ES3041815T3 - New anode material in lithium and sodium batteries - Google Patents

Abstract

La invención se refiere al uso de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas e interconectadas químicamente como material electroquímicamente activo en el ánodo de baterías de litio o sodio. Se ha descubierto que dichas redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono pueden utilizarse beneficiosamente en el ánodo de baterías de litio o sodio cuando se añaden en una cantidad del 10 al 100 % en peso. Los beneficios incluyen una alta capacidad, una larga vida útil (estabilidad durante ciclos prolongados), una alta velocidad de carga y descarga y resistencia durante la fabricación y el uso. Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas e interconectadas químicamente pueden utilizarse en el ánodo de baterías de litio o sodio de muchas áreas de tecnología, como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y vehículos eléctricos e híbridos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Nuevo material anódico en baterías de litio y sodio

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención está en el campo de baterías de litio y sodio. Más particularmente, la presente invención se refiere a ánodos mejorados en baterías recargables de litio y sodio. La invención se refiere preferiblemente a baterías de iones de sodio y de iones de litio, de la forma más preferible a baterías de iones de litio.

ANTECEDENTES A LA INVENCIÓN

[0002] Aunque hay diferentes tipos de baterías disponibles, hoy en día el litio es la primera elección para material de electrodo negativo. La razón está en la capacidad específica del litio que es mucho superior a la de por ejemplo zinc y plomo. Es el metal más ligero y electropositivo con una gran densidad de energía y de potencia. La demanda de baterías de litio o "baterías secundarias de litio" sigue aumentando, especialmente como fuentes de energía para dispositivos electrónicos portátiles tal como teléfonos inteligentes u ordenadores portátiles (incluyendo sus pantallas de cristal líquido (LCD) o diodos orgánicos de emisión de luz (OLED)),el almacenamiento de energía de centrales eléctricas (es decir, a partir de excedentes de energía eólica y energía solar renovable), sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y como fuentes de energía para accionar motores de vehículos eléctricos e híbridos.

[0003] Aunque las baterías de litio son las baterías de energía más utilizadas, la fabricación de baterías de litio se enfrenta a grandes retos, como la creciente escasez de recursos de litio, el aumento del precio de las materias primas y la baja tasa de reciclado. Para superar estos retos de las baterías de litio, las baterías de sodio, que utilizan un proceso de intercalación de iones de sodio entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, constituyen una alternativa sólida. Las ventajas de las baterías de sodio son que la reserva de recursos de sodio es mucho más abundante que la de litio, la distribución es más amplia y el coste del sodio es muy inferior al del litio; por estas razones, las baterías de sodio tienen potencial para sustituir a las de litio, en la medida en que se superen o reduzcan a proporciones satisfactorias problemas como su baja eficiencia coulómbica y su escasa capacidad de carga.

[0004] Las baterías de litio y sodio suelen estar formadas por cuatro componentes principales: cátodo, ánodo, separador y electrolito. El electrolito sirve como medio conductor a través del cual los iones de litio pueden ser transportados hacia y desde los electrodos. El electrolito puede ser sólido o líquido. En el contexto de la invención, una «batería de litio» o «batería de sodio» incluye tanto las baterías de estado sólido (con electrolito sólido) como las de estado líquido (con electrolito líquido). En el contexto de la invención, los términos «batería de iones de litio» y «batería de iones de sodio» se reservan para la tecnología de baterías con electrolito líquido.

[0005] El cátodo de las baterías de litio comprende generalmente un óxido de litio-metal (por ejemplo, óxido de litio-cobalto (LiCoO2)). Los materiales comúnmente utilizados como materiales activos en el ánodo de las baterías de litio son compuestos de intercalación, aleaciones metálicas y compuestos de conversión (óxidos de metales de transición).

[0006] El más común de los compuestos de intercalación utilizados en el ánodo de una batería de litio es el grafito. Otro compuesto común utilizado en el ánodo de las baterías de litio es el silicio o los compuestos a base de silicio. Por lo general, los materiales de silicio tienen una alta capacidad específica en comparación con el grafito. En general, hasta ahora el grafito sigue siendo el material anódico de intercalación dominante en las baterías de litio comerciales; esto se debe a que el rendimiento del grafito es seguro y proporciona una densidad de energía suficiente para muchas aplicaciones de energía portátiles, así como un bajo potencial de trabajo, un bajo coste y una buena vida útil del ciclo. Sin embargo, una batería con ánodo de grafito suele tener una densidad de potencia moderada debido a la velocidad de difusión relativamente lenta del ion litio en los materiales de carbono (entre 10-12 y 10-6cm2/s); esta característica, junto con una conductividad de electrones subóptima, hace que las velocidades de carga/descarga del grafito por sí solo no sean óptimas y, por tanto, que los tiempos de carga y descarga de la batería sean largos.

[0007] Para mejorar las velocidades de carga/descarga de la batería, tradicionalmente se añaden aditivos conductores a los materiales activos del ánodo para mejorar la conductividad de electrones del ánodo (Roselin et al., «Recent Advances and Perspectives of Carbon-Based Nanostructures as Anode Materials for Li-ion Batteries». Materials 2019, 12, 1229). Estos aditivos construyen una red de percolación conductora para aumentar y mantener la conductividad electrónica del electrodo, lo que le permite cargarse y descargarse más rápidamente. Además, los aditivos conductores absorben y retienen el electrolito, permitiendo un contacto íntimo entre los iones de litio o sodio y los materiales activos. El aditivo conductor para las baterías de litio y sodio suele ser un nanomaterial de carbono seleccionado entre el negro de humo conductor, el Super P, el negro de acetileno, las nanofibras de carbono y los nanotubos de carbono, todos ellos con bajo peso, alta inercia química y alta superficie específica (Zhang Q et al., «Carbón nanomaterials used as conductive additives in lithium ion batteries», Recent Pat Nanotechnol. 2010 Jun;4(2):100-10).

[0008] El negro de humo conductor se ha utilizado como aditivo conductor del material electroquímicamente activo en el ánodo o el cátodo, para mejorar la conductividad de los electrones y, por tanto, la velocidad de carga y descarga de las baterías. Sin embargo, en pocos casos se ha probado el negro de humo como material activo en el ánodo. Por ejemplo, el documento WO1998/038685 describe una batería recargable con un ánodo compuesto por negro de humo térmico con un tamaño medio de partícula superior a 100 nm, en particular 85-95 % de negro de humo térmico, aproximadamente 0-10 % de negro conductor y aproximadamente 5% de aglutinante. No obstante, el negro de humo térmico presenta una baja cristalinidad, que deriva en una menor conductividad eléctrica, y una mayor fragilidad y una amplia distribución granulométrica de sus partículas globulares, lo que da lugar a propiedades no homogéneas entre lotes. Por lo tanto, el negro de humo térmico no es adecuado ni para la fabricación ni para la estabilidad física del uso diario en baterías de litio o sodio. De ahí que el negro de humo no haya encontrado ninguna aplicación comercial en las baterías de litio o sodio, salvo en forma de aditivo conductor.

[0009] Los documentos US 2021/184206 y KR 101 162 588 divulgan el uso de nanotubos de carbono como aditivo en materiales anódicos. Sin embargo, la capacidad específica y la velocidad de carga y descarga siguen siendo relativamente bajas.

[0010] Las baterías de sodio presentan sus propios retos. Por ejemplo, como un ion de sodio (1,02 A) es un 55 % más grande que un ion de litio (0,69 A), es más difícil alojar iones de sodio en ánodos de forma reversible. De hecho, los materiales de grafito utilizados comercialmente como ánodos en las baterías de litio no podrían alcanzar rendimientos aceptables en las baterías de sodio, porque los ánodos de grafito que se han utilizado hasta ahora en las baterías de sodio absorben demasiado poco sodio, lo que hace que las baterías de sodio sean menos potentes porque inevitablemente pierden densidad de almacenamiento de energía debido a un menor voltaje de la celda. Para superar las limitaciones del grafito como material anódico se han utilizado materiales anódicos alternativos, como el fósforo rojo (P). Sin embargo, (1) el P rojo prístino tiene una conductividad eléctrica muy baja (~10-14 S cm-1); (2) la gran expansión de volumen durante la sodiación/desodiación puede causar un grave deterioro de la capacidad (Wang et al, "Influence of Conductive additives on the stability of red phosphorus-carbon anodes for sodium-ion batteries". Informes científicos 2019.

9:946), Por lo tanto, también es necesario encontrar materiales de ánodo alternativos en las baterías de sodio.

[0011] Tanto para las baterías de sodio como para las de litio, sigue existiendo la necesidad en la técnica de encontrar materiales anódicos alternativos con alta capacidad y alta tasa de difusión de iones de litio o sodio que puedan ayudar a mejorar las densidades de energía y potencia de la celda. Más concretamente, existe la necesidad de seguir desarrollando las propiedades del material activo de los ánodos para obtener baterías de litio o sodio de alta capacidad y larga vida útil con velocidades de carga/descarga rápidas y propiedades físicas que permitan una fabricación y un uso seguros.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0012] Los inventores han descubierto que las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono pueden utilizarse de forma beneficiosa como material anódico activo en baterías de litio o de sodio en lugar de los materiales anódicos activos utilizados actualmente, en la medida en que pueden cumplirse los objetivos mencionados anteriormente en la técnica; en particular, una alta capacidad, una alta vida útil (estabilidad durante ciclos prolongados), una alta velocidad de carga y descarga, todo ello al tiempo que se tienen propiedades físicas que permiten una fabricación y un uso seguros.

[0013] Ventajosamente, los inventores descubrieron que los ánodos que comprenden las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención como material anódico activo pueden contribuir a la capacidad de la batería de litio o sodio mediante una intercalación diferente de iones de litio o sodio. La vida útil (estabilidad a lo largo de ciclos prolongados) puede mejorarse mejorando la conductividad de los electrones; véase la Tabla 4 del presente documento. Dado que la conductividad electrónica de las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención es alta (por ejemplo, en comparación con la del grafito), la reversibilidad del proceso de carga/descarga mejora cuando se utilizan redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención como material anódico. Fundamentalmente, los inventores también descubrieron que las velocidades de carga y descarga pueden mejorarse mediante las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención; se hace referencia a las figuras 5, 7 y 8 del presente documento. Los inventores también descubrieron que la eficiencia coulómbica mejoraba con las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención; véase la Figura 9.

[0014] Sin querer quedar limitados por ninguna teoría, los inventores creen que estas propiedades ventajosas podrían atribuirse a la conductividad electrónica inherente de las redes y a su estructura de poros abiertos debido a su cristalinidad, porosidad accesible, relación longitud/diámetro de los filamentos y su espaciado d, que facilita la difusión de los iones de litio o sodio. Además, los cristalitos grafíticos de las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención están dispuestos en filamentos de tamaño nanométrico, lo que reduce en gran medida la longitud del camino de difusión de los iones de litio o sodio durante la intercalación, ya que la distancia para que los iones de litio o sodio se desplacen desde el exterior hasta el centro del material de carbono es más corta. En conjunto, estas características mejoradas dan como resultado una ruta de conductividad mejorada.

