ES3056088T3 - Sulfur-carbon composite, and cathode and lithium secondary battery each comprising same - Google Patents

Sulfur-carbon composite, and cathode and lithium secondary battery each comprising same

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ES3056088T3 ES20806156T ES20806156T ES3056088T3 ES 3056088 T3 ES3056088 T3 ES 3056088T3 ES 20806156 T ES20806156 T ES 20806156T ES 20806156 T ES20806156 T ES 20806156T ES 3056088 T3 ES3056088 T3 ES 3056088T3
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Abstract

La presente invención se refiere a un compuesto de azufre-carbono y a un cátodo para una batería secundaria de litio, y a una batería secundaria de litio que lo comprende. Más específicamente, los carbonos contenidos en el compuesto de azufre-carbono pueden incluir diversas formas. En particular, cuando se aplica como material activo del cátodo en una batería de litio, el compuesto de azufre-carbono que contiene una cantidad predeterminada de carbonos de forma plana puede prevenir la elución de azufre y mejorar la velocidad de reacción en el cátodo, mejorando así el rendimiento de la batería secundaria de litio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Material compuesto de azufre-carbono, y cátodo y batería secundaria de litio que comprenden cada uno el mismoCampo técnico
[0003] La presente divulgación se refiere a un material compuesto de azufre-carbono que puede aplicarse como material de electrodo positivo para una batería secundaria de litio, y a un electrodo positivo y a una batería secundaria de litio que comprenden el mismo.
[0004] Antecedentes de la técnica
[0005] Recientemente, con el rápido desarrollo en el campo de dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos, está aumentando la demanda de baterías secundarias. En particular, con la tendencia a la miniaturizacion y reducción de peso de los dispositivos electrónicos portátiles, existe una demanda creciente de baterías secundarias que tengan una alta densidad de energía que puedan hacer frente a las mismas.
[0006] Entre las baterías secundarias, una batería secundaria de litio-azufre es una batería secundaria que usa compuestos a base de azufre que tienen un enlace azufre-azufre como material activo de electrodo positivo, y usa metales alcalinos tales como litio, materiales a base de carbono en los que se produce la intercalación y desintercalación de iones metálicos tales como iones de litio, o silicio o estaño, que forma una aleación con litio, como material activo de electrodo negativo. Específicamente, en el caso de la batería secundaria de litio-azufre, durante la descarga que es una reacción de reducción, a medida que se corta el enlace azufre-azufre, disminuye el número de oxidación del azufre, y durante la carga que es una reacción de oxidación, a medida que aumenta el número de oxidación del azufre, vuelve a formarse el enlace azufre-azufre. A través de esta reacción de oxidación-reducción, se almacena y genera energía eléctrica.
[0007] En particular, el azufre usado como material activo de electrodo positivo en baterías secundarias de litio-azufre tiene una densidad de energía teórica de 1675 mAh/g y, por tanto, tiene una densidad de energía teórica aproximadamente cinco veces mayor que el material activo de electrodo positivo usado en baterías secundarias de litio convencionales, permitiendo de ese modo que las baterías expresen alta potencia y alta densidad de energía. Además, dado que el azufre tiene la ventaja de ser económico y rico en recursos y, por tanto, estar fácilmente disponible y ser respetuoso con el medio ambiente, el azufre está llamando la atención como fuente de energía no sólo para dispositivos electrónicos portátiles, sino también para dispositivos medianos y grandes tales como vehículos eléctricos.
[0008] Sin embargo, dado que el azufre no tiene conductividad eléctrica, el azufre se aplica como material activo de electrodo positivo electroquímico formando un material compuesto de azufre-carbono con un material de carbono poroso. En el caso de un material compuesto de azufre-carbono aplicado como material activo de electrodo positivo de esta manera, el azufre (S) forma Li<2>S y reduce el litio por los electrones transmitidos a través del conductor y el carbono en el material compuesto de azufre-carbono y los iones de litio transferidos desde el electrodo negativo a través de la disolución de electrolito.
[0009] El azufre natural existe en forma de un anillo en forma de S<8>, y forma polisulfuro de litio, tal como Li<2>S<8>, Li<2>S<6>, y Li<2>S<4>, en el procedimiento de formación de Li<2>S con la descarga de la batería. Dado que el polisulfuro de litio es bien soluble en la disolución de electrolito, existe el problema de que el polisulfuro de litio se desplaza al electrodo negativo en un estado disuelto en la disolución de electrolito, lo que da como resultado una vida útil reducida (efecto lanzadera).
[0010] Además, en el caso de intentar aumentar la densidad de energía minimizando el uso de carbono en el material compuesto de azufre-carbono y aumentando el contenido de azufre, si se aumenta el contenido de azufre, dado que se aumenta la resistencia a la transferencia de electrones e iones de litio, se requiere una estructura de carbono óptima.
