ES3041538T3 - Sulfur-carbon composite, lithium-sulfur battery positive electrode comprising same, and lithium-sulfur battery comprising positive electrode - Google Patents

Sulfur-carbon composite, lithium-sulfur battery positive electrode comprising same, and lithium-sulfur battery comprising positive electrode

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ES3041538T3
ES3041538T3 ES20815429T ES20815429T ES3041538T3 ES 3041538 T3 ES3041538 T3 ES 3041538T3 ES 20815429 T ES20815429 T ES 20815429T ES 20815429 T ES20815429 T ES 20815429T ES 3041538 T3 ES3041538 T3 ES 3041538T3
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Abstract

La presente invención proporciona: un compuesto de azufre y carbono que comprende azufre y un material de carbono recubierto con un material de recubrimiento que incluye un copolímero que comprende un monómero que incluye un grupo catecol y un monómero que incluye un conductor de iones de litio; un electrodo de batería de litio-azufre que lo comprende; y una batería de litio-azufre que comprende el electrodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Material compuesto de azufre-carbono, electrodo positivo para batería de litio-azufre que comprende el mismo, y batería de litio-azufre que comprende el electrodo positivo
[Campo técnico]
La presente invención se refiere a un material compuesto de azufre-carbono, a un electrodo positivo para una batería de litio-azufre que comprende el mismo, y a una batería de litio-azufre que comprende el electrodo positivo.
[Antecedentes de la técnica]
A medida que la gama de utilización de las baterías secundarias de litio se expande no sólo a dispositivos electrónicos portátiles y dispositivos de comunicación, sino también a vehículos eléctricos (EV) y sistemas de almacenamiento eléctrico (ESS), está aumentando la demanda de alta capacidad de las baterías secundarias de litio usadas como sus fuentes de alimentación.
Entre las diversas baterías secundarias de litio, la batería de litio-azufre es una batería secundaria que usa un material a base de azufre que tiene un enlace azufre-azufre como material activo de electrodo positivo y que usa metal de litio, un material a base de carbono en el que se produce la intercalación/desintercalación de iones de litio, o silicio o estaño que forma una aleación con litio como material activo de electrodo negativo.
Existe la ventaja de que el azufre, que es el material principal del material activo de electrodo positivo en la batería de litio-azufre, tiene un bajo peso atómico, es muy rico en cuanto a recursos y, por tanto, fácil de suministrar y recibir, y es barato, no tóxico, y respetuoso con el medioambiente.
Dado que la densidad de energía teórica de la batería de litio-azufre es mucho mayor que la densidad de energía teórica de otros sistemas de batería (batería de Ni-MH: 450 Wh/kg, batería de Li-FeS: 480 Wh/kg, batería de Li-MnO<2>: 1.000 Wh/kg, batería de Na-S: 800 Wh/kg) y las baterías secundarias de litio comerciales (LiCoO<2>/grafito), la batería de litio-azufre está atrayendo la atención como batería secundaria de litio de alta capacidad, ecológica, y económica.
En la batería de litio-azufre, dado que el azufre, que se usa como material activo de electrodo positivo, tiene una conductividad eléctrica de 5 x 10'30 S/cm y, por tanto, es un material no conductor que no tiene conductividad eléctrica, existe el problema de que el movimiento de los electrones generados por la reacción electroquímica es difícil. Como tal, está usándose en combinación con un material conductor tal como carbono que puede proporcionar un sitio de reacción electroquímica.
Sin embargo, aunque la capacidad inicial de la batería de litio-azufre en el momento del funcionamiento real es alta, dado que las características de capacidad y eficiencia de carga/descarga disminuyen rápidamente con el avance de los ciclos y, por consiguiente, también se acorta la vida útil, por tanto, es difícil garantizar un rendimiento y una estabilidad de funcionamiento suficientes y, por tanto, no se ha comercializado. El motivo es que el azufre se pierde y ya no puede participar en la reacción de carga/descarga de la batería debido a la lixiviación del polisulfuro de litio que es un producto intermedio generado durante la reacción electroquímica de una batería de litio-azufre, y la disolución de electrolito provoca reacciones secundarias sobre la superficie del material de carbono para acortar la vida útil, o el polisulfuro de litio lixiviado se aísla y ya no puede participar en la reacción.
Con el fin de resolver el problema de que la disolución de electrolito provoca reacciones secundarias sobre la superficie del material de carbono, y de permitir que los iones de litio se aproximen al carbono sin problemas y reaccionen con el azufre, se han realizado esfuerzos para bloquear la descomposición de la disolución de electrolito sobre la superficie del carbono mediante el uso de un material protector orgánico, y para aumentar la conductividad de iones de litio.
Sin embargo, en el caso de un material protector que no interaccione con la superficie del carbono, existía el problema de que su mezclado es meramente un mezclado físico, y con el tiempo, se separa físicamente de la superficie del carbono y provoca un efecto secundario al actuar como componente de resistencia.
Además, con el fin de resolver los problemas anteriores, se realizó un intento de aumentar la fuerza de unión del material protector orgánico mediante la introducción de grupos -OH o -COOH en el carbono aromático sobre la superficie del carbono/grafito.
Sin embargo, hubo la desventaja de que cuando se usa el método de tratamiento con plasma de alta energía o tratamiento con UV/ozono para modificar la superficie del carbono/grafito tal como se describió anteriormente, la oxidación se produce principalmente en la porción de borde del carbono/grafito, por lo que el efecto de modificación hidrófila es bajo, y en su lugar, la red conjugada se daña (conversión de dobles enlaces en enlaces sencillos), deteriorando de ese modo la conductividad eléctrica.
Syed Abdul Ahadet al.notifican un estudio en el que prepararon tres huéspedes de carbono a base de óxido de grafeno diferentes: óxido de grafeno (GO), GO sometido a reducción térmica (t-rGO) y GO sometido a reducción química asistida por dopamina (c-rGO), e investigaron sus propiedades físicas y electroquímicas como cátodo de azufre (Electrochimica Acta, 2017, 246, págs. 451-458).
