ES3054961T3 - Stack type electrode assembly comprising electrode with insulation layer and lithium secondary battery comprising same - Google Patents

Stack type electrode assembly comprising electrode with insulation layer and lithium secondary battery comprising same

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ES3054961T3
ES3054961T3 ES19908076T ES19908076T ES3054961T3 ES 3054961 T3 ES3054961 T3 ES 3054961T3 ES 19908076 T ES19908076 T ES 19908076T ES 19908076 T ES19908076 T ES 19908076T ES 3054961 T3 ES3054961 T3 ES 3054961T3
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Abstract

La presente invención se refiere a un conjunto de electrodos y a una batería secundaria de litio que lo comprende. El conjunto de electrodos presenta una forma laminada que comprende un electrodo, un separador y un contraelectrodo. Tanto el electrodo como el contraelectrodo incluyen una pestaña que se extiende desde un colector de corriente; las cuatro superficies del electrodo, incluida la superficie desde la que se extiende la pestaña, son mayores que las del contraelectrodo, de modo que el electrodo presenta partes expuestas; y se forma una capa aislante en la pestaña y en el borde del electrodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Conjunto de electrodos de tipo pila que comprende un electrodo con una capa aislante y una batería secundaria de litio que comprende el mismo
[0003] Campo técnico
[0004] La presente divulgación se refiere a un conjunto de electrodos de tipo pila que incluye un electrodo con una capa aislante formada sobre el mismo, y a una batería secundaria de litio que incluye el mismo.
[0005] Antecedentes de la técnica
[0006] Ante el rápido aumento del uso de combustibles fósiles, existe una creciente demanda de usar energías alternativas o energías limpias. Como parte de esta tendencia, la mayoría de los esfuerzos de investigación activos se han concentrado en los campos de la generación y el almacenamiento de energía que usan la electroquímica.
[0007] Ahora, un ejemplo típico de elementos electroquímicos que usan tal energía electroquímica incluye una batería secundaria, y su uso se ha expandido gradualmente en una amplia gama de campos.
[0008] Recientemente, con gran progreso y creciente demanda del desarrollo tecnológico de dispositivos portátiles tales como ordenadores portátiles, teléfonos portátiles, cámaras y similares, también ha habido una demanda creciente rápidamente de baterías secundarias como fuente de energía. De tales baterías secundarias, se han realizado muchos estudios sobre baterías secundarias de litio que son respetuosas con el medio ambiente y presentan características de alta carga y descarga, así como características de larga vida útil. Además, tales baterías secundarias de litio se han comercializado y usado ampliamente.
[0009] Un conjunto de electrodos incorporado en una carcasa de batería es un elemento de generación de energía capaz de cargarse y descargarse que tiene una estructura de apilamiento de un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo. El conjunto de electrodos se clasifica en: un tipo de rollo de gelatina en el que un separador se interpone entre electrodos positivo y negativo de tipo lámina larga con un material activo aplicado sobre los mismos, todos los cuales se enrollan juntos posteriormente; un tipo de pila en el que una pluralidad de electrodos positivos y negativos que tienen un tamaño predeterminado se apilan secuencialmente con un separador interpuesto entre los mismos; una combinación de los mismos, es decir, un tipo de pila/plegado en el que una bicelda o una celda completa que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador se enrolla en una película de separación de tipo lámina larga; y un tipo de laminación/pila en el que la bicelda o la celda completa se laminan y apilan secuencialmente.
[0010] Mientras tanto, una batería secundaria de litio generalmente tiene una estructura en la que una disolución electrolítica no acuosa se impregna en un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador poroso. En general, el electrodo positivo se fabrica recubriendo una mezcla de electrodo positivo que incluye un material activo de electrodo positivo sobre una hoja de aluminio, y el electrodo negativo se fabrica recubriendo una mezcla de electrodo negativo que incluye un material activo de electrodo negativo sobre una hoja de cobre.
[0011] En general, el material activo de electrodo positivo es un óxido de litio-metal de transición, y el material activo de electrodo negativo es un material a base de carbono. Recientemente, sin embargo, se ha comercializado una batería de metal de litio, que usa el propio metal de litio como material activo de electrodo negativo. Además, se han realizado activamente estudios sobre una batería libre de litio que usa un colector de corriente sólo como electrodo negativo durante la fabricación y posteriormente recibe litio del electrodo positivo por medio de descarga para usar metal de litio como material activo de electrodo negativo.
[0012] Mientras tanto, tal batería secundaria de litio tiene el riesgo de provocar un cortocircuito debido a un contacto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo cuando se expone a altas temperaturas. Además, si una gran cantidad de corriente eléctrica fluye dentro de un corto periodo de tiempo debido a sobrecarga, cortocircuito externo, destrucción local, etc., existe un riesgo de ignición/explosión a medida que la batería se calienta por medio de una reacción exotérmica.
[0013] En particular, en el caso de la batería de metal de litio que usa metal de litio como material activo de electrodo negativo, una dendrita crece a medida que se repite la carga y la descarga. A medida que progresa un determinado nivel de degeneración, la dendrita cae, luego fluye con una disolución electrolítica, y luego fluye fuera de una porción unida de manera deficiente del separador. Después de eso, tal dendrita caída entra en contacto con el electrodo positivo para provocar un cortocircuito. Por tanto, existe el problema de perder el rendimiento electroquímico.
[0014] Para abordar tal fenómeno, se ha unido una cinta aislante sobre una lengüeta de electrodo para evitar el cortocircuito con el contraelectrodo. Sin embargo, tal fenómeno no se produce únicamente sobre la porción de lengüeta y, por tanto, el uso de tal cinta aislante todavía no es suficiente para satisfacer la demanda de asegurar la seguridad de las baterías.
[0015] Por consiguiente, todavía existe una alta demanda de una estructura capaz de asegurar eficientemente la seguridad de las baterías al resolver los problemas anteriores.
[0016] A partir del documento EP 3407417 A1 se conoce un conjunto de electrodos tal como se define en el preámbulo de la reivindicación 1.
[0017] Descripción detallada de la invención
[0018] Problema técnico
[0019] Por consiguiente, la presente divulgación se ha realizado en un esfuerzo por resolver los problemas mencionados anteriormente de la técnica anterior, así como los objetos técnicos que se han solicitado desde el pasado.
[0020] Específicamente, un objeto de la presente divulgación es proporcionar un conjunto de electrodos que tiene una estructura capaz de evitar un cortocircuito con un contraelectrodo provocado por un borde de un electrodo y/o una lengüeta del electrodo en un conjunto de electrodos de tipo pila que incluye el electrodo y el contraelectrodo, que tienen tamaños mutuamente diferentes, y una batería secundaria de litio que incluye el mismo.