[0015] El mecanismo que los autores hipotetizan para explicar este efecto ventajoso es que las redes de nanofibras de carbono según la invención representan un material nanoestructurado de tamaño micrométrico que comprende filamentos altamente conductores y de 50 nm de espesor, mientras que otros materiales para ánodos como el grafito presentan dimensiones de partícula en la escala de |_im. Estos nanofilamentos facilitan la conducción de electrones y la intercalación de iones de litio o sodio, de modo que se reduce su tiempo de difusión. Además, los inventores descubrieron que el uso de las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención como material anódico en una batería presenta valores de alta capacidad y larga vida útil comparables a los de los materiales anódicos activos comunes, como el grafito. Esto permite una alta velocidad de carga/descarga, proporcionando así baterías con un tiempo de carga reducido. En particular, permite fabricar baterías que se cargan en minutos (por ejemplo, en 6 minutos) en lugar de horas.

[0016] En la invención, estas redes porosas de carbono forman una red porosa intrapartícula en la que las nanofibras de carbono están interconectadas con otras nanofibras de carbono de la red mediante enlaces químicos a través de uniones, en la que los poros de la red tienen un tamaño de diámetro de poro intrapartícula de 5-150 nm utilizando porosimetría de intrusión de mercurio de acuerdo con ASTM D4404-10, y las nanofibras de carbono tienen una relación de aspecto media entre la longitud y el grosor de la fibra de al menos 2, preferiblemente con un espaciado d de 0.340-0,5 nm, más preferiblemente de 0.355-0,375 nm. 340-0,5 nm, más preferiblemente de 0.35-0,45 nm, y aún más preferiblemente de 0.355-0,375 nm. Fundamentalmente, este espaciado d es mayor que el de otros materiales activos anódicos como el grafito (0.335 nm), lo que facilita la intercalación de iones de litio o sodio. Debido a su mayor volumen, este mayor espaciado d es especialmente beneficioso para la intercalación de iones de sodio en las baterías de sodio.

[0017] La invención se refiere al uso de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono como componentes activos en el ánodo de baterías de litio o sodio, al ánodo que contiene estas redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono y a las baterías de litio o sodio que contienen estos ánodos. Aunque la invención en sentido amplio también se refiere a las baterías de estado sólido de litio y de sodio, la invención se refiere preferiblemente a las baterías de iones de litio y de iones de sodio, más preferiblemente a las baterías de iones de litio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0018]

Fig. 1A es un diagrama esquemático de un proceso de producción de negro de humo en horno continuo de acuerdo con la presente invención que contiene, a lo largo del eje del reactor 3, una zona de combustión 3a, una zona de reacción 3b y una zona de terminación 3c, mediante la producción de una corriente de gas residual caliente a1 en la zona de combustión quemando un combustible a en una banda de gas que contiene oxígeno pasando el gas residual a1 de la zona de combustión 3a a la zona de reacción 3b, pulverizando (atomizando) una emulsión monofásica c en la zona de reacción 3b que contiene el gas residual caliente, carbonizando dicha emulsión a temperatura elevada, y templando o deteniendo la reacción en la zona de terminación 3c pulverizando agua d, para obtener redes de carbono cristalino e según la invención;

La Fig. 1B es un diagrama esquemático de un proceso de producción de negro de humo por semilotes en el que una emulsión monofásica c se atomiza a través de una boquilla 4 en la parte superior del reactor 3 en la zona del reactor 3b a temperaturas elevadas, carbonizando dicha emulsión a la temperatura elevada en la zona del reactor 3b, y recogiendo las redes de carbono cristalino e en la parte inferior del reactor. Además, hay dos entradas de gas que entran en el reactor por la parte superior, para añadir gas inerte f, preferiblemente nitrógeno para controlar y/o reducir los niveles de oxígeno, y para introducir un gas que contenga carbono g en el reactor, preferiblemente acetileno o etileno.

La Fig. 2 representa una vista esquemática en sección lateral de una batería de litio o de sodio según la invención, ejemplificada por la presente como una batería de iones de litio o de iones de sodio que incluye un ánodo 5 compuesto por redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono de acuerdo con una realización de la presente invención. La batería de iones de litio o de iones de sodio también incluye un cátodo 6, un separador 7 entre el ánodo y el cátodo y un electrolito 8. La liberación de electrones (oxidación) y de iones de litio o sodio desde el ánodo hacia el cátodo tiene lugar durante el ciclo de descarga.

Fig. 3: Capacidad específica de ánodos de baterías de iones de litio que comprenden redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención

Fig. 4: Diagramas de Nyquist de grafito artificial, Grado A y Grado B.

Fig. 5: Ciclabilidad a diferentes velocidades C de ánodos de baterías de iones de litio que comprenden redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención. Capacidad frente a ciclo y serie de ciclos a diferentes tasas C.

Fig. 6: Capacidad específica de ánodos de baterías de iones de litio que comprenden redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención.

Fig. 7: Ciclabilidad a diferentes velocidades C de ánodos de baterías de iones de litio que contienen redes de nanofibras de carbono según la invención. Capacidad vs. ciclo y serie de ciclos a diferentes tasas C. Fig. 8: Retención de la capacidad a lo largo de los ciclos a medida que aumenta la velocidad C, como se muestra en la prueba de capacidad de velocidad.