El documento KR 2019-0038332 A describe un aglutinante para fabricar un electrodo positivo de una batería secundaria de litio-azufre y un método para fabricar un electrodo positivo usando el mismo. El aglutinante comprende un polímero acrílico, y el polímero acrílico comprende una unidad de polimerización de monómero a base de hidroxifenilo o una unidad de polimerización de monómero a base de disulfuro. La unidad de polimerización de monómero a base de hidroxifenilo está contenida en una cantidad del 1-20 % en peso en el polímero acrílico, y la unidad de polimerización de monómero a base de disulfuro está contenida en una cantidad del 1-20 % en peso en el polímero acrílico.
El documento KR 2018-0048309 A describe un material compuesto de azufre-carbono que comprende: un material de carbono poroso; y una capa de recubrimiento, en el que al menos una parte de la superficie y el interior del material de carbono poroso de un complejo de azufre-carbono que contiene azufre al menos una parte del interior y la superficie del material de carbono poroso contiene polímeros conductores de iones; y una batería de litio-azufre que comprende el mismo.
El documento KR 2016-0145991 A describe un nanomaterial compuesto magnético y un método para fabricar el mismo. El nanomaterial compuesto magnético comprende nanopartículas de óxido de hierro, y capas de recubrimiento recubiertas sobre las nanopartículas de óxido de hierro. Las capas de recubrimiento son copolímeros obtenidos mediante la polimerización de monómero de metacrilato de 2-hidroxietilo y monómero de dopaminametacrilamida y tienen grupos catecol sobre las superficies de los mismos.
[Documentos de la técnica anterior]
Publicación de patente coreana abierta a consulta por el público n.° 10-2018-0033665
Electrochimica Acta, 2017, 246, págs. 451-458
Documento KR 2019-0038332 A
Documento KR 2018-0048309 A
Documento KR 2016-0145991 A
[Divulgación]
[Problema técnico]
Los inventores de la presente invención han realizado grandes esfuerzos para resolver los problemas anteriores en la técnica anterior, y como resultado, han descubierto que cuando se usa un copolímero que comprende un monómero que tiene un grupo funcional que está bien unido a la superficie del carbono y un monómero que tiene una excelente conductividad de iones de litio, pueden resolverse los problemas anteriores, y, por tanto, han completado la presente invención.
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un material compuesto de azufre-carbono que esté libre del problema de que la disolución de electrolito y el polisulfuro de litio provocan reacciones secundarias sobre la superficie del material de carbono, y tenga una excelente conductividad de iones de litio, mejorando de ese modo las características de reactividad y vida útil de la batería de litio-azufre.
Además, todavía un objeto de la presente invención es proporcionar un electrodo positivo para una batería de litioazufre que comprenda el material compuesto de azufre-carbono y una batería de litio-azufre que tenga excelentes características de reactividad y vida útil.
[Solución técnica]
Con el fin de lograr los objetos anteriores, la presente invención proporciona un material compuesto de azufrecarbono que comprende un material de carbono recubierto con un copolímero que contiene un monómero que contiene un grupo catecol y un monómero que contiene un conductor de iones de litio, y azufre; y caracterizado porque el monómero que contiene el conductor de iones de litio es al menos uno seleccionado de un monómero que contiene un grupo óxido de etileno y un monómero que contiene un grupo sulfona.
En una realización de la presente invención, el copolímero puede estar representado por la fórmula 1 a continuación: [Fórmula 1]
en donde,
R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o un grupo metilo,
a y b representan la razón molar de cada monómero, a es de 1 a 5, y b es de 5 a 9; y
n es un número natural desde 1 hasta 20.
Además, la presente invención proporciona un electrodo positivo para una batería de litio-azufre que comprende el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención.
Además, la presente invención proporciona una batería de litio-azufre que comprende un electrodo positivo; un electrodo negativo; un separador interpuesto entre ellos, y un electrolito, en donde el electrodo positivo es el electrodo positivo de la presente invención.
[Efectos ventajosos]
El material compuesto de azufre-carbono de la presente invención se prepara usando un material de carbono recubierto con un copolímero que contiene un monómero que contiene un grupo catecol y un monómero que contiene un grupo óxido de etileno o un grupo sulfona como conductor de iones de litio, de modo que puede resolverse eficazmente el problema de que la disolución de electrolito y el polisulfuro de litio provocan reacciones secundarias sobre la superficie del material de carbono del material compuesto de azufre-carbono.
Además, el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención está libre de los problemas anteriores y tiene una excelente conductividad de iones de litio, proporcionando de ese modo un efecto de mejora de las características de reactividad y vida útil de la batería de litio-azufre.
[Descripción de los dibujos]
La figura 1 es un gráfico que muestra los resultados de medición de las características de vida útil de una batería que usa el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención.
La figura 2 es un gráfico que muestra los resultados de medición de las características de reactividad y vida útil de una batería que usa un material compuesto de azufre-carbono convencional.
La figura 3 es un gráfico que muestra los resultados de medición de las características de reactividad y vida útil de una batería que usa un material compuesto de azufre-carbono cuya superficie está recubierta con el copolímero usado en la presente invención.
Las figuras 4 y 5 son gráficos que muestran los resultados de medición de las características de reactividad y vida útil de baterías que usan el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención y un material compuesto de azufre-carbono convencional.
[Mejor modo]
A continuación en el presente documento, se describirá con detalle la presente invención.
La presente invención se refiere a un material compuesto de azufre-carbono que comprende un material de carbono recubierto con un copolímero que contiene un monómero que contiene un grupo catecol y un monómero que contiene un grupo óxido de etileno o un grupo sulfona como conductor de iones de litio, y azufre.
Normalmente, dado que el material de carbono es un material que tiene una polaridad muy baja, no se recubre bien con un material protector orgánico, e incluso si se recubre, el material de recubrimiento se desprende fácilmente de manera física.