[0021] Otro objeto de la presente divulgación es proporcionar un conjunto de electrodos capaz de asegurar una capacidad de la batería seleccionando apropiadamente una composición de una capa aislante, mientras se evita el cortocircuito tal como antes al mismo tiempo, y una batería secundaria de litio que incluye el mismo.
[0022] Además, otro objeto de la presente divulgación es proporcionar un conjunto de electrodos que tiene una estructura capaz de prevenir eficientemente un cortocircuito del electrodo provocado por un fenómeno dendrítico del metal de litio en una batería de metal de litio o una batería libre de litio, y una batería secundaria de litio que incluye el mismo.
[0023] Solución técnica
[0024] Por consiguiente, la presente divulgación proporciona: un conjunto de electrodos que tiene una forma de pila de un electrodo, un separador y un contraelectrodo;
[0025] en donde cada uno del electrodo y el contraelectrodo incluye una lengüeta que se extiende desde un colector de corriente;
[0026] el electrodo es más grande que el contraelectrodo en cuatro lados, incluyendo un lado desde el cual se extiende la lengüeta del mismo, para tener una porción expuesta; y
[0027] se forma una capa aislante sobre una porción de lengüeta del electrodo y sobre una porción de borde del electrodo. En este caso, la capa aislante formada sobre la porción de lengüeta del electrodo significa toda la lengüeta o una parte de la lengüeta.
[0028] Mientras tanto, la porción de borde significa una porción expuesta del electrodo que no está orientada hacia el contraelectrodo, o una porción que incluye la porción expuesta del electrodo que no está orientada hacia el contraelectrodo y una parte de la porción del electrodo que está orientada hacia el contraelectrodo.
[0029] En este caso, la parte de la porción del electrodo que está orientada hacia el contraelectrodo también significa una porción predeterminada adyacente a la porción expuesta que no está orientada hacia el contraelectrodo, e incluye una parte de la porción que se solapa con un borde del contraelectrodo.
[0030] En este momento, la parte de la porción orientada hacia el contraelectrodo puede ser del 1 al 10 % de un área completa del contraelectrodo.
[0031] En un procedimiento, es difícil fabricar tal parte de la porción solapante para que sea menor del 1 % más allá del intervalo anterior, a menos que no haya parte de la porción solapante en absoluto. No es preferible fabricar la parte de la porción solapante para que sea más del 10 % debido a los altos costes de los materiales.
[0032] Para describir la forma anterior, las figuras 1 y 2 muestran las vistas en perspectiva en despieza ordenador de un electrodo (100, 200), un separador (110, 210) y un contraelectrodo (120, 220) que son los componentes del conjunto de electrodos según la presente invención.
[0033] En referencia a la figura 1, la capa aislante formada sobre el electrodo de la figura 1 se forma sobre una parte de la lengüeta y una porción de borde de una porción expuesta que no está orientada hacia el contraelectrodo.
[0034] Específicamente, la capa aislante (sombreada) se forma sobre una porción 102 de lengüeta y una porción 101 de borde de un electrodo 100. En este caso, la porción 102 de lengüeta es una parte de la lengüeta, y la porción 101 de borde está configurada de tal manera que los cuatro vértices de un contraelectrodo 120 coinciden con los cuatro vértices internos de la capa aislante (sombreada) formada sobre la porción 101 de borde del electrodo y, por tanto, la porción 101 de borde es una porción expuesta que no está orientada hacia el contraelectrodo 120.
[0035] En referencia a la figura 2, una capa aislante formada sobre el electrodo de la figura 2 se forma sobre toda la lengüeta, una porción expuesta que no está orientada hacia el contraelectrodo, y una porción que incluye una parte de la porción del electrodo orientada hacia el contraelectrodo.
[0036] Específicamente, un electrodo 200 está configurado de tal manera que también se forma una capa aislante (sombreada) sobre una porción 202 de lengüeta y una porción 201 de borde. Sin embargo, cuando se compara con la figura 1, la porción 202 de lengüeta es toda la lengüeta, y la porción 201 de borde está configurada de tal manera que los cuatro vértices interiores de la capa aislante (sombreada) formada sobre la porción 201 de lengüeta están ubicados dentro de los cuatro vértices del contraelectrodo 220, incluyendo de ese modo una porción de borde que no está orientada hacia el contraelectrodo 220 y una parte de la porción que está orientada hacia el contraelectrodo 220 adyacente a la misma.
[0037] En otras palabras, si un electrodo positivo y un electrodo negativo tienen tamaños diferentes entre sí cuando se fabrica una batería secundaria de litio, un electrodo tiene una porción que no está orientada hacia el otro electrodo y, por tanto, la resistencia de laminación en la porción que no está orientada hacia el otro electrodo se vuelve más débil. Además, cuando crece una dendrita de metal de litio, la dendrita fluye fuera de la porción con la débil resistencia de la laminación y entra en contacto con un colector de corriente de contraelectrodo y, por tanto, es probable que se produzca un cortocircuito.
[0038] Por tanto, los inventores de la presente solicitud han hecho todos sus esfuerzos en la investigación en profundidad y han descubierto que puede suprimirse que las dendritas sobresalgan para lograr una mejor seguridad, si hay un aumento en la resistencia de la laminación con un separador formando una capa aislante no sólo sobre una lengüeta sino también sobre una porción de borde de un electrodo que es más grande que un contraelectrodo.
[0039] Además, en el caso de formar la capa aislante sobre la porción de lengüeta y la porción de borde del electrodo más grande que el contraelectrodo, e incluso en el caso de formar la capa aislante sólo sobre la porción de borde de la misma para proteger la porción anterior, tales casos pueden asegurar un nivel de seguridad similar al del caso de formar la capa aislante sobre el electrodo en su conjunto, y también pueden ser más excelentes en cuanto a coste que en el caso de formar la capa aislante en su conjunto.
[0040] Mientras tanto, para lograr tal efecto, la capa aislante puede formarse en una dirección de orientación hacia el contraelectrodo y, por tanto, puede formarse sobre la porción en un lado o en ambos lados.
[0041] Sin embargo, si la capa aislante se forma sobre ambos lados, la porción de lengüeta significa una parte de la lengüeta.
[0042] La capa aislante puede ser una película aislante, una capa orgánica que consiste en un polímero aglutinante, o una capa mixta orgánica-inorgánica que comprende partículas inorgánicas y un polímero aglutinante.