Fig. 9: Eficacia coulómbica como descarga con la carga correspondiente a distintos números de ciclo. La figura 9A corresponde al Grado C, la 9B al Grado D y la 9C al Grafito Artificial (AG). En una semicelda, el % de eficiencia coulómbica se calcula como sigue (carga/descarga)*100. ;DESCRIPCIÓN DETALLADA ;[0019] Lo siguiente está copiado de Roselin (Roselin et al., "Recent Advances and Perspectives of Carbon-Based Nanostructures as Anode Materials for Li-ion Batteries". Materials 2019, 12, 1229), donde se explican los principios de funcionamiento de las baterías, ejemplificados por una batería de iones de litio (Li-ion). ;[0020] Una batería es un dispositivo que transforma energía química en energía eléctrica mediante una reacción electroquímica de oxidación-reducción (reacción redox). La unidad electroquímica esencial que consigue dicho cambio de energía se conoce como "celda". Una batería contiene un grupo de celdas interconectadas. El número de celdas utilizadas depende de la capacidad y el voltaje deseados para una aplicación específica. Unas cuantas celdas electroquímicas se asocian con la disposición, así como en paralelo para adquirir una batería de iones de litio de voltaje y capacidad indicados. Cada celda contiene las siguientes partes: un terminal negativo (ánodo), donde se produce la oxidación electroquímica durante la descarga; un terminal positivo (cátodo), donde se produce la disminución electroquímica; un electrolito, que favorece el transporte de iones de un electrodo a otro; un separador, que proporciona segregación electrónica entre los electrodos; y una carcasa, que contiene las demás partes de la celda. Las baterías de iones de litio utilizan un reductor sólido como ánodo y un oxidante sólido como cátodo. ;[0021] Los materiales catódicos utilizados en la mayoría de las baterías comerciales de iones de litio son LiCoO2 o LiNiO2 y los materiales anódicos son carbonosos. Durante la carga de la celda, el material del cátodo libera iones de litio al electrolito y los electrones se extraen del cátodo aplicando un campo externo y se transfieren al ánodo. Los iones de litio que compensan la carga son atraídos por el electrodo negativo y se introducen en él. Durante la descarga de la celda, se produce la reacción inversa. Es decir, el ánodo suministra iones de litio intercalados al electrolito y proporciona electrones al circuito externo. En el cátodo, los iones de litio se intercalan desde el electrolito y satisfacen la carga de electrones del circuito externo. Los materiales comunes del ánodo de carbono son grafito o coque, o ambos combinados; los materiales comunes del cátodo incluyen LiMn2O4, LiCoO2 y LiNiO2. El electrolito puede ser sólido o líquido. El electrolito líquido suele ser una solución no acuosa de sales de litio y diversos disolventes, como éteres, ésteres y carbonatos. Las reacciones que se producen en el cátodo y el ánodo durante la carga y descarga de la celda se representan de la siguiente manera (ecuaciones (1)-(4)): durante la carga. ;en el cátodo: ;LiMO2 ^ U1JMO2 xLi+ xe- (1) ;;en el ánodo: ;xLi+ xe- C ^ LixC (2) ;durante la descarga ;en el cátodo: ;Li1-xMO2 xLi+ xe- ^ LiMO2 (3) ;en el ánodo: ;LixC ^ xLi+ xe- C (4) ;[0022] Al conectar los electrodos a una carga externa se produce un flujo de electrones en el circuito externo y los iones se desplazan por el electrolito. Los flujos de carga son el resultado de reacciones electroquímicas (o redox) en los electrodos que incluyen especies químicas y electrones y se producen a distintas tensiones. La tensión de salida de la batería viene dada por la diferencia de tensión entre las dos reacciones redox. En una batería primaria, las reacciones redox no pueden invertirse y el sistema debe descargarse una vez, mientras que en una batería secundaria (o recargable), las reacciones redox son reversibles, lo que da lugar a múltiples ciclos de carga y descarga. El ejemplo mencionado de las reacciones electroquímicas de las baterías de iones de litio se extiendemutatis mutandisa otros tipos de baterías de litio o sodio,. ;;[0023] La invención se refiere a baterías secundarias o recargables, y en particular prevé la fuente de carbono (en el ánodo) en la reacción redox (2) antes mencionada. En el contexto de la invención, una «batería de litio» o una «batería de sodio» incluye tanto las baterías de estado sólido (con electrolito sólido) como las de estado líquido (con electrolito líquido). En el contexto de la invención, los términos «batería de iones de litio» y «batería de iones de sodio» se reservan para la tecnología de baterías con electrolito líquido. ;;[0024] En un primer aspecto, la invención puede describirse como el uso de redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas (es decir, redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas) como material activo en el ánodo de una batería de litio o de sodio. En este contexto, un «material activo en el ánodo» debe entenderse como un material en el ánodo que participa activamente en la reacción electroquímica de carga y/o descarga, proporcionando el material basado en carbono para la intercalación/desintercalación de iones de litio durante la carga y descarga, respectivamente. ;;[0025] En relación con lo anterior, la invención se refiere a un ánodo para una batería de litio o sodio que comprende redes de carbono porosas porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas (es decir, redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas). En una realización preferida, el ánodo consiste esencialmente en las redes según la invención, preferiblemente al menos 80 % en peso, más preferiblemente al menos 90 % en peso, de la forma más preferible 95 - 100 % del peso del ánodo. ;;[0026] Aunque es especialmente ventajoso utilizar estas redes como único material activo del ánodo, incluso la sustitución parcial del material activo del ánodo aporta propiedades mejoradas. Por lo tanto, la invención también se refiere a un ánodo para una batería de litio o de sodio que comprende redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas en una cantidad de 10 - 100 % en peso, preferiblemente más de 10 % en peso y menos de 100 % en peso, más preferiblemente 40 - 95 % en peso, incluso más preferiblemente 50 - 90 % en peso del ánodo, siendo el resto preferiblemente materiales anódicos adicionales capaces de intercalar y liberar iones de litio o de sodio. Preferiblemente, el ánodo según la invención puede contener 0.1 - 90 % en peso, preferiblemente 0.1 - 30 % en peso, más preferiblemente 0.1 -10 % en peso de un material activo adicional. Para las baterías de litio, preferiblemente el material activo adicional del ánodo es un compuesto de intercalación como el grafito, una aleación metálica como el estaño, aleaciones metálicas basadas en silicio y/o un compuesto de conversión como los óxidos de metales de transición (MO, donde M es Sn, Mo, Ga, Zn, Si, Ge, Co, Ni, Cu o Fe). En una realización preferida, el material activo adicional en el ánodo de las baterías de litio es grafito. Para las baterías de litio, preferiblemente el material activo adicional en el ánodo es un compuesto de intercalación como el grafito, una aleación metálica como el estaño, aleaciones metálicas basadas en silicio, silicio o compuestos basados en silicio como SiO2, y/o un compuesto de conversión como los óxidos de metales de transición (MO, donde M es Sn, Mo, Ga, Zn, Si, Ge, Co, Ni, Cu o Fe). En una realización preferida, el material activo adicional en el ánodo de las baterías de litio es grafito, silicio, un compuesto a base de silicio (SiO2) o una combinación de los mismos. En otra realización preferida, el material activo adicional en el ánodo de las baterías de litio es silicio, un compuesto a base de silicio (SiO2) o una combinación de los mismos. Lo más preferido es que el material activo adicional sea silicio o grafito. Si el material activo adicional en el ánodo es silicio, un compuesto a base de silicio (SiO2), o una combinación de los mismos, se mezclan con las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono de la invención en el ánodo o las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono de la invención se recubren con silicio, un compuesto a base de silicio (SiO2), o una combinación de los mismos. Para las baterías de sodio, preferiblemente el material activo adicional en el ánodo es un óxido para ánodos de tipo intercalación como TiO2, un óxido para ánodos de tipo conversión como Fe2O3, un óxido para ánodos de tipo conversión-aleación como SnxO2 y Sb2O3 o «carbono duro», un material de carbono desordenado que consiste en una estructura de carbono no grafitizable, no cristalina y amorfa. ;;[0027] El grafito artificial utilizado habitualmente como material activo en el ánodo de las baterías presenta una distribución de tamaño de partícula D50 de 19.0-23.0 |_im; en cambio, las redes de carbono según la invención presentan una distribución de tamaño de diámetro de filamento D50 de 70-250 nm; los inventores plantean la hipótesis de que la menor distribución de tamaño de diámetro de filamento de las redes de carbono según la invención en comparación con la del grafito (escala nm frente a |_im) junto con su alta conductividad dan lugar a que los tiempos de difusión de los iones intercalados se reduzcan en comparación con un ánodo de grafito. Además, el grafito artificial suele presentar una superficie específica inferior a 4.2 m2/g, mientras que la de las redes de carbono de la invención es preferiblemente de 40-200 m2/g; esto a su vez acortaría aún más la longitud de difusión de los iones debido a las capacidades de intercalación y afinidades de estos iones a los huecos más expuestos de la superficie. Por lo tanto, el menor tamaño de los cristalitos y la estructura abierta de los poros mejoran la difusión, lo que a su vez aumenta la velocidad de carga y/o descarga. ;;[0028] Entre los efectos ventajosos del uso de las redes de carbono según la invención en ánodos de baterías de litio o sodio se encuentra una mayor electroconductividad basada en datos EIS. Además, las redes de carbono admiten un mayor nivel de Fe y/u otros metales sin causar problemas, lo que mejora la aplicabilidad industrial y la seguridad de los ánodos. La red de carbono según la invención también comprende una capa intermedia de gran distancia, que permite mantener la viscosidad reducida, incluso cuando se utiliza en grandes cantidades en el ánodo. De hecho, las redes de carbono de la invención pueden añadirse con cantidades aumentadas sin afectar desventajosamente a la viscosidad. ;;[0029] La invención también se refiere a una batería secundaria o recargable de litio o sodio que comprende el ánodo de litio o sodio arriba citado, respectivamente. Preferiblemente, la batería secundaria o recargable es una batería secundaria o recargable de iones de litio o de iones de sodio, de la forma más preferible una batería de iones de litio. Además del ánodo de litio o sodio mencionado anteriormente, la batería de litio o sodio también comprende un cátodo, un electrolito y preferiblemente un separador entre el ánodo y el cátodo. ;;[0030] Para las baterías de litio, preferiblemente el material activo del cátodo es un metal de litio o sodio, un metal alcalino y/o un óxido de metal de litio o sodio. En una realización preferida, para los cátodos de litio el material activo es LiCoO2 o LiMn2O4. En otra realización preferida, el material activo del cátodo es fosfato de hierro y litio (LiFePO4). Para las baterías de sodio, preferiblemente el material activo del cátodo es un óxido metálico estratificado de tipo O3, como NaFeO2, un óxido metálico estratificado de tipo P2, como Na0,6MnO2, un óxido metálico estratificado bifásico, como Na0,78Ni0,2Fe0,3sMn0,42O2, o un óxido con capacidad redox aniónica. Preferiblemente, el material activo del cátodo de las baterías de sodio es un óxido de sodio (NaMO2, M = V, Fe, Mn, Cu, Co. y Ni), fosfato de sodio (Na7V3(P2Oz)4, NaFePO4, óxido de metal de transición (V2O5) o azul de Prusia (PB, Na2M[Fe(CN)6]). ;;[0031] El electrolito de las baterías de litio o sodio puede ser líquido o sólido. El electrolito líquido puede comprender un disolvente orgánico y una sal de un metal alcalino, preferentemente una sal de litio o de sodio para las baterías de iones de litio y de iones de sodio, respectivamente. El electrolito líquido de la batería de litio puede comprender un disolvente orgánico y una sal de un metal alcalino, preferentemente una sal de litio. El electrolito líquido de la batería de sodio puede comprender un disolvente orgánico y una sal de sodio. Por ejemplo, el disolvente orgánico puede ser uno o varios de los siguientes: carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de etilmetilo (EMC) y carbonato de dietilo (DEC); la sal de sodio puede ser NaPF6, NaClO4. NaBCl4, NaSO3CF3 y Na (CH3)C6H4SO3. El electrolito de las baterías de litio o sodio también puede estar en estado sólido y comprender electrolitos inorgánico-cerámico/vidrio-cerámico, polímero orgánico y/o compuesto de cerámica-polímero. Preferiblemente, el electrolito es un electrolito líquido. ;;[0032] El separador de la batería de litio o sodio puede estar formado por una o varias fibras de vidrio, tela no tejida, polietileno, polipropileno y fluoruro de polivinilideno. Preferiblemente, el separador de la batería de litio o sodio es de polipropileno. ;;[0033] El ánodo de una batería de litio o de sodio según la invención