[0011] La publicación de patente coreana abierta a consulta por el público n.º 2016-0051610, que es una solicitud de patente que aplica carbono que tiene diversos tipos de estructuras a un material compuesto de azufre-carbono, se refiere a un material de electrodo positivo para una batería secundaria de litio-azufre, y divulga una técnica que usa un material compuesto de azufre-carbono como material de electrodo positivo, que comprende una mezcla de un material compuesto de azufre-nanotubos de carbono y un material compuesto de azufre-grafeno.
[0012] Sin embargo, dado que los materiales de carbono tienen ventajas y desventajas dependiendo de su forma, existe la necesidad de desarrollar una tecnología para fabricar un material compuesto de azufre-carbono que sea eficaz para mejorar el rendimiento de la batería secundaria de litio-azufre, combinando diversos tipos de materiales de carbono, que se usan en la producción de materiales compuestos de azufre-carbono, en condiciones óptimas, para maximizar las ventajas de la forma de estos materiales de carbono y minimizar las desventajas.
[0013] Documentos de la técnica anterior
[0014] Documento de patente 1: publicación de patente coreana n.º 2016-0051610
[0015] El documento CN 109346678 A divulga un electrodo positivo para una batería de litio-azufre que comprende un material compuesto de azufre, acetileno y grafeno.
[0016] El documento CN 107978736 A divulga un electrodo positivo para una batería de litio-azufre que comprende un material compuesto de azufre, grafeno y nanotubos de carbono.
[0017] Divulgación
[0018] Problema técnico
[0019] Por consiguiente, los presentes inventores buscaron proporcionar un material compuesto de azufre-carbono que pueda mejorar el rendimiento de una batería secundaria de litio facilitando el contacto con la disolución de electrolito, manteniendo de ese modo la velocidad de reacción, mientras se limita la fuga de azufre, cuando se aplica como material activo de electrodo positivo para la batería secundaria de litio.
[0020] Solución técnica
[0021] Para lograr los objetos anteriores, un aspecto de la presente divulgación proporciona un material compuesto de azufre-carbono que comprende carbono de tipo hoja y carbono lineal, en donde el carbono de tipo hoja es carbono bidimensional y el carbono lineal es carbono unidimensional, y en donde el carbono de tipo hoja está presente en una cantidad del 10 al 30 % en peso basándose en el peso total del carbono en el material compuesto de azufrecarbono.
[0022] Otro aspecto de la presente divulgación proporciona un electrodo positivo para una batería secundaria de litio que comprende el material compuesto de azufre-carbono descrito anteriormente.
[0023] Otro aspecto de la presente divulgación proporciona una batería secundaria de litio que comprende el electrodo positivo descrito anteriormente.
[0024] Efectos ventajosos
[0025] El material compuesto de azufre-carbono según un aspecto de la presente divulgación puede mejorar el rendimiento de una batería al incluir carbono de tipo hoja junto con carbono lineal.
[0026] El material compuesto de azufre-carbono, cuando se aplica a un electrodo positivo para una batería secundaria de litio, puede evitar la fuga de azufre mientras aumenta la densidad de energía al contener carbono de tipo hoja y soportar así una gran cantidad de azufre.
[0027] Además, el material compuesto de azufre-carbono descrito anteriormente puede comprender un material compuesto de azufre-carbono en la forma en la que el azufre se expone al exterior y, por tanto, facilita el contacto del azufre con la disolución de electrolito, manteniendo de ese modo la velocidad de reacción y evitando la disminución de tensión. Además, cuando el material compuesto de azufre-carbono se aplica a un electrodo positivo de una batería secundaria de litio, pueden mejorarse la capacidad de descarga y las características a alta tasa de la batería secundaria de litio.
[0028] Descripción de los dibujos
[0029] Las figuras 1a a 1c son vistas esquemáticas de un material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja, un material compuesto de azufre-carbono de tipo punto, y un material compuesto de azufre-carbono lineal, respectivamente. La figura 2 es una vista esquemática de un electrodo positivo para una batería secundaria de litio que incluye materiales compuestos de azufre-carbono según una realización de la invención.
[0030] La figura 3a es un gráfico que muestra el rendimiento de descarga inicial de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 1 a 4 y el ejemplo comparativo 1 al electrodo positivo, y la figura 3b es un gráfico que muestra las características a alta tasa de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 1 a 4 y el ejemplo comparativo 1 al electrodo positivo.
[0031] La figura 4a es un gráfico que muestra el rendimiento de descarga inicial de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 5 y 6 y el ejemplo comparativo 1 al electrodo positivo, y la figura 4b es un gráfico que muestra las características a alta tasa de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 5 y 6 y el ejemplo comparativo 1 a los electrodos positivos.
[0032] La figura 5 es una imagen mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM) de los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 2 a 4.
[0033] Mejor modo
[0034] A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle la presente invención.
[0035] El término “carbono de tipo punto”, tal como se usa en el presente documento, se refiere a carbono que tiene una forma similar a un punto, y también se denomina carbono cerodimensional. Además, el material compuesto de azufre-carbono que contiene el “carbono de tipo punto” se denomina “material compuesto de azufre-carbono de tipo punto”.