La presente invención se caracteriza por proporcionar una solución a los problemas anteriores. Es decir, el copolímero de recubrimiento de la presente invención comprende un copolímero hidrófilo que contiene un monómero que contiene un grupo catecol, que es un material adhesivo derivado de mejillones, y, por tanto, proporciona una excelente fuerza de adhesión a la superficie del material de carbono. Es decir, el grupo catecol se adhiere bien a cualquier superficie, particularmente incluso a la superficie de las partículas a base de carbono o a base de grafito. Además, el copolímero de recubrimiento de la presente invención contiene un monómero que contiene un conductor de iones de litio, proporcionando de ese modo características que potencia la conductividad de iones de litio.
En la presente invención, “un material de carbono recubierto con un copolímero que contiene un monómero que contiene un grupo catecol y un monómero que contiene un conductor de iones de litio” debe entenderse como un concepto que comprende un material de carbono recubierto con una composición de recubrimiento que contiene el copolímero. En el caso de la composición de recubrimiento, pueden estar comprendidos adicionalmente componentes bien conocidos, tales como disolventes y aglutinantes usados habitualmente en este campo, además del copolímero, en la razón de composición habitual.
En el copolímero, la razón molar del monómero que contiene el grupo catecol y el monómero que contiene el conductor de iones de litio puede ser de 1 a 5:de 5 a 9, más preferiblemente de 1 a 3:de 7 a 9, y más preferiblemente de 2 a 3:de 7 a 8.
Específicamente, si la razón molar del monómero que contiene el grupo catecol está fuera del intervalo descrito anteriormente y, por tanto, es insuficiente, puede haber el problema de una fuerza de adhesión insuficiente al material de carbono. Si la razón molar del monómero que contiene el conductor de iones de litio está fuera del intervalo descrito anteriormente y, por tanto, es insuficiente, puede haber el problema de que se reduce la conductividad de iones de litio. Si cada componente está comprendido en una cantidad excesiva fuera del intervalo mencionado anteriormente, pueden producirse problemas opuestos a los anteriores, lo cual no es preferible.
El monómero que contiene el conductor de iones de litio es un monómero que contiene al menos uno seleccionado de un grupo óxido de etileno o un grupo sulfona. El monómero puede ser un monómero que contiene un grupo vinilo, y por ejemplo puede ser un monómero (met)acrílico.
Más específicamente, el monómero que contiene el conductor de iones de litio puede ser monómero de (met)acrilato de metil éter de polietilenglicol, y similares.
El número de la unidad de repetición del grupo óxido de etileno contenido en el grupo metil éter de polietilenglicol contenido en el monómero de (met)acrilato de metil éter de polietilenglicol puede ser de 1 a 20, y más preferiblemente de 1 a 10.
Si el número de unidades de repetición del grupo óxido de etileno es menor que el intervalo descrito anteriormente, puede haber el problema de una conductividad de iones de litio insuficiente. Si el número de unidades de repetición del grupo óxido de etileno supera el intervalo descrito anteriormente, puede haber el problema de que se aumenta la resistencia del electrodo.
La porción descrita como “(met)acrilato” debe entenderse como un concepto que comprende metacrilato y acrilato. El copolímero puede tener un peso molecular promedio en peso de 5.000 a 1.000.000, más preferiblemente de 150.000 a 300.000, e incluso más preferiblemente de 200.000 a 300.000. Si el peso molecular promedio en peso es menor que el intervalo descrito anteriormente, puede haber el problema de que la fuerza de adhesión al material de carbono es insuficiente. Si el peso molecular promedio en peso supera el intervalo mencionado anteriormente, puede haber el problema de que se aumenta la resistencia del electrodo, lo cual no es preferible.
Puede ser preferible que el copolímero sea un copolímero al azar. Esto es porque, cuando se distribuye cada monómero de la manera más uniforme posible, pueden mostrarse una conductividad de iones de litio y una fuerza de adhesión mejores.
El monómero que contiene el grupo catecol puede ser un monómero a base de vinilo, por ejemplo, un monómero de dopamina-(met)acrilamida.
Específicamente, el copolímero puede ser un copolímero representado por la fórmula 1 a continuación:
[Fórmula 1]
en donde,
R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o un grupo metilo,
a y b representan la razón molar de cada monómero, y a es de 1 a 5, b es de 5 a 9; y
n es un número natural desde 1 hasta 20.
La razón molar de a con respecto a b del copolímero representado por la fórmula 1 es más preferiblemente de 1 a 3:de 7 a 9, y más preferiblemente de 2 a 3:de 7 a 8.
Si la razón molar de a y b está fuera del intervalo mencionado anteriormente, específicamente, si la razón molar del monómero que contiene el grupo catecol está fuera del intervalo descrito anteriormente y, por tanto, es insuficiente, puede haber el problema de una fuerza de adhesión insuficiente al material de carbono. Si la razón molar de monómero de (met)acrilato de metil éter de polietilenglicol está fuera del intervalo descrito anteriormente y, por tanto, es insuficiente, puede haber el problema de que se reduce la conductividad de iones de litio. Si cada componente está comprendido en una cantidad excesiva fuera del intervalo mencionado anteriormente, pueden producirse problemas opuestos a los anteriores, lo cual no es preferible.
n puede ser un número natural desde 1 hasta 20, más preferiblemente desde 1 hasta 10, e incluso más preferiblemente desde 1 hasta 5.
Si el valor de n es menor que el intervalo descrito anteriormente, puede haber el problema de que la conductividad de iones de litio es insuficiente. Si el valor de n supera el intervalo descrito anteriormente, puede haber el problema de que se aumenta la resistencia del electrodo.
El copolímero puede tener un peso molecular promedio en peso de 5.000 a 1.000.000, más preferiblemente de 150.000 a 300.000, e incluso más preferiblemente de 200.000 a 300.000. Si el peso molecular promedio en peso es menor que el intervalo descrito anteriormente, puede haber el problema de que la fuerza de adhesión al material de carbono es insuficiente. Si el peso molecular promedio en peso supera el intervalo mencionado anteriormente, puede haber el problema de que se aumenta la resistencia del electrodo, lo cual no es preferible.