puede comprender aditivos convencionales (materiales no activos) además de las redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas para mejorar aún más el rendimiento electroquímico de las baterías de litio o de sodio según la invención. En particular, estos aditivos pueden añadirse para construir una red de percolación conductora que aumente y mantenga la conductividad electrónica del electrodo, permitiéndole cargarse y descargarse más rápidamente, y absorber y retener electrolito, permitiendo un contacto íntimo entre los iones de litio o sodio y los materiales activos. Se considera dentro del ámbito del experto seleccionar aditivos conductores adecuados disponibles en la técnica. En una realización preferida, el ánodo según la invención puede comprender 0.1 - 10 % en peso, preferiblemente 0.1 - 5.0 % en peso, más preferiblemente 0.1 - 3.0 % en peso de uno o más aditivos conductores seleccionados entre carbono superconductor, negro de humo conductor, negro de ketjen, puntos de carbono, Super P, negro de acetileno, nanofibras de carbono, grafeno y nanotubos de carbono, todos los cuales presentan propiedades superiores tales como bajo peso, alta inercia química y alta superficie específica. En una realización preferida el aditivo conductor es negro de humo. ;;[0034] Los materiales aglutinantes son responsables de mantener unidas las partículas de material activo dentro del electrodo de una batería de litio o sodio para mantener una conexión fuerte entre el electrodo y los contactos. Estos materiales aglutinantes son normalmente inertes y desempeñan un papel importante en la capacidad de fabricación de la batería. El ánodo de una batería de litio o sodio según la invención puede contener 0.1-10 % en peso, preferiblemente 0.1-10 % en peso. 1-10 % en peso, preferiblemente 2-8 % en peso, de la forma más preferible 4-6 % en peso de un aglutinante como caucho de estireno-butadieno (SBR), resina acrílica a base de agua (resina acrílica a base de agua), carboximetilcelulosa (CMC), fluoruro de polivinilideno (PVDF), politetrafluoroetileno (PTFE), copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA) y alcohol polivinílico (PVA). Preferiblemente, el aglutinante se selecciona entre aglutinantes a base de SBR y a base de PVDF. Lo más preferible es que el aglutinante sea a base de PVDF. ;[0035] El ánodo para baterías de litio o sodio o las pilas de litio o sodio de la invención son particularmente adecuados para su uso en la fabricación de dispositivos eléctricos alimentados por baterías. Por lo tanto, la invención se extiende a dispositivos eléctricos alimentados por batería que comprenden al menos un ánodo para baterías de litio o sodio o al menos una batería de litio o sodio que comprende redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas según la invención. En este caso, un dispositivo eléctrico alimentado por batería puede ser un teléfono inteligente, un ordenador portátil, cámaras digitales y videocámaras, sistemas médicos y de comunicación, como sistema de alimentación ininterrumpida (SAI), como almacenamiento de energía en centrales eléctricas (es decir, a partir de excedentes de energía renovable eólica y solar) y vehículos eléctricos y/o híbridos. Preferentemente, el ánodo para baterías de litio o sodio o las baterías de litio o sodio según la invención se utilizan en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), electrónica de consumo portátil y vehículos eléctricos y/o híbridos. Dadas las ventajas que aportan estas redes cuando se utilizan en el ánodo de una batería de litio o sodio, la lista de aplicaciones anterior no es exhaustiva. ;;Redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono ;;[0036] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas o las redes de carbono porosas que comprenden nanofibras de carbono químicamente interconectadas se caracterizan preferentemente como sigue: ;El experto entenderá que una red porosa se refiere a una estructura tridimensional que permite el paso de fluidos o gases. Una red porosa también puede denominarse medio poroso o material poroso. Una red porosa de carbono cristalino según la invención (o una partícula de red porosa de carbono de la invención) puede verse como una molécula grande, en la que los átomos de carbono están inherentemente interconectados covalentemente. Por la presente se entiende que una partícula de red porosa de carbono es una partícula con fibras interconectadas químicamente (es decir, unidas covalentemente) que tiene porosidad intrapartícula, a diferencia de la porosidad interpartícula que se refiere a una red porosa creada por múltiples moléculas o partículas y en la que los poros están formados por el espacio entre partículas o moléculas agregadas físicamente. En el contexto de la presente invención, la porosidad intrapartícula también puede denominarse porosidad intramolecular, ya que la partícula de la red de carbono según la invención puede verse como una gran molécula en la que están incrustados los poros. Por lo tanto, la porosidad intrapartícula y la porosidad intramolecular tienen el mismo significado en el presente texto y pueden utilizarse indistintamente. ;;[0037] Como las redes de la invención pueden verse como una gran molécula, no es necesario fusionar partículas o partes de la red. Por lo tanto, se prefiere que las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas, sean redes cristalinas de nanofibras de carbono cristalinas, porosas, químicamente interconectadas, intrapartículas y no fusionadas, con porosidad intrapartícula. Sin estar atado a una teoría, se cree que el beneficio de tener una red cristalina con porosidad intrapartícula sobre una(n) red(es) amorfa(s) con porosidad interpartícula es que las primeras son más robustas y más resistentes contra el aplastamiento y la rotura cuando se aplica fuerza. A modo de comparación, el negro de humo está formado por agregados o aglomerados de partículas esféricas que pueden formar una estructura tridimensional, en la que las esferas se fusionan con conexiones amorfas de porosidad más débil. Los poros interpartícula son más débiles debido a la interfaz partícula-partícula y tienden a colapsarse. Los poros intrapartícula son fuertes debido a la estructura de enlace covalentemente cristalina alineada que los rodea y pueden soportar grandes fuerzas y presiones sin colapsarse. Esto contrasta fuertemente con el negro de humo convencional, que consiste en agregados o aglomerados de partículas esféricas que pueden formar una estructura tridimensional, donde las esferas están fusionadas con conexión amorfa entre las partículas individuales (no «interconectadas» químicamente). Resumiendo, la porosidad intrapartícula (una marca para las redes de la invención) se refiere a la situación en la que los átomos de carbono que rodean los poros están covalentemente conectados de forma cristalina, mientras que la porosidad interpartícula se refiere a los poros que residen entre partículas que están físicamente agregadas, aglomeradas o tienen conexiones amorfas. El volumen de poros intrapartícula puede caracterizarse en términos de Porosimetría de Intrusión de Mercurio (ASTM D4404-10) o método de Absorción de Nitrógeno (ISO 9277:10). El volumen de poros de las redes porosas de carbono según la invención es de 0.05- 5 cm3/g, preferiblemente de 0.1- 4 cm3/g, más preferiblemente de 0.3 - 3.5 cm3/g y más preferiblemente de 0.5 - 3 cm3/g medido mediante Porosimetría de Intrusión de Mercurio (ASTM D4404-10). Adicional o alternativamente, las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono pueden caracterizarse por tener un tamaño de diámetro de poro intrapartícula medido mediante Porosimetría de Intrusión de Mercurio (ASTM D4404-10) de 5 - 200 nm, preferiblemente de 10 - 150 nm, y más preferiblemente de 20 - 130 nm. Siguiendo el mismo método de ensayo ASTM, las redes pueden tener un diámetro de poro interpartícula de 10 - 500 |_im, más preferiblemente de 80 - 400 |_im. ;;[0038] Las redes porosas se caracterizan preferiblemente por un espaciado d de 0.34-0.5 nm, más preferiblemente de 0,35-0,45 nm, aún más preferiblemente de 0.355-0.375 nm. El espaciado d se mide según DRX. Fundamentalmente, este espaciado d facilita la intercalación de iones de litio o sodio. Debido a su mayor volumen, esto es particularmente beneficioso para la intercalación de iones de sodio en baterías de sodio. ;[0039] El experto comprenderá fácilmente que el término químicamente interconectadas en redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas, implica que las nanofibras de carbono están interconectadas con otras nanofibras de carbono mediante enlaces químicos. También se entiende que un enlace químico es sinónimo de enlace molecular o covalente. Típicamente, los lugares en los que se conectan las nanofibras de carbono se denominan uniones o uniones de fibras, por lo que pueden denominarse «uniones covalentes». En las redes de carbono según la invención, las uniones están formadas por átomos de carbono conectados covalentemente. Además, la longitud de una fibra se define como la distancia entre los puntos de unión que están conectados por material fibroso de carbono. ;;[0040] En una realización preferida, al menos una parte de las fibras de las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono de la invención son nanofibras de carbono cristalinas. Preferiblemente, al menos el 20 % en peso del carbono de las redes de carbono de la invención es cristalino, más preferiblemente al menos el 40 % en peso, incluso más preferiblemente al menos el 60 % en peso, incluso más preferiblemente al menos el 80 % en peso y más preferiblemente al menos el 90 % en peso. Alternativamente, la cantidad de carbono cristalino es del 20-90 % en peso, más preferiblemente del 30-70 % en peso, y más preferiblemente del 40-50 % en peso en comparación con el carbono total en las redes de carbono de la invención. Aquí «cristalino» tiene su significado habitual y se refiere a un grado de orden estructural en un material. En otras palabras, los átomos de carbono de las nanofibras están dispuestos hasta cierto punto de forma regular y periódica. Las áreas o volúmenes cristalinos pueden denominarse cristalitos. Un cristalito de carbono es, por tanto, un cristal de carbono individual. ;;[0041] Una medida del tamaño de los cristalitos de carbono es la altura de apilamiento de las capas grafíticas. Los grados estándar ASTM de negro de humo tienen una altura de apilamiento de las capas grafíticas dentro de estos cristalitos que oscila entre 11-13 A (angstroms). En una realización preferida, las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono de la invención tienen preferentemente una altura de apilamiento de al menos 15 A (angstroms), preferentemente de al menos 16 A, más preferentemente de al menos 17 A, aún más preferentemente de al menos 18 A, aún más preferentemente de al menos 19 A y aún más preferentemente de al menos 20 A. Si es necesario, pueden producirse redes de carbono con cristalitos de hasta 100 A (angstroms). Por lo tanto, las redes de carbono de la invención tienen una altura de apilamiento de 15 - 100 A (angstroms), más preferiblemente de hasta 80 A, aún más preferiblemente de hasta 60 A, aún más preferiblemente de hasta 40 A, aún más preferiblemente de hasta 30 A. Por consiguiente, se entiende que la altura de apilamiento de las capas grafíticas dentro de los cristalitos en las redes de carbono de la invención es de 15-90 A (angstroms), más preferiblemente de 16-70 A, aún más preferiblemente de 17-50 A, aún más preferiblemente de 18-30 A y lo más preferiblemente de hasta 25 A. ;;[0042] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas pueden definirse como aquellas que tienen nanofibras de carbono químicamente interconectadas, en las que las nanofibras de carbono están interconectadas mediante partes de unión, en las que varias (típicamente 3 o más, preferiblemente al menos 10 o más) nanofibras están unidas covalentemente. Dichas nanofibras de carbono son las partes de la red situadas entre las uniones. Las fibras son típicamente cuerpos alargados que son sólidos (es decir, no huecos), preferiblemente con un diámetro o grosor medio de 1 - 500 nm, preferiblemente de 5 - 350 nm, más preferiblemente hasta 100 nm, en una realización de 10 - 100 nm, en comparación con el tamaño medio de las partículas de 10 - 400 nm para las partículas de negro de humo. En una realización, la longitud media de la fibra (es decir, la distancia media entre dos uniones) está preferiblemente en el rango de 30 - 10.000 nm, más preferiblemente 50 - 5.000 nm, más preferiblemente 100 - 5.000 nm, más preferiblemente al menos 200 - 5.000 nm, como por ejemplo puede determinarse utilizando SEM. ;;[0043] Las nanofibras o estructuras pueden describirse preferentemente en términos de una relación de aspecto media entre la longitud y el grosor de la fibra de al menos 2, preferiblemente al menos 3, más preferiblemente al menos 4, y más preferiblemente al menos 5, preferiblemente como máximo por debajo de 50; en agudo contraste con los agregados amorfos (físicamente asociados) formados a partir de partículas esféricas obtenidas mediante la fabricación convencional de negro de humo. La relación media entre la longitud y el grosor de las fibras puede determinarse, por ejemplo, mediante SEM. ;;[0044] Las estructuras de nanofibras de carbono pueden definirse como redes de carbono formadas por nanofibras