[0036] El término “carbono lineal”, tal como se usa en el presente documento, se refiere a carbono que tiene una forma similar a una línea, y también se denomina carbono unidimensional. Además, el material compuesto de azufrecarbono que contiene el “carbono lineal” se denomina “material compuesto de azufre-carbono lineal”.
[0037] El término “carbono de tipo hoja”, tal como se usa en el presente documento, se refiere a carbono que tiene una forma similar a una hoja, y también se denomina carbono bidimensional. Además, el material compuesto de azufrecarbono que contiene el “carbono de tipo hoja” se denomina “material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja”. Material compuesto de azufre-carbono
[0038] Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un material compuesto de azufre-carbono que contiene carbono de diversas formas. Dado que la forma del material compuesto de azufre-carbono que va a formarse puede determinarse según la forma del carbono, el material compuesto de azufre-carbono puede tener diversas formas según la forma del carbono.
[0039] Por ejemplo, la forma del material compuesto de azufre-carbono puede tener la misma forma que la del carbono. Dicho de otro modo, el material compuesto de azufre-carbono que contiene el carbono de tipo hoja puede ser un material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja que tiene una forma de hoja, el material compuesto de azufrecarbono que contiene el carbono de tipo punto puede ser un material compuesto de azufre-carbono de tipo punto que tiene una forma de punto, y el material compuesto de azufre-carbono que contiene el carbono lineal puede ser una forma de un material compuesto de azufre-carbono lineal.
[0040] El material compuesto de azufre-carbono según un aspecto de la presente divulgación puede comprender carbono de tipo punto además de carbono de tipo hoja y carbono lineal.
[0041] El material compuesto de azufre-carbono puede comprender del 40 al 95 % en peso de azufre y del 5 al 60 % en peso de carbono. El contenido de azufre contenido en el material compuesto de azufre-carbono puede ser del 40 % en peso o más, del 45 % en peso o más, del 50 % en peso o más, del 55 % en peso o más, o del 60 % en peso o más, y también puede ser del 75 % en peso o menos, del 80 % en peso o menos, del 85 % en peso o menos, del 90 % en peso o menos, o del 95 % en peso o menos. Si el azufre está contenido en el intervalo prescrito, puede mejorarse la densidad de energía de la batería secundaria de litio. Por tanto, si el contenido de azufre es menor del 40 % en peso, puede reducirse la densidad de energía, y si el contenido de azufre es mayor del 95 % en peso, puede aumentarse la resistencia a la transferencia de iones de litio y electrones.
[0042] Además, el contenido de carbono contenido en el material compuesto de azufre-carbono puede ser del 5 % en peso o más, del 10 % en peso o más, del 15 % en peso o más, del 20 % en peso o más, o del 25 % en peso o más, y también puede ser del 40 % en peso o menos, del 45 % en peso o menos, del 50 % en peso o menos, del 55 % en peso o menos, o del 60 % en peso o menos. Si el carbono está contenido en el intervalo prescrito, pueden aumentarse la conductividad de electrones y la conductividad de iones de litio. Por tanto, si el contenido de carbono es menor del 5 % en peso, pueden reducirse la conductividad de electrones y la conductividad de iones de litio, y si el contenido de carbono es mayor del 60 % en peso, puede reducirse relativamente el contenido de azufre y puede reducirse la densidad de energía.
[0043] El azufre puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en azufre (S<8>), Li<2>S<n>(n ≥ 1), compuestos de azufre orgánicos y polímeros de carbono-azufre [(C<2>S<x>)<n>, en donde x es un número entero desde 2,5 hasta 50, y n ≥ 2].
[0044] A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle un aspecto de la presente divulgación con referencia a los dibujos.
[0045] La figura 1a es una vista esquemática del material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja según una realización de la invención.
[0046] En referencia a la figura 1a, el material (11) compuesto de azufre-carbono de tipo hoja tiene una forma en la que el azufre (S2) se inserta entre los carbonos de tipo hoja (C2), es decir, una forma en la que el carbono de tipo hoja (C2) porta azufre (S2) y lo rodea. Debido a esta característica morfológica, cuando el material (11) compuesto de azufrecarbono de tipo hoja se aplica como material activo de electrodo positivo de una batería secundaria de litio, puede evitarse la fuga de azufre.
[0047] El carbono de tipo hoja (C2) está contenido en una cantidad del 10 al 30 % en peso con respecto al peso total de carbono contenido en el material compuesto de azufre-carbono. Si el contenido del carbono de tipo hoja (C2) es del 0 % en peso, el efecto de evitar la fuga de azufre en el electrodo positivo es insignificante, y puede no obtenerse el efecto de mejorar el rendimiento por el carbono de tipo hoja. Si el contenido del carbono de tipo hoja (C2) es del 50 % en peso o más, dado que la disolución de electrolito no entra y sale sin problemas del electrodo positivo, se disminuye la conductividad de iones de litio, de modo que puede producirse una disminución de tensión y, por tanto, puede no implementarse una capacidad de la batería suficiente.