[0043] Si la capa aislante es una película aislante, la película aislante puede ser una película de polímero termoplástico. Si la película aislante es la película de polímero termoplástico, el polímero termoplástico de la misma puede seleccionarse del grupo que consiste en poliimida (PI); poliolefina tal como polietileno (PE) y polipropileno (PP); poli(tereftalato de etileno) (PET); y poli(tereftalato de butileno) (PBT), particularmente poli(tereftalato de etileno), pero sin limitarse a los mismos.
[0044] Además, si la capa aislante es una capa orgánica que consiste en un polímero aglutinante o una capa mixta orgánica-inorgánica que incluye partículas inorgánicas y un polímero aglutinante, la capa aislante puede no adoptar una forma de película, y puede adoptar una forma fabricada de tal manera que una composición de polímero aglutinante o una composición mixta orgánica-inorgánica para formar la capa aislante se aplica sobre una porción que va a aplicarse y luego se seca.
[0045] En este caso, el polímero aglutinante de la capa orgánica o la capa mixta orgánica-inorgánica no está limitado, a menos que el polímero aglutinante provoque una reacción secundaria con una disolución electrolítica. En particular, sin embargo, el polímero aglutinante usado puede ser uno de los cuales la temperatura de transición vítrea (Tg) es tan baja como sea posible, preferiblemente en un intervalo de -200 a 200 ºC. Esto es debido a que tal polímero aglutinante puede mejorar las propiedades mecánicas de una capa aislante final.
[0046] Además, el polímero aglutinante no necesita tener una capacidad de conducción de iones, pero es más preferible usar el polímero que tiene la capacidad de conducción de iones. Si la capa aislante cubre una parte del electrodo, los iones de litio de un material activo pueden moverse incluso en tal parte cubierta, lo que es preferible en cuanto a capacidad.
[0047] Por tanto, es preferible que el polímero aglutinante tenga una constante dieléctrica alta. De hecho, el grado de disociación de la sal en una disolución electrolítica depende de la constante dieléctrica de un disolvente electrolítico. A medida que aumenta la constante dieléctrica del polímero, puede mejorarse el grado de disociación de la sal en el electrolito. La constante dieléctrica del polímero usado puede ser de 1 o más, particularmente en un intervalo de 1,0 a 100 (frecuencia de medición = 1 kHz), y preferiblemente de 10 o más.
[0048] Además de las funciones descritas anteriormente, el polímero aglutinante puede tener la característica de gelificarse para mostrar un alto grado de hinchamiento con una disolución electrolítica, cuando se impregna en la disolución electrolítica líquida. De hecho, si el polímero aglutinante es un polímero que tiene un excelente grado de hinchamiento con una disolución electrolítica, la disolución electrolítica inyectada después del ensamblaje de una batería permea el polímero, y el polímero que retiene la disolución electrolítica absorbida llega a tener una capacidad de conducción de iones para el electrolito. Por tanto, si es posible, un índice de solubilidad del polímero está preferiblemente en un intervalo de 15 a 45 MPa<1/2>, más preferiblemente en un intervalo de 15 a 25 MPa<1/2>y de 30 a 45 MPa<1/2>. Si el índice de solubilidad es de menos de 15 MPa<1/2>y más de 45 MPa<1/2>, se hace difícil tener un hinchamiento con la disolución electrolítica líquida para una batería convencional.
[0049] Los ejemplos de tal polímero aglutinante incluyen poli(fluoruro de vinilideno)-co-hexafluoropropileno, poli(fluoruro de vinilideno)-cotricloroetileno, polimetilmetacrilato, poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, poli(acetato de vinilo), poli(acetato de etileno)-co-vinilo, poli(óxido de etileno), acetato de celulosa, acetato butirato de celulosa, acetato propionato de celulosa, cianoetilpululano, poli(alcohol vinílico) de cianoetilo, cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, carboximetilcelulosa, copolímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno, poliimida, una mezcla de los mismos, o similares, pero no se limitan a los mismos. Puede usarse cualquier material solo o en combinación, siempre que incluya las características descritas anteriormente.
[0050] Mientras tanto, si la capa aislante es una capa mixta orgánica-inorgánica, una partícula inorgánica, es decir, otro componente que forma la capa mixta orgánica-inorgánica hace posible formar un espacio vacío entre partículas inorgánicas, y desempeña un papel para formar una porosidad fina y también sirve como espaciador capaz de mantener una forma física. Además, la partícula inorgánica tiene la característica de no tener una propiedad física cambiada incluso a una temperatura alta de 200 ºC y, por tanto, la capa mixta orgánica-inorgánica formada llega a tener una excelente resistencia térmica.
[0051] La partícula inorgánica no está particularmente limitada, siempre que sea electroquímicamente estable. En otras palabras, la partícula inorgánica que puede usarse en la presente divulgación no está particularmente limitada, a menos que provoque una reacción de oxidación y/o reducción en un intervalo de tensión de trabajo de una batería que va a aplicarse (por ejemplo, 0-5 V basándose en Li/Li+). En particular, en caso de usar una partícula inorgánica que tiene una capacidad de transferencia de iones, puede aumentarse una conductancia iónica en elementos electroquímicos para mejorar el rendimiento y, por tanto, es preferible la que tiene una alta conductancia iónica. Además, si la partícula inorgánica tiene una alta densidad, es difícil dispersar tales partículas durante el recubrimiento y existe el problema de aumentar el peso cuando se fabrica una batería. Por tanto, es preferible, si es posible, la que tenga una densidad pequeña. Además, un material inorgánico que tiene una constante dieléctrica alta contribuye a un aumento en el grado de disociación de la sal electrolítica en el electrolito líquido, por ejemplo, sal de litio, para mejorar la conductancia iónica de la disolución electrolítica.
[0052] Por las razones descritas anteriormente, es preferible que la partícula inorgánica sea una partícula inorgánica de alta constante dieléctrica, cuya constante dieléctrica sea de 1 o más, 5 o más, preferiblemente 10 o más; una partícula inorgánica que tenga piezoelectricidad; una partícula inorgánica que tenga una capacidad de transferencia de iones de litio; o una mezcla de las mismas.
[0053] La partícula inorgánica que tiene piezoelectricidad significa un material que es no conductor a presión atmosférica, pero que tiene una propiedad electrificada debido a un cambio en una estructura interna cuando se aplica una determinada presión. Tal partícula inorgánica presenta una característica de alta constante dieléctrica, en la que la constante dieléctrica es de 100 o más. Si dicha partícula inorgánica se alarga o comprime tras la aplicación de una determinada presión, se generan cargas eléctricas para cargar respectivamente un lado positivamente y el otro lado negativamente. Por tanto, una partícula de este tipo es un material que tiene la función de provocar una diferencia de potencial entre ambos lados.