de carbono interconectadas químicamente (unidas covalentemente). Dichas redes de carbono tienen una configuración tridimensional en la que existe una abertura entre las nanofibras de carbono (la porosidad intrapartícula, véase más arriba) que es accesible a una fase continua, que puede ser un líquido -como un disolvente o una fase acuosa-, un gas o cualquier otra fase. Dichas redes de carbono tienen al menos 0.5 |_im de diámetro, preferiblemente al menos 1 |_im de diámetro, preferiblemente al menos 5 |_im de diámetro, más preferiblemente al menos 10 |_im de diámetro, aún más preferiblemente al menos 20 |_im de diámetro y más preferiblemente al menos 25 |_im en todas las dimensiones. Alternativamente, dichas redes de carbono tienen al menos 1 |_im de diámetro en 2 dimensiones y al menos 5 |_im de diámetro, preferiblemente al menos 10 |_im de diámetro, más preferiblemente al menos 20 |_im de diámetro y de la forma más preferible al menos 25 |_im de diámetro en la otra dimensión. Aquí, y también a lo largo de este texto, el término dimensión se utiliza en su forma normal y se refiere a una dimensión espacial. Hay 3 dimensiones espaciales que son ortogonales entre sí y que definen el espacio en su significado físico normal. Además, es posible que dichas redes de carbono tengan al menos 10 |_im de diámetro en 2 dimensiones y al menos 15 |_im de diámetro, preferiblemente al menos 20 |_im de diámetro, más preferiblemente al menos 25 |_im de diámetro, más preferiblemente al menos 30 |_im de diámetro y más preferiblemente al menos 50 |_im de diámetro en la otra dimensión. Estas mediciones se basan en la difracción láser. ;;[0045] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono pueden tener un tamaño de agregado basado en el volumen, medido mediante difracción láser (ISO 13320-1) o análisis dinámico de dispersión de luz, de 0.1 - 100 |_im, preferiblemente de 1 - 50 |_im, más preferiblemente de 1 - 40 |_im, más preferiblemente de 5 - 35 l_im, más preferiblemente de 5 - 25 |_im y más preferiblemente de 5 - 20 |_im. En una realización más preferida, las redes tienen un tamaño de agregado basado en el volumen, medido mediante difracción láser (ISO 13320-1) o análisis dinámico de dispersión de luz, de 5 - 10 |_im. Las redes tienen preferentemente una distribución de tamaños de diámetro de filamento ventajosamente estrecha, en particular en comparación con el negro de humo tradicional. La distribución del tamaño del diámetro de los filamentos puede caracterizarse entre 10 y 200 nm, preferentemente 10 - 100 nm según se determine utilizando el microscopio electrónico de transmisión y midiendo el diámetro de las fibras. Las redes pueden caracterizarse por una resistencia a la agregación entre 0.5 y 1, más preferiblemente entre 0.6 y 1, determinada por la relación c-OAN/OAN medida según ASTM D3493-16/ASTM D2414-16 respectivamente. El c-OAN es preferiblemente de 20 - 200 cc/100g. Se trata de una resistencia ventajosamente alta que evita el colapso de la intraporosidad incluso en aplicaciones de alta presión. ;;[0046] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas también pueden comprender partículas de negro de humo incorporadas como parte de la red. Estas partículas se encuentran profundamente en las uniones entre las nanofibras de carbono, pero también puede haber partículas de negro de humo presentes en otras partes de la red. Las partículas de negro de humo tienen preferiblemente un diámetro de al menos 0.5 veces el diámetro de las nanofibras de carbono, más preferentemente al menos el mismo diámetro de las nanofibras de carbono, aún más preferentemente al menos 2 veces el diámetro de las nanofibras de carbono, aún más preferentemente al menos 3 veces el diámetro de las nanofibras de carbono, aún más preferentemente al menos 4 veces el diámetro de las nanofibras de carbono y de la forma más preferible al menos 5 veces el diámetro de las nanofibras de carbono. Se prefiere que el diámetro de las partículas de negro de humo sea como máximo 10 veces el diámetro de las nanofibras de carbono. Estas redes mixtas se denominan redes híbridas. ;;[0047] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas tienen una superficie funcionalizada. En otras palabras, la superficie comprende grupos que alteran la naturaleza hidrófoba de la superficie -típica del carbono- a una naturaleza más hidrófila. La superficie de las redes de carbono comprende grupos carboxílicos, grupos hidroxílicos y fenólicos. Estos grupos añaden cierta polaridad a la superficie y pueden cambiar las propiedades del material compuesto en el que están embebidas las redes de carbono funcionalizadas. El área superficial de las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono, medida según el método de Brunauer, Emmett y Teller (BET) (ISO 9277:10), se sitúa preferiblemente en el rango de 15 - 300 m2/g, más preferiblemente 20 - 270 m2/g, aún más preferiblemente 30 - 250 m2/g y de la forma más preferible 30 - 210 m2/g. ;;[0048] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas contienen nanopartículas de catalizador metálico, pero sólo en cantidades mínimas, normalmente al menos 10 ppm sobre el peso de las redes de nanofibras de carbono. Éstas son una huella del método de preparación. Se prefiere una cantidad de como máximo 5000 ppm, más preferiblemente de como máximo 3000 ppm, especialmente de como máximo 2000 ppm de nanopartículas metálicas basadas en el peso de las redes medidas por ICP-OES (Espectrometría de Emisión Óptica con Plasma Acoplado Inductivo). Estas partículas metálicas también están incrustadas en las redes. Estas partículas pueden tener un tamaño medio comprendido entre 1 nm y 100 nm. Preferiblemente, dichas partículas son partículas monodispersas con desviaciones de su tamaño medio de partícula que están dentro del 10 %, más preferiblemente dentro del 5 %. Ejemplos no limitativos de nanopartículas incluidas en las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono son los metales nobles (Pt, Pd, Au, Ag), elementos de la familia del hierro (Fe, Co y Ni), Ru y Cu. Los complejos metálicos adecuados pueden ser (i) precursores de platino como H2PtCl6; H2PtCl6.xH2O; ^PtCU; K2PtCl4. XH2O; Pt(NH3)4(NO3)2; Pt(C5H/O2)2, (ii) precursores de rutenio como Ru(NO)(NO3)3; Ru(dip)3Cl2 [dip = 4,7-difenil-1,10-fenantrolina]; RuCh, o (iii) precursores de paladio como Pd(NO3)2, o (iv) precursores de níquel como NiCl2 o NiCl2. XH2O; Ni(NO3)2; Ni(NO3)2.xH2O; Ni(CH3COO)2; Ni(CH3COO)2.xH2O; Ni(AOT)2 [AOT = bis(2-etilhexil)sulfosuccinato], donde x puede ser un número entero elegido entre 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 y típicamente puede ser 6, 7 o 8. ;;[0049] Las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas se obtienen preferiblemente por el procedimiento de producción de redes de carbono cristalinas en un reactor 3 que contiene una zona de reacción 3b y una zona de terminación 3c, inyectando una microemulsión termodinámicamente estable del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua c, preferentemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua c, una microemulsión bicontinua c, donde dicha microemulsión comprende nanopartículas de catalizador metálico, en la zona de reacción 3b que está a una temperatura superior a 600 °C, preferiblemente superior a 700 °C, más preferiblemente superior a 900 °C, aún más preferiblemente superior a 1000 °C, más preferiblemente superior a 1100 °C, preferiblemente hasta 3000 °C, más preferiblemente hasta 2500 °C, de la forma más preferible hasta 2000 °C, para producir redes de carbono cristalino e, transfiriendo estas redes e a la zona de terminación 3c, y templando o deteniendo la formación de redes de carbono cristalino en la zona de terminación mediante pulverización en agua d. ;;[0050] En una realización más preferida, las redes se pueden obtener por el procedimiento anterior, siendo dicho reactor un reactor de negro de humo de horno 3 que contiene, a lo largo del eje del reactor 3, una zona de combustión 3a, una zona de reacción 3b y una zona de terminación 3c, produciendo una corriente de gas residual caliente a1 en la zona de combustión quemando un combustible a en un gas que contiene oxígeno b y pasando el gas residual a1 de la zona de combustión 3a a la zona de reacción 3b, pulverizando una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua c, preferiblemente una microemulsión de agua en aceite o bicontinua c, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua c, donde dicha microemulsión comprende nanopartículas de catalizador metálico, en la zona de reacción 3b que contiene el gas residual caliente, carbonizando dicha emulsión a una temperatura superior a 600 °C, preferiblemente superior a 700 °C, más preferentemente superior a 900 °C, aún más preferiblemente superior a 1000 °C, más preferiblemente superior a 1100 °C, preferiblemente hasta 3000 °C, más preferiblemente hasta 2500 °C, de la forma más preferible hasta 2000 °C, y templando o deteniendo la reacción en la zona de terminación 3c mediante pulverización en agua d, para producir redes cristalinas de carbono e. ;;[0051] Por «químicamente interconectadas» (escrito anteriormente) se entiende que las nanofibras están unidas covalentemente entre sí, lo que las distingue claramente de los agregados físicos. ;;[0052] Las redes se pueden obtener preferiblemente mediante el proceso anterior, cuyos detalles de procesamiento adicionales se proporcionan en la sección titulada «Proceso de obtención de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono » más adelante, y en la Figura 1A. ;;Proceso de obtención de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono ;;[0053] Un proceso para obtener las redes de carbono descritas anteriormente que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas puede describirse mejor como un proceso de fabricación de negro de humo modificado, entendiéndose por «modificado» que un aceite adecuado, preferentemente un aceite que comprenda al menos 14 átomos de C (>C14) como el aceite de materia prima de negro de humo (CBFS), se suministra a la zona de reacción de un reactor de negro de humo como parte de una emulsión monofásica, siendo una microemulsión termodinámicamente estable del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua, preferiblemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua, que comprende nanopartículas de catalizador metálico. La emulsión se suministra preferiblemente a la zona de reacción mediante pulverización, atomizando así la emulsión en gotitas. Aunque el proceso puede llevarse a cabo por lotes o semilotes, el proceso de fabricación de negro de humo modificado se lleva a cabo ventajosamente como un proceso continuo. La emulsión monofásica es una microemulsión que comprende nanopartículas de catalizador metálico. La emulsión monofásica preferida comprende aceite CBFS, y puede denominarse «CBFS emulsionado» en el contexto de la invención. ;;[0054] El proceso para la obtención de las redes de carbono puede realizarse en un reactor 3 que contiene una zona de reacción 3b y una zona de terminación 3c, inyectando una emulsión monofásica c, que es una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua c, preferiblemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua c, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua c, en la zona de reacción 3b que está a una temperatura superior a 600 °C, preferentemente superior a 700 °C, más preferiblemente superior a 900 °C, aún más preferiblemente por encima de 1000 °C, más preferiblemente por encima de 1100 °C, preferiblemente hasta 3000 °C, más preferiblemente hasta 2500 °C, de la forma más preferible hasta 2000 °C, para producir redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas, transfiriendo estas redes a la zona de terminación 3c, y apagando o deteniendo la formación de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas en la zona de terminación mediante pulverización en agua d. La emulsión monofásica se pulveriza preferiblemente en la zona de reacción. Se hace referencia a la Figura 1A. ;;[0055] Alternativamente, el proceso para la producción de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas, se lleva a cabo en un reactor de negro de humo de horno 3 que contiene, a lo largo del eje del reactor 3, una zona de combustión 3a, una zona de reacción 3b y una zona de terminación 3c, produciendo una corriente de gas residual caliente a1 en la zona de combustión quemando un combustible a en un gas que contiene oxígeno b y pasando el gas residual a1 de la zona de combustión 3a a la zona de reacción 3b, pulverizando (atomizando) una emulsión monofásica c según la invención, preferiblemente una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua c, preferiblemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua c, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua c, en la zona de reacción 3b que contiene el gas residual caliente, carbonizando dicha emulsión a temperaturas elevadas (a una temperatura superior a 600 °C, preferiblemente por encima de 700 °C, más preferiblemente por encima de 900 °C, aún más preferiblemente por encima de 1000 °C, más preferiblemente por encima de 1100 °C, preferiblemente hasta 3000 °C, más preferiblemente hasta 2500 °C, de la forma más preferible hasta 2000 °C), y templando o deteniendo la reacción (es decir, la formación de una porosidad, de una microemulsión bicontinua o de una microemulsión bicontinua). es decir, la formación de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas) en la zona de terminación 3c mediante pulverización en agua d. La zona de reacción 3bcomprende al menos una entrada (preferiblemente una boquilla) para introducir la emulsión, preferiblemente por atomización. Se hace referencia a la Figura 1A. ;;[0056] Los tiempos de residencia de la emulsión en la zona de reacción del reactor de negro de humo del horno pueden ser relativamente cortos, preferiblemente de 1 a 1000 ms, más preferiblemente de 10 a 100 ms. Tiempos de residencia más largos pueden tener un efecto sobre las propiedades de las redes de carbono. Un ejemplo puede ser el tamaño de los cristalitos, que es mayor cuando se utilizan tiempos de residencia más largos. ;;[0057] De acuerdo con los procesos convencionales de fabricación de negro de humo, la fase oleosa puede ser aromática y/o alifática, comprendiendo preferiblemente al menos un 50 % en peso de C14 o superior, más preferiblemente al menos un 70 % en peso de C14 o superior (basado en el peso total del aceite). La lista de aceites típicos que pueden utilizarse, pero sin limitarse a ellos, para obtener emulsiones estables son los aceites de materia prima de negro de humo (CBFS), el aceite fenólico, los aceites de antraceno, los ácidos grasos (de cadena corta-media-larga), los ésteres de ácidos grasos y las parafinas. El aceite es preferiblemente un C14 o superior. En una realización, el aceite tiene preferiblemente una alta aromaticidad. En este campo, la aromaticidad se caracteriza preferentemente en términos del Índice de Correlación de la Oficina de Minas (BMCI). Preferiblemente, el aceite tiene un BMCI > 50. En una realización, el aceite es de baja aromaticidad, preferiblemente con un BMCI < 15. ;;[0058] El CBFS es una fuente de petróleo económicamente atractiva en el contexto de la invención, y es preferiblemente una mezcla de hidrocarburos pesados que comprende predominantemente C14 a C50, siendo la suma de C14 - C50 preferiblemente al menos el 50 % en peso, más preferiblemente al menos el 70 % en peso de la materia prima. Algunas de las materias primas más importantes utilizadas para producir negro de humo son el aceite de lodo clarificado (CSO) obtenido del craqueo catalítico fluido de gasóleos, el residuo de craqueo de etileno del craqueo de vapor de nafta y los aceites de alquitrán de hulla. La presencia de parafinas (<C15) reduce sustancialmente su idoneidad, y se prefiere una mayor aromaticidad. La concentración de aromáticos determina la velocidad a la que se forman los núcleos de carbono. La materia prima del negro de humo tiene preferiblemente un BMCI elevado para poder ofrecer un alto rendimiento con un aporte mínimo de calor, reduciendo así el coste de fabricación. En una realización preferida, y de acuerdo con las especificaciones actuales de la CBFS, el aceite, incluidas las mezclas de aceites, tiene un valor BMCI superior a 120. Aunque el experto no tiene dificultades para comprender cuáles son los CBFS adecuados, a título meramente orientativo se señala que -desde el punto de vista del rendimiento- un valor BMCI para CBFS es preferiblemente superior a 120, incluso más preferiblemente superior a 132. La cantidad de asfalteno en el aceite es preferiblemente inferior al 10 % en peso, preferiblemente inferior al 5.0 % en peso del peso del CBFS. El CBFS tiene preferiblemente un bajo contenido de azufre, ya que el azufre afecta negativamente a la calidad del producto, conduce a un menor rendimiento y corroe el equipo. ;;[0059] Se prefiere que el contenido de azufre del aceite según ASTM D1619 sea inferior al 8.0 % en peso, preferiblemente inferior al 4.0 % en peso, más preferiblemente inferior al 2.0 % en peso. ;;[0060] La emulsión, preferiblemente una emulsión que contenga CBFS, es una "emulsión monofásica", lo que significa que la fase oleosa y la fase acuosa aparecen ópticamente como una mezcla miscible que no muestra a simple vista ninguna separación física entre el aceite, el agua o el tensioactivo. La emulsión monofásica es una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua, preferentemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua. El proceso por el que una emulsión se rompe completamente (coalescencia), es decir, el sistema se separa en fases de aceite y agua a granel, se considera generalmente controlado por cuatro mecanismos diferentes de pérdida de gotas, es decir, floculación browniana, cremado, floculación por sedimentación y desproporción. ;;[0061] Siempre que se obtenga una microemulsión como la descrita anteriormente, las cantidades de agua y aceite no se consideran limitantes, pero se observa que cantidades reducidas de agua (y cantidades aumentadas de aceite) mejoran los rendimientos. El contenido de agua suele estar comprendido entre el 5 y el 50 % en peso de la emulsión, preferiblemente entre el 10 y el 40 % en peso, incluso más preferiblemente hasta el 30 % en peso, más preferiblemente entre el 10 y el 20 % en peso de la emulsión. Si bien pueden considerarse cantidades mayores de agua, será a costa del rendimiento. Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los inventores consideran que la fase acuosa contribuye a la forma y morfología de las redes obtenidas de esta manera. ;;[0062] La elección del/os tensioactivo/s no se considera un factor limitante, siempre que la combinación del aceite, el agua y el tensioactivo o tensioactivos dé lugar a una microemulsión estable como la definida anteriormente. Como orientación adicional para el experto, cabe señalar que el tensioactivo puede seleccionarse en función de la hidrofobicidad o hidrofilicidad del sistema, es decir, el balance hidrófilo-lipófilo (HLB). El HLB de un tensioactivo es una medida del grado en que es hidrófilo o lipófilo, que se determina calculando valores para las distintas regiones de la molécula, según el método de Griffin o Davies. El valor de HLB apropiado depende del tipo de aceite y de la cantidad de aceite y agua en la emulsión, y puede determinarse fácilmente por el experto basándose en los requisitos para mantener una emulsión monofásica termodinámicamente estable, tal como se ha definido anteriormente. Se ha observado que una emulsión con más de un 50 % en peso de aceite, preferiblemente con menos de un 30 % en peso de fase acuosa, se estabilizaría mejor con un tensioactivo con un valor de HLB superior a 7, preferiblemente superior a 8, más preferiblemente superior a 9, y de la forma más preferible superior a 10. Por otra parte, una emulsión con un máximo de 50 % en peso de aceite se estabilizará mejor con un tensioactivo que tenga un valor HLB inferior a 12, preferiblemente inferior a 11, más preferiblemente inferior a 10, de la forma más preferible inferior a 9, particularmente inferior a 8. El tensioactivo se selecciona preferentemente para que sea compatible con la fase oleosa. En caso de que el aceite sea una emulsión que comprenda CBFS con un CBFS, se prefiere un tensioactivo con alta aromaticidad, mientras que un aceite con bajo BMCI, como el caracterizado por uno BMCI < 15, se estabilizaría mejor utilizando tensioactivos alifáticos. El/los tensioactivo/s puede/n ser catiónicos, aniónicos o no iónicos, o una mezcla de los mismos. Se prefieren uno o varios tensioactivos no iónicos para aumentar el rendimiento, ya que no quedarán iones residuales en el producto final. Para obtener una corriente de gas de cola limpia, es preferible que la estructura del tensioactivo tenga un bajo contenido en azufre y nitrógeno, preferiblemente sin azufre ni nitrógeno. Ejemplos no limitativos de tensioactivos no iónicos típicos que pueden utilizarse para obtener emulsiones estables son las series disponibles comercialmente de Tween, Span, Hypermer, Pluronic, Emulan, Neodol, Triton X y Tergitol. ;;[0063] En el contexto de la invención, una microemulsión es una dispersión hecha de agua, aceite (preferiblemente CBFS) y tensioactivo(s) que es un líquido único óptica y termodinámicamente estable con un diámetro de dominio disperso que varía aproximadamente de 1 a 500 nm, preferiblemente de 1 a 100 nm, normalmente de 10 a 50 nm. En una microemulsión, los dominios de la fase dispersa son globulares (es decir, gotas) o están interconectados (para dar lugar a una microemulsión bicontinua). En una realización preferida, las colas de tensioactivo forman una red continua en la fase oleosa de una microemulsión de tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua, preferiblemente una microemulsión de tipo agua en aceite o bicontinua, de la forma más preferiblemente una microemulsión bicontinua. Los dominios de agua deben contener un catalizador metálico, preferiblemente con un tamaño de partícula promedio entre 1 nm y 100 nm. ;;[0064] La emulsión monofásica, es decir, una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua, preferiblemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua, comprende además nanopartículas catalizadoras metálicas que tienen preferiblemente un tamaño medio de partícula entre 1 y 100 nm. El experto encontrará una amplia orientación en el campo de los nanotubos de carbono (CNT) para producir y utilizar este tipo de nanopartículas. Se ha comprobado que estas nanopartículas metálicas mejoran la formación de redes tanto en términos de velocidad y rendimiento como de reproducibilidad. Los métodos para fabricar nanopartículas metálicas adecuadas se encuentran en Vinciguerra et al. «Growth mechanisms in chemical vapour deposited carbon nanotubes» Nanotechnology (2003) 14, 655; Perez-Cabero et al. «Growing mechanism of CNTs: a kinetic approach» J. Catal. (2004) 224, 197-205; Gavillet et al. «Microscopic mechanisms for the catalyst assisted growth of single-wall carbon nanotubes» Carbon. (2002) 40, 1649-1663 and Amelinckx et al. "A formation mechanism for catalytically grown helix-shaped graphite nanotubes" Science (1994) 265, 635-639. ;;[0065] Las nanopartículas metálicas catalizadoras se utilizan en una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua, preferentemente una microemulsión agua en aceite o bicontinua, de la forma más preferible una microemulsión bicontinua. Ventajosamente, la uniformidad de las partículas metálicas se controla en dicha microemulsión (bicontinua) mezclando una primera microemulsión (bicontinua) en la que la fase acuosa contiene una sal de complejo metálico capaz de reducirse a las partículas metálicas finales, y una segunda microemulsión (bicontinua) en la que la fase acuosa contiene un reductor capaz de reducir dicha sal de complejo metálico; al mezclarse, el complejo metálico se reduce, formando así partículas metálicas. El entorno controlado de la emulsión (bicontinua) estabiliza las partículas contra la sinterización o la maduración de Ostwald. El tamaño, las concentraciones y la durabilidad de las partículas catalizadoras se controlan fácilmente. Se considera experimentación rutinaria ajustar el tamaño medio de las partículas metálicas dentro del intervalo anterior, por ejemplo, modificando la relación molar del precursor metálico frente al agente reductor. Un aumento de la cantidad relativa de agente reductor produce partículas más pequeñas. Las partículas metálicas así obtenidas son monodispersas, las desviaciones del tamaño medio de las partículas están preferiblemente dentro del 10 %, más preferiblemente dentro del 5 %. Además, la presente tecnología no limita el precursor metálico real, siempre que pueda reducirse. Ejemplos no limitativos de nanopartículas incluidas en las redes de de carbono que comprenden nanofibras de carbono son los metales nobles (Pt, Pd, Au, Ag), los elementos de la familia del hierro (Fe, Co y Ni), Ru y Cu. Los complejos metálicos adecuados pueden ser (i) precursores de platino como H2PtCl6; H2PtCl6.xH2O; K2PtCl4; K2PtCl4. xH2O; Pt(NHs)4(NOs)2; Pt(C5HzO2)2, (ii) precursores de rutenio como Ru(NO)(NOs)s; Ru(dip)3Cl2 [dip = 4,7-difenil-1,10-fenantrolina]; RuCh, o (iii) precursores de paladio como Pd(NO3)2, o (iv) precursores de níquel como NiCl2 o NiCl2.xH2O; Ni(NO3)2; Ni(NO3^.xH2O; Ni(CH3COO)2; Ni(CH3COO)2.xH2O; Ni(AOT)2 [AOT = bis(2-etilhexil)sulfosuccinato], donde x puede ser cualquier número entero elegido entre 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 y típicamente es 6, 7 u 8. Los agentes reductores adecuados no limitantes son hidrógeno gaseoso, hidruro de boro sódico, bisulfato sódico, hidracina o hidrato de hidracina, etilenglicol, metanol y etanol. También son adecuados el ácido cítrico y la dodecilamina. El tipo de precursor metálico no es una parte esencial de la invención. El metal de las partículas de la microemulsión (bicontinua) se selecciona preferentemente del grupo formado por Pt, Pd, Au, Ag, Fe, Co, Ni, Ru y Cu, y sus mezclas, con el fin de controlar la morfología de las redes de estructuras de carbono finalmente formadas. Las nanopartículas metálicas acaban incrustadas en el interior de estas estructuras, donde las partículas metálicas se adhieren físicamente a las estructuras. Aunque no existe una concentración mínima de partículas metálicas a la que se formen estas redes -de hecho, las redes se forman utilizando el proceso de fabricación de negro de humo modificado según la invención-, se ha observado que los rendimientos aumentan con las concentraciones de partículas metálicas. En una realización preferida, la concentración de metal activo es al menos 1 mM, preferiblemente al menos 5 mM, preferiblemente al menos 10 