[0048] El carbono de tipo hoja (C2) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en óxido no de grafeno, óxido de grafeno, óxido de grafeno reducido, grafeno dopado, y nanocinta de carbono, preferiblemente óxido de grafeno reducido.
[0049] El área de superficie específica del carbono de tipo hoja (C2) puede ser mayor que la suma de áreas de superficie específicas de otros carbonos incluidos en el material compuesto de azufre-carbono. Por ejemplo, si el material compuesto de azufre-carbono incluye carbono de tipo hoja, carbono de tipo punto y carbono lineal, el área de superficie específica del carbono de tipo hoja puede ser mayor que la suma de áreas de superficie específicas del carbono de tipo punto y el carbono lineal.
[0050] El área de superficie específica del carbono de tipo hoja (C2) puede ser de 200 m<2>/g a 1000 m<2>/g, específicamente de 200 m<2>/g o más, de 300 m<2>/g o más, de 400 m<2>/g o más, o de 500 m<2>/g o más, y puede ser de 700 m<2>/g o menos, de 800 m<2>/g o menos, de 900 m<2>/g o menos, o de 1000 m<2>/g o menos. Cuando se usa un carbono de tipo hoja (C2) que tiene el área de superficie específica tal como se describió anteriormente, puede soportarse una mayor cantidad de azufre, mejorando de ese modo la capacidad de la batería mientras se suprime la fuga de azufre.
[0051] El contenido de azufre (S2) contenido en el material (11) compuesto de azufre-carbono de tipo hoja puede ser del 10 al 45 % en peso basándose en el peso total de azufre contenido en el material compuesto de azufre-carbono, y específicamente puede ser del 10 % en peso o más, del 15 % en peso o más, o del 20 % en peso o más, y también del 35 % en peso o menos, del 40 % en peso o menos, o del 45 % en peso o menos. Si el contenido de azufre (S2) contenido en el material (11) compuesto de azufre-carbono de tipo hoja es menor que el intervalo anterior, el contenido de azufre en la batería es bajo, y la capacidad de la batería se reduce excesivamente. Si el contenido de azufre (S2) incluido en el material (11) compuesto de azufre-carbono de tipo hoja supera el intervalo anterior, la conductividad eléctrica en el electrodo puede reducirse excesivamente, aumentando de ese modo la resistencia. La figura 1b es una vista esquemática del material compuesto de azufre-carbono de tipo punto según una realización de la invención, y la figura 1c es una vista esquemática del material compuesto de azufre-carbono lineal según una realización de la invención.
[0052] En referencia a las figuras 1b y 1c, el material (12) compuesto de azufre-carbono de tipo punto tiene una forma de núcleo-cubierta porque el azufre (S0) se forma sobre la superficie del carbono de tipo punto (C0), y el material (13) compuesto de azufre-carbono lineal tiene una forma de tubo porque el azufre (S1) se forma en el interior y/o sobre la superficie del carbono lineal (C1) y, por tanto, tienen una forma en la que el azufre (S0, S1) se expone al exterior. Debido a esta característica morfológica, cuando el material (13) compuesto de azufre-carbono lineal y opcionalmente el material (12) compuesto de azufre-carbono de tipo punto se aplican como material activo de electrodo positivo para la batería secundaria de litio, es fácil que el azufre expuesto sobre la superficie (S0, S1) entre en contacto con la disolución de electrolito, y esto puede evitar la disminución de tensión, mejorando de ese modo el rendimiento de la batería.
[0053] El carbono lineal (C1) y opcionalmente el carbono de tipo punto (C0) pueden estar presentes en una cantidad total del 50 % en peso o más con respecto al peso total de carbono contenido en el material compuesto de azufrecarbono, y específicamente puede ser del 50 % en peso o más, del 55 % en peso o más, del 60 % en peso o más, del 65 % en peso o más, o del 70 % en peso o más, y también del 80 % en peso o menos, del 85 % en peso o menos, o del 90 % en peso o menos. Si el contenido de este carbono es menor del 50 % en peso, dado que la disolución de electrolito no entra y sale sin problemas del electrodo positivo, se disminuye la conductividad de iones de litio, de modo que puede producirse una disminución de tensión y, por tanto, puede no implementarse una capacidad de la batería suficiente. Si el contenido de este carbono es del 100 % en peso, dado que no hay carbono de tipo hoja (C2), el efecto de evitar la fuga de azufre desde el electrodo positivo es insuficiente, de modo que pueden deteriorarse la capacidad de descarga y las características de vida útil de la batería secundaria de litio.
[0054] El carbono de tipo punto (C0) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en negro de Ketjen, negro de Denka, negro de acetileno, Super-p y fullereno, preferiblemente negro de Ketjen.
[0055] El carbono lineal (C1) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en nanotubos de carbono (CNT) y fibra de carbono, preferiblemente nanotubos de carbono.