[0054] Si la partícula inorgánica que tiene las características anteriores se usa como componente de la capa aislante, esta partícula puede no sólo evitar que ambos electrodos entren en contacto directo por choque externo o crecimiento dendrítico, sino que también generar una diferencia de potencial dentro de la partícula por choque externo debido a la piezoelectricidad de la partícula inorgánica. Por tanto, se hace una transferencia de electrones entre ambos electrodos, es decir, un flujo de corrientes eléctricas mínimas, para lograr una disminución gradual en la tensión de la batería, mejorando de ese modo la seguridad.
[0055] Los ejemplos de la partícula inorgánica que tiene piezoelectricidad incluyen BaTiO<3>, Pb(Zr,Ti)O<3>(PZT), Pb<1-x>La<x>Zr<1->y
Ti<y>O<3>(PLZT), PB(Mg<3>Nb<2/3>)O<3>-PbTiO<3>(PMN-PT), hafnia (HfO<2>), una mezcla de los mismos o similares, pero no se limitan a ellos.
[0056] La partícula inorgánica que tiene la capacidad de transferencia de iones de litio se refiere a una partícula inorgánica que tiene la función de contener un elemento de litio, pero no de almacenar litio para mover un ion de litio. La partícula inorgánica que tiene la capacidad de transferencia de iones de litio puede transferir y mover un ion de litio debido a un tipo de defectos presentes dentro de la estructura de la partícula. Por tanto, tales partículas pueden evitar una disminución de la movilidad del litio causada por el recubrimiento de la capa aislante, evitando de ese modo una disminución de la capacidad de la batería.
[0057] Los ejemplos de la partícula inorgánica que tiene la capacidad de transferencia de iones de litio incluyen: vidrio basado en (LiAlTiP)<x>O<y>(0<x<4, 0<y<13) tal como fosfato de litio (Li<3>PO<4>), fosfato de litio-titanio (Li<x>Ti<y>(PO<4>)<3>, 0<x<2, 0<y<3), fosfato de litio-aluminio-titanio (Li<x>Al<y>Ti<z>(PO<4>)<3>, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), 14Li<2>O-9Al<2>O<3>-38TiO<2>-39P<2>O<5>, etc.; tiofosfato de litio-germanio (Li<x>Ge<y>P<z>S<w>, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5) tal como titanato de litio-lantano (Li<x>La<y>TiO<3>, 0<x<2, 0<y<3), Li<3,25>Ge<0,25>P<0,75>S<4>, etc.; nitruro de litio (Li<x>N<y>, 0<x<4, 0<y<2) tal como Li<3>N, etc.; vidrio a base de SiS<2>(Li<x>Si<y>S<z>, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) tal como Li<3>PO<4>-Li<2>S-SiS<2>, etc.; vidrio a base de P<2>S<5>(Li<x>P<y>S<z>, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) tal como LiI-Li<2>S-P<2>S<5>, etc.; una mezcla de los mismos; o similares, pero no se limitan a ellos.
[0058] Además, los ejemplos de la partícula inorgánica que tienen una constante dieléctrica de 5 o más incluyen SrTiO<3>, SnO<2>, CeO<2>, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO<2>, Y<2>O<3>, Al<2>O<3>, TiO<2>, SiC, una mezcla de los mismos o similares, pero no se limitan a ellos. En caso de usar la partícula inorgánica de alta constante dieléctrica descrita anteriormente, la partícula inorgánica que tiene piezoelectricidad y la partícula inorgánica que tiene capacidad de transferencia de iones de litio juntas, pueden duplicarse los efectos sinérgicos de las mismas.
[0059] El tamaño de la partícula inorgánica no está limitado, pero es preferible que el tamaño de la misma se encuentre en el intervalo de 0,001 a 10 µm, si es posible, para formar una capa aislante con un grosor uniforme y una porosidad adecuada entre las partículas inorgánicas. Si tal tamaño es de menos de 0,001 µm, la dispersabilidad se deteriora y, por tanto, resulta difícil controlar la propiedad de la capa mixta orgánica-inorgánica. Si tal tamaño es de más de 10 µm, aumenta el grosor, lo que degrada las propiedades mecánicas y, además, la capa aislante no cumple su función debido a un tamaño de poro excesivamente grande, sino que aumenta la probabilidad de provocar un cortocircuito interno durante la carga y descarga de la batería.
[0060] El contenido de la partícula inorgánica no está particularmente limitado, pero es preferible que tal contenido se encuentre en un intervalo del 1 al 99 % en peso, más preferiblemente en un intervalo del 10 al 95 %, por 100 % en peso de una mezcla de partícula inorgánica y polímero aglutinante. Si el contenido de la misma es de menos del 1 % en peso, el contenido de polímero se vuelve excesivamente grande, lo que disminuye el tamaño de poro y la porosidad debido a una disminución en el espacio vacío formado entre partículas inorgánicas y, por tanto, puede deteriorarse la movilidad del ion de litio. Por el contrario, si el contenido de la misma es de más del 99 % en peso, el contenido de polímero se vuelve excesivamente pequeño, lo que deteriora la propiedad mecánica de la capa aislante final debido a una resistencia adhesiva debilitada entre materiales inorgánicos.
[0061] Como tal, la capa mixta orgánica-inorgánica que incluye el polímero aglutinante y las partículas inorgánicas tiene una estructura de poros uniforme formada por un volumen intersticial entre partículas inorgánicas. A través de tal poro, se mueve suavemente un ion de litio y se llena una gran cantidad de disolución electrolítica para mostrar una alta tasa de impregnación, evitando de ese modo una disminución en el rendimiento de la batería provocada por la formación de la capa aislante.
[0062] En ese momento, el tamaño de poro y la porosidad pueden controlarse juntos ajustando el tamaño y el contenido de la partícula inorgánica.
[0063] Además, la capa mixta orgánica-inorgánica que incluye las partículas inorgánicas y el polímero aglutinante no presenta una contracción térmica a altas temperaturas debido a la resistencia térmica de las partículas inorgánicas. Por tanto, la capa aislante se mantiene incluso en condiciones de tensión provocadas por factores internos o externos tales como altas temperaturas, choques externos, etc., siendo eficaz de ese modo para prevenir un cortocircuito.
