ES3043136T3 - Electrode assembly manufacturing method, same electrode assembly and electrochemical device comprising same - Google Patents

Electrode assembly manufacturing method, same electrode assembly and electrochemical device comprising same

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ES3043136T3 ES20879203T ES20879203T ES3043136T3 ES 3043136 T3 ES3043136 T3 ES 3043136T3 ES 20879203 T ES20879203 T ES 20879203T ES 20879203 T ES20879203 T ES 20879203T ES 3043136 T3 ES3043136 T3 ES 3043136T3
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Sang Joon Lee
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Abstract

La presente invención se refiere a un método de fabricación de un conjunto de electrodos en el que el prensado se realiza rellenando, con una solución polimérica, los poros de un sustrato poroso separador que se utilizará como separador durante las etapas de laminación y prensado de un electrodo y un separador. En la presente invención, la forma y el volumen de los poros no se modifican debido a la solución polimérica. Por consiguiente, la porosidad del separador, tras su fabricación como conjunto de electrodos, se mantiene similar a la del separador antes de la laminación. Por ello, el conjunto de electrodos de la presente invención presenta una alta conductividad iónica en baterías y un excelente rendimiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Método de fabricación de conjunto de electrodos, mismo conjunto de electrodos y dispositivo electroquímico que comprende el mismo
[0003] Campo técnico
[0004] Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad sobre la solicitud de patente coreana n.° 2019-0130851 presentada el 21 de octubre de 2019.
[0005] La presente invención se refiere a un método de fabricación de conjunto de electrodos, y más particularmente a un método de fabricación de conjunto de electrodos capaz de, cuando se lamina un separador que tiene un sustrato poroso para fabricar un conjunto de electrodos, impedir una disminución de la porosidad del sustrato poroso, a un conjunto de electrodos fabricado mediante el método de fabricación, ya un dispositivo electroquímico que incluye el mismo.
[0006] Antecedentes de la técnica
[0007] Un separador, que es un elemento que constituye una batería secundaria, es una película polimérica ubicada entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, teniendo la película polimérica una estructura porosa. El separador permite que un electrolito y iones pasen a través mientras que aísla el electrodo positivo y el electrodo negativo entre sí para impedir un cortocircuito eléctrico entre los dos electrodos. El propio separador no participa en una reacción electroquímica de una batería. Sin embargo, el separador afecta al rendimiento y la seguridad de la batería debido a las propiedades físicas del mismo, tal como la humectabilidad y la porosidad de la disolución de electrolito.
[0008] La salida de la batería aumenta en proporción a la conductividad iónica en la batería. Es decir, en el caso en el que se acorte el tiempo necesario para que los iones pasen a través del separador, se mejora adicionalmente el rendimiento de la batería. el tiempo necesario para que los iones pasen a través del separador se expresa mediante el número de Gurley. El número de Gurley está influenciado por la razón de poros, tamaño de poro, grado de distorsión de poro, y grosor del separador. Para aumentar el rendimiento de la batería, es importante proporcionar un separador configurado de manera que el grosor total del separador es pequeño y el separador está dotado de poros que son grandes y tienen un bajo grado de distorsión.
[0009] El documento de patente 1 usa material textil no tejido de nanofibras en lugar de un separador a base de poliolefina convencional para mejorar la resistencia al calor y la permeabilidad al aire de un separador, pero no reconoce un método de formar de manera uniforme poros mientras reduce el grado de distorsión de los poros.
[0010] El documento de patente 2 divulga un separador que incluye una capa de fibras que tiene poros dispuestos en intervalos predeterminados. La capa de fibras está dispuesta de manera que los poros están ubicados verticalmente, mediante lo cual se dispersa de manera uniforme la tensión externa, y se presenta resistencia a la compresión. Sin embargo, el separador tiene una estructura de doble capa, mediante lo cual se reduce la conductividad iónica de una batería.
[0011] El documento de patente 3 describe un método de preparación de una batería secundaria de litio que incluye un separador de múltiples fases que tiene un polímero gelificado impregnado de manera uniforme en la misma, incluye tratar superficialmente un separador poroso para proporcionar un peso recubierto de un polímero gelificado inferior o igual a 20 mg/cm2, impregnando el separador poroso en una disolución de polímero gelificada que contiene un contenido inferior o igual al 5 % en peso del polímero gelificado basándose en el peso de un disolvente orgánico. El documento de patente 4 describe un separador para un dispositivo electroquímico y un conjunto de electrodos que comprende el mismo. La capa de adhesión incluye una primera capa que pone en contacto una superficie del separador y una segunda capa formada en una superficie de la primera capa y que pone en contacto con un electrodo, la primera capa incluye una resina polimérica con un monómero que contiene flúor, y la segunda capa incluye una resina polimérica que tiene una menor tasa de disolución en una disolución de electrolito para un dispositivo electroquímico que la resina polimérica incluida en la primera capa.
[0012] El documento de patente 5 describe a método de fabricación de una batería secundaria con electrolito no acuoso que incluye: preparar un sustrato separador; formar una capa porosa, que contiene al menos un fluorofosfato y un aglutinante, en una superficie del sustrato separador; preparar un cuerpo de electrodo laminando un electrodo positivo y un electrodo negativo para que estén orientados entre sí con un separador que incluye la capa porosa interpuesto entre los mismos, en donde el separador está dispuesto de manera que la capa porosa está orientada hacia el electrodo positivo; preparar un conjunto de batería que incluye el cuerpo de electrodo y un electrolito no acuoso; y cargar el conjunto de batería al menos una vez.
[0013] Se ha realizado investigación para mejorar el rendimiento de una batería a través de un separador convencional. Específicamente, se ha realizado investigación para mejorar la porosidad de un sustrato poroso usado como separador o para cambiar la estructura del sustrato poroso para garantizar una alta porosidad.
[0014] La figura 1 es una vista esquemática que muestra un método convencional de prensado de un electrodo positivo, un electrodo negativo, y un separador en el estado en el que el separador está interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo.
[0015] En el caso en el que se realiza un apilamiento de una manera convencional en el que se prensan un electrodo 100 positivo, un electrodo 200 negativo, y un sustrato 300 poroso separador se prensan en el estado en el que el separador está interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, tal como se muestra en la figura 1, pueden distorsionarse los poros 310, o pueden reducirse los tamaños de los poros, mediante una fuerza 400 de prensado. Como resultado, incluso en el caso en el que el rendimiento del sustrato 300 poroso separador se mejora mejorando la porosidad o cambiando la estructura del sustrato poroso, el efecto se reduce mientras que el sustrato 300 poroso separador se apila para fabricar un conjunto de electrodos. El sustrato 300 poroso separador mostrado en la figura 1 está constituido por un sustrato poroso solo o incluye un material inorgánico recubierto sobre al menos una superficie del sustrato poroso. Esto es igualmente aplicable a un sustrato 300 poroso separador mencionado a continuación en la presente invención. Una capa inorgánica que puede recubrirse sobre al menos una superficie del sustrato poroso no se muestra en la figura 1. Mientras tanto, en la figura 1, cada poro 310 del separador se simplifica como una línea recta. Sin embargo, cada poro de un separador según la presente invención no se limita a una línea recta.