[0056] El contenido de azufre (S0, S1) contenido en el material (13) compuesto de azufre-carbono lineal y opcionalmente el material (12) compuesto de azufre-carbono de tipo punto puede ser en total del 55 al 90 % en peso basándose en el peso total de azufre contenido en el material compuesto de azufre-carbono, y específicamente puede ser del 55 % en peso o más, del 60 % en peso o más, o del 65 % en peso o más, y también del 85 % en peso o menos, del 90 % en peso o menos, o del 95 % en peso o menos. Si el contenido de azufre (S0, S1) es menor que el intervalo anterior, dado que el contenido de azufre en la batería es bajo, la capacidad de la batería se reduce excesivamente, y si el contenido de azufre (S0, S1) supera el intervalo anterior, dado que la conductividad eléctrica en el electrodo se reduce excesivamente, puede aumentarse la resistencia.
[0057] Preparación del material compuesto de azufre-carbono
[0058] El método para preparar el material compuesto de azufre-carbono no está particularmente limitado, y puede usarse un método para preparar un material compuesto de azufre-carbono comúnmente usado en la técnica.
[0059] La forma del carbono contenido en el material compuesto de azufre-carbono, es decir, el carbono de tipo hoja, el carbono lineal y opcionalmente el carbono de tipo punto, pueden aplicarse todos ellos al mismo método para preparar el material compuesto de azufre-carbono.
[0060] Por ejemplo, el material compuesto de azufre-carbono puede prepararse mediante un método de difusión en estado fundido. El método de difusión en estado fundido es un método de preparación en el que el azufre penetra en las partículas de carbono fundiendo el azufre a través de calentamiento. En este caso, el tratamiento térmico puede comprender diversos métodos de calentamiento directo o indirecto.
[0061] El método para preparar el material compuesto de azufre-carbono puede comprender las etapas de (S1) mezclar azufre y carbono; y someter a tratamiento térmico la mezcla de azufre y carbono formada en la etapa (S1).
[0062] En la etapa (S1), la cantidad y el tipo de azufre y carbono usados son tal como se describieron anteriormente.
[0063] Además, la temperatura de tratamiento térmico en la etapa (S2) es una temperatura que permite que el azufre se funda y penetre en el carbono sobre el que va a soportarse y puede ser mayor que el punto de fusión del azufre. Específicamente, la temperatura durante el tratamiento térmico puede ser de 100 a 200 ºC, específicamente de 100 ºC o superior, de 105 ºC o superior, de 110 ºC o superior, de 115 ºC o superior, o de 120 ºC o superior, y de 180 ºC o inferior, de 185 ºC o inferior, de 190 ºC o inferior, de 195 ºC o inferior, o de 200 ºC o inferior, y el tratamiento térmico puede realizarse mediante un método de difusión en estado fundido. Si la temperatura de tratamiento térmico es menor que el intervalo anterior, dado que no avanza el procedimiento en el que el azufre se funde y penetra en el carbono, puede no prepararse el propio material compuesto de azufre-carbono. Si la temperatura de tratamiento térmico supera el intervalo anterior, se aumenta la tasa de pérdida de azufre debido a la vaporización del azufre, y se desnaturaliza el material compuesto de azufre-carbono, de modo que el efecto de mejorar el rendimiento de la batería puede ser insignificante cuando se aplica como material de electrodo positivo para una batería secundaria de litio.
[0064] El material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja, el material compuesto de azufre-carbono de tipo punto y el material compuesto de azufre-carbono lineal pueden prepararse por separado según el método de preparación del material compuesto de azufre-carbono tal como se describió anteriormente, o pueden prepararse simultáneamente. Batería secundaria de litio
[0065] Otro aspecto de la presente divulgación se refiere a una batería secundaria de litio que comprende el material compuesto de azufre-carbono tal como se describió anteriormente. El material compuesto de azufre-carbono está comprendido preferiblemente como material activo de electrodo positivo.
[0066] La batería secundaria de litio puede incluir un electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador y un electrolito interpuesto entre los mismos.
[0067] La figura 2 es una vista esquemática de un electrodo positivo para una batería secundaria de litio que comprende un material compuesto de azufre-carbono según una realización de la invención.
[0068] En referencia a la figura 2, el electrodo (1) positivo para la batería secundaria de litio puede comprender un colector (20) de corriente de electrodo positivo y una capa (10) de material activo de electrodo positivo que tiene un material activo de electrodo positivo formado sobre el colector (20) de corriente de electrodo positivo.
[0069] El material activo de electrodo positivo comprende un material compuesto de azufre-carbono que comprende un material (11) compuesto de azufre-carbono de tipo hoja y un material (13) compuesto de azufre-carbono lineal, y también puede comprender un material (12) compuesto de azufre-carbono de tipo punto.