[0064] Un grosor de tal capa aislante formada puede ser, por ejemplo, de 0,1 a 100 μm, particularmente de 10 μm o más, de 20 μm o más, o de 30 μm o más, y puede ser de 90 μm o menos, de 80 μm o menos, o de 70 μm o menos. Si el grosor de la capa aislante es muy por debajo del intervalo anterior, puede no lograrse un efecto de prevención de un cortocircuito. Si el grosor de la misma es demasiado alto, no es preferible porque el volumen total del electrodo se vuelve grande y la movilidad de los iones de litio se deteriora.
[0065] Mientras tanto, la lengüeta que se extiende desde el colector de corriente puede combinarse con el colector de corriente mediante soldadura y puede punzonarse para dar una forma que se extiende desde el colector de corriente tras el punzonado del electrodo.
[0066] En un ejemplo específico, el electrodo puede ser un electrodo negativo y el contraelectrodo puede ser un electrodo positivo. Alternativamente, el electrodo puede ser un electrodo positivo y el contraelectrodo puede ser un electrodo negativo.
[0067] Sin embargo, cuando se fabrica una batería secundaria de litio, el electrodo negativo recibe litio del electrodo positivo. En ese momento, si el electrodo negativo no recibe todo el litio procedente del electrodo positivo, crece una dendrita de litio sobre una superficie del electrodo negativo, lo que deteriora la seguridad de la batería. Por tanto, es preferible fabricar el electrodo negativo para que sea más grande que el electrodo positivo. Por tanto, particularmente, el electrodo según la presente divulgación puede ser el electrodo negativo y el contraelectrodo puede ser el electrodo positivo.
[0068] En general, el electrodo positivo está configurado de tal manera que se forma una capa de material activo que incluye un material activo de electrodo positivo, un aglutinante, un material conductor, etc., sobre un colector de corriente de electrodo positivo.
[0069] El colector de corriente de electrodo positivo se fabrica generalmente para tener un grosor de 3-500 μm, que no está particularmente limitado, siempre que tal colector de corriente tenga una alta conductividad mientras no provoque un cambio químico en la batería. Por ejemplo, tal colector de corriente usado puede ser uno seleccionado de acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, y aluminio o acero inoxidable que tiene la superficie tratada con carbono, níquel, titanio o plata, particularmente aluminio. El colector de corriente puede aumentar la fuerza adhesiva del material activo de electrodo positivo de tal manera que se forme una irregularidad mínima sobre una superficie del mismo, y puede tener diversas formas tales como una película, una hoja, una lámina, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma, un cuerpo de material textil no tejido, etc.
[0070] El material activo de electrodo positivo puede incluir, por ejemplo, un compuesto estratificado o un compuesto sustituido con uno o más metales de transición tales como óxido de litio-níquel (LiNiO<2>), etc.; un óxido de litiomanganeso tal como la fórmula química de Li<1+x>Mn<2-x>O<4>(en donde x es 0 - 0,33), LiMnO<3>, LiMn<2>O<3>, LiMnO<2>, etc.; un óxido de litio-cobre (Li<2>CuO<2>); un óxido de vanadio tal como LiV<3>O<8>, LiV<3>O<4>, V<2>O<5>, Cu<2>V<2>O<7>, etc.; un óxido de litioníquel de tipo sitio de Ni representado por la fórmula química de LiNi<1-x>M<x>O<2>(en donde M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B o Ga y x = 0,01 - 0,3); un óxido compuesto de litio-manganeso representado por la fórmula química LiMn<2-x>M<x>O<2>(en donde M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn o Ta y x = 0,01 - 0,1) o Li<2>Mn<3>MO<8>(en donde M = Fe, Co, Ni, Cu o Zn); LiMn<2>O<4>en el que una parte del Li de la fórmula química está sustituida con un ion de metal alcalinotérreo; un compuesto de disulfuro; Fe<2>(MoO<4>)<3>, pero no se limita a ellos.
[0071] El material conductor se añade convencionalmente en una cantidad del 0,1 al 30 % en peso basándose en el peso total de la mezcla que contiene un material activo de electrodo positivo. Tal material conductor no está particularmente limitado, siempre que tenga conductividad mientras no provoque un cambio químico en la batería, en la que pueden usarse los siguientes: por ejemplo, grafito tal como grafito natural, grafito artificial o similares; negro de carbono tal como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, negro térmico, etc.; fibra conductora tal como material textil de carbono, material textil metálico o similares; polvo metálico tal como fluorocarbono, aluminio, polvo de níquel, etc.; fibra corta monocristalina conductora tal como óxido de zinc, titanato de potasio, etc.; óxido metálico conductor tal como óxido de titanio, etc.; derivados de polifenileno, etc.
[0072] El aglutinante es un componente que ayuda a la unión de un material activo, un material conductor y similares, así como a la unión de un colector de corriente, y se añade convencionalmente en una cantidad del 0,1 al 30 % en peso basándose en el peso total de la mezcla que contiene un material activo de electrodo positivo. Los ejemplos de tal aglutinante incluyen poli(fluoruro de vinilideno), poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno, poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, politetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butadieno, caucho fluorado, diversos copolímeros, etc.
[0073] En general, el electrodo negativo está configurado de tal manera que se forma una capa de material activo que incluye un material activo de electrodo negativo, un aglutinante, un material conductor, etc., sobre un colector de corriente de electrodo negativo.
[0074] En general, el colector de corriente de electrodo negativo se fabrica para tener un grosor de 3 a 500 μm. Tal colector de corriente de electrodo negativo no está particularmente limitado, siempre que tenga conductividad mientras no provoque un cambio químico en la batería. Por ejemplo, tal colector de corriente usado puede ser cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono cocido, cobre o acero inoxidable que tiene la superficie tratada con carbono, níquel, titanio, plata, etc., aleación de aluminio-cadmio, etc. Además, como el colector de corriente de electrodo positivo anterior, el colector de corriente de electrodo negativo puede aumentar una fuerza de unión del material activo de electrodo negativo de tal manera que se forme una irregularidad mínima sobre una superficie del mismo, y puede usarse en diversas formas tales como una película, una hoja, una lámina, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma, un cuerpo de material textil no tejido, etc.
[0075] Como material activo de electrodo negativo, pueden usarse los siguientes: por ejemplo, carbono, como carbono grafitizado duro, carbono a base de grafito, etc.; un óxido compuesto metálico como Li<x>Fe<2>O<3>(0≥x≥1), Li<x>WO<2>(0≥x≥1), Sn<x>Me<1-x>Me’<y>O<z>(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, elementos de los grupos 1, 2 y 3 de la tabla periódica, halógenos; 0<x≥1; 1≥y≥3; 1≥z≥8), etc.; metal de litio; una aleación de litio; una aleación a base de silicio; una aleación a base de estaño; un óxido metálico tal como SnO, SnO<2>, PbO, PbO<2>, Pb<2>O<3>, Pb<3>O<4>, Sb<2>O<3>, Sb<2>O<4>, Sb<2>O<5>, GeO, GeO<2>, Bi<2>O<3>, Bi<2>O<4>, Bi<2>O<5>y similares; un polímero conductor tal como poliacetileno, etc.; un material a base de Li-Co-Ni, etc.
[0076] Además, el electrodo negativo puede formarse sólo con metal de litio sin el colector de corriente. En ese momento, el metal de litio realiza las funciones del colector de corriente y el material activo al mismo tiempo.
[0077] Como tal, una batería secundaria de litio que incluye el electrodo negativo formado con metal de litio, o el electrodo negativo que incluye metal de litio como material activo en el colector de corriente se denomina batería de metal de litio.
[0078] Alternativamente, el electrodo negativo puede formarse con el colector de corriente sólo tal como se describió anteriormente.
[0079] Tal electrodo negativo recibe litio del electrodo positivo provocado por la descarga de la batería secundaria de litio y forma metal de litio en el colector de corriente. Como tal, la batería secundaria de litio que incluye el electrodo negativo formado sólo con el colector de corriente se denomina batería libre de litio.
[0080] Mientras tanto, como separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, se usa una película delgada aislante que tiene una alta permeabilidad a iones y una alta resistencia mecánica. El diámetro de poro del separador es generalmente de 0,01 a 10 μm, y el grosor del mismo es generalmente de 5 a 300 μm. Como separador, pueden usarse los siguientes: por ejemplo, un polímero a base de olefina tal como polipropileno hidrófobo y resistente a productos químicos, etc.; una lámina o material textil no tejido elaborado de fibra de vidrio, polietileno o similares; etc. Si se usa un electrolito sólido tal como un polímero como electrolito, el electrolito sólido puede servir también como separador.
[0081] Además, el separador puede ser un separador SRS (separador reforzado de seguridad). El separador SRS tiene una estructura en la que la capa de recubrimiento porosa de material compuesto orgánico/inorgánico se recubre sobre un sustrato del separador a base de poliolefina.
[0082] Las partículas inorgánicas y un polímero aglutinante que forman la capa de recubrimiento porosa de material compuesto orgánico/inorgánico del separador SRS son similares a las descritas anteriormente.
[0083] La presente divulgación también proporciona una batería secundaria de litio que incluye el conjunto de electrodo y un electrolito.
[0084] Como electrolito, generalmente se usa una disolución electrolítica no acuosa que contiene sal de litio, y esta disolución electrolítica no acuosa incluye una disolución electrolítica no acuosa y una sal de litio. Como disolución electrolítica no acuosa, pueden usarse los siguientes: un disolvente orgánico no acuoso, un electrolito sólido orgánico, un electrolito sólido inorgánico, etc., pero sin limitarse a ellos.
[0085] Como disolvente orgánico no acuoso, pueden usarse los siguientes disolventes orgánicos apróticos: por ejemplo, N-metil-2-pirrolidinona, carbonato de propileno, carbonato de etileno, carbonato de butileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, gamma-butirolactona, 1,2-dimetoxietano, tetrahidroxifurano, 2-metiltetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, 1,3-dioxolano, formamida, dimetilformamida, dioxolano, acetonitrilo, nitrometano, formiato de metilo, acetato de metilo, triéster de ácido fosfórico, trimetoximetano, derivados de dioxolano, sulfolano, metilsulfolano, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, derivados de carbonato de propileno, derivados de tetrahidrofurano, éter, propionato de metilo, propionato de etilo, etc., pero no se limitan a ellos.
[0086] Como electrolito sólido orgánico, pueden usarse los siguientes: por ejemplo, derivados de polietileno, derivados de óxido de polietileno, derivados de óxido de polipropileno, polímero de éster de fosfato, lisina por agitación múltiple, sulfuro de poliéster, poli(alcohol vinílico), poli(fluoruro de vinilideno), un polímero que incluye un grupo disociable iónico, etc.
[0087] Como electrolito sólido inorgánico, pueden usarse los siguientes: por ejemplo, nitruros, haluros, sulfatos de Li, etc., tales como Li<3>N, Lil, Li<5>NI<2>, Li<3>N-LiI-LiOH, LiSiO<4>, LiSiO<4>-LiI-LiOH, Li<2>SiS<3>, Li<4>SiO<4>, Li<4>SiO<4>-Li-LiOH, Li<3>PO<4>-Li<2>S-SiS<2>, etc.
[0088] Como sal de litio, pueden usarse los siguientes como un material que puede disolverse bien en el electrolito no acuoso: por ejemplo, LiCl, LiBr, Lil, LiClO<4>, LiBF<4>, LiB<10>Cl<10>, LiPF<6>, LiCF<3>SO<3>, LiCF<3>CO<2>, LiAsF<6>, LiSbF<6>, LiAlCl<4>, CH<3>SO<3>Li, CF<3>SO<3>Li, (CF<3>SO<2>)<2>NLi, cloroborano de litio, carbonato de litio alifático inferior, tetrafenilborato de litio, imida de litio, etc.
[0089] Además, pueden añadirse los siguientes compuestos a la disolución electrolítica no acuosa con el fin de mejorar las características de carga y descarga, la resistencia a la llama, etc.: por ejemplo, piridina, fosfito de trietilo, trietanolamina, éter cíclico, etilendiamina, n-glima, triamida hexafosfórica, derivados de nitrobenceno, azufre, colorante de quinonaimina, oxazolidinona N-sustituida, imidazolidina N,N-sustituida, dialquil éter de etilenglicol, sal de amonio, pirrol, 2-metoxietanol, tricloruro de aluminio, etc. En algunos casos, puede incluirse además en la misma un disolvente que contiene halógeno tal como tetracloruro de carbono, trifluoroetileno, etc., para dar incombustibilidad, puede incluirse además en la misma gas dióxido de carbono para mejorar las características conservantes a altas temperaturas, y también pueden incluirse adicionalmente FEC (carbonato de fluoroetileno), PRS (sulfona de propeno), etc.
[0090] La batería secundaria de litio puede ser una batería de iones de litio que incluye diversos materiales excluyendo litio como material activo de electrodo negativo; una batería de metal de litio que incluye metal de litio como material activo de electrodo negativo; y una batería libre de litio que no incluye un material activo de electrodo negativo separado, pero recibe iones de litio del electrodo positivo durante la descarga para llevar a cabo la precipitación. En ese momento, es particularmente probable que la batería de metal de litio y la batería libre de litio tengan una formación de dendritas de litio, y por tanto son adecuadas para la presente divulgación, y más adecuadas cuando se incluye el electrodo según la presente divulgación.
[0091] Tal batería secundaria de litio puede usarse como una fuente de alimentación de dispositivos. Los dispositivos pueden ser, por ejemplo, ordenadores portátiles, subportatil, PC de tipo tableta, teléfonos móviles, MP3, dispositivos electrónicos portátiles, herramientas eléctricas, vehículos eléctricos (EV), vehículos eléctricos híbridos (HEV), vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), bicicletas electrónicas, scooters electrónicos, carritos de golf eléctricos o sistemas de almacenamiento de energía eléctrica, pero no se limitan a ellos.
[0092] Breve descripción de los dibujos
[0093] La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un electrodo, un separador y un contraelectrodo, que son los componentes de un conjunto de electrodos según un ejemplo de la presente invención; y
[0094] la figura 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un electrodo, un separador y un contraelectrodo, que son los componentes de un conjunto de electrodos según otro ejemplo de la presente invención.
[0095] Descripción detallada de las realizaciones
[0096] A continuación en el presente documento, la presente invención se describirá en detalle con referencia a los siguientes ejemplos. Sin embargo, tales ejemplos se proporcionan sólo para una mejor comprensión de la presente invención y, por tanto, el alcance de la presente invención no se limita a ellos.
[0097] <Ejemplo de preparación 1> (película aislante)
[0098] Se preparó una cinta aislante (película de poliimida, fabricada por TAIMIDE, TL-012, grosor: 50 μm).
[0099] <Ejemplo de preparación 2> (capa orgánica)
[0100] Se añadió copolímero de poli(fluoruro de vinilideno)-clorotrifluoroetileno (PVdF-CTFE) a acetona en una cantidad de aproximadamente el 5 % en peso, luego se disolvió a una temperatura de 50 ºC durante aproximadamente 12 horas para preparar una composición de polímero.
[0101] <Ejemplo de preparación 3> (capa mixta orgánica-inorgánica)
[0102] Se añadió polvo de BaTiO<3>a la disolución de polímero del ejemplo de preparación 2 anterior para alcanzar BaTiO<3>/PVdFCTFE = 90/10 (razón en % peso), y luego se trituró y pulverizó el polvo de BaTiO<3>resultante mediante un método de molienda con bolas durante 12 horas o más para preparar una composición mixta orgánicainorgánica. El diámetro de partícula del BaTiO<3>puede controlarse dependiendo del tamaño (tamaño de partícula) de las perlas usadas en el método de molienda con bolas y del tiempo aplicado para el método de molienda con bolas. En este ejemplo de preparación, tal polvo de BaTiO<3>se pulverizó a aproximadamente 400 nm para preparar la composición mixta orgánica-inorgánica.
[0103] <Ejemplo de preparación 4> (preparación del separador SRS)
[0104] Se añadió polímero de copolímero de poli(fluoruro de vinilideno)-clorotrifluoroetileno (PVdF-CTFE) a acetona en una cantidad de aproximadamente el 5 % en peso, luego se disolvió a una temperatura de 50 ºC durante aproximadamente 12 horas para preparar una disolución de polímero. Se añadió polvo de BaTiO<3>a tal disolución de polímero para alcanzar BaTiO<3>/PVdFCTFE = 90/10 (razón en % peso), y luego se trituró y pulverizó el polvo de BaTiO<3>resultante mediante un método de molienda con bolas durante 12 horas o más para preparar una suspensión. El diámetro de partícula de la suspensión preparada tal como se describió anteriormente puede controlarse dependiendo del tamaño (tamaño de partícula) de las perlas usadas en el método de molienda con bolas y del tiempo aplicado para el método de molienda con bolas. En este ejemplo 1, tal polvo de BaTiO<3>se pulverizó a aproximadamente 400 nm para preparar la suspensión. La suspensión preparada tal como se describió anteriormente se recubrió sobre un separador de polietileno con un grosor de aproximadamente 18 µm (porosidad 45 %) mediante un método de recubrimiento por inmersión, y el grosor del recubrimiento se ajustó a aproximadamente 3,5 µm. El separador resultante se secó a 60 ºC para formar una capa activa. Como resultado de la medición de la porosidad con un porosímetro, el tamaño y la porosidad de los poros en la capa activa recubierta sobre el separador de polietileno fueron de 0,5 µm y 58 %, respectivamente.
[0105] <Ejemplo 1>
[0106] Se añadió una mezcla de electrodo positivo que tiene una composición del 95 % en peso de un material activo de electrodo positivo (LiNi<0,6>Co<0,2>Mn<0,2>O<2>), el 2,5 % en peso de Super-P (material conductor) y el 2,5 % en peso de PVDF (agente aglutinante) a un disolvente, es decir, NMP (N-metil-2-pirrolidona), para preparar una suspensión de electrodo positivo, que luego se recubrió (100 µm) sobre un colector de corriente de aluminio, y luego se soldó una lengüeta de aluminio a una porción no recubierta del colector de corriente para preparar un electrodo positivo. Se tomó como electrodo negativo una hoja de cobre (colector de corriente de cobre) a la que se soldó una lengüeta de cobre.
[0107] El electrodo positivo se preparó de tal manera que una porción, excluyendo la pestaña, tuviera un tamaño de 3,0 x 4,5 cm. El electrodo negativo se preparó de tal manera que una porción, excluyendo la pestaña, tuviera un tamaño de 3,2 x 4,7 cm. La cinta aislante del ejemplo de preparación 1 anterior se adhirió a una porción de pestaña y a una porción de borde del electrodo negativo, es decir, a una parte de la pestaña tal como se muestra en el electrodo 100 de la figura 1 a continuación y a una porción de borde tal como se muestra en el electrodo 200 de la figura 2 a continuación.
[0108] El separador SRS obtenido del ejemplo de preparación 4 se interpuso entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para preparar un conjunto de electrodos, después de lo cual el conjunto de electrodos se insertó en una carcasa de tipo bolsa y se le conectó un cable de electrodo. Luego, se infundió como electrolito una disolución de carbonato de etileno (EC) y carbonato de dimetilo (DMC) en una razón en volumen de 1:1, en la que se disolvió LiPF<6>1 M, y luego se selló para ensamblar una batería libre de litio.
[0109] <Ejemplo 2>
[0110] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que se aplicó (grosor: 50 µm) la capa orgánica del ejemplo de preparación 2 anterior en una porción de pestaña y una porción de borde de un electrodo negativo tal como se muestra en el electrodo 100 de la figura 1 a continuación, y se secó a 60 ºC.