[0016] Documentos de la técnica anterior
[0017] Bibliografía de patentes
[0018] (Documento de patente 1) Publicación de solicitud de patente coreana n.° 2014-0060044 (19.05.2014) (Documento de patente 2) Publicación de solicitud de patente coreana n.° 2014-0050874 (30.04.2014) (Documento de patente 3) US 2003/0118895
[0019] (Documento de patente 4) US 2018/0309108
[0020] (Documento de patente 5) US 2016/0056435
[0021] Divulgación
[0022] Problema técnico
[0023] La presente invención se ha realizado en vista de los problemas anteriores, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación de conjunto de electrodos capaz de, cuando un separador se lamina para fabricar un conjunto de electrodos, impedir una disminución de la porosidad del separador, un conjunto de electrodos fabricado mediante el método de fabricación, y un dispositivo electroquímico que incluye el mismo.
[0024] Solución técnica
[0025] Para lograr el objeto anterior, la presente invención proporciona un método de fabricación de conjunto de electrodos que incluye 1) disolver un polímero soluble en una disolución de electrolito en un disolvente para fabricar una disolución de polímero, 2) llenar los poros de un sustrato poroso separador que va a usarse como separador con la disolución de polímero de la etapa 1), 3) fabricar una pila que incluye el separador de la etapa 2) y electrodos mediante prensado, 4) inyectar una disolución de electrolito primaria en la pila de la etapa 3) para descargar la disolución de polímero en los poros del sustrato poroso separador al exterior, y 5) inyectar una disolución de electrolito secundaria en la pila de la etapa 4).
[0026] El disolvente de la etapa 1) puede no ser una disolución de electrolito.
[0027] Llenar los poros del sustrato poroso con la disolución de polímero de la etapa 2) puede incluir aplicar la disolución de polímero al sustrato poroso o impregnar el sustrato poroso con la disolución de polímero.
[0028] El método de fabricación de conjunto de electrodos puede incluir además secar el sustrato poroso después de la etapa 2).
[0029] El método de fabricación de conjunto de electrodos puede incluir además recubrir al menos una superficie del sustrato poroso después de la etapa 2).
[0030] El apilamiento puede realizarse de modo que incluya una capa de resistencia al calor en la etapa 3).
[0031] El prensado de la etapa 3) puede realizarse en condiciones de alta presión o alta temperatura.
[0032] La disolución de electrolito primaria y la disolución de electrolito secundaria pueden mezclarse entre sí.
[0033] La disolución de electrolito primaria y la disolución de electrolito secundaria pueden ser idénticas entre sí.
[0034] El polímero soluble en la disolución de electrolito en la etapa 1) puede ser un polímero a base de PVdF, y el disolvente puede ser un disolvente orgánico.
[0035] El método de fabricación de conjunto de electrodos puede incluir además realizar la carga y descarga inicial después de la etapa 5).
[0036] La presente invención puede proporcionar un conjunto de electrodos fabricado mediante el método de fabricación. Además, la presente invención puede proporcionar un dispositivo electroquímico que incluye el conjunto de electrodos.
[0037] En la presente invención, pueden seleccionarse y combinarse una o más construcciones que no entren en conflicto entre sí de entre las construcciones anteriores.
[0038] Descripción de los dibujos
[0039] La figura 1 es una vista esquemática que muestra un método convencional de prensado de un electrodo positivo, un electrodo negativo, y un separador en el estado en el que el separador está interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo.
[0040] La figura 2 es una vista que muestra un método de fabricación de conjunto de electrodos según la presente invención en forma de diagrama.
[0041] Las figuras 3a a 3d son fotografías de microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FE-SEM) con 2500x que muestran las superficies de sustratos porosos de polietileno antes y después del prensado de conjuntos de electrodos según el ejemplo comparativo y el ejemplo de la presente invención.
[0042] La figura 4 es un gráfico que muestra los valores de resistencia medidos de celdas de tipo botón usando el ejemplo comparativo (antes y después del prensado) y el ejemplo (antes y después del prensado y después de la descarga de un polímero desde los poros) de la presente invención.
[0043] La figura 5 es un gráfico que muestra los resultados de medición de capacidad en el momento de 400 cargas y descargas usando el ejemplo comparativo (A) y el ejemplo (B) de la presente invención.
[0044] Mejor modo
[0045] Ahora, se describirán con detalle realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos de manera que las realizaciones preferidas de la presente invención pueden implementarse fácilmente por un experto en la técnica a la que pertenece la presente invención. Sin embargo, al describir el principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención con detalle, se omitirá una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en el presente documento cuando las mismas puedan complicar el contenido de la presente invención.
[0046] En el caso en el que se dice que una parte está conectada a otra parte en toda la memoria descriptiva, no sólo la una parte puede estar conectada directamente a la otra parte, sino que también, la una parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte a través de una parte adicional. Además, que se incluya un determinado elemento no significa que se excluyan otros elementos, sino que significa que tales elementos pueden incluirse adicionalmente a menos que se mencione lo contrario.
[0047] A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle la presente invención.
[0048] La figura 2 es una vista que muestra un método de fabricación de conjunto de electrodos según la presente invención en forma de diagrama.
[0049] En el método de fabricación de conjunto de electrodos según la presente invención, 1) un polímero soluble en una disolución de electrolito se disuelve en un disolvente fabricar una disolución 500 de polímero, y 2) los poros 310 de un sustrato 300 poroso separador que va a usarse como separador se llenan con la disolución 500 de polímero, tal como se muestra en la figura 2(a), para formar el sustrato 300 poroso separador que tiene los poros 310 llenos con la disolución de polímero, tal como se muestra en la figura 2(b).
[0050] Puede usarse cualquier material como polímero soluble en la disolución de electrolito siempre que el material sea un polímero que sea soluble en una disolución de electrolito mientras que no reacciona con otros materiales usados en una batería. El polímero soluble en la disolución de electrolito puede ser un polímero a base de PVdF. El polímero a base de PVdF puede ser uno de PVdF, PVdF-VDF, PVdF-HFP, PVdF-TFE, PVdF-TrFE-CTFE, y PVdF-TrFE-CFE o una mezcla de los mismos. El tamaño (peso molecular) y la razón de composición concreta del polímero no están limitados siempre que el polímero se disuelva en el disolvente para llenar los poros 310 del sustrato 300 poroso separador.
[0052] El disolvente puede ser un material distinto de una disolución de electrolito. Preferiblemente, el disolvente disuelve bien el polímero de manera que los poros 310 se llenan de manera uniforme con la disolución 500 de polímero. Puede usarse cualquier material como disolvente siempre que el material sea un disolvente que sea capaz de disolver el polímero y un material que tenga una reactividad más baja con el polímero que la disolución de electrolito. El disolvente puede ser un disolvente orgánico. Por ejemplo, uno cualquiera de un disolvente a base de hidrocarburo alifático, tal como pentano, hexano normal, octano, ciclopentano, o ciclohexano, un disolvente a base de hidrocarburo aromático, tal como benceno, tolueno, o xileno, un disolvente a base de aldehído, tal como furfural, un disolvente a base de cetona, tal como acetona, metil etil cetona, ciclopentanona, o ciclohexanona, un disolvente a base de éster, tal como acetato de butilo, acetato de etilo, acetato de metilo, propionato de butilo, acetato de monoetil éter de etilenglicol, acetato de monometil éter de propilenglicol, o diacetato de etilenglicol de acetato de 3-metoxibutilo, un disolvente a base de éter, tal como tetrahidrofurano, dioxano, o dimetil éter de etilenglicol, un disolvente a base de alcohol, tal como metanol, etanol, alcohol propílico normal, alcohol isopropílico, alcohol butílico, alcohol octílico, ciclohexanol, alcohol alílico, alcohol bencílico, cresol, o alcohol furfurílico, un disolvente a base de poliol, tal como glicerol, etilenglicol, o dietilenglicol, un disolvente a base de éter de alcohol, tal como monometil éter de etilenglicol, monoetil éter de etilenglicol, monobutil éter de etilenglicol, monometil éter de propilenglicol, o monobutil éter de dietilenglicol, y un disolvente polar aprótico, tal como N-metil-2-pirrolidona, dimetilsulfóxido, o dimetilformamida, o puede usarse una mezcla de dos o más de los mismos. Preferiblemente, se usa el disolvente a base de cetona, que no reacciona químicamente con el material a base de PVdF.
[0054] El disolvente se usa para representar de 10 partes en peso a 800 partes en peso, preferiblemente de 50 partes en peso a 300 partes en peso, basándose en 100 partes en peso del material polimérico.
[0056] La disolución 500 de polímero se fabrica disolviendo el polímero en el disolvente dentro de un intervalo de temperatura de 0 °C a 60 °C. En este momento, sólo pueden disolverse el polímero y el disolvente, o puede añadirse un material distinto del polímero y el disolvente, que está configurado para ayudar a que el polímero se disuelva bien en la disolución de electrolito en una etapa posterior mientras no reacciona con los poros 310 del sustrato 300 poroso separador, para fabricar la disolución 500 de polímero.
[0058] Cualquier sustrato poroso usado en una batería puede usarse como sustrato 300 poroso separador. Preferiblemente, se usa un sustrato poroso que tenga alta conductividad iónica. En este momento, cada uno de los poros 310 del sustrato 300 poroso separador generalmente tiene un diámetro de 0,01 |im a 10 |im, y el sustrato 300 poroso separador generalmente tiene un grosor de 5 |im a 300 |im. El sustrato 300 poroso separador puede incluir una resina a base de poliolefina (por ejemplo, polietileno, polipropileno, polibuteno, o poli(cloruro de vinilo)) o una mezcla o un copolímero de la misma, o puede incluir una resina, tal como poli(tereftalato de etileno), policicloolefina, poliéter sulfona, poliamida, poliimida, poliimida-amida, poliaramida, nailon, o politetrafluoroetileno. Entre los mismos, se usa preferiblemente la resina a base de poliolefina, puesto que la aplicabilidad de la resina a base de poliolefina debido a una suspensión para una capa de recubrimiento adicional que incluye un material inorgánico es alta y se reduce el grosor de la resina a base de poliolefina, mediante lo cual se aumenta el porcentaje de una capa de material activo de electrodo en la batería y, por tanto, la capacidad por volumen unitario del mismo. En este momento, en el caso en el que un electrolito sólido, tal como a polímero, se usa como electrolito, el electrolito sólido también puede servir como separador.
[0060] El separador puede estar realizado de sólo el sustrato poroso, o al menos una superficie del sustrato poroso puede estar recubierta con un material inorgánico para fabricar el separador. El separador descrito en la memoria descriptiva de la presente invención abarca tanto el caso en el que el separador está realizado de sólo el sustrato poroso como el caso en el que al menos una superficie del sustrato poroso está recubierta con un material inorgánico para fabricar el separador. En los dibujos de la presente invención, sin embargo, sólo se muestra por conveniencia el sustrato 300 poroso separador que usa sólo el sustrato poroso.
[0062] La disolución de polímero se aplica al sustrato 300 poroso separador, tal como se muestra en la figura 2(a), de manera que los poros 310 del sustrato 300 poroso separador se llenan con la disolución de polímero debido a la gravedad o la difusión. Alternativamente, el sustrato 300 poroso separador puede impregnarse con la disolución de polímero de manera que los poros 310 del sustrato 300 poroso separador se llenan con el polímero.
[0064] En el caso en el que se aplica la disolución 500 de polímero para llenar los poros 310, es preferible que la disolución 500 de polímero tengan una viscosidad predeterminada o mayor. En el caso en el que la viscosidad de la disolución 500 de polímero sea baja, la disolución 500 de polímero pasa a través del sustrato 300 poroso separador antes de distribuirse de manera uniforme en los poros 310, mediante lo cual no es posible lograr el objeto de la presente invención. Por consiguiente, la disolución 500 de polímero tiene preferiblemente una viscosidad de un nivel predeterminado o más. En el caso en el que la disolución 500 de polímero se aplica al sustrato 300 poroso separador, el tiempo de aplicación es preferiblemente de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 2 horas, aunque el tiempo puede cambiarse dependiendo de la viscosidad de la disolución 500 de polímero, el peso molecular del polímero, la razón de mezclado del polímero, etc. En el caso en el que el tiempo de aplicación es menor de 5 minutos, la disolución 500 de polímero no se distribuye de manera uniforme en los poros 310. En el caso en el que el tiempo de aplicación supera 2 horas, se alarga demasiado el tiempo de procesamiento, lo que es ineficiente.
[0065] En el caso en el que el sustrato 300 poroso separador se impregna con la disolución 500 de polímero para llenar los poros 310, es preferible que el sustrato 300 poroso separador se remoje en un recipiente que contiene la disolución 500 de polímero durante de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 10 minutos.
[0066] Puede realizarse una etapa de secado del sustrato 300 poroso separador después de llenar los poros 310 del sustrato 300 poroso separador con la disolución 500 de polímero.
[0067] La etapa de secado puede cambiarse dependiendo del disolvente que se use y del método de llenado de los poros. Como ejemplo, la etapa de secado puede realizarse en una cámara de calentamiento o un horno de vacío a una temperatura de 50 °C a 100 °C. Por ejemplo, el secado usando aire templado, aire caliente o aire de baja humedad, secado a vacío o secado basado en radiación infrarroja (lejana) o de haz de electrones puede usarse como método de secado. Además, puede usarse un método para dejar el sustrato poroso separador a temperatura ambiente de manera que el disolvente residual se volatilice desde la superficie del sustrato poroso separador. Pueden considerarse condiciones que tienen un intervalo de temperatura de 10 °C a 35 °C y una humedad relativa del 40 % o menos. El secado se realiza generalmente dentro de un intervalo de 30 segundos a 24 horas, aunque el tiempo de secado no está particularmente definido. Después del procedimiento de secado, puede realizarse adicionalmente un proceso de enfriamiento. En el proceso de enfriamiento, el sustrato poroso separador puede enfriarse lentamente hasta temperatura ambiente.
[0068] En el caso en el que se aplique la disolución 500 de polímero para llenar los poros 310 del sustrato 300 poroso separador con la misma, puede retirarse la disolución 500 de polímero aplicada y luego puede realizarse la etapa de secado, o la etapa de secado puede realizar sin retirar la disolución 500 de polímero aplicada. En el caso en el que el sustrato 300 poroso separador se impregna con la disolución 500 de polímero para llenar los poros 310, por otro lado, es preferible que el sustrato 300 poroso separador se seque en el estado en el que el sustrato 300 poroso separador se impregna con la disolución 500 de polímero.
[0069] Después de la etapa de llenado de los poros 310 del sustrato 300 poroso separador con la disolución 500 de polímero, puede realizarse una etapa de recubrimiento adicional de al menos una superficie del sustrato 300 poroso separador. Una capa de recubrimiento formada a través del recubrimiento puede incluir un material orgánico y/o un material inorgánico para mejorar la resistencia al calor del separador. La capa de recubrimiento puede incluir además un retardante de la llama.
[0070] El material inorgánico usado para la capa de recubrimiento no está particularmente restringido siempre que el material inorgánico mejore la resistencia al calor del separador, forme poros adicionales, proporcione un grosor uniforme a la capa de recubrimiento y no experimente oxidación y/o reducción dentro de un intervalo de tensión de funcionamiento de una batería secundaria a la que se aplica la presente invención. Particularmente, en el caso en el que se usan partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones, puede mejorarse la conductividad iónica de un dispositivo electroquímico, mediante lo cual puede mejorarse el rendimiento del dispositivo electroquímico. Además, en el caso en el que se usan partículas inorgánicas que tienen alta permitividad como partículas inorgánicas, el grado de disociación de la sal de electrolito, por ejemplo, sal de litio, en un electrolito líquido puede aumentarse, mediante lo cual puede mejorarse la conductividad iónica de la disolución de electrolito. En los últimos años, también se ha usado un hidróxido metálico o un hidróxido de óxido metálico como material inorgánico para mejorar la retardancia de la llama, aunque se usaba principalmente alúmina (AhOa) como material inorgánico. Además, un óxido metálico puede mezclarse adicionalmente en la capa de recubrimiento además del hidróxido metálico o el hidróxido de óxido metálico.
[0071] La porosidad de la capa de recubrimiento puede oscilar desde el 10 % hasta el 90 %, preferiblemente desde el 30 % hasta el 50 %. Teniendo en cuenta el objeto de formar una capa de recubrimiento que tiene un grosor uniforme y porosidad apropiada, D50 puede tener un intervalo de 50 nm a 2,0 |im, aunque el tamaño de partícula del material orgánico y/o el material inorgánico no está particularmente restringido.
[0072] El contenido del material inorgánico puede ser de 50 partes en peso a 95 partes en peso, específicamente de 60 partes en peso a 95 partes en peso, basándose en 100 partes en peso del contenido sólido total de la capa de recubrimiento. En el caso en el que el contenido del material inorgánico sea inferior a 50 partes en peso basándose en 100 partes en peso del contenido sólido total de la capa de recubrimiento, el contenido de un aglutinante es demasiado grande, mediante lo cual se reduce el número de espacios vacíos formados entre partículas inorgánicas, con el resultado de que pueden reducirse el tamaño de poro y la porosidad y, por tanto, puede reducirse adicionalmente el rendimiento de la batería, lo que no es deseable. En el caso en el que el contenido del material inorgánico sea mayor de 90 partes en peso basándose en 100 partes en peso del contenido sólido total de la capa de recubrimiento, el contenido de un aglutinante es demasiado pequeño, mediante lo cual la fuerza de adhesión entre las partículas inorgánicas puede reducirse, con el resultado de que las propiedades mecánicas del separador pueden reducirse, lo que también es indeseable.
[0074] La capa de recubrimiento puede incluir un aglutinante. El aglutinante sirve para fijar de manera estable el material orgánico y/o el material inorgánico a la superficie del sustrato 300 poroso separador. Por ejemplo, el aglutinante puede ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno, poli(fluoruro de vinilideno)-tricloroetileno, poli(metacrilato de metilo), poli(acrilato de butilo), poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, poli(acetato de vinilo), polietileno-co-acetato de vinilo, poli(óxido de etileno), poliarilato, acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, acetato-propionato de celulosa, cianoetilpululano, cianoetilpoli(alcohol vinílico), cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, carboximetilcelulosa, ácido tánico, y un compuesto que tenga un gran número de grupos OH que existen en una molécula, como ácido tánico, o una mezcla de dos o más de los mismos.
[0076] La capa de recubrimiento puede incluir además un dispersante para mejorar adicionalmente la dispersabilidad del material orgánico y/o el material inorgánico. El dispersante sirve para mantener el estado en el que el material orgánico y/o el material inorgánico se dispersan de manera uniforme en el aglutinante en el momento de fabricar una suspensión de capa de recubrimiento, y puede usarse al menos uno seleccionado de entre poliamina soluble en aceite, un compuesto de amina soluble en aceite, ácido graso, alcohol graso y éster de sorbitano de ácido graso. Específicamente, puede usarse una sal de ácido carboxílico de amida de poliamina de alto peso molecular como dispersante. El contenido del dispersante puede ser de 0,2 partes en peso a 10 partes en peso basándose en 100 partes en peso del material orgánico y/o el material inorgánico. En el caso en el que el dispersante se incluya para tener en cuenta menos de 0,2 partes en peso, se precipita fácilmente el material inorgánico. En el caso en el que se incluye el dispersante para tener cuenta más de 10 partes en peso, por otro lado, se reduce la fuerza de adhesión de la capa de recubrimiento al sustrato 300 poroso separador, o el dispersante reacciona con la disolución de electrolito en el momento de fabricar una batería secundaria, mediante lo cual se generan impurezas.
[0078] El recubrimiento puede realizarse usando un método para formar una suspensión, distribuir la suspensión sobre el sustrato poroso separador y dispersar de manera uniforme la suspensión usando una rasqueta, un método de colada por boquilla, un método de recubrimiento de coma o un método de serigrafía. Además, puede formarse una suspensión sobre un sustrato independiente, y la suspensión puede unirse al sustrato poroso usando un método de prensado o laminación. En este momento, el grosor de la capa de recubrimiento final puede ajustarse ajustando la concentración de la disolución o el número de veces de recubrimiento. Además, el recubrimiento puede realizarse usando un método de aplicación de una disolución de dispersión en línea. La disolución de dispersión en línea puede aplicarse varias veces para obtener un recubrimiento final o una capa retardante de la llama que tiene un grosor deseado.
[0080] La etapa de recubrimiento puede realizarse antes de la etapa de secado o puede realizarse después de la etapa de secado. En el caso en el que la etapa de recubrimiento se realice después de la etapa de secado, puede realizarse adicionalmente una etapa de secado independiente.
[0082] 3) Puede realizarse una etapa de prensado de una pila que incluye el sustrato 300 poroso separador (figura 2(b)) obtenido en la etapa de llenado de los poros 310 con la disolución 500 de polímero y los electrodos, tal como se muestra en la figura 2 (c).
[0084] Un electrodo 100 positivo y un electrodo 200 negativo que se usan en la batería pueden usarse como electrodos.
[0085] La pila, en la que se apilan secuencialmente el electrodo 100 positivo, el sustrato 300 poroso separador, y el electrodo 200 negativo, puede prensarse a alta temperatura y alta presión 400 usando un aparato de prensa de alta presión. Preferiblemente, la presión en el momento del prensado es de 3 MPa a 20 MPa y la temperatura en el momento del prensado es de 50 °C a 100 °C, aunque la temperatura y la presión en el momento del prensado no están particularmente restringidas siempre que el sustrato 300 poroso separador, que se usará como separador, y los electrodos 100 y 200 no están separados entre sí. La pila puede incluir una capa de resistencia al calor. La capa de resistencia al calor puede estar ubicada entre cada electrodo y el sustrato 300 poroso separador. La capa de resistencia al calor puede incluir una carga inorgánica, un aglutinante, y un espesante. La razón en peso P del aglutinante con respecto al espesante (aglutinante/espesante) de la capa de resistencia al calor es P < 7,2.
[0087] Se usa preferiblemente un material que tiene alta resistencia a un calor anómalo generado por una batería y es electroquímicamente estable cuando se usa normalmente la batería como carga inorgánica. Por ejemplo, puede usarse como carga inorgánica al menos uno seleccionado del grupo que consiste en alúmina (AhOa) alúmina hidratada (por ejemplo, boehmita (AhO<3>■ H<2>O)), zircona (ZrO<2>), magnesia (MgO), hidróxido de aluminio (Al(OH)<3>), hidróxido de magnesio (Mg(OH)<2>), y carbonato de magnesio (MgCO<3>).
[0088] El aglutinante no está restringido siempre que sea posible unir materiales, y puede usarse como aglutinante al menos uno seleccionado del grupo que consiste en una resina de base acrílica, caucho de estireno-butadieno, una resina a base de poliolefina, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno), poliacrilonitrilo, poli(metacrilato de metilo), y poli(ácido acrílico).
[0089] Puede usarse como espesante Al menos uno seleccionado del grupo que consiste en carboximetilcelulosa, metilcelulosa, poli(ácido acrílico), y poli(óxido de etileno). El espesante, que es un componente configurado para proporcionar viscosidad a la capa de resistencia al calor, puede no incluirse en la capa de resistencia al calor dependiendo de la clase del aglutinante y la carga inorgánica y la extensión del disolvente.
[0090] Una disolución de electrolito primaria se inyecta en la pila prensada para descargar la disolución 500 de polímero en los poros 310 del sustrato 300 poroso separador al exterior, tal como se muestra en la figura 2(d). En la etapa de inyectar la disolución de electrolito primaria, la pila puede estar en el estado de estar recibida en una carcasa de batería, o puede estar en el estado de no estar recibida en la carcasa de batería.
[0091] En el caso en el que la pila está recibida en la carcasa de batería, la carcasa de batería puede estar dotada de un puerto de descarga de disolución de electrolito. En el caso en el que la pila no esté recibida en la carcasa de batería, la pila prensada puede remojarse en un recipiente que contiene la disolución de electrolito primaria, y luego sólo la pila puede estar recibida en la carcasa de batería.
[0092] La etapa de descargar la disolución 500 de polímero al exterior se realiza para descargar la disolución 500 de polímero que llena los poros 310 del sustrato 300 poroso separador al exterior sin afectar a la función de la batería. Preferiblemente, la pila se impregna con la disolución de electrolito primaria durante de 5 minutos a 2 horas.
[0093] Un medio configurado para descargar la disolución 500 de polímero al exterior sin dañar el sustrato 300 poroso separador puede añadirse para descargar la disolución 500 de polímero en los poros 310 del sustrato 300 poroso separador al exterior. Puede añadirse un medio configurado para aplicar vibración al separador que incluye el sustrato 300 poroso separador o para mover la disolución de electrolito primaria, con el que se impregna el separador que incluye el sustrato 300 poroso separador, usando ondas ultrasónicas. Como resultado, puede retirarse más fácilmente la disolución 500 de polímero de los poros 310.
[0094] La disolución de electrolito primaria puede estar compuesta por una disolución de electrolito no acuoso y sal de litio. Un disolvente orgánico no acuoso se usa como disolución de electrolito no acuoso. Sin embargo, la presente invención no se limita al mismo.
[0095] Puede usarse como disolvente orgánico no acuoso un disolvente orgánico no prótico, tal como N-metil-2-pirrolidinona, carbonato de propileno, carbonato de etileno, carbonato de butileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, gamma-butirolactona, 1,2-dimetoxietano, tetrahidroxi Franc, 2-metiltetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, 1,3-dioxolano, formamida, dimetilformamida, dioxolano, acetonitrilo, nitrometano, formiato de metilo, acetato de metilo, triéster de ácido fosfórico, trimetoximetano, un derivado de dioxolano, sulfolano, metilsulfolano, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, un derivado de carbonato de propileno, un derivado de tetrahidrofurano, éter, propionato de metilo, o propionato de etilo.
[0096] La sal de litio es un material que es fácilmente soluble en la disolución de electrolito no acuoso. Por ejemplo, puede usarse como sal de litio LiCl, LiBr, LiI, LiClO<4>, LiBF<4>, LÍB<10>CÍ<10>, LiPF6, LiCF<3>SO<3>, LiCF<3>CO<2>, LiAsF6, LiSbFa, LiAlCU, CH<3>SO<3>Li, CF<3>SO<3>Li, (CF<3>SO<2>)<2>NLi, cloroborano de litio, ácido carboxílico alifático inferior de litio, tetrafenilborato de litio, o imida.
[0097] 5) A etapa de inyectar una disolución de electrolito secundaria en la pila se realiza después de la etapa de inyectar la disolución de electrolito primaria en la pila.
[0098] La etapa de inyectar la disolución de electrolito secundaria se realiza después de recibirse la pila en la carcasa de batería, tal como se muestra en la figura 2(e). La etapa de recibir la pila en la carcasa de batería puede realizarse antes de la etapa mostrada en la figura 2(d). Después de inyectarse la disolución de electrolito secundaria, puede realizarse la carga y descarga inicial en el estado en el que la carcasa de batería está completa o temporalmente sellada herméticamente o en el estado en el que la carcasa de batería no está sellada herméticamente.
[0099] La disolución de electrolito secundaria puede ser un material que puede mezclarse con la disolución de electrolito primaria. Además, la disolución de electrolito primaria y la disolución de electrolito secundaria pueden ser el mismo material.
[0100] La disolución de electrolito secundaria puede estar compuesta por una disolución de electrolito no acuoso y sal de litio. Un disolvente orgánico no acuoso se usa como disolución de electrolito no acuoso. Sin embargo, la presente invención no se limita al mismo.
[0101] Puede usarse como disolvente orgánico no acuoso un disolvente orgánico no prótico, tal como N-metil-2 pirrolidinona, carbonato de propileno, carbonato de etileno, carbonato de butileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, gamma-butirolactona, 1,2-dimetoxietano, tetrahidroxi Franc, 2-metiltetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, 1,3-dioxolano, formamida, dimetilformamida, dioxolano, acetonitrilo, nitrometano, formiato de metilo, acetato de metilo, triéster de ácido fosfórico, trimetoximetano, un derivado de dioxolano, sulfolano, metilsulfolano, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, un derivado de carbonato de propileno, un derivado de tetrahidrofurano, éter, propionato de metilo, o propionato de etilo.
[0102] La sal de litio es un material que es fácilmente soluble en la disolución de electrolito no acuoso. Por ejemplo, puede usarse como sal de litio LiCl, LiBr, LiI, LiClO<4>, LiBF<4>, LÍB<10>CÍ<10>, LiPF6, LiCF<3>SO<3>, LiCF<3>CO<2>, LiAsF6, LiSbFa, LiAlCU, CH<3>SO<3>Li, CF<3>SO<3>Li, (CF<3>SO<2>)<2>NLi, cloroborano de litio, ácido carboxílico alifático inferior de litio, tetrafenilborato de litio, o imida.
[0103] Además, para mejorar las características de carga y descarga y retardancia de la llama, por ejemplo, piridina, fosfito de trietilo, trietanolamina, éter cíclico, etilendiamina, n-glima, triamida hexafosfórica, derivados de nitrobenceno, azufre, tinte de quinona-imina, oxazolidinona N-sustituida, imidazolidina N,N-sustituida, dialquil éter de etilenglicol, sal de amonio, pirrol, 2-metoxietanol, tricloruro de aluminio, o similares pueden añadirse a la disolución de electrolito no acuoso. Dependiendo de las circunstancias, para conferir incombustibilidad a la misma, la disolución de electrolito no acuoso puede incluir además un disolvente que contiene halógeno, tal como tetracloruro de carbono o trifluoruro de etileno. Además, para mejorar las características de retención a alta temperatura a la misma, la disolución de electrolito no acuoso puede incluir adicionalmente gas de dióxido de carbono. Además, pueden incluirse adicionalmente carbonato de fluoroetileno (FEC) y propenosultona (PRS).
[0104] En el caso en el que se apile un electrolito sólido, como una batería, en lugar del separador que incluye el sustrato 300 poroso separador según la presente invención, puede no inyectarse la disolución de electrolito secundaria. A continuación en el presente documento, se describirá la presente invención con referencia al siguiente ejemplo. El ejemplo se proporciona sólo para una comprensión más fácil de la presente invención y no debe considerarse como limitativo del alcance de la presente invención.
[0105] En el siguiente ejemplo y ejemplo comparativo, se usaron un electrodo positivo obtenido recubriendo una suspensión, que era una mezcla de LiCoO<2>, como material activo de electrodo positivo, poli(fluoruro de vinilideno) (PVdF), como aglutinante, y carbono, como agente conductor, en una lámina de aluminio y un electrodo negativo obtenido recubriendo una suspensión, que era una mezcla de grafito, como material activo de electrodo negativo, y caucho de estireno-butadieno, como aglutinante, en cobre, se usó un sustrato poroso de polietileno como sustrato poroso separador, y no se formó una capa de recubrimiento independiente en el sustrato poroso separador.
[0106] <Ejemplo>
[0107] En el ejemplo de la presente invención, se fabricó un conjunto de electrodos según la presente invención a través de las siguientes etapas.
[0108] ® Se disolvió PVdF-HFP en acetona, como disolvente a base de cetona, para fabricar una disolución de polímero. @ Se aplicó la disolución de polímero a un sustrato poroso de polietileno, como separador, durante 10 minutos y luego se secó.
[0109] @ Se recubrió el separador de la etapa @ con partículas de óxido de aluminio que tenían un D50 de 50 nm a 2,0 |im.
[0110] @ Se apiló el separador recubierto de la etapa @ con un electrodo positivo y un electrodo negativo, y se prensó la pila a una presión de aproximadamente 19,61 MPa (200 kgf/cm2) y una temperatura de 50 °C usando un aparato de prensa de alta presión.
[0111] <Ejemplo comparativo>
[0112] En el ejemplo comparativo proporcionado para comparación con la presente invención, se excluyeron las etapas de fabricación y aplicación de una disolución de polímero, que corresponde a las etapas ® y @ de la presente invención.