[0070] Además, puede usarse un óxido de metal de transición que contiene litio como material activo de electrodo positivo y, por ejemplo, puede usarse uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en LiCoO<2>, LiNiO<2>, LiMnO<2>, LiMn<2>O<4>, Li(Ni<a>Co<b>Mn<c>)O<2>(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi<1-y>Co<y>O<2>(0≤y<1), LiCo<1-y>Mn<y>O<2>(0≤y<1), LiNi<1-y>Mn<y>O<2>(0≤y<1), Li(Ni<a>Co<b>Mn<c>)O<4>(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn<2-z>Ni<z>O<4>(0<z<2), LiMn<2-z>Co<z>O<4>(0<z<2), LiCoPO<4>y LiFePO<4>, o una mezcla de dos o más de ellos. Además, también pueden usarse sulfuros, seleniuros y haluros, además de estos óxidos.
[0071] El colector de corriente de electrodo positivo no está particularmente limitado siempre que tenga una alta conductividad eléctrica sin provocar cambios químicos en la batería. Por ejemplo, como colector de corriente de electrodo positivo puede usarse acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono sinterizado; o aluminio o acero inoxidable que tiene la superficie tratada con carbono, níquel, titanio, plata, o similares. En este momento, el colector de corriente de electrodo positivo puede usarse en diversas formas tales como película, hoja, lámina, red, sustancia porosa, espuma o material textil no tejido que tiene finas irregularidades formadas sobre su superficie para aumentar la fuerza adhesiva con el material activo de electrodo positivo.
[0072] El electrodo negativo para la batería secundaria de litio puede incluir un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo de electrodo negativo que tiene un material activo de electrodo negativo formado sobre el colector de corriente de electrodo negativo.
[0073] Como material activo de electrodo negativo, puede usarse metal de litio o material de carbono convencional, que es capaz de intercalar y desintercalar iones de litio, o silicio o estaño, etc. Preferiblemente, como material activo de electrodo negativo puede usarse un material de carbono, y como material de carbono pueden usarse tanto carbono de baja cristalinidad como carbono de alta cristalinidad.
[0074] Ejemplos representativos del carbono de baja cristalinidad son carbono blando y carbono duro, y ejemplos representativos del carbono de alta cristalinidad son grafito natural, grafito kish, carbono pirolítico, fibra de carbono a base de brea de mesofase, microperlas de mesocarbono, y carbono sinterizado a alta temperatura procedente de breas de mesofase y coques derivados de brea de alquitrán de hulla o petróleo, etc. En este momento, el electrodo negativo puede comprender un aglutinante. El aglutinante puede ser de diversos tipos de polímeros aglutinantes tales como copolímero de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno (PVDF-co-HFP), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), poliacrilonitrilo, y poli(metacrilato de metilo).
[0075] Además, el colector de corriente de electrodo negativo no está particularmente limitado siempre que tenga una alta conductividad eléctrica sin provocar cambios químicos en la batería. Por ejemplo, como colector de corriente de electrodo negativo puede usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono sinterizado; o cobre o acero inoxidable que tiene la superficie tratada con carbono, níquel, titanio, plata, o similares, y aleación de aluminiocadmio, y similares. Además, el colector de corriente de electrodo negativo puede usarse en diversas formas tales como película, hoja, lámina, red, sustancia porosa, espuma o material textil no tejido que tiene finas irregularidades formadas sobre su superficie, en común con el colector de corriente de electrodo positivo.
[0076] En estos casos, la capa de material activo de electrodo positivo o la capa de material activo de electrodo negativo puede comprender además una resina aglutinante, un material eléctricamente conductor, una carga, y otros aditivos. La resina aglutinante se usa para la unión del material activo de electrodo y el material eléctricamente conductor y para la unión al colector de corriente. Ejemplos de tales resinas aglutinantes pueden comprender poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, politetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, polímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butadieno, caucho fluorado, y diversos copolímeros de los mismos. El material eléctricamente conductor se usa para mejorar adicionalmente la conductividad eléctrica del material activo de electrodo. El material eléctricamente conductor no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad eléctrica sin provocar cambios químicos en la batería y, por ejemplo, puede usarse grafito tal como grafito natural o grafito artificial; negros de carbono tales como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, y negro térmico; fibras eléctricamente conductoras tales como fibra de carbono y fibra metálica; fluoruro de carbono; polvos metálicos tales como polvo de aluminio y polvo de níquel; fibras cortas monocristalinas eléctricamente conductoras tales como óxido de zinc y titanato de potasio; óxidos metálicos eléctricamente conductores tales como óxido de titanio; y un derivado de polifenileno. Preferiblemente, el material eléctricamente conductor puede ser una fibra de carbono desarrollada en fase de vapor (VGCF).
[0077] La carga se usa selectivamente como componente para suprimir la expansión del electrodo y no está específicamente limitada siempre que sea un material fibroso sin provocar cambios químicos en la batería y, por ejemplo, comprende polímeros a base de olefina tales como polietileno y polipropileno; y materiales fibrosos tales como fibra de vidrio y fibra de carbono.
[0078] El separador puede consistir en un sustrato poroso. Puede usarse cualquier sustrato poroso siempre que sea un sustrato poroso comúnmente usado en dispositivos electroquímicos y, por ejemplo, puede usarse una membrana porosa o un material textil no tejido a base de poliolefina, pero no se limita particularmente a los mismos.
[0079] Ejemplos de la membrana porosa a base de poliolefina pueden ser membranas formadas por cualquier polímero solo seleccionado de polietilenos tales como polietileno de alta densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, y polietileno de peso molecular ultra alto, y polímeros a base de poliolefina tales como polipropileno, polibutileno, y polipenteno, o formadas por una mezcla polimérica de los mismos.
[0080] Además del material textil no tejido a base de poliolefina mencionado anteriormente, el material textil no tejido puede ser un material textil no tejido formado por, por ejemplo, cualquier polímero solo seleccionado de poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poliéster, poliacetal, poliamida, policarbonato, poliimida, polieteretercetona, polietersulfona, poli(óxido de fenileno), poli(sulfuro de fenileno), poli(etileno-naftaleno), y similares, o formado por una mezcla polimérica de los mismos. La estructura del material textil no tejido puede ser un material textil no tejido hilado o un material textil no tejido soplado en estado fundido compuesto por fibras largas.
[0081] El grosor del sustrato poroso no está particularmente limitado, pero puede ser de 1 μm a 100 μm, o de 5 μm a 50 μm.
[0082] El tamaño y la porosidad de los poros presentes en el sustrato poroso tampoco están particularmente limitados, pero pueden ser de 0,001 μm a 50 μm y del 10 % al 95 %, respectivamente.
[0083] La disolución de electrolito puede ser una disolución de electrolito no acuoso, y la sal de electrolito contenida en la disolución de electrolito no acuoso es una sal de litio. La sal de litio no está particularmente limitada siempre que pueda usarse convencionalmente en una disolución de electrolito para una batería secundaria de litio. Por ejemplo, la sal de litio puede ser al menos una seleccionada del grupo que consiste en LiFSI, LiPF<6>, LiCl, LiBr, LiI, LiClO<4>, LiBF<4>, LiB<10>Cl<10>, LiPF<6>, LiCF<3>SO<3>, LiCF<3>CO<2>, LiAsF<6>, LiSbF<6>, LiPF<6>, LiAlCl<4>, CH<3>SO<3>Li, CF<3>SO<3>Li, (CF<3>SO<2>)<2>NLi, cloroborano de litio, y 4-fenilborato de litio.
[0084] Como disolvente orgánico contenido en la disolución de electrolito no acuoso, pueden usarse sin limitación aquellos usados convencionalmente en una disolución de electrolito para una batería secundaria de litio y, por ejemplo, pueden usarse éter, éster, amida, carbonato lineal, carbonato cíclico, etc., solos o en combinación de dos o más. Entre ellos, de manera representativa, pueden estar comprendidos compuestos de carbonato que son carbonatos cíclicos, carbonatos lineales, o suspensiones de los mismos.
[0085] Ejemplos específicos del compuesto de carbonato cíclico pueden comprender al menos uno seleccionado del grupo que consiste en carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3-butileno, carbonato de 1,2-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno, carbonato de vinileno, carbonato de viniletileno, y haluros de los mismos, o una suspensión de dos o más de los mismos. Ejemplos de tales haluros pueden comprender, pero no se limitan a, carbonato de fluoroetileno (FEC) y similares.
[0086] Además, ejemplos específicos del compuesto de carbonato lineal pueden comprender representativamente, pero no se limitan a, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dipropilo, carbonato de etilo y metilo (EMC), carbonato de metilo y propilo, y carbonato de etilo y propilo, o una suspensión de dos o más de los mismos. Particularmente, entre los disolventes orgánicos a base de carbonato, el carbonato de etileno y el carbonato de propileno que son carbonatos cíclicos son disolventes orgánicos altamente viscosos y tienen una alta constante dieléctrica y, por tanto, pueden disociar mucho mejor las sales de litio en el electrolito. Cuando estos carbonatos cíclicos se mezclan con carbonatos lineales con una baja viscosidad y una baja constante dieléctrica, tales como carbonato de dimetilo y carbonato de dietilo, en una razón adecuada, puede prepararse una disolución de electrolito que tiene una conductividad eléctrica más alta.
[0087] Además, el éter entre los disolventes orgánicos anteriores puede ser, pero no se limita a, uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en dimetil éter, dietil éter, dipropil éter, metil etil éter, metil propil éter, etil propil éter, dimetoxietano (DME) y dioxolano (DOL), o una suspensión de dos o más de los mismos.
[0088] Además, el éster entre los disolventes orgánicos anteriores puede ser, pero no se limita a, uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de propilo, γ-butirolactona, γ-valerolactona, γ-caprolactona, σ-valerolactona y εcaprolactona, o una suspensión de dos o más de los mismos.
[0089] La inyección de la disolución de electrolito no acuoso puede realizarse en una etapa apropiada durante el procedimiento de fabricación del dispositivo electroquímico, dependiendo del procedimiento de fabricación y las propiedades físicas requeridas del producto final. Es decir, tal inyección puede llevarse a cabo antes de ensamblar el dispositivo electroquímico o en la etapa final de ensamblar el dispositivo electroquímico.
[0090] Es posible realizar procedimientos de laminación o apilamiento y plegado del separador y el electrodo, además del procedimiento de bobinado que es un procedimiento general.
[0091] Además, la forma de la carcasa de batería no está particularmente limitada, y puede ser de diversas formas, tales como una forma cilíndrica, una forma laminada, una forma cuadrada, una forma de bolsa, o una forma de botón. La estructura y el método de fabricación de estas baterías se conocen ampliamente en la técnica y, por tanto, se omitirá una descripción detallada de los mismos.
[0092] Además, la batería secundaria de litio puede clasificarse en diversas baterías, tales como una batería secundaria de litio-azufre, una batería de litio-aire, una batería de litio-óxido, y una batería de litio en estado totalmente sólido, dependiendo del material de electrodo positivo/electrodo negativo usado.
[0093] La batería secundaria de litio puede incluirse en un módulo de batería como celda unitaria.
[0094] El módulo de batería puede usarse como una fuente de alimentación de dispositivos de tamaño mediano o grande que requieren estabilidad a alta temperatura, características de ciclo largo, y características de alta capacidad. Ejemplos de los dispositivos de tamaño mediano o grande pueden comprender, pero no se limitan a, una herramienta eléctrica que se acciona y se mueve mediante un motor eléctrico; automóviles eléctricos incluyendo un vehículo eléctrico (EV), un vehículo eléctrico híbrido (HEV), un vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV), y similares; una motocicleta eléctrica incluyendo una bicicleta eléctrica (E-bike) y una escúter eléctrica (E-scooter); un carrito de golf eléctrico; y un sistema de almacenamiento de energía.
[0095] Batería secundaria de litio-azufre
[0096] El material compuesto de azufre-carbono puede aplicarse a un electrodo positivo para una batería secundaria de litio-azufre, entre las baterías secundarias de litio.
[0097] En este caso, la batería secundaria de litio-azufre puede ser una batería que comprende el material compuesto de azufre-carbono anterior como material activo de electrodo positivo.
[0098] El material compuesto de azufre-carbono puede presentar alta conductividad iónica asegurando una trayectoria de migración de iones de litio al interior de los poros, y sirve como portador para el azufre, aumentando de ese modo la reactividad con el azufre, un material activo de electrodo positivo, para mejorar simultáneamente la capacidad de descarga inicial y el rendimiento a alta tasa de una batería secundaria de litio-azufre.
[0099] A continuación en el presente documento, se proporcionan ejemplos preferidos para ayudar a entender la presente invención, pero los siguientes ejemplos son sólo para ejemplificar la presente invención.
[0100] Ejemplo comparativo 1
[0101] (1) Preparación de material compuesto de azufre-carbono
[0102] (1-1) Combinación de carbono y azufre
[0103] Se obtuvo una mezcla mezclando el 25 % en peso de un polvo de carbono y el 75 % en peso de un polvo de azufre. En este caso, el polvo de carbono es un polvo de nanotubos de carbono (CNT) como carbono lineal.
[0104] (1-2) Tratamiento térmico
[0105] Se sometió a tratamiento térmico la mezcla obtenida en el punto (1-1) a 155 ºC a través de difusión en estado fundido para preparar un material compuesto de azufre-carbono. En este momento, el material compuesto de azufrecarbono comprende un material compuesto de azufre-carbono lineal.
[0106] (2) Fabricación de electrodo positivo
[0107] Se mezclaron el material compuesto de azufre-carbono obtenido en el punto (1) como material activo de electrodo positivo, fibra de carbono desarrollada en fase de vapor (VGCF) como material eléctricamente conductor, y poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) como aglutinante en una razón en peso de 8:1:1, y se dispersaron en agua a una concentración del 20 % para preparar una suspensión de electrodo positivo.
[0108] Se recubrió la suspensión de electrodo positivo sobre una lámina de Al y se secó para preparar un electrodo positivo.
[0109] (3) Fabricación de batería secundaria de litio-azufre
[0110] Se preparó una batería secundaria de litio-azufre en forma de una celda de botón usando lámina de litio que tenía un grosor de 50 μm como electrodo negativo, el electrodo positivo preparado en el punto (2) anterior, una disolución de electrolito preparada combinando LiTFSI 1 M y el 3 % en peso de LiNO<3>con DOL/DME (1:1, v/v) como disolvente, y un separador de poliolefina. En este momento, DOL significa dioxolano y DME significa dimetoxietano.
[0111] Ejemplo 1
[0112] (1) Preparación de material compuesto de azufre-carbono
[0113] (1-1) Mezclado de carbono y azufre
[0114] Se obtuvo una mezcla mