproximadamente 0,29, aproximadamente 0,31, aproximadamente 0,33 o aproximadamente 0,35. En algunas realizaciones, el valor de P es aproximadamente 0,13, aproximadamente 0,18, aproximadamente 0,25, aproximadamente 0,31 o aproximadamente 0,35.
En algunas realizaciones, el electrolito incluye, además, carbonato de vinileno, una masa del carbonato de vinileno correspondiente a 1 g del material activo negativo es C g, y 0,001 < CB < 0,03.
En algunas realizaciones, la proporción C/B de C con respecto a B varía de 0,001 a 0,02. En algunas realizaciones, el valor de C/B es aproximadamente 0,001, aproximadamente 0,0015, aproximadamente 0,002, aproximadamente 0,0025, aproximadamente 0,003, aproximadamente 0,0035, aproximadamente 0,004, aproximadamente 0,0045, aproximadamente 0,005, aproximadamente 0,0055, aproximadamente 0,006, aproximadamente 0,0065, aproximadamente 0,007, aproximadamente 0,0075, aproximadamente 0,008, aproximadamente 0,0085, aproximadamente 0,009, aproximadamente 0,0095, aproximadamente 0,01, aproximadamente 0,015, aproximadamente 0,02, aproximadamente 0,025 o aproximadamente 0,03. En algunas realizaciones, el valor de C/B es aproximadamente 0,001, aproximadamente 0,00125, aproximadamente 0,01875, aproximadamente 0,0025, aproximadamente 0,003. Cuando la proporción de C/B está dentro del intervalo anterior, la cantidad de descomposición y la velocidad de descomposición del carbonato de vinileno en la superficie del material activo negativo en el aparato electroquímico están dentro de los intervalos apropiados, y no se forma un exceso de LiF de alta resistencia, de modo que el rendimiento de carga rápida y el rendimiento de ciclo del aparato electroquímico se mejoran aún más.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula I incluye propionato de etilo, una masa del propionato de etilo correspondiente a 1 g del material activo negativo es D g, y 1 < D/C < 240.
En algunas realizaciones, la proporción D/C de D con respecto a C varía de 1 a 200, de 1 a 100, de 1 a 50 o de 1 a 20. En algunas realizaciones, el valor de D/C es aproximadamente 2, aproximadamente 4, aproximadamente 6, aproximadamente 8, aproximadamente 10, aproximadamente 12, aproximadamente 14, aproximadamente 16, aproximadamente 18, aproximadamente 20, aproximadamente 30, aproximadamente 40, aproximadamente 50, aproximadamente 60, aproximadamente 70, aproximadamente 80, aproximadamente 90, aproximadamente 100, aproximadamente 110, aproximadamente 120, aproximadamente 130, aproximadamente 140, aproximadamente 150, aproximadamente 160, aproximadamente 170, aproximadamente 180 o aproximadamente 190. En algunas realizaciones, el valor de D/C es aproximadamente 1, aproximadamente 1,5, aproximadamente 2, aproximadamente 2,5, aproximadamente 3, aproximadamente 3,5 o aproximadamente 4,5. Cuando la proporción de D/C se encuentra dentro del intervalo anterior, se puede mejorar aún más el rendimiento de carga rápida del aparato electroquímico.
En algunas realizaciones, el electrolito incluye, además, como mínimo, uno de un compuesto de fórmula II o un compuesto de fórmula III:
en la que R<21>y R<22>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo C<1-5>que no está sustituido o está sustituido con flúor y, como mínimo, uno de R<21>y R<22>contiene flúor;
R<31>y R<32>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo C<1-20>que no está sustituido o
está sustituido con flúor, como mínimo, uno de R<31>y R<32>contiene flúor, e Y se selecciona entre -O- o
En algunas realizaciones, R<21>y R<22>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo
C<1-3>que no está sustituido o está sustituido con uno o más átomos de flúor, y, como mínimo, uno de R<21>y
R<22>contiene flúor. En algunas realizaciones, R<21>y R<22>se seleccionan cada uno independientemente entre los
siguientes grupos que están sustituidos con uno o más átomos de flúor: un grupo metilo, un grupo etilo y un
grupo propilo. En algunas realizaciones, R<21>y R<22>se seleccionan cada uno independientemente
entre -CH<3>, -CH<2>F, -CHF<2>, -CF<3>, -CH<2>CH<3>, -CH<2>CH<2>F, -CH<2>CHF<2>, -CH<2>CF<3>, -CHFCH<3>, -o -CH<2>CH<2>CH<3>.
En algunas realizaciones, R<31>y R<32>se seleccionan cada uno independientemente entre los siguientes grupos
que no están sustituidos o están sustituidos con flúor: un grupo alquilo C<1-16>, un grupo alquilo C<1-12>, un grupo
alquilo Ci-s, un grupo alquilo C<1-6>o un grupo alquilo C<1-4>, y, como mínimo, uno de R<31>y R<32>contiene flúor. En
algunas realizaciones, R<31>y R<32>se seleccionan cada uno independientemente entre los siguientes grupos
que están sustituidos con uno o más átomos de flúor: un grupo metilo, un grupo etilo y un grupo propilo. En
algunas realizaciones, R<31>y R<32>se seleccionan cada uno independientemente
entre -CH<2>F, -CHF<2>, -CH<2>CH<2>F, -CH<2>CHF<2>, -CH<2>CF<3>, -CHFCH<3>, -CF<2>CH<3>, -CHFCH<2>F, -CF<2>CHF<2>, -CF<3>, -CF<2>C
F<3>, -CF<2>CF<2>CF<3>o -CF(CF3)2.
En algunas realizaciones, una masa del compuesto de fórmula II correspondiente a 1 g del material activo
negativo es de 0,015 g a 0,15 g.