mM, más preferiblemente al menos 15 mM, más preferiblemente al menos 20 mM, particularmente al menos 25 mM, de la forma más preferible hasta 3500 mM, preferiblemente hasta 3000 mM. En una realización, las nanopartículas metálicas comprenden hasta 250 mM. Estas son concentraciones del catalizador relativas a la cantidad de la fase acuosa de la microemulsión (bicontinua). ;[0066] La atomización de la emulsión monofásica, preferiblemente una emulsión que contiene CBFS, se realiza preferiblemente por pulverización, utilizando un sistema de boquillas 4, que permite que las gotitas de emulsión entren en contacto con el gas residual caliente a1 en la zona de reacción 3b, lo que da lugar a la carbonización tradicional, la formación de redes y la aglomeración posterior, para producir redes de carbono según la invención. La etapa de inyección implica preferiblemente un aumento de las temperaturas por encima de 600 °C, preferiblemente entre 700 y 3000 °C, más preferentemente entre 900 y 2500 °C, más preferiblemente entre 1100 y 2000 °C. ;Ejemplos:;Ejemplo 1:Caracterización de ánodos de baterías de iones de litio que comprenden redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención ;[0067] Se ha comparado el rendimiento de los ánodos de baterías de iones de litio de las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención («redes de carbono») de grado A, grado B, grado C y grado D con el rendimiento de los ánodos de baterías de iones de litio que comprenden grafito artificial (AG) y los que comprenden negro de humo conductor (Super C65) como materiales activos. Tanto el Grado A como el Grado B se han fabricado en un reactor de negro de horno utilizando la misma materia prima. Los tiempos de residencia de los grados A y B oscilaron entre 400 y 800 milisegundos y entre 10 y 100 milisegundos (según el modelo teórico), respectivamente. El Grado D y el Grado C también se han fabricado en un reactor de negro de humo de horno utilizando la misma materia prima y los mismos tiempos de residencia que A y B, respectivamente. El grado D se produce utilizando una velocidad de alimentación un 30% superior a la de A, mientras que el grado C se produce utilizando una velocidad de alimentación un 30% inferior a la de B. ;Preparación de pasta de ánodos ;[0068] Se disolvió PVDF en cantidades de mg en NMP (7.00 g) mediante agitación mecánica durante 45 min. Se añadió carbono en g y perlas de vidrio de 4 mm de diámetro (1.0 g) para aumentar el cizallamiento durante la mezcla. La pasta se mezcló en un Speedmixer (Hauschildt) durante 2 min a 2500 rpm, seguidos de otros 10 min a 2500 rpm para obtener la pasta de ánodos. ;Tabla 1. Preparación de pasta de ánodos;;; ;; Preparación de ánodos;[0069] Se limpia a fondo una placa de vidrio y se seca con acetona. Se añaden gotas de NMP a la placa de vidrio para mantener la lámina de cobre (>99,9% Cu, grosor 10 micrones, Nanografi) en su lugar mediante fuerzas capilares. ;[0070] La lámina de cobre se limpió con NMP y posteriormente se secó con un paño sin pelusa. La pasta de ánodo se fundió utilizando una rasqueta que se ajustó a la altura especificada en las tablas. La placa de vidrio se transfirió a un horno y se mantuvo toda la noche a 110 °C. Se perforó el ánodo (14 mm de diámetro). ;Preparación de semicelda;[0071] Un muelle, un espaciador, un disco de litio (15.6 mm), gotas de electrolito (EC/EMC 1:1 1M LiPF6), un separador empapado (20 mm) de electrolito (EC/Em C 1:1 1m LiPF6), gotas de electrolito (EC/EMC 1:1 1M LiPF6) y un ánodo orientado hacia abajo se engarzan juntos en una celda tipo moneda CR2032 dentro de una guantera. Tras extraer la semicelda de la guantera, se utilizó inmediatamente para pruebas electroquímicas. ;Tabla 2: Caracterización de materiales de ánodos según la invención;; ;; a) Capacidad ;[0072] La semicelda nueva se descargó a una corriente de descarga constante de 0,2 C (descarga en ~5 horas), hasta que el potencial descendió a 0,01 V. A continuación, la semicelda se mantuvo a 0,01 V durante 1 hora, o hasta que la corriente de descarga fue <1% de la corriente de descarga inicial. A continuación, se dejó que la semicelda se equilibrara durante 1 hora, antes de cargarla a 0,2 C (carga en ~5 horas) hasta 2,0 V. A continuación, la semicelda se mantuvo a 2,0 V durante 1 hora, o hasta que la corriente de carga fue <1% de la corriente de carga inicial. La capacidad se calculó multiplicando la corriente de carga por el tiempo necesario para alcanzar los 2.0 V, incluida la corriente necesaria para mantener el potencial a 2,0 V durante 1 hora. ;Tabla 3: Capacidad de ánodos de batería de iones de litio que comprenden redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención ;; ;; [0073] En la tabla anterior, AG % es el % relativo de capacidad comparado con el valor TDS del grafito artificial (338.6 mAh/g). Las pruebas electroquímicas realizadas con ánodos que contienen A y B en una semicelda de iones de litio revelaron inesperadamente que la capacidad de iones de litio de A y B es (al menos) comparable a la del grafito artificial. ;b) Ciclabilidad (vida útil) ;[0074] La semicelda nueva se descargó a una corriente de descarga constante de 0.2 C (descarga en ~5 horas), hasta que el potencial descendió a 0.01 V. A continuación, la semicelda se mantuvo a 0.01 V durante 1 hora, o hasta que la corriente de descarga fue <1% de la corriente de descarga inicial. A continuación, la semicelda se dejó equilibrar durante 1 hora, antes de cargarla a 0.2 C (carga en ~5 horas) hasta 2.0 V. A continuación, la semicelda se mantuvo a 2.0 V durante 1 hora, o hasta que la corriente de carga fue <1% de la corriente de carga inicial. Se trataba de un único ciclo. El ciclo se repitió tantas veces como fue posible (teniendo en cuenta el tiempo) y se controló la disminución de la capacidad en función de los ciclos. ;;Tabla 4: Ciclabilidad (tiempo de vida) de ánodos de baterías de iones de litio que comprenden redes de de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención;; ;;; [0075] La prueba de capacidad de carga del Grado A mostró una retención de la capacidad a altas velocidades de carga/descarga. Además, la pérdida de capacidad en los ciclos fue menor de lo esperado. Esto es inesperado, ya que normalmente la capacidad es menor a una mayor velocidad de carga/descarga, y la pérdida de capacidad en los ciclos es mayor a mayores velocidades de carga/descarga. La Figura 3 muestra además que el Grado A (cuadrados) alcanza una capacidad específica más estable a lo largo del tiempo en comparación con AG (triángulos), mientras que el Grado B (cruces) alcanza una capacidad específica similar a lo largo del tiempo en comparación con a G (triángulos). Al igual que el Grado A, el Grado C y el Grado D mostraron una retención de la capacidad a altas tasas de carga/descarga. La Figura 6 muestra que el rendimiento del Grado C (círculos) y del Grado D (pluses) es similar al del Grado A (cruces), con una capacidad específica estable a lo largo del tiempo en comparación con AG (estrellas). La capacidad específica del Grado D se mantuvo estable durante al menos 128 ciclos. ;;c) Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS): ;;[0076] La espectroscopia de impedancia eléctrica se mide en una semicelda fresca a potencial de celda abierta (Eoc). Los espectros EIS se registran entre 10 kHz y 0,1 Hz, con 6 puntos por década. La amplitud del potencial (sinoide) se fija en 10 mV. Los datos se modelan mediante un circuito equivalente de Randles, que proporciona una cantidad para Rb (impedancia de la masa), R<sei>(impedancia de la interfaz del electrolito sólido), R<ct>(impedancia de transferencia de carga) y W (coeficiente de Warburg, relacionado con la difusividad del ion Li). ;Tabla 5: Resistencia óhmica, resistencia a través de la capa SEI, resistencia a la transferencia de carga a través de la interfaz electrodo/electrolito de ánodos de baterías de iones de litio que comprenden redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono según la invención.;;; ; ;; [0077] Rion es la resistencia originada por la difusión del Li-ion. La longitud de la pendiente del componente Warburg es proporcional a Rion. Obviamente, esto es más fácil de comparar cualitativamente. En el gráfico de Nyquist (datos EIS) de la Figura 4, las líneas del Grado A (cuadrados) y del Grado B (triángulos) son más cortas (menor Rion) que la línea del grafito artificial (AG, círculos). Por lo tanto, la resistividad interna del ánodo de Grado B es menor en comparación con el grafito artificial. La Figura 4 también muestra que la resistividad interna del Grado A (cuadrados) es comparable a la del AG (círculos), lo que indica una difusividad de los iones de litio superior en las redes de carbono. ;[0078] La difusividad de los iones de litio se puede cuantificar usando la siguiente fórmula: 1,3 ;; ;;; En donde ;Vmvolumen molar de material activo ;Fconstante de Faraday ;S área de contacto electrodo/electrolito ;dF.;ola pendiente de Z¡mg vs.Vy[2ltfdxla pendiente de las curvas de carga/descarga. Esta fórmula demuestra que la difusividad de los iones de litio es mayor (difusión más rápida, lo que es deseable en una batería), cuando ct es menor, cuando las otras cantidades son iguales. ;[0079] La pendiente de Zimg (es decir, la línea recta de la figura 4) debería ser menos pronunciada. Como puede observarse en los datos EIS de la Figura 4, la pendiente del grafito artificial (AG, círculos) es más pronunciada que la del Grado B (triángulos), lo que indica una difusividad superior del Li-ion en las redes de carbono del Grado B. El Grado A (cuadrados) presenta una difusividad del Li-ion comparable a la del AG (círculos), lo que indica una difusividad superior de los iones de litio en las redes de carbono. ;d/ Velocidad de carga/descarga: Ciclabilidad en diferentes tasas C ;;[0080] ;Tabla 6: Ánodos de baterías de iones de litio para el experimento de ciclabilidad a diferentes tasas C. ;;; ; [0081] La semicelda nueva se descargó a una corriente de descarga constante de 0,5 C (descarga en ~2 horas), hasta que el potencial descendió a 0,01 V. A continuación, la semicelda se mantuvo a 0,01 V durante 1 hora, o hasta que la corriente de descarga fue <1% de la corriente de descarga inicial. A continuación, se dejó que la semicelda se equilibrara durante 1 hora, antes de cargarla a 0,5 C (carga en ~2 horas) hasta 2,0 V. A continuación, la semicelda se mantuvo a 2,0 V durante 1 hora, o hasta que la corriente de carga fue <1% de la corriente de carga inicial. Este ciclo se repitió 10 veces. Luego se cambia la corriente de descarga y carga a 1,0 C ((des)carga en ~1 hora), lo que se repitió 10 veces. A continuación, la corriente de descarga y carga se cambia a 5.0 C ((des)carga en 12 minutos), que se repitió 10 veces. A continuación, la corriente de descarga y carga se cambia a 10.0 C ((des)carga en 6 min), lo que se repitió 10 veces. A continuación, la corriente de descarga y carga se vuelve a cambiar a 0.5 C ((des)carga en ~2 horas), que se repitió 10 veces, para observar la disminución de la capacidad después de estos 55 ciclos. Para el Grado C, Grado D y AG, después de los 10 ciclos a 10.0 C, la corriente de descarga y carga se cambia a 20.0 C ((des)carga en 3 min), lo que se repitió 10 veces. A continuación, la corriente de descarga y carga se volvió a cambiar a 0.5 C ((des)carga en ~2 horas), lo que se repitió 10 veces, con el fin de observar la disminución de la capacidad después de 66 ciclos. No fue posible completar los ciclos con AG, porque después de 20.0 C el material se deterioró ;;[0082] La figura 5 muestra que utilizando el Grado A (triángulos), mientras que la tasa de C aumentaba de 0.5 C a 10 C, la capacidad sólo disminuía marginalmente (del 100 % al 95 %). Además, cuando la tasa de C se redujo de 10 C a 0.5 C al final de la secuencia, la capacidad inicial se recuperó completamente (100 %). Se trata de un comportamiento mejor que el observado para el grafito artificial (A<g>, cruces). El Grado B (círculos) también presentó valores de capacidad superiores a los del AG (cruces). ;;[0083] Las Figuras 7 y 8 muestran que para el Grado C (rombos en la Figura 7) y el Grado D (cuadrados en la Figura 7) la capacidad específica disminuyó sólo marginalmente (del 100 % al 90 %) a 10 C y siguió reduciéndose sólo marginalmente (del 100 % al 87 %) incluso hasta 20 C. Cuando la tasa C se redujo de 20 C a 0.5 C, todavía fue posible recuperar el 95-97 % de la capacidad inicial. En cambio, con AG (cruces de la figura 7) la capacidad se redujo significativamente (del 100 % al 71 %) a 20 C. Cuando se redujo la tasa de C de 20 C a 0.5 C, no fue posible recuperar la capacidad inicial de AG (del 100 % al 83 %). ;;[0084] Las figuras 9A, 9B y 9C muestran la eficiencia coulómbica para el Grado C, el Grado D y el AG, respectivamente. La descarga corresponde al proceso de litiación y la carga al proceso de deslitiación. En una semicelda, el % de eficiencia coulómbica se calcula de la siguiente manera: (carga/descarga)*100. Puede observarse que la eficiencia coulómbica es de alrededor del 100 % para el Grado C y el Grado D en los ciclos completos de 0.5 C a 20 C y de vuelta a 0,5 C, mientras que desciende a alrededor del 60 % para AG a 10 - 20 C.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Uso de redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas, como material electroquímicamente activo en el ánodo de baterías recargables de litio o sodio,

en donde las nanofibras de carbono de las redes de carbono están enlazadas covalentemente, en donde las redes de carbono porosas forman una red porosa intrapartícula en donde las nanofibras de carbono están interconectadas con otras nanofibras de carbono de la red mediante enlaces químicos a través de puntos de unión, en donde los poros de la red tienen un tamaño de diámetro de poro intrapartícula de 5-150 nm utilizando porosimetría de intrusión de mercurio de acuerdo con ASTM D4404-10, y las nanofibras de carbono tienen una relación media de aspecto entre la longitud y el grosor de la fibra de al menos 2, teniendo preferiblemente un espaciado d en el rango de 0. 340 hasta 0,5 nm.

2. Uso según la reivindicación 1, en donde las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono representan el 10 - 100 % en peso, preferentemente más del 10 y menos del 100 % en peso, de la masa total del ánodo.

3. Uso según la reivindicación 1 o 2, en el que la red de carbono comprende nanofibras de carbono cristalinas.

4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la longitud media de las fibras de las nanofibras de carbono es de 30 - 10,000 nm.

5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las baterías de litio o sodio se aplican a teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, cámaras digitales y videocámaras, sistemas médicos y de comunicación, como sistemas de alimentación ininterrumpida (SAl), como almacenamiento de energía en centrales eléctricas y vehículos eléctricos y/o híbridos.

6. Ánodo de batería de litio o sodio que comprende redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas como material electroquímicamente activo,

en donde las nanofibras de carbono de las redes de carbono están enlazadas covalentemente, en donde las redes de carbono porosas forman una red porosa intrapartícula en la que las nanofibras de carbono están interconectadas con otras nanofibras de carbono de la red mediante enlaces químicos a través de uniones, en donde los poros de la red tienen un tamaño de diámetro de poro intrapartícula de 5 150 nm utilizando porosimetría de intrusión de mercurio de acuerdo con ASTM D4404-10, y las nanofibras de carbono presentan una relación media de aspecto entre la longitud y el grosor de la fibra de al menos 2, teniendo preferiblemente un espaciado d en el rango de 0.340 a 0.5 nm.

7. Ánodo de batería de litio o sodio que comprende redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas, que representan 10 - 100 % en peso, preferiblemente más de 10 y menos del 100 en peso de la masa total del ánodo,

donde las nanofibras de carbono en las redes de carbono están enlazadas covalentemente,

en donde las redes porosas de carbono forman una red porosa intrapartícula en donde las nanofibras de carbono están interconectadas con otras nanofibras de carbono de la red mediante enlaces químicos a través de uniones, en donde los poros de la red tienen un tamaño de diámetro de poro intrapartícula de 5-150 nm utilizando porosimetría de intrusión de mercurio de acuerdo con ASTM D4404-10, y las nanofibras de carbono tienen una relación media de aspecto entre la longitud y el grosor de la fibra de al menos 2, preferiblemente con un espaciado d en el rango de 0.340 a 0.5 nm.

8. Ánodo de batería según la reivindicación 7, en donde la batería es una batería de litio, en el que el ánodo contiene 0.1 - 90 % en peso de un material activo adicional, en donde el material activo adicional es grafito, silicio, un compuesto a base de silicio o una combinación de los mismos.

9. Ánodo de batería según la reivindicación 8, en el que el material activo adicional es silicio, un compuesto a base de silicio, o una combinación de los mismos, en el que el silicio, el compuesto a base de silicio, o la combinación de los mismos se mezclan con las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono en el ánodo o las redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono se recubren con silicio, el compuesto a base de silicio, o la combinación de los mismos.

10. Batería recargable de litio o sodio que comprende el ánodo según cualquiera de las reivindicaciones 6 - 9.

11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, el ánodo de batería de litio o de sodio según una cualquiera de las reivindicaciones 6 - 9 o la batería de litio o de sodio según la reivindicación 10, en el que las redes de carbono pueden obtenerse mediante un proceso para producir redes de carbono cristalino en un reactor 3 que contiene una zona de reacción 3b y una zona de terminación 3c, inyectando una microemulsión del tipo agua en aceite, aceite en agua o bicontinua c, que comprende nanopartículas de catalizador metálico, en la zona de reacción 3b que está a una temperatura superior a 600 °C, preferiblemente superior a 700 °C, más preferiblemente superior a 900 °C, aún más preferiblemente superior a 1000 °C, más preferiblemente superior a 1100 °C, preferiblemente hasta 3000 °C, más preferiblemente hasta 2500 °C, más preferiblemente hasta 2000 °C, para producir redes de carbono cristalino e, transfiriendo estas redes e a la zona de terminación 3c, y templando o deteniendo la formación de redes de carbono cristalino en la zona de terminación mediante la pulverización de agua d.

12. Dispositivo alimentado por batería que comprende el ánodo de batería de litio o sodio según cualquiera de las reivindicaciones 6 - 9 o la batería de litio o sodio según la reivindicación 10.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, que es un teléfono inteligente, un ordenador portátil, un dispositivo de almacenamiento de energía de una central eléctrica o un vehículo eléctrico o híbrido.

14. Ánodo de batería de litio o de sodio que comprende redes de carbono que comprenden nanofibras de carbono porosas, químicamente interconectadas como material electroquímicamente activo que representa el 10 - 100 % en peso, preferiblemente más del 10 y menos del 100 % en peso, de la masa total del ánodo.