[0111] <Ejemplo 3>
[0112] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que se aplicó (grosor: 50 µm) la capa mixta orgánica-inorgánica del ejemplo de preparación 3 anterior sobre una porción de pestaña y una porción de borde de un electrodo negativo tal como se muestra en el electrodo 100 de la figura 1 a continuación, y se secó a 60 ºC.
[0113] <Ejemplo 4>
[0114] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que se colocó la cinta aislante del ejemplo de preparación 1 anterior sobre toda la pestaña y una porción de borde de un electrodo negativo tal como se muestra en el electrodo 100 de la figura 2 a continuación.
[0115] <Ejemplo 5>
[0116] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que se aplicó (grosor: 50 µm) la capa orgánica del ejemplo de preparación 2 anterior sobre toda la pestaña y una porción de borde de un electrodo negativo tal como se muestra en el electrodo 100 de la figura 2 a continuación, y se secó a 60 ºC. <Ejemplo 6>
[0117] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que se aplicó (grosor: 50 µm) la capa mixta orgánica-inorgánica del ejemplo de preparación 3 anterior sobre toda la pestaña y una porción de borde de un electrodo negativo tal como se muestra en el electrodo 100 de la figura 2 a continuación, y se secó a 60 ºC.
[0118] <Ejemplo comparativo 1>
[0119] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que no se formó la capa aislante sobre un electrodo negativo.
[0120] <Ejemplo comparativo 2>
[0121] Se ensambló una batería libre de litio de la misma manera que en el ejemplo 1, con la excepción de que se colocó la cinta aislante del ejemplo de preparación 1 anterior únicamente sobre una porción de pestaña de un electrodo negativo.
[0122] <Ejemplo experimental 1>
[0123] Para determinar la seguridad de las baterías libres de litio fabricadas en los ejemplos 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 y 2, se identificó un fenómeno de caída de tensión, que se produce al producirse un cortocircuito, mientras se realizaba una evaluación de vida útil.
[0124] La evaluación de vida útil se realizó con 1,8 C hasta 500 ciclos en una sección de 2,5 - 4,35 V.
[0125] Los resultados de las mismas se muestran en la siguiente tabla 1.
[0126] [Tabla 1]
[0129]
[0131] En referencia a la tabla 1, puede identificarse que el cortocircuito no se produjo cuando se sigue la presente divulgación. Esto significa que se ha mejorado la seguridad.
[0132] <Ejemplo experimental 2>
[0133] Para identificar si hubo una disminución en la capacidad de las baterías libres de litio fabricadas en los ejemplos 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 y 2, tal capacidad se midió de tal manera que las baterías fabricadas se cargaron a 25 ºC con 0,1 C y una tensión con límite superior de 4,3 V y luego se descargaron de nuevo con 0,1 C y una tensión con límite inferior de 2,5 V. Los resultados de las mismas se muestran en la tabla 2.
[0134] [Tabla 2]
[0137]
[0138] Ejemplo comparativo 2 64
[0139] En referencia a la tabla 2 anterior, puede identificarse que la capacidad no disminuye mucho, incluso si se forma la capa aislante según la presente divulgación. En particular, en el caso de usar la capa mixta orgánica-inorgánica del ejemplo 3, e incluso en el caso de formar la capa aislante en una porción solapante con el contraelectrodo, se identificó que la capacidad de la batería es similar a la del caso de no formar la capa aislante.
[0140] Mientras tanto, cuando se tienen en cuenta los ejemplos 4 a 6, si la capa aislante se forma sobre toda la pestaña, es preferible que tal capa se forme como capa mixta orgánica-inorgánica en cuanto a capacidad.
[0141] Debe entenderse que los expertos en la técnica a la que pertenece la presente invención pueden llevar a cabo diversas aplicaciones y modificaciones basadas en las descripciones anteriores dentro del alcance de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones.
[0142] Aplicabilidad industrial
[0143] Tal como se describió anteriormente, el conjunto de electrodos según la presente divulgación incluye una capa aislante no sólo sobre una porción de pestaña sino también sobre una porción de borde de un electrodo para aumentar la resistencia de laminación y evitar efectivamente un cortocircuito entre electrodos provocado por un choque externo y una formación de dendritas, asegurando de ese modo la seguridad.
[0144] Además, en caso de formar la capa aislante como una capa mixta orgánica-inorgánica, e incluso si la capa aislante se forma en una porción del electrodo orientada hacia un contraelectrodo, los iones de litio pueden moverse para tener un efecto de prevención de una disminución de la capacidad.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
1. Conjunto de electrodos que tiene una forma de pila de un electrodo (100, 200), un separador (110, 210) y un contraelectrodo (120, 220),
en donde cada uno del electrodo (100, 200) y el contraelectrodo (120, 220) comprende una lengüeta que se extiende desde un colector de corriente; y
el electrodo (100, 200) es más grande que el contraelectrodo (120, 220) en cuatro lados, incluyendo un lado desde el cual se extiende la lengüeta del mismo, para tener una porción expuesta;
caracterizado porque se forma una capa aislante sobre una porción (102, 202) de lengüeta del electrodo (100, 200) y sobre una porción (101, 201) de borde del electrodo (100, 200);
en donde la porción (101, 201) de borde del electrodo (100, 200) es la porción expuesta que no está orientada hacia el contraelectrodo (120, 220) o comprende la porción expuesta que no está orientada hacia el contraelectrodo (120, 220) y una parte de la porción que está orientada hacia el contraelectrodo (120, 220).
2. Conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en donde la porción (102, 202) de lengüeta es toda la lengüeta o una parte de la lengüeta.
3. Conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en donde la capa aislante es una película aislante, una capa orgánica que consiste en un polímero aglutinante o una capa mixta orgánico-inorgánica que comprende partículas inorgánicas y un polímero aglutinante.
4. Conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en donde el grosor de la capa aislante formada es de 0,1 a 100 µm.
5. Conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en donde el electrodo (100, 200) es un electrodo negativo y el contraelectrodo (120, 220) es un electrodo positivo.
6. Conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en donde el electrodo (100, 200) es un electrodo positivo y el contraelectrodo (120, 220) es un electrodo negativo.
7. Conjunto de electrodos según la reivindicación 1, en donde el separador (110, 210) es un separador reforzado de seguridad.
8. Batería secundaria de litio que comprende el conjunto de electrodos según la reivindicación 1 y un electrolito.
9. Batería secundaria de litio según la reivindicación 8, en donde la batería secundaria de litio es una batería de iones de litio, una batería de metal de litio o una batería libre de litio.
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