En algunas realizaciones, la masa del compuesto de fórmula II correspondiente a 1 g del material activo
negativo es de 0,02 g a 0,1 g. En algunas realizaciones, la masa del compuesto de fórmula II correspondiente
a 1 g del material activo negativo es de aproximadamente 0,015 g, aproximadamente 0,02 g, aproximadamente 0,025 g, aproximadamente 0,03 g, aproximadamente 0,035 g, aproximadamente 0,04 g,
0,045 g, aproximadamente 0,05 g, aproximadamente 0,055 g, aproximadamente 0,06 g, aproximadamente
0,065 g, aproximadamente 0,07 g, 0,075 g, aproximadamente 0,08 g, aproximadamente 0,085 g, aproximadamente 0,09 g, aproximadamente 0,095 g, aproximadamente 0,1 g, aproximadamente 0,11 g, aproximadamente 0,12 g, aproximadamente 0,13 g, aproximadamente 0,14 g o aproximadamente 0,15 g. En
algunas realizaciones, la masa del compuesto de fórmula II correspondiente a 1 g del material activo negativo
es de aproximadamente 0,015 g, aproximadamente 0,037 g, aproximadamente 0,076 g, aproximadamente
0,098 g, aproximadamente 0,13 g o aproximadamente 0,15 g.
En algunas realizaciones, una masa del compuesto de fórmula III correspondiente a 1 g del material activo
negativo es de 0,015 g a 0,065 g.
En algunas realizaciones, la masa del compuesto de fórmula III correspondiente a 1 g del material activo
negativo es de 0,02 g a 0,6 g. En algunas realizaciones, la masa del compuesto de fórmula III correspondiente a 1 g del material activo negativo es de aproximadamente 0,02 g, aproximadamente 0,04 g, aproximadamente 0,06 g, aproximadamente 0,08 g, aproximadamente 0,1 g, 0,15 g, aproximadamente 0,2 g,
0,25 g, aproximadamente 0,3 g, 0,35 g, aproximadamente 0,4 g, 0,45 g, aproximadamente 0,5 g, 0,55 g, aproximadamente 0,6 g o 0,65 g. En algunas realizaciones, la masa del compuesto de fórmula III correspondiente a 1 g del material activo negativo es de aproximadamente 0,015 g, aproximadamente 0,022
g, aproximadamente 0,0036 g, aproximadamente 0,053 g o aproximadamente 0,065 g.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula II incluye, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: difluoroacetato de metilo, difluoroacetato de etilo, difluoroacetato de propilo, difluoropropionato
de metilo, difluoropropionato de etilo, difluoropropionato de propilo, fluoroacetato de metilo, fluoroacetato de
etilo, fluoroacetato de propilo, trifluoroacetato de metilo, trifluoroacetato de etilo o trifluoroacetato de propilo.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula II incluye difluoroacetato de etilo.
En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula III incluye, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: 1, 1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetil éter o perfluoro(2-metil-3-pentanona). En algunas realizaciones, el compuesto de fórmula III incluye 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetil éter.
En algunas realizaciones, el electrolito incluye, además, una sal de litio y un disolvente orgánico.
En algunas realizaciones, la sal de litio se selecciona entre, como mínimo, una o más de una sal de litio
inorgánica o una sal de litio orgánica. En algunas realizaciones, la sal de litio contiene, como mínimo, uno de
flúor, boro o fósforo. En algunas realizaciones, la sal de litio incluye, como mínimo, uno de hexafluorofosfato de litio (LiPF6), bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI para abreviar), bis(fluorosulfonil)imida de litio (LiFSI para abreviar), bis(oxalato)borato de litio (LiBOB para abreviar), difluoro(oxalato)borato de litio (LiDFOB), hexafluoroarsenato de litio (LiAsF6), perclorato de litio (LiClO<4>) o triflato de litio (Líc F<3>SO<3>).
En algunas realizaciones, una concentración de la sal de litio es de 0,5 mol/l a 1,5 mol/l. En algunas realizaciones, la concentración de la sal de litio es de 0,8 mol/l a 1,2 mol/l.
En algunas realizaciones, el disolvente orgánico incluye un disolvente de carbonato, el disolvente de carbonato incluye un carbonato cíclico y un carbonato lineal, y el carbonato cíclico se selecciona entre, como mínimo, uno de carbonato de etileno (Ec ), carbonato de propileno (PC), y-butirolactona (BL) o carbonato de butileno; y el carbonato lineal se selecciona entre, como mínimo, uno de carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de etilo y metilo (EMC) y carbonato de propiletilo. La cantidad del carbonato cíclico es mayor que la del carbonato lineal, y el sistema de disolventes, de manera preferente, no contiene ningún carbonato lineal.
En algunas realizaciones, a efectos de mejorar aún más el rendimiento de carga rápida de la batería de iones de litio, el electrolito de la presente solicitud presenta ciertas características: la conductividad del electrolito es mayor o igual a 7 mS/cm a 25 °C y mayor o igual a 4 mS/cm a 0 °C; la viscosidad del electrolito es menor o igual a 6 mPâ s a 25 °C y menor o igual a 9 mPâ s a 0 °C; y la tensión superficial del electrolito es menor o igual a 40 mN/m a 25 °C.
Cuando el electrolito tiene una conductividad más elevada, una viscosidad más baja y una tensión superficial más baja, la velocidad de transporte de los iones de litio es más rápida, lo que facilita la implementación de la carga rápida de la batería de iones de litio; y cuando el electrolito tiene una conductividad más baja, una viscosidad más alta y una tensión superficial más alta, el transporte de los iones de litio se ve obstaculizado, lo que impide la mejora del rendimiento de carga y descarga rápidas.
Electrodo negativo
Un electrodo negativo del aparato electroquímico, según la presente solicitud, incluye un colector de corriente y una capa de material activo negativo dispuesta sobre el colector de corriente. La capa de material activo negativo incluye un material activo negativo. El tipo específico del material activo negativo no está limitado y se puede seleccionar según las necesidades.
El electrodo negativo se puede preparar utilizando un procedimiento de preparación conocido en la técnica. Por ejemplo, el electrodo negativo se puede obtener utilizando el siguiente procedimiento: un material activo, un material conductor y un aglutinante se mezclan en un disolvente para preparar una composición de material activo, y un colector de corriente se recubre con la composición de material activo.
El material activo negativo incluye un material que intercala y desintercala de forma reversible iones de litio. En algunas realizaciones, el material que intercala y desintercala de forma reversible iones de litio incluye un material de carbono. En algunas realizaciones, el material de carbono puede ser cualquier material activo negativo a base de carbono utilizado habitualmente en una batería recargable de iones de litio. En algunas realizaciones, el material de carbono incluye, pero sin limitarse a los mismos: carbono cristalino, carbono amorfo o una mezcla de los mismos. El carbono cristalino puede ser grafito natural o grafito artificial amorfo, en forma de placa, en forma de escama, esférico o en forma de fibra. El carbono amorfo puede ser carbono blando, carbono duro, un carburo de brea mesofásica, coque calcinado o similar.
En algunas realizaciones, el material activo negativo incluye, pero sin limitarse a los mismos: litio metálico, litio metálico estructurado, grafito natural, grafito artificial, una microesfera de mesocarbono (MCMB para abreviar), carbono duro, carbono blando, silicio, un material que contiene silicio o sílice, un compuesto de silicio-carbono, o cualquier combinación de los mismos.
En algunas realizaciones, el material activo negativo está compuesto de partículas individuales y partículas secundarias. La figura 2 muestra un diagrama esquemático de partículas primarias y partículas secundarias de un material activo negativo.
En algunas realizaciones, las materias primas del material activo negativo incluyen una materia prima A y una materia prima B, un Dv50 de una partícula de la materia prima A es de 3 micrones a 10 micrones, un Dv50 de una partícula de la materia prima B es de 2 micrones a 10 micrones y un Dv50 de partículas secundarias preparadas por granulación es de 5 micrones a 20 micrones; y la materia prima A y la materia prima B se añaden en una proporción de 1:9 a 5:5.
En algunas realizaciones, un valor de OI (C004/C110, es decir, una proporción de un área de pico de un pico 004 con respecto a un área de pico de un pico 110 del material activo negativo) del material activo negativo varía de 8 a 15, lo que acorta en gran medida la distancia de transporte de iones de litio en el material activo negativo, reduce Rcp de la batería de iones de litio, aumenta la velocidad de transporte de los iones de litio y mejora el rendimiento de carga rápida.
En algunas realizaciones, el material activo negativo puede incluir, además, las siguientes orientaciones: una relación de distribución de la estructura de capas de la orientación 1 es del 6 % al 25 %, una relación de distribución de la estructura de capas de la orientación 2 es del 27 % al 65 % y una relación de distribución de la estructura de capas de la orientación 3 es del 5 % al 10 %. Tomando una dirección paralela al colector de corriente como dirección del plano, las partículas inclinadas en un ángulo de 0 a 20 grados con respecto al colector de corriente están en la orientación 1, las partículas inclinadas en un ángulo de 20 a 70 grados con respecto al colector de corriente están en la orientación 2 y las partículas inclinadas en un ángulo de 70 a 90 grados con respecto al colector de corriente están en la orientación 3.
En algunas realizaciones, un área superficial específica (BET) del material activo negativo es de 1,0 m2/g a 2,0 m %
En algunas realizaciones, la capa de material activo negativo puede incluir un aglutinante y, opcionalmente, incluye un material conductor. El aglutinante mejora la unión entre partículas del material activo negativo y la unión entre el material activo negativo y el colector de corriente. En algunas realizaciones, el aglutinante incluye, pero sin limitarse a los mismos: alcohol polivinílico, carboximetilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, diacetilcelulosa, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilo carboxilado, fluoruro de polivinilo, un polímero que contiene óxido de etileno, polivinilpirrolidona, poliuretano, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno), polietileno, polipropileno, caucho de estireno-butadieno, caucho de estireno-butadieno acrílico, resina epoxi, nailon y similares.
En algunas realizaciones, el material conductor incluye, pero sin limitarse a los mismos: un material a base de carbono, un material a base de metal, un polímero conductor o una mezcla de los mismos. En algunas realizaciones, el material a base de carbono se selecciona entre grafito natural, grafito artificial, negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, fibras de carbono o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el material a base de metal se selecciona entre polvo metálico, fibras metálicas, cobre, níquel, aluminio y plata. En algunas realizaciones, el polímero conductor es un derivado de polifenileno. En el aparato electroquímico, según la presente solicitud, el colector de corriente del electrodo negativo puede seleccionarse entre una lámina de cobre, una lámina de níquel, una lámina de acero inoxidable, una lámina de titanio, una espuma de níquel, una espuma de cobre, un sustrato de polímero recubierto con un metal conductor o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el colector de corriente incluye una lámina de cobre.
Electrodo positivo
El electrodo positivo utilizado en el aparato electroquímico de la presente solicitud se puede preparar utilizando materiales, construcciones y procedimientos de fabricación bien conocidos en la técnica. En algunas realizaciones, el electrodo positivo de la presente solicitud se puede preparar utilizando la tecnología descrita en la Patente US9812739B.
En algunas realizaciones, el electrodo positivo incluye un colector de corriente y una capa de material activo positivo sobre el colector de corriente, y la capa de material activo positivo incluye un material activo positivo. El material activo positivo incluye, como mínimo, un compuesto de intercalación litiado que intercala y desintercala de manera reversible iones de litio. En algunas realizaciones, el material activo positivo incluye un óxido compuesto. En algunas realizaciones, el óxido compuesto contiene litio y, como mínimo, un elemento seleccionado entre cobalto, manganeso y níquel.
En algunas realizaciones, el material activo positivo se selecciona entre uno o más de óxido de cobalto y litio, óxido manganato de litio, óxido de níquel y litio, manganato de cobalto, níquel y litio o aluminato de cobalto, níquel y litio.
En algunas realizaciones, el material activo positivo puede tener un recubrimiento sobre su superficie o puede estar mezclado con otro compuesto que tenga un recubrimiento. El recubrimiento puede incluir, como mínimo, un compuesto de elemento de recubrimiento seleccionado entre un óxido de un elemento de recubrimiento, un hidróxido de un elemento de recubrimiento, un oxihidróxido de un elemento de recubrimiento, un oxicarbonato de un elemento de recubrimiento y un hidroxicarbonato de un elemento de recubrimiento. El compuesto utilizado en el recubrimiento puede ser amorfo o cristalino.
En algunas realizaciones, el elemento de recubrimiento contenido en el recubrimiento puede incluir Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr o cualquier combinación de los mismos. El recubrimiento se puede aplicar mediante cualquier procedimiento, siempre que el procedimiento no produzca efectos adversos en el rendimiento del material activo positivo. Por ejemplo, el procedimiento puede incluir cualquier procedimiento de recubrimiento conocido en la técnica, tal como pulverización e inmersión.
En algunas realizaciones, la capa de material activo positivo incluye, además, un aglutinante y, opcionalmente, incluye un material conductor. El aglutinante mejora la unión entre partículas del material activo positivo y la unión entre el material activo positivo y el colector de corriente.
En algunas realizaciones, el aglutinante incluye, pero sin limitarse a los mismos: alcohol polivinílico, hidroxipropilcelulosa, diacetilcelulosa, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilo carboxilado, fluoruro de polivinilo, un polímero que contiene óxido de etileno, polivinilpirrolidona, poliuretano, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno), polietileno, polipropileno, caucho de estireno-butadieno, caucho de estireno-butadieno acrílico, resina epoxi, nailon y similares.
En algunas realizaciones, el material conductor incluye, pero sin limitarse a los mismos: un material a base de carbono, un material a base de metal, un polímero conductor y una mezcla de los mismos. En algunas realizaciones, el material a base de carbono se selecciona entre grafito natural, grafito artificial, negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, fibras de carbono o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el material a base de metal se selecciona entre polvo metálico, fibras metálicas, cobre, níquel, aluminio y plata. En algunas realizaciones, el polímero conductor es un derivado de polifenileno. En algunas realizaciones, el colector de corriente puede ser, pero sin limitarse al mismo, aluminio.
El electrodo positivo puede prepararse utilizando un procedimiento de preparación conocido en la técnica. Por ejemplo, el electrodo positivo puede obtenerse utilizando el siguiente procedimiento: un material activo, un material conductor y un aglutinante se mezclan en un disolvente para preparar una composición de material activo, y un colector de corriente se recubre con la composición de material activo. En algunas realizaciones, el disolvente puede incluir, pero sin limitarse a la misma, N-metilpirrolidona y similares.
En algunas realizaciones, el electrodo positivo se prepara a partir de un material de electrodo positivo formado mediante la utilización de una capa de material activo positivo que incluye polvo de compuesto de la serie de metales de transición de litio y un aglutinante en el colector de corriente.
En algunas realizaciones, la capa de material activo positivo puede prepararse habitualmente mediante las siguientes operaciones: un material de electrodo positivo y un aglutinante (un material conductor y un espesante utilizados, según sea necesario) se mezclan mediante la utilización de un proceso en seco para formar una lámina, y la lámina obtenida se conecta a un colector de corriente positiva mediante presión, o estos materiales se disuelven o dispersan en un medio líquido para formar una suspensión, y el colector de corriente positiva se recubre con la suspensión y se seca. En algunas realizaciones, el material en la capa de material activo positivo incluye cualquier material conocido en la técnica.
Separador
En algunas realizaciones, el aparato electroquímico, según la presente solicitud, está provisto de un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para evitar cortocircuitos. El separador utilizado en el aparato electroquímico, según la presente solicitud, no está particularmente limitado a ningún material o forma, y puede basarse en cualquier tecnología divulgada en la técnica anterior. En algunas realizaciones, el separador incluye un polímero o una sustancia inorgánica formada por un material estable al electrolito de la presente solicitud.
Por ejemplo, el separador puede incluir una capa de sustrato y una capa de acabado de superficie. La capa de sustrato es una tela no tejida, una membrana o una membrana compuesta que tiene una estructura porosa, y un material de la capa de sustrato se selecciona entre, como mínimo, uno de polietileno, polipropileno, tereftalato de polietilenglicol y poliimida. De manera específica, se puede seleccionar una membrana porosa de polipropileno, una membrana porosa de polietileno, una tela no tejida de polipropileno, una tela no tejida de polietileno o una membrana compuesta porosa de polipropileno-polietileno-polipropileno. La capa de sustrato puede ser una o más capas; cuando la capa de sustrato es multicapa, los polímeros de las diferentes capas de sustrato pueden tener composiciones iguales o diferentes y pesos moleculares promedio en peso diferentes; y cuando la capa de sustrato es multicapa, los polímeros de las diferentes capas de sustrato tienen diferentes temperaturas de poro cerrado.
En algunas realizaciones, la capa de acabado de superficie se proporciona sobre, como mínimo, una superficie de la capa de sustrato, y la capa de acabado de superficie puede ser una capa de polímero o una capa inorgánica, o puede ser una capa formada mezclando un polímero y una sustancia inorgánica.
En algunas realizaciones, la capa inorgánica incluye partículas inorgánicas y un aglutinante. Las partículas inorgánicas se seleccionan entre uno o una combinación de óxido de aluminio, óxido de silicio, óxido de magnesio, óxido de titanio, óxido de hafnio, óxido de estaño, óxido de cerio, óxido de níquel, óxido de cinc, óxido de calcio, óxido de circonio, óxido de itrio, carburo de silicio, boehmita, hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, hidróxido de calcio y sulfato de bario. El aglutinante se selecciona entre uno o una combinación de un fluoruro de polivinilideno, un copolímero de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno, una poliamida, un poliacrilonitrilo, un poliacrilato, un ácido poliacrílico, un poliacrilato, una polivinilpirrolidona, un polivinil éter, un metacrilato de polimetilo, un politetrafluoroetileno y un polihexafluoropropileno. La capa de polímero incluye un polímero, y un material del polímero incluye, como mínimo, uno de una poliamida, un poliacrilonitrilo, un polímero de acrilato, un ácido poliacrílico, un poliacrilato, una polivinilpirrolidona, un polivinil éter, un fluoruro de polivinilideno o un poli(fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno).
Aplicación
El aparato electroquímico, según las realizaciones de la presente solicitud, se caracteriza por un rendimiento de ciclo mejorado y estabilidad a alta temperatura en condiciones de sobredescarga, y es adecuado para su utilización en diversos dispositivos electrónicos.
El aparato electroquímico, según la presente solicitud, no está particularmente limitado a ningún propósito, y puede utilizarse para cualquier propósito conocido. Por ejemplo, el aparato electroquímico puede utilizarse para un ordenador portátil, un ordenador con entrada de lápiz, un ordenador móvil, un reproductor de libros electrónicos, un teléfono móvil, un fax portátil, una fotocopiadora portátil, una impresora portátil, unos auriculares, una grabadora de vídeo, un televisor de cristal líquido, un limpiador portátil, un reproductor de CD portátil, un minidisco, un transceptor, un cuaderno electrónico, una calculadora, una tarjeta de almacenamiento, una grabadora portátil, una radio, una fuente de alimentación de reserva, un motor, un automóvil, una motocicleta, una bicicleta a motor, una bicicleta, un aparato de iluminación, un juguete, una consola de juegos, un reloj, una herramienta eléctrica, una lámpara de flash, una cámara, una batería doméstica grande y un condensador de iones de litio.
Ejemplos
I. Preparación de una batería de iones de litio
(1) Preparación de un electrodo negativo
Un material activo negativo incluyó primeras partículas y segundas partículas, las primeras partículas fueron partículas secundarias y las partículas secundarias incluyeron no menos de dos partículas primarias. Un Dv50 de las partículas primarias entre las partículas secundarias fue de 2 micrones a 10 micrones, y un Dv50 de las partículas secundarias fue de 5 micrones a 20 micrones. Las segundas partículas fueron partículas primarias y un Dv50 de las segundas partículas fue de 3 micrones a 10 micrones.
Se obtuvieron materiales activos negativos con diferentes áreas superficiales específicas y porosidades mediante el control de la temperatura de grafitización y la proporción de las primeras partículas con respecto a las segundas partículas durante la preparación, y la temperatura de grafitización varió de 2.500 a 3.200 grados Celsius. Las áreas superficiales específicas (B) y porosidades (P) ejemplares se muestran en las siguientes tablas.
Se mezclaron completamente grafito artificial como material activo negativo que tenía un valor de OI (C004/C110) de 8 a 15, caucho de estireno-butadieno (SBR para abreviar) como aglutinante y carboximetilcelulosa sódica (CMC para abreviar) como espesante en una cantidad apropiada de disolvente de agua desionizada en una proporción en peso de 97,4: 1,2: 1,4 para formar una suspensión negativa uniforme; y con la suspensión se recubrió una lámina de cobre de un colector de corriente negativa, y se realizaron secado y prensado en frío para obtener el electrodo negativo.
(2) Preparación de un electrodo positivo
Se mezclaron completamente óxido de cobalto y litio (la fórmula molecular es LiCoOz) como material activo positivo, negro de acetileno como agente conductor y fluoruro de polivinilideno (PVDF para abreviar) como aglutinante en una cantidad apropiada de disolvente N-metilpirrolidona (n Mp para abreviar) en una proporción en peso de 96:2:2 para formar una suspensión positiva uniforme; y con la suspensión se recubrió una lámina de aluminio de un colector de corriente positiva, y se realizaron secado y prensado en frío para obtener el electrodo positivo.
(3) Preparación de un electrolito
Preparación de un electrolito: en una caja de guantes bajo una atmósfera de argón con un contenido de agua de < 10 ppm, se mezclaron de manera uniforme carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC) y carbonato de dietilo (DEC) en una proporción en masa de 3:3:4 para obtener un disolvente no acuoso, a continuación, se disolvió una sal de litio LiPF6 suficientemente seca en el disolvente no acuoso, y se añadieron tipos y cantidades específicos de aditivos (los tipos y cantidades de las sustancias añadidas se muestran en las siguientes tablas). La cantidad de cada aditivo en el electrolito se calculó mediante la masa (unidad: gramo) del aditivo requerida para 1 g del material activo negativo. La concentración de LiPF6 en el electrolito fue, aproximadamente, de 1 mol/l.
(4) Preparación de un separador
Se utilizó un separador de polietileno que tenía un grosor de 9 micrones.
(5) Preparación de una batería de iones de litio
Se colocaron en orden un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo con el separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para aislamiento, y, a continuación, se enrollaron para obtener un conjunto de electrodos; y el conjunto de electrodos se colocó en una película de aluminio y plástico de embalaje exterior, el electrolito preparado se inyectó en una batería seca, y la preparación de la batería de iones de litio se completó después de procesos, tales como envasado al vacío, reposo, conversión química y conformación.
II. Pruebas de rendimiento de baterías de iones de litio
(1) Espectroscopia de resistencia electroquímica (prueba EIS-R<ct>)
Se preparó una batería de iones de litio de tres electrodos: se colocaron en orden un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo, de modo que el separador estuviera entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para aislamiento; se soldó un alambre de cobre fino a un lado del separador cerca del electrodo negativo, y el alambre de cobre se cubrió con un pequeño trozo de separador para evitar el contacto con el electrodo negativo; a continuación, se enrollaron el electrodo positivo, el separador y el electrodo negativo para obtener un conjunto de electrodos, el conjunto de electrodos se colocó en una película de aluminio-plástico de embalaje exterior, el electrolito preparado se inyectó en una batería seca, y la preparación de la batería de iones de litio de tres electrodos se completó después de procesos, tales como envasado al vacío, reposo, conversión química y conformación.
La batería de iones de litio de tres electrodos preparada se colocó en una estación de trabajo electroquímica y se conectó según una secuencia de electrodos de trabajo y un electrodo de referencia. Se aplicaron señales de corriente alterna de onda sinusoidal con una amplitud de 5 mV y una frecuencia de 500 KHz a 30 mHz al sistema electroquímico para obtener retroalimentaciones de señales eléctricas correspondientes dentro del intervalo del dominio de frecuencia, y se realizó una simulación según un modelo que se muestra en la figura 3A para obtener una curva EIS (mostrada en la figura 3B) de la batería de iones de litio. La intersección derecha del primer arco semicircular con el eje X era un valor de resistencia a la transferencia de carga, es decir, Rct en los ejemplos, y Rct descrito en esta aplicación era un valor por debajo del 50 % de SOC (estado de carga), en unidades de miliohmios.
(2) Prueba de resistencia de corriente continua (prueba DCR-R<cp>)
La batería de iones de litio se cargó a 4,4 V a una corriente constante de 1,5 C y, a continuación, a 0,05 C al voltaje constante. La batería de iones de litio se dejó reposar durante 30 minutos, se descargó a una corriente de 0,1 C durante 10 segundos (se tomó un punto una vez a los 0,1 segundos y se registró un valor de voltaje correspondiente U1), y se descargó a una corriente de 1 C durante 360 segundos (se tomó un punto una vez a los 0,1 segundos y se registró un valor de voltaje correspondiente U2). Las etapas de carga y descarga se repitieron 5 veces. "1 C" fue un valor de corriente que descargó completamente la capacidad de la batería en una hora.
Se calculó una resistencia de corriente continua (DCR) según la siguiente ecuación: R = (U2-U1)/(1C-0,1C). La DCR obtenida fue una resistencia a la polarización de concentración de esta aplicación, que era un valor al 50 % de SOC (estado de carga), es decir, Rcp en los ejemplos, en unidades de miliohmios.
(3) Prueba de deposición de litio
A 25 °C, la batería de iones de litio se cargó a 4,4 V a una corriente de 1,5 C, se cargó a 0,05 C al voltaje constante de 4,4 V y se descargó a 3,0 V a una corriente constante de 1,0 C; este proceso se repitió 30 veces y, a continuación, se desmontó la batería de iones de litio para observar el grado de deposición de litio. En el presente documento, a la ausencia de deposición de litio o a un área de deposición de litio < 2 % se hace referencia como ausencia de deposición de litio; a un área de precipitación de litio entre el 2 % y el 20 % se hace referencia como una deposición de litio leve; y a un área de deposición de litio > 20 % se hace referencia como una deposición de litio severa.
(4) Prueba de aumento de temperatura
A una temperatura de 25 °C, la batería de iones de litio se cargó a 4,4 V a una corriente constante de 0,5 C, a continuación, se cargó a 0,05 C al voltaje constante y se dejó reposar durante 60 minutos; a continuación, la batería de iones de litio se descargó a 3 V a la corriente constante de 0,5 C y se dejó reposar durante 60 minutos; y la batería de iones de litio se cargó a 4,4 V a una corriente constante de 8 C y, a continuación, se cargó a 0,05 C al voltaje constante para obtener una temperatura máxima en el proceso de carga de corriente de 8 C, y la temperatura máxima se restó de la temperatura de prueba de 25 °C para obtener un valor de aumento de temperatura (aumento de temperatura para abreviar) durante la carga de 8 C, en unidades de grados centígrados.
(5) Prueba de ciclado a 45 °C
La batería se colocó en una incubadora a 45 °C, se cargó a 4,4 V a una corriente constante de 1,5 C, se cargó a 0,05 C al voltaje constante de 4,4 V y, a continuación, se descargó a 3,0 V a una corriente constante de 1,0 C. Este fue un ciclo de carga y descarga, se llevaron a cabo 800 ciclos de pruebas de carga y descarga según este modo y se monitorizó la tasa de retención de capacidad.
Tasa de retención de capacidad = capacidad de descarga residual/capacidad de descarga inicial x 100 %.(6) Prueba de conductividad
Para la prueba se utilizó un procedimiento de prueba estándar de un medidor de conductividad Leici DDS-307.
(7) Prueba de viscosidad
Para la prueba se utilizó un procedimiento de prueba estándar de un viscosímetro DV2T.
(8) Prueba de tensión superficial
Para la prueba se utilizó un procedimiento estándar de un medidor de tensión superficial BZY202.
A. Las baterías de iones de litio de los ejemplos 1 a 8 y los ejemplos comparativos 1 a 3 se prepararon según el procedimiento anterior, y los resultados de las pruebas se muestran en la tabla 1.
Tabla 1
Tal como se puede observar en la tabla 1, todos los ejemplos 1 a 8 cumplieron el requisito (1) "0,5 < Rct/Rcp < 1,5 y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios" y el requisito (2) "0,005 < A/B < 0,1"; pero los ejemplos comparativos 1 a 3 no cumplieron los requisitos (1) y (2). Por lo tanto, en las tres pruebas de ciclado, aumento de temperatura y deposición de litio, los ejemplos 1 a 8 lograron obviamente mejores efectos técnicos que los ejemplos comparativos 1 a 3; y los efectos de mejora integral de los ejemplos 2 a 5 fueron particularmente significativos en las tres pruebas.
B. Las baterías de iones de litio de los ejemplos 9 a 15 se prepararon según el procedimiento anterior, y los resultados de la prueba se muestran en la tabla 2.
Tal como se puede observar en la tabla 2, se añadió, además, una cantidad apropiada X g del compuesto de fórmula I (por ejemplo, acetato de etilo) en el electrolito que contenía un carbonato de fluoroetileno (FEC), de modo que los ejemplos 9 a 14 cumplieron el requisito (1) "0,5 < Rct/Rcp < 1,5 y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios" y el requisito (2) "0,005 < A/B < 0,1", y cumplieron, además, el requisito (3) "0,67 < X/A < 20". Por lo tanto, en las tres pruebas de ciclado, aumento de temperatura y deposición de litio, en comparación con los ejemplos 2 a 4 y 15 que cumplieron los requisitos (1) y (2), pero no cumplieron el requisito (3), los ejemplos 9 a 14 lograron obviamente mejores efectos técnicos; y los efectos de mejora integral de los ejemplos 10 a 13 fueron particularmente significativos en las tres pruebas.
C. Las baterías de iones de litio de los ejemplos 16 a 21 se prepararon según el procedimiento anterior, y los resultados de las pruebas se muestran en la tabla 3.
Tal como se puede observar en la tabla 3, los ejemplos 16 a 20 cumplieron el requisito (1) "0,5 < Rct/Rcp < 1,5 y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios", el requisito (2) "0,005 < A/B < 0,1" y el requisito (3) "0,67 < X/A < 20", y además, cumplieron el requisito (4) "0,1 < X/P < 3, en la que el valor de P varía de 0,13 a 0,35". Por lo tanto, en las tres pruebas de ciclado, aumento de temperatura y deposición de litio, en comparación con los ejemplos 9 a 13 y 21, que cumplieron los requisitos (1) a (3), pero no cumplieron el requisito (4), los ejemplos 16 a 20 obviamente lograron mejores efectos técnicos.
D. Las baterías de iones de litio de los ejemplos 22 a 27 se prepararon según el procedimiento anterior, y los resultados de la prueba se muestran en la tabla 4.
Tal como se puede observar en la tabla 4, se añadió, además, carbonato de vinileno (VC) al electrolito que contenía un carbonato de fluoroetileno (FEC) y el compuesto de fórmula I (por ejemplo, acetato de etilo), de modo que los ejemplos 22 a 26 cumplieron el requisito (1) "0,5 < Rct/Rcp < 1,5 y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios", el requisito (2) "0,005 < A/B < 0,1" y el requisito (3) "0,67 < X/A < 20", y cumplieron, además, el requisito (5) "0,001 < CB < 0,03". Por lo tanto, en las tres pruebas de ciclado, aumento de temperatura y deposición de litio, en comparación con los ejemplos 10 y 27, que cumplieron los requisitos (1) a (3), pero no cumplieron el requisito (5), los ejemplos 22 a 26 obviamente lograron mejores efectos técnicos.
E. Las baterías de iones de litio de los ejemplos 28 a 34 se prepararon según el procedimiento anterior, la proporción en masa de acetato de etilo con respecto a propionato de propilo en el ejemplo 34 fue 1:1, y los resultados de la prueba se muestran en la tabla 5.
Tal como se puede observar en la tabla 5, el electrolito en los ejemplos 28 a 34 contenía propionato de etilo, además de carbonato de fluoroetileno (FEC), acetato de etilo y carbonato de vinileno (VC), de modo que los ejemplos 28 a 34 cumplieron el requisito (1) "0,5 < Rct/Rcp < 1,5 y tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios", el requisito (2) "0,005 < A/B < 0,1", el requisito (3) "0,67 < X/A < 20" y el requisito (5) "0,001 < CB < 0,03", y cumplieron, además, el requisito (6) "1 < D/C < 240". Por lo tanto, en las tres pruebas de ciclado, aumento de temperatura y deposición de litio, en comparación con el ejemplo 23, que cumplió los requisitos (1) a (3) y (5), pero no cumplió el requisito (6), los ejemplos 28 a 34 obviamente lograron mejores efectos técnicos.
F. Las baterías de iones de litio de los ejemplos 35 a 45 se prepararon según el procedimiento anterior, y los resultados de la prueba se muestran en la tabla 6.
Tal como se puede observar en la tabla 6, en los ejemplos 35 a 40, se añadió, además, una cantidad apropiada del compuesto de fórmula II (por ejemplo, difluoroacetato de etilo) al electrolito que contenía un carbonato de fluoroetileno (FEC) y el compuesto de fórmula I (por ejemplo, acetato de etilo); por lo tanto, en las pruebas de ciclado y aumento de temperatura, los ejemplos 35 a 40 lograron mejores efectos técnicos que el ejemplo 10, en el que no se añadió el compuesto de fórmula II.
En los ejemplos 41 a 45, se añadió una cantidad apropiada del compuesto de fórmula III (por ejemplo, 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetil éter) al electrolito que contenía un carbonato de fluoroetileno (f Ec ) y el compuesto de fórmula I (por ejemplo, acetato de etilo); por lo tanto, en las pruebas de ciclado y aumento de temperatura, los ejemplos 41 a 45 lograron mejores efectos técnicos que el ejemplo 10, en el que no se añadió el compuesto de fórmula III.
Las referencias a "algunas realizaciones", "una realización", "otro ejemplo", "ejemplos", "ejemplos específicos" o "algunos ejemplos" en la memoria descriptiva significan la inclusión de características, estructuras, materiales o particularidades específicas descritas en la realización o ejemplo en, como mínimo, una realización o ejemplo de la presente solicitud. Por consiguiente, las descripciones que aparecen en la memoria descriptiva, tales como "en algunas realizaciones", "en las realizaciones", "en una realización", "en otro ejemplo", "en un ejemplo", "en un ejemplo particular" o "por ejemplo", no son necesariamente referencias a las mismas realizaciones o ejemplos en la presente solicitud. Además, las características, estructuras, materiales o particularidades específicas en el presente documento pueden incorporarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones o ejemplos.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES 1. Aparato electroquímico que comprende: un electrolito, un electrodo positivo y un electrodo negativo; caracterizado por queel electrodo negativo comprende una capa de material activo negativo, la capa de material activo negativo comprende un material activo negativo; el electrolito comprende carbonato de fluoroetileno; y 0,5 < Rct/Rcp < 1,5, en la que tanto Rct como Rcp son inferiores a 35 miliohmios, en la que Rct representa una resistencia a la transferencia de carga en un estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius, y Rcp representa una resistencia a la polarización de concentración en el estado de carga del 50 % a 25 grados Celsius medidas según la descripción; y 0,005 < A/B < 0,1; en la que una masa del carbonato de fluoroetileno correspondiente a 1 g del material activo negativo es A g, y un área superficial específica del material activo negativo es B m2/g.
  2. 2. Aparato electroquímico, según la reivindicación 1,caracterizado por queel valor de A varía de 0,01 a 0,1 y el valor de B varía de 1,0 a 2,0.
  3. 3. Aparato electroquímico, según la reivindicación 1,caracterizado por queel electrolito contiene un compuesto de fórmula I:
    en la que R<11>se selecciona entre hidrógeno, un grupo hidroxilo, un grupo alquilo C<1>-<20>, un grupo alcoxi C<1>-<20>, un grupo alquenilo C<2>-<20>, un grupo arilo C<6-30>o un grupo ariloxi C<6>-<30>; R<12>se selecciona entre hidrógeno, un grupo alquilo C<1>-<20>, un grupo alquenilo C<2-20>o un grupo arilo C<6>-<30>; y en la que una masa del compuesto de fórmula I correspondiente a 1 g del material activo negativo es X g y el valor de X varía de 0,035 a 0,39.
  4. 4. Aparato electroquímico, según la reivindicación 3,caracterizado por que0,67 < X/A < 20.
  5. 5. Aparato electroquímico, según la reivindicación 3,caracterizado por queel compuesto de fórmula I comprende, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de n-propilo, propionato de isopropilo, propionato de n-butilo, propionato de isobutilo, propionato de n-amilo, propionato de isoamilo, butirato de etilo, butirato de n-propilo, isobutirato de propilo, butirato de n-pentilo, isobutirato de n-pentilo, butirato de n-butilo, isobutirato de isobutilo o valerato de n-pentilo.
  6. 6. Aparato electroquímico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por queel electrolito contiene, además, carbonato de vinileno, una masa del carbonato de vinileno correspondiente a 1 g del material activo negativo es C g, y 0,001 < C/B < 0,03.
  7. 7. Aparato electroquímico, según la reivindicación 6,caracterizado por queel compuesto de fórmula I contiene propionato de etilo, una masa del propionato de etilo correspondiente a 1 g del material activo negativo es D g, y 1 < D/C < 240.
  8. 8. Aparato electroquímico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por queel electrolito contiene, además, como mínimo, uno de un com uesto de fórmula II o un com uesto de fórmula III:
    en la que R<21>y R<22>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo C<1-5>que no está sustituido o está sustituido con flúor y, como mínimo, uno de R<21>y R<22>contiene flúor; R<31>y R<32>se seleccionan cada uno independientemente entre un grupo alquilo C<1-20>que no está sustituido o está sustituido con flúor, como mínimo, uno de R<31>y R<32>contiene flúor, e Y se selecciona entre -O- o
  9. 9. Aparato electroquímico, según la reivindicación 8, en el que una masa del compuesto de fórmula II correspondiente a 1 g del material activo negativo es de 0,015 g a 0,15 g.
  10. 10. Aparato electroquímico, según la reivindicación 8,caracterizado por queuna masa del compuesto de fórmula III correspondiente a 1 g del material activo negativo es de 0,015 g a 0,065 g.
  11. 11. Aparato electroquímico, según la reivindicación 8,caracterizado por queel compuesto de fórmula II comprende, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: difluoroacetato de metilo, difluoroacetato de etilo, difluoroacetato de propilo, difluoropropionato de metilo, difluoropropionato de etilo, difluoropropionato de propilo, fluoroacetato de metilo, fluoroacetato de etilo, fluoroacetato de propilo, trifluoroacetato de metilo, trifluoroacetato de etilo o trifluoroacetato de propilo; y el compuesto de fórmula III comprende, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetil éter o perfluoro(2-metil-3-pentanona).
  12. 12. Aparato electrónico,caracterizado por quecomprende el aparato electroquímico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
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