El copolímero representado por la fórmula 1 puede prepararse según el esquema de reacción 1 a continuación: [Esquema de reacción 1]
Específicamente, en primer lugar, se elimina el inhibidor del monómero de (met)acrilato de metil éter de polietilenglicol usando cromatografía en columna llena con alúmina básica. El inhibidor se refiere a un aditivo añadido a un nivel de 100 ppm para impedir el autofotocurado o curado térmico del monómero de (met)acrilato de metil éter de polietilenglicol, y por ejemplo, puede ser BHT (2,6-di-terc-butil-4-metilfenol) y MEHQ (4-metoxifenol). Después de añadir un disolvente tal como DMF (dimetilformamida) al reactor, se añaden el monómero de (met)acrilato de metil éter de polietilenglicol purificado, el monómero de dopamina-(met)acrilamida, y el iniciador de polimerización.
A continuación, se desgasifica la mezcla de reacción con gas de nitrógeno, y luego se hace reaccionar durante de 10 a 25 horas mientras se agita a de 40 a 80 °C.
Cuando se completa la reacción, se precipita el producto usando n-hexano o similar para obtener un copolímero. El material de carbono usado en la preparación del material compuesto de azufre-carbono de la presente invención puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en grafito, grafeno, negro de carbono, nanotubos de carbono, fibras de carbono, nanocintas de carbono, nanocinturones de carbono, nanovarillas de carbono, carbono activado y similares.
El material de carbono puede ser preferiblemente un material de carbono poroso.
En el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención, puede tener una razón en peso del copolímero, que contiene el monómero que contiene el grupo catecol y el monómero que contiene el conductor de iones de litio, y el material de carbono en un intervalo de 0,1:99,9 a 5:95, más preferiblemente desde 0,5:99,5 hasta 3:97, incluso más preferiblemente desde 0,5:99,5 hasta 2:98, de manera particularmente preferible desde 0,5:99,5 hasta 1,5:98,5.
Si el copolímero está comprendido por debajo del intervalo mencionado anteriormente, es difícil impedir eficazmente las reacciones secundarias de la disolución de electrolito y el polisulfuro de litio. Si el copolímero supera el intervalo descrito anteriormente, pueden deteriorarse las características de reactividad y vida útil de la batería, lo cual no es preferible.
En el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención, el azufre puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en azufre inorgánico, Li2Sn (n>1), compuestos de disulfuro, compuestos de azufre orgánicos, polímeros de carbono-azufre, y similares.
En el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención, el material de carbono puede estar contenido en una cantidad del 10 al 50 % en peso, preferiblemente del 20 al 40 % en peso basándose en el peso total del material compuesto de azufre-carbono. El material de carbono puede ser preferiblemente un material de carbono poroso.
En el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención, el azufre puede estar contenido en una cantidad del 50 al 90 % en peso, preferiblemente del 60 al 80 % en peso basándose en el peso total del material compuesto de azufre-carbono.
Por consiguiente, la razón en peso del material de carbono y el azufre en el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención puede ser de 5:5 a 9:1, preferiblemente de 7:3 a 9:1.
Si el contenido del azufre es menor que el intervalo mencionado anteriormente, a medida que aumenta relativamente el contenido del material de carbono poroso del material compuesto de azufre-carbono, y aumenta el área de superficie específica, y, por tanto, cuando se prepara la suspensión, se aumenta el contenido del aglutinante. El aumento de la cantidad del aglutinante usado puede aumentar eventualmente la resistencia laminar del electrodo positivo y, por tanto, puede actuar como aislante para impedir el paso de electrones, deteriorando de ese modo el rendimiento de la batería. Por el contrario, si el contenido del azufre supera el intervalo mencionado anteriormente, el azufre que no se asocia con el material de carbono poroso se aglomera entre sí o vuelve a lixiviarse a la superficie del material de carbono poroso y, por tanto, puede ser difícil recibir los electrones, y no puede participar en una reacción electroquímica, dando como resultado una pérdida de la capacidad de la batería. Además, la presente invención se refiere a un electrodo positivo para una batería de litio-azufre que comprende el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención.
En el electrodo positivo, para otras constituciones excepto para el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención, pueden aplicarse técnicas conocidas en este campo sin limitación.
El material compuesto de azufre-carbono puede estar comprendido como material activo de electrodo positivo en el electrodo positivo.
El electrodo positivo puede comprender además uno o más aditivos, además del material activo de electrodo positivo, seleccionados de elementos de metales de transición, elementos del grupo IIIA, elementos del grupo IVA, compuestos de azufre de estos elementos, y aleaciones de estos elementos con azufre.
El elemento de metal de transición puede comprender Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Hg, o similares, los elementos del grupo IIIA pueden comprender Al, Ga, In, Tl, o similares, y los elementos del grupo IVA pueden comprender Ge, Sn, Pb, o similares.
El electrodo positivo puede comprender además un material eléctricamente conductor para mover sin problemas los electrones dentro del electrodo positivo y un aglutinante para adherir bien el material activo de electrodo positivo al colector de corriente, junto con el material activo de electrodo positivo u opcionalmente aditivos.
El material eléctricamente conductor es un material que conecta eléctricamente el electrolito y el material activo de electrodo positivo para servir como trayectoria para que los electrones se muevan desde el colector de corriente hasta el material activo de electrodo positivo, y puede usarse sin limitación siempre que tenga conductividad eléctrica.
Por ejemplo, el material eléctricamente conductor puede comprender, solos o en combinación de dos o más, negro de carbono tal como Super-P, negro de Denka, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, negro térmico, negro de carbono; derivados de carbono tales como nanotubos de carbono o fullerenos; fibras eléctricamente conductoras tales como fibras de carbono y fibras de metal; fluoruro de carbono; polvos de metal tales como polvos de aluminio y níquel; o polímeros conductores tales como polianilina, politiofeno, poliacetileno, polipirrol.
El contenido del material eléctricamente conductor puede añadirse en una cantidad del 0,01 al 30 % en peso basándose en el peso total de la mezcla que contiene el material activo de electrodo positivo.