[0113] <Ejemplo experimental 1>
[0114] Se midieron los grosores de los conjuntos de electrodos según el ejemplo y el ejemplo comparativo antes del prensado y después del prensado usando el aparato de prensa de alta presión. Se midió sólo el grosor de una porción de poros del sustrato poroso de polietileno a través de fotografías de microscopio electrónico de muestras antes y después del prensado. Se muestran fotografías con 2500x de las superficies de las muestras medidas usando un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FE-SEM) (microscopio electrónico de barrido Hitachi S-4800) en las figuras 3a a 3d. Las figuras 3a a 3d son fotografías de microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FE-SEM) con 2500x que muestran las superficies de sustratos porosos de polietileno antes y después de prensar los conjuntos de electrodos según el ejemplo comparativo y el ejemplo de la presente invención. En este caso, A indica un ejemplo comparativo, y B indica un ejemplo. Las figuras 3a y 3b son fotografías antes del prensado, y las figuras 3c y 3d son fotografías después del prensado. Se midieron sólo los grosores de los sustratos porosos de polietileno, y los promedios de los valores medidos se muestran en la tabla 1 a continuación.
[0115] <Ejemplo experimental 2>
[0116] Se midieron los pesos por área unitaria de los conjuntos de electrodos según el ejemplo y el ejemplo comparativo antes del prensado y después del prensado usando el aparato de prensa de alta presión. Los valores medidos se muestran en la tabla 1 a continuación.
[0117] <Ejemplo experimental 3>
[0118] Se midió la permeabilidad al aire (número de Gurley) de cada uno de los conjuntos de electrodos según el ejemplo y el ejemplo comparativo usando el método de la norma ASTM D726-94. En este caso, se midió la permeabilidad al aire (número de Gurley), que es la resistencia al flujo de aire, usando un densímetro de Gurley. En este caso, un valor de permeabilidad al aire se expresa en tiempo (segundos) tomado hasta que 100 cm3 de aire pasa a través de una sección de 1 mm2 de cada uno de los conjuntos de electrodos fabricados según el ejemplo y el ejemplo comparativo bajo una presión de 12,2 pulgadas.H<2>O, es decir, tiempo de permeación de aire. Los resultados de la misma se muestran en la tabla 1 a continuación.
[0119] [Tabla 1]
[0122]
[0124] Tal como se muestra en la tabla 1 anterior, cuando se compara el ejemplo comparativo antes y después del prensado entre sí, el grosor del ejemplo comparativo se redujo en aproximadamente el 7 %, y se aumentó el tiempo tomado hasta que 100 cm3 de aire pasa a través del ejemplo comparativo. En cambio, puede observarse que, en la presente invención, no hubo ningún cambio ni en el grosor ni en la permeabilidad al aire.
[0125] Tanto en el ejemplo comparativo como el ejemplo, no hubo ningún cambio en el peso por área unitaria antes y después del prensado. El motivo por el que el peso por área unitaria del ejemplo fue de aproximadamente 100 veces el peso por área unitaria del ejemplo comparativo es que los poros del sustrato poroso separador del ejemplo se llenaron con la disolución de polímero. En el caso en el que los tamaños de los poros del ejemplo se cambian mediante prensado, hay una diferencia en el peso del ejemplo antes y después del prensado. Tal como puede observarse a partir de la tabla 1 anterior, no hubo ninguna diferencia en el peso del ejemplo antes y después del prensado. Por consiguiente, puede observarse indirectamente que, en el conjunto de electrodos según la presente invención, se mantienen la forma y el tamaño de los poros antes del prensado.
[0126] En el ejemplo comparativo, no hubo ninguna diferencia en el peso por área unitaria incluso aunque el grosor del mismo se redujo después del prensado. El motivo para esto es que los poros del ejemplo comparativo se llenaron con aire y que el cambio en la cantidad de aire debido a la disminución de grosor fue sustancialmente muy pequeño. El motivo por el que el número de Gurley, que indica la permeabilidad al aire, fue mayor en el ejemplo es que el movimiento del aire se retrasó debido a la disolución de polímero que llenaba los poros del sustrato poroso separador según el ejemplo.
[0127] Se reveló que la permeabilidad al aire del ejemplo según la presente invención no era buena, en comparación con el ejemplo comparativo. Sin embargo, esto se provoca por la disolución de polímero. Puede observarse a partir de los resultados de la tabla anterior que el grosor y las propiedades físicas de los poros del sustrato poroso según el ejemplo de la presente invención no cambiaron incluso después del prensado.
[0128] Las figuras 3a a 3d son fotografías de microscopio electrónico que muestran los conjuntos de electrodos según el ejemplo comparativo y el ejemplo de la presente invención antes y después del prensado usando el aparato de prensa de alta presión. Las figuras 3a a 3d muestran principalmente los sustratos porosos. En las figuras 3a a 3d, A indica fotografías del ejemplo comparativo, y B indica fotografías del ejemplo. Antes del prensado se indica mediante “Antes de la laminación”, y después del prensado se indica mediante “Después de la laminación”. Los valores numéricos mostrados en las figuras 3a a 3d indican los grosores medidos de sólo los sustratos porosos. Los valores mostrados en la tabla 1 indican los promedios de los grosores de sólo los sustratos porosos.
[0129] El grosor del sustrato poroso según la presente invención antes del prensado es de 7 |im. Tal como puede observarse a partir de las figuras 3a a 3d, los grosores del sustrato poroso según el ejemplo comparativo antes y después del prensado son diferentes entre sí. el grosor de una porción delgada (una porción muy prensada) del sustrato poroso prensado es de 4,5 |im, y el grosor de una porción gruesa (una porción no prensada) del sustrato poroso prensado es de 7 |im. Por consiguiente, puede observarse que el sustrato poroso estaba muy deformado y que el cambio del sustrato poroso no era uniforme.
[0130] En cambio, puede observarse que hubo un cambio pequeño entre los grosores del sustrato poroso según el ejemplo de la presente invención antes y después del prensado y que el grosor del sustrato poroso fue muy uniforme. El grosor del sustrato poroso según el ejemplo medido después del prensado fue de 6,9 |im, que es muy similar al grosor del sustrato poroso antes del prensado, que fue de 7 |im. Puede observarse que fue un pequeño cambio en el sustrato poroso del conjunto de electrodos según la presente invención antes y después del prensado y que el sustrato poroso también era uniforme.
[0131] <Ejemplo experimental 4>
[0132] En el ejemplo experimental 4, se fabricaron celdas de tipo botón usando los conjuntos de electrodos según el ejemplo y el ejemplo comparativo, y se midieron los valores de impedancia de las celdas de tipo botón en condiciones de una frecuencia de 300.000 Hz a 0,1 Hz y una amplitud de CA de 10 mA usando un dispositivo EIS de Solartron Analytical. La figura 4 muestra valores de resistencia, entre los resultados. La figura 4 es un gráfico que muestra valores de resistencia medidos de celdas de tipo botón usando el ejemplo comparativo (antes y después del prensado) y el ejemplo (antes y después del prensado y después de la descarga del polímero desde los poros) de la presente invención.
[0133] En un conjunto de electrodos, un electrodo positivo y un electrodo negativo se apilan en un separador, y luego se realiza la laminación del mismo. Para confirmar el efecto según la presente invención, sin embargo, los conjuntos de electrodos según el ejemplo y los ejemplos comparativos se midieron usando diversos métodos.
[0134] B: Para retirar la disolución de polímero que llena los poros del conjunto de electrodos según el ejemplo, carbonato de propileno, que es una disolución de electrolito primaria, se inyectó para descargar PVdF-HFP ubicado en los poros del separador al exterior, y una segunda disolución de electrolito, que está elaborada del mismo material que la disolución de electrolito primaria, se inyectó para fabricar una celda de tipo botón.
[0135] B”: Se fabricó una celda de tipo botón usando el conjunto de electrodos según el ejemplo, y se usó carbonato de propileno como disolución de electrolito. En comparación con B, no hay ninguna etapa de retirada de la disolución de polímero usando una disolución de electrolito primaria.
[0136] B': En comparación con B”, sólo hay una diferencia en el hecho de que no se prensó el conjunto de electrodos según el ejemplo.
[0137] A”: En comparación con B”, sólo hay una diferencia en el hecho de que se usó el conjunto de electrodos según el ejemplo comparativo.
[0138] A': En comparación con B', sólo hay una diferencia en el hecho de que se usó el conjunto de electrodos según el ejemplo comparativo.
[0139] Haciendo referencia a la figura 4, puede observarse que, en el ejemplo comparativo, el valor de resistencia de la batería se cambió desde 0,53 Q (antes del prensado) hasta 0,57 Q (después del prensado), mediante lo cual hubo una gran diferencia; sin embargo, en la presente invención, el valor de resistencia de la batería antes del prensado, que fue de 0,55 Q, y el valor de resistencia de la batería después del prensado, que fue de 0,55 Q, son iguales entre sí.
[0140] En el caso de B, en el que la disolución de electrolito primaria se usó para retirar el material polimérico en los poros, el valor de resistencia después del prensado fue de 0,53 Q, que es igual al valor de resistencia (A') en el estado inicial en el que no había ningún material polimérico en los poros y no se realizó el prensado. Como resultado, puede observarse que, en el caso en el que se usa el método de fabricación de conjunto de electrodos según la presente invención, las propiedades físicas del sustrato poroso no se cambiaron sustancialmente.
[0141] <Ejemplo experimental 5>
[0142] Las celdas de tipo botón según B y A” se cargaron hasta 0,5 C y 1,1 V a 23 °C, y se cargaron hasta 3,0 V a una corriente constante de 1 C. De esta manera, se realizaron la carga y descarga 400 veces, y se midieron las capacidades cada 50 ciclos. Los resultados se muestran en la figura 5.
[0143] La figura 5 es un gráfico que muestra los resultados de medición de capacidad en el momento de 400 cargas y descargas usando el ejemplo comparativo (A) y el ejemplo (B) de la presente invención.
[0144] Tal como se muestra en la figura 5, puede observarse que la tasa de retención de capacidad de la batería según el ejemplo de la presente invención fue mayor que la tasa de retención de capacidad de la batería según el ejemplo comparativo. Esto sugiere indirectamente que la porosidad del separador se mantiene de manera uniforme y que la distorsión del separador es pequeña.
[0145] Aunque los detalles específicos de la presente invención se han descrito con detalle, los expertos en la técnica apreciarán que la descripción detallada de la misma da a conocer sólo realizaciones preferidas de la presente invención y, por tanto, no limita el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversos cambios y modificaciones, sin apartarse de la categoría y la idea técnica de la presente invención, y resultará obvio de manera que tales cambios y modificaciones están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0146] Descripción de números de referencia
[0147] 100: Electrodo positivo
[0148] 200: Electrodo negativo
[0149] 300: Sustrato poroso separador
[0150] 310: Poros
[0151] 400: Prensado
[0152] 500: Disolución de polímero
[0153] Aplicabilidad industrial
[0154] Tal como resulta evidente a partir de la descripción anterior, en un método de fabricación de conjunto de electrodos según la presente invención, los poros de un sustrato poroso separador que va a usarse como separador se llenan con una disolución de polímero en etapas de apilamiento y prensado de electrodos y el separador y, por tanto, la forma o el volumen de los poros no se cambia. Por consiguiente, la porosidad del separador después de fabricarse un conjunto de electrodos es similar a la porosidad del separador antes del apilamiento. Como resultado, una batería que incluye el conjunto de electrodos según la presente invención tiene alta conductividad iónica y un excelente rendimiento.
[0155] En el caso en el que se usa el método de fabricación de conjunto de electrodos según la presente invención, por tanto, es posible proporcionar un conjunto de electrodos que es económico, simple, y muy mejorado en cuanto al rendimiento y la vida útil del mismo.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES
i. Método de fabricación de conjunto de electrodos que comprende:
1) disolver un polímero soluble en una disolución de electrolito en un disolvente para fabricar una disolución de polímero;
2) llenar los poros de un sustrato poroso separador que va a usarse como separador con la disolución de polímero de la etapa 1);
3) fabricar una pila que comprende el separador de la etapa 2) y electrodos mediante prensado;
4) inyectar una disolución de electrolito primaria en la pila de la etapa 3) para descargar la disolución de polímero en los poros del sustrato poroso separador al exterior; y
5) inyectar una disolución de electrolito secundaria en la pila de la etapa 4).
2. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que el disolvente de la etapa 1) no es una disolución de electrolito.
3. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que el llenado de los poros del sustrato poroso con la disolución de polímero de la etapa 2) comprende aplicar la disolución de polímero al sustrato poroso o impregnar el sustrato poroso con la disolución de polímero.
4. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, que comprende además secar el sustrato poroso después de la etapa 2).
5. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, que comprende además recubrir adicionalmente al menos una superficie del sustrato poroso después de la etapa 2).
6. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que el apilamiento se realiza de modo que se incluya una capa de resistencia al calor en la etapa 3).
7. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que el prensado de la etapa 3) se realiza a una presión de 3 MPa a 20 MPa y una temperatura de 50 °C a 100 °C.
8. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que la disolución de electrolito primaria y la disolución de electrolito secundaria pueden mezclarse entre sí.
9. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que la disolución de electrolito primaria y la disolución de electrolito secundaria son idénticas entre sí.
10. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en el que
el polímero soluble en la disolución de electrolito en la etapa 1) es un polímero a base de PVdF, y el disolvente es un disolvente orgánico.
11. Método de fabricación de conjunto de electrodos según la reivindicación 1, que comprende además realizar una carga y descarga inicial después de la etapa 5).
12. Conjunto de electrodos fabricado mediante el método de fabricación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Dispositivo electroquímico que comprende el conjunto de electrodos según la reivindicación 12.
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