El aglutinante sirve para mantener el material activo de electrodo positivo sobre el colector de corriente de electrodo positivo y para conectar orgánicamente entre los materiales activos de electrodo positivo, aumentando de ese modo la fuerza de unión entre ellos. Como aglutinante, puede usarse cualquier aglutinante conocido en la técnica.
El contenido del aglutinante puede añadirse en una cantidad del 0,5 al 30 % en peso basándose en el peso total de la mezcla que contiene el material activo de electrodo positivo. Si el contenido del aglutinante es menor del 0,5 % en peso, se reducen las propiedades físicas del electrodo positivo, y pueden desprenderse el material activo y el material eléctricamente conductor en el electrodo positivo. Si el contenido del aglutinante supera el 30 % en peso, se reduce relativamente la razón del material activo con respecto al material eléctricamente conductor en el electrodo positivo, de modo que puede reducirse la capacidad de la batería.
El electrodo positivo puede prepararse mediante un método convencional conocido en la técnica.
Además, la presente invención se refiere a una batería de litio-azufre que comprende un electrodo positivo; un electrodo negativo; un separador interpuesto entre ellos, y un electrolito, en donde el electrodo positivo es el electrodo positivo de la presente invención.
En la batería de litio-azufre, para otras constituciones excepto para el material compuesto de azufre-carbono de la presente invención, pueden aplicarse técnicas conocidas en este campo sin limitación.
El electrodo negativo puede componerse de un colector de corriente y una capa de material activo de electrodo negativo formada sobre una o ambas superficies del mismo. Además, el electrodo negativo puede ser una placa de metal de litio.
El colector de corriente es para soportar el material activo de electrodo negativo y no está particularmente limitado siempre que sea electroquímicamente estable en el intervalo de tensión de la batería secundaria de litio mientras tiene una excelente conductividad eléctrica, y por ejemplo, puede usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, paladio, carbono sinterizado, o cobre o acero inoxidable cuya superficie se trata con carbono, níquel, plata, o similar, o aleación de aluminio-cadmio, o similares.
El colector de corriente de electrodo negativo puede potenciar la fuerza de unión con el material activo de electrodo negativo al tener irregularidades finas en su superficie, y puede formarse en diversas formas tales como una película, una lámina, una hoja, una malla, una red, un cuerpo poroso, una espuma, o un material textil no tejido. El material activo de electrodo negativo puede comprender un material capaz de intercalar o desintercalar de manera reversible los iones de litio (Li+), un material capaz de reaccionar con los iones de litio para formar de manera reversible compuestos que contienen litio, o metal de litio o aleación de litio.
El material capaz de intercalar o desintercalar de manera reversible los iones de litio (Li+) puede ser, por ejemplo, carbono cristalino, carbono amorfo, o una mezcla de los mismos. El material capaz de reaccionar con los iones de litio (Li+) para formar de manera reversible compuestos que contienen litio puede ser, por ejemplo, óxido de estaño, nitrato de titanio, o silicio. La aleación de litio puede ser, por ejemplo, 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 electrodo negativo puede ser metal de litio, específicamente, en forma de una película delgada de metal de litio o un polvo de metal de litio.
Entre el electrodo positivo y el electrodo negativo está comprendido adicionalmente un separador. El separador permite el transporte de los iones de litio entre el electrodo positivo y el electrodo negativo mientras separa o aísla el electrodo positivo y el electrodo negativo entre sí. El separador puede estar realizado de un material aislante o no conductor poroso. El separador puede ser un elemento independiente tal como una película o una capa de recubrimiento que se añade al electrodo positivo y/o al electrodo negativo.
El material que constituye el separador comprende, por ejemplo, pero no se limita a, poliolefinas tales como polietileno y polipropileno, papel de filtro de fibra de vidrio, y materiales cerámicos, y el grosor del mismo puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 pm, preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 pm.
El electrolito está situado entre el electrodo positivo y el electrodo negativo y comprende una sal de litio y un disolvente orgánico no acuoso.
La concentración de la sal de litio puede ser de 0,2 a 2 M, preferiblemente de 0,6 a 2 M, más preferiblemente de 0,7 a 1,7 M, dependiendo de diversos factores tales como la composición exacta del electrolito, la solubilidad de la sal, la conductividad de la sal disuelta, las condiciones de carga y descarga de la batería, la temperatura de funcionamiento, y otros factores conocidos en el campo de las baterías de litio. Si la concentración de la sal de litio es menor de 0,2 M, puede reducirse la conductividad del electrolito y, por tanto, puede deteriorarse el rendimiento del electrolito. Si la concentración de la sal de litio supera 2 M, puede aumentar la viscosidad del electrolito y, por tanto, puede reducirse la movilidad de los iones de litio.
La sal de litio no está particularmente limitada siempre que pueda usarse convencionalmente en un electrolito para una batería de litio-azufre. Por ejemplo, la sal de litio puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en LiSCN, LiBr, Lil, LiPF6, UBF<4>, LiBiüCli<0>, USO<3>CF<3>, LiCl, LiClÜ4, USO<3>CH<3>, LiB(Ph)4, LiC(SÜ2CF3)3, LiN(SÜ2CF3)2, LiCF<3>CÜ<2>, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCU, LiFSI, cloroborano de litio, carboxilato alifático inferior de litio, y similares.
Como disolvente orgánico no acuoso, pueden usarse sin limitación los usados convencionalmente en un electrolito para una batería secundaria de litio. Por ejemplo, el disolvente orgánico puede comprender éter, éster, amida, carbonato lineal, carbonato cíclico, etc., solos o en combinación de dos o más. Entre ellos, de manera representativa, pueden estar comprendidos compuestos a base de éter.
Como ejemplo, el compuesto a base de éter puede ser, pero no se limita a, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en dimetil éter, dietil éter, dipropil éter, metil etil éter, metil propil éter, etil propil éter, dimetoxietano, dietoxietano, metoxietoxietano, dimetil éter de dietilenglicol, dietil éter de dietilenglicol, metil etil éter de dietilenglicol, dimetil éter de trietilenglicol, dietil éter de trietilenglicol, metil etil éter de trietilenglicol, dimetil éter de tetraetilenglicol, dietil éter de tetraetilenglicol, metil etil éter de tetraetilenglicol, dimetil éter de polietilenglicol, dietil éter de polietilenglicol, metil etil éter de polietilenglicol, 1,3-dioxolano, tetrahidrofurano, y 2-metiltetrahidrofurano.
Los ejemplos del éster del disolvente orgánico pueden comprender, pero no se limitan a, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de propilo, Y-butirolactona, Y-valerolactona, Y-caprolactona, a-valerolactona, y £-caprolactona, y una mezcla de dos o más de los mismos.
Los ejemplos específicos del compuesto de carbonato lineal pueden comprender de manera representativa, pero no se limitan a, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dipropilo, carbonato de etilo y metilo (EMC), carbonato de metilo y propilo, y carbonato de etilo y propilo, o una mezcla de dos o más de los mismos.
Además, los ejemplos específicos del compuesto de carbonato cíclico pueden comprender uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3-butileno, carbonato de 1,2-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno, carbonato de vinileno, carbonato de viniletileno, y haluros de los mismos, o una mezcla de dos o más de los mismos.
Los ejemplos de tales haluros comprenden, pero no se limitan a, carbonato de fluoroetileno (FEC) y similares.
Además de los disolventes orgánicos mencionados anteriormente, pueden usarse N-metilpirrolidona, dimetilsulfóxido, sulfolano, y similares.
El electrolito puede comprender además compuestos a base de ácido nítrico usados habitualmente en la técnica relacionada además de los componentes mencionados anteriormente. Los ejemplos de los mismos pueden comprender nitrato de litio (LiNO<3>), nitrato de potasio (KNO<3>), nitrato de cesio (CsNO<3>), nitrato de magnesio (Mg(NO<3>)<2>), nitrato de bario (Ba(NO<3>)<2>), nitrito de litio (LiNO<2>), nitrito de potasio (KNO<2>), nitrito de cesio (CsNO<2>), y similares.
La inyección del electrolito puede realizarse en una etapa apropiada durante el procedimiento de fabricación del dispositivo electroquímico, dependiendo del procedimiento de fabricación y de las propiedades requeridas del producto final. Es decir, la inyección puede aplicarse antes del montaje del dispositivo electroquímico o en la etapa final del montaje del dispositivo electroquímico.
La batería de litio-azufre según la presente invención puede fabricarse mediante procedimientos de laminación, apilamiento, y plegado del separador y los electrodos, además del procedimiento de bobinado habitual.
La forma de la batería de litio-azufre no está particularmente limitada, y puede ser de diversas formas tales como una forma cilíndrica, una forma laminada, y una forma de botón.
A continuación en el presente documento, se proporcionan ejemplos preferidos para ayudar en la comprensión de la presente invención, pero los siguientes ejemplos son meramente ilustrativos de la presente invención, y resulta evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones dentro del alcance y espíritu técnico de la presente invención, y es natural que tales cambios y modificaciones pertenezcan a las reivindicaciones adjuntas.
Ejemplo de preparación 1: Preparación del copolímero representado por la fórmula 1 (razón molar de monómeros de 37)
Se eliminó el inhibidor a partir de 12,5 ml de acrilato de metil éter de polietilenglicol (PEGMEA) mediante cromatografía en columna que se llenó con 30 g de alúmina básica.
Después de añadir 20 ml de DMF a un matraz de fondo redondo de dos bocas de 500 ml, se disolvieron 7,5 g de PEGMEA purificado (Mn=480), 1,7 g de dopamina-metacrilamida (DMA), y 106 mg de azobisisobutironitrilo en DMF. Después de desgasificar la mezcla de reacción con N<2>(g) durante 10 minutos, se agitó la mezcla a 60 °C durante 17 horas. Después de completarse la reacción, se precipitó el producto de reacción usando 800 ml de n-hexano en un vaso de precipitados de 1000 ml para obtener P(DMA-co-PEGMEA) con una razón molar de monómeros de 3:7 y un peso molecular promedio en peso de 250.000.
Ejemplo de preparación 2: Preparación del copolímero representado por la fórmula 1 (razón molar de monómeros de 5:5)
Se eliminó el inhibidor a partir de 12,5 ml de acrilato de metil éter de polietilenglicol (PEGMEA) mediante cromatografía en columna que se llenó con 30 g de alúmina básica.
Después de añadir 20 ml de DMF a un matraz de fondo redondo de dos bocas de 500 ml, se disolvieron 10 g de PEGMEA purificado (Mn=480), 1,2 g de dopamina-metacrilamida (DMA), y 106 mg de azobisisobutironitrilo en DMF. Después de desgasificar la mezcla de reacción con N<2>(g) durante 10 minutos, se agitó la mezcla a 60 °C durante 17 horas. Después de completarse la reacción, se precipitó el producto de reacción usando 800 ml de n-hexano en un vaso de precipitados de 1000 ml para obtener P(DMA-co-PEGMEA) con una razón molar de monómeros de 5:5 y un peso molecular promedio en peso de 250.000.
Ejemplo de preparación 3: Preparación del material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón molar de monómeros = 3:7)
Se disolvieron 10 g del copolímero de P(DMA-co-PEGMEA) preparado en el ejemplo de preparación 1 en 90 g de agua destilada para preparar un agente de recubrimiento que tenía una concentración del 10 % en peso, y luego se diluyó para usarse como agente de recubrimiento.
Se mezcló el agente de recubrimiento con 10 g de nanotubos de carbono (nombre comercial: Multiwall CNT, fabricante: Aldrich) para preparar un material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón en peso de material de carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 99:1).
Ejemplo de preparación 4: Preparación del material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón molar de monómeros = 3:7)
Se disolvieron 10 g del copolímero de P(DMA-co-PEGMEA) preparado en el ejemplo de preparación 1 en 90 g de agua destilada para preparar un agente de recubrimiento que tenía una concentración del 10 % en peso, y luego se diluyó para usarse como agente de recubrimiento.
Se mezcló el agente de recubrimiento con 10 g de nanotubos de carbono (nombre comercial: Multiwall CNT, fabricante: Aldrich) para preparar un material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón en peso de material de carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 98:2).
Ejemplo de preparación 5: Preparación del material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón molar de monómeros = 5:5)
Se disolvieron 10 g del copolímero de P(DMA-co-PEGMEA) preparado en el ejemplo de preparación 2 en 90 g de agua destilada para preparar un agente de recubrimiento que tenía una concentración del 10 % en peso, y luego se diluyó para usarse como agente de recubrimiento.
Se mezcló el agente de recubrimiento con 10 g de nanotubos de carbono (nombre comercial: Multiwall CNT, fabricante: Aldrich) para preparar un material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón en peso de material de carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 99:1).
Ejemplo 1: Preparación del material compuesto de azufre-carbono
Se mezclaron de manera uniforme el material de carbono recubierto con P(DMA-co-PEGMEA) preparado en el ejemplo de preparación 3 y azufre (Se) en una razón en peso de 3:7, se colocaron en un horno a 155 °C y se trataron durante 30 minutos para preparar un material compuesto de azufre-carbono.
Ejemplo 2: Preparación del material compuesto de azufre-carbono
Se mezclaron de manera uniforme el material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) preparado en el ejemplo de preparación 4 y azufre (Se) en una razón en peso de 3:7, se colocaron en un horno a 155 °C y se trataron durante 30 minutos para preparar un material compuesto de azufre-carbono.
Ejemplo comparativo 1: Preparación del material compuesto de azufre-carbono
Se mezclaron de manera uniforme nanotubos de carbono (nombre comercial: Multiwall CNT, fabricante: Aldrich) y azufre (Se) en una razón en peso de 3:7, se colocaron en un horno a 155 °C y se trataron durante 30 minutos para preparar un material compuesto de azufre-carbono.
Ejemplos comparativos 2 a 4: Preparación del material compuesto de azufre-carbono
Se mezclaron de manera uniforme nanotubos de carbono (nombre comercial: Multiwall CNT, fabricante: Aldrich) y azufre (Se) en una razón en peso de 3:7, se colocaron en un horno a 155 °C y se trataron durante 30 minutos para preparar un material compuesto de azufre-carbono.
Se disolvieron 10 g del copolímero de P(DMA-co-PEGMEA) preparado en el ejemplo de preparación 1 en 90 g de agua destilada para preparar un agente de recubrimiento que tenía una concentración del 10 % en peso, y luego se diluyó para usarse como agente de recubrimiento.
<Ejemplo comparativo 2>
Se mezcló el agente de recubrimiento con 10 g del material compuesto de azufre-carbono preparado para preparar un material compuesto de azufre-carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón en peso de material compuesto de azufre-carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 99,5:0,5).
<Ejemplo comparativo 3>
Se mezcló el agente de recubrimiento con 10 g del material compuesto de azufre-carbono preparado para preparar un material compuesto de azufre-carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón en peso de material compuesto de azufre-carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 99:1).
<Ejemplo comparativo 4>
Se mezcló el agente de recubrimiento con 10 g del material compuesto de azufre-carbono preparado para preparar un material compuesto de azufre-carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón en peso de material compuesto de azufre-carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 98:2).
Ejemplo comparativo 5: Preparación del material compuesto de azufre-carbono
Se mezclaron de manera uniforme el material de carbono con recubrimiento de P(DMA-co-PEGMEA) (razón molar de monómeros de 5:5) preparado en el ejemplo de preparación 5 y azufre (Se) en una razón en peso de 3:7, se colocaron en un horno a 155 °C y se trataron durante 30 minutos para preparar un material compuesto de azufrecarbono.
Ejemplo comparativo 6: Preparación del material compuesto de azufre-carbono
Se mezclaron de manera uniforme el material de carbono preparado recubriendo polímero de PEO sobre nanotubos de carbono (nombre comercial: Multiwall CNT, fabricante: Aldrich) (razón en peso = 99:1) y azufre (Se) en una razón en peso de 3:7, se colocaron en un horno a 155 °C y se trataron durante 30 minutos para preparar un material compuesto de azufre-carbono.
Ejemplos 3 a 4 y ejemplos comparativos 7 a 12: Fabricación del electrodo positivo para una batería de litio-azufre Se añadieron y mezclaron el 90 % en peso del material compuesto de azufre-carbono preparado en el ejemplo 1, el ejemplo 2, y del ejemplo comparativo 1 al ejemplo comparativo 6 como material activo de electrodo positivo, el 5 % en peso de negro de Denka como material eléctricamente conductor, y el 5 % en peso de caucho de estirenobutadieno/carboximetilcelulosa (SBR:CMC=7:3) como aglutinante para preparar una composición de suspensión de electrodo positivo.
Se aplicó la composición de suspensión de electrodo positivo preparada sobre un colector de corriente de aluminio, se secó a 50 °C durante 12 horas, y se comprimió con un dispositivo de prensa de rodillo para fabricar los electrodos positivos para una batería de litio-azufre de los ejemplos 3 a 4 y los ejemplos comparativos 7 a 12, respectivamente. Ejemplos 5 a 6 y ejemplos comparativos 13 a 18: Fabricación de la batería de litio-azufre
Como electrodo negativo se usó una película delgada de metal de litio que tenía un grosor de 35 pm, junto con los electrodos positivos preparados en el ejemplo 3, el ejemplo 4, y del ejemplo comparativo 7 al ejemplo comparativo 12, y como electrolito se usó una disolución mixta preparada disolviendo bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI) a una concentración de 1 M y el 1 % en peso de nitrato de litio (UNO<3>) en el disolvente orgánico que consistía en 1,3-dioxolano y dimetoxietano (DOL:DME=1:1 (razón en volumen)), para fabricar las baterías de litioazufre de los ejemplos 5 a 6 y los ejemplos comparativos 13 a 18, respectivamente.
Específicamente, se sitúan el electrodo positivo y el electrodo negativo preparados para estar enfrentados entre sí, y entre ellos, se coloca un polietileno que tiene un grosor de 20 pm y una porosidad del 45 % como separador, y luego se inyecta el electrolito preparado para fabricar una batería de litio-azufre.
Tabla 1:
Ejemplo experimental 1: Evaluación del rendimiento de la batería de litio-azufre
Para las baterías de litio-azufre preparadas en el ejemplo 5, el ejemplo 6, y del ejemplo comparativo 13 al ejemplo comparativo 18, se repitieron la descarga y la carga durante 2,5 ciclos a una densidad de corriente de 0,1 C usando un dispositivo de medición de carga/descarga (LAND CT-2001A, Wuhan, China), y se realizaron durante 3 ciclos a una densidad de corriente de 0,2 C, y luego se midieron la capacidad de descarga y la eficiencia coulómbica, mientras se realizaba descarga a 0,5 C y carga a 0,3 C, para evaluar las características de vida útil de la batería. Los resultados obtenidos en este momento se muestran en las figuras 1 a 5.
Haciendo referencia a la figura 1, puede observarse que la batería de litio-azufre del ejemplo 5 que comprende el material compuesto de azufre-carbono del ejemplo 1 (razón en peso de material de carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 99:1) mostró mejores resultados en cuanto a vida útil que la batería de litio-azufre del ejemplo 6 que comprende el material compuesto de azufre-carbono del ejemplo 2 (razón en peso de material de carbono:P(DMA-co-PEGMEA) = 98:2).
Haciendo referencia a la figura 2, puede observarse que las baterías de litio-azufre de los ejemplos 5 y 6 (recubrimiento de la superficie del material de carbono con P(DMA-co-PEGMEA)) (véase la figura 1) mostraron mejores resultados en cuanto a reactividad y vida útil que la batería de litio-azufre del ejemplo comparativo 13 que comprende el material compuesto de azufre-carbono del ejemplo comparativo 1 (sin recubrimiento).
Haciendo referencia a la figura 3, puede observarse que las baterías de litio-azufre de los ejemplos 5 y 6 (recubrimiento de la superficie del material de carbono con P(DMA-co-PEGMEA)) (véase la figura 1) mostraron mejores resultados en cuanto a reactividad y vida útil que las baterías de litio-azufre de los ejemplos comparativos 13 a 16 que comprenden los materiales compuestos de azufre-carbono de los ejemplos comparativos 2 a 4 (recubrimiento de la superficie de material compuesto de azufre-carbono con P(DMA-co-PEGMEA)).
Haciendo referencia a la figura 4, puede observarse que la batería de litio-azufre del ejemplo 5 (que usa un agente de recubrimiento de material de carbono que tiene una razón molar de monómeros de P(DMA-co-PEGMEA) = 3:7) mostró mejores resultados en cuanto a reactividad y vida útil que la batería de litio-azufre del ejemplo comparativo 17 que comprende el material compuesto de azufre-carbono del ejemplo comparativo 5 (que usa un agente de recubrimiento de material de carbono que tiene una razón molar de monómeros de P(DMA-co-PEGMEA) = 5:5). Haciendo referencia a la figura 5, puede observarse que la batería de litio-azufre del ejemplo 5 (que usa P(DMA-co-PEGMEA) como agente de recubrimiento de material de carbono) mostró mejores resultados en cuanto a reactividad y vida útil que la batería de litio-azufre del ejemplo comparativo 18 que comprende el material compuesto de azufrecarbono del ejemplo comparativo 6 (que usa PEO como agente de recubrimiento de material de carbono).
A partir de estos resultados, puede confirmarse que la batería de litio-azufre que incluye el material compuesto de azufre-carbono propuesto en la presente invención tiene excelentes características de reactividad y vida útil de la batería.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES i. Material compuesto de azufre-carbono que comprende un material de carbono recubierto con un copolímero, que contiene un monómero que contiene un grupo catecol y un monómero que contiene un conductor de iones de litio, y azufre, caracterizado porque el monómero que contiene el conductor de iones de litio es al menos uno seleccionado de un monómero que contiene un grupo óxido de etileno y un monómero que contiene un grupo sulfona.
  2. 2. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde la razón molar del monómero que contiene un grupo catecol y el monómero que contiene el conductor de iones de litio es de 1 a 5:de 5 a 9.
  3. 3. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el peso molecular promedio en peso del copolímero es de 5.000 a 1.000.000.
  4. 4. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el copolímero es un copolímero al azar.
  5. 5. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el monómero que contiene el grupo catecol es un monómero a base de vinilo.
  6. 6. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el monómero que contiene el conductor de iones de litio es un monómero que es capaz de polimerizarse con el monómero que contiene el grupo catecol y tiene conductividad de iones de litio.
  7. 7. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el copolímero está representado por la siguiente fórmula 1: [Fórmula 1]
    en donde, R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o un grupo metilo, a y b representan la razón molar de cada monómero, en donde a es de 1 a 5, y b es de 5 a 9; n es un número natural desde 1 hasta 20.
  8. 8. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el material de carbono comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en grafito, grafeno, negro de carbono, nanotubos de carbono, fibras de carbono, nanocintas de carbono, nanocinturones de carbono, nanovarillas de carbono, y carbono activado.
  9. 9. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde la razón en peso del copolímero y el material de carbono es de 0,1:99,9 a 5:95.
  10. 10. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el azufre es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en azufre inorgánico, Li<2>Sn (n>1), compuestos de disulfuro, compuestos de azufre orgánicos, y polímeros de carbono-azufre.
  11. 11. Electrodo positivo para una batería de litio-azufre que comprende el material compuesto de azufre-carbono según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
  12. 12. Batería de litio-azufre que comprende un electrodo positivo; un electrodo negativo; un separador interpuesto entre ellos; y un electrolito, en donde el electrodo positivo es el electrodo positivo según la reivindicación 11.
ES20815429T 2019-05-31 2020-05-29 Sulfur-carbon composite, lithium-sulfur battery positive electrode comprising same, and lithium-sulfur battery comprising positive electrode Active ES3041538T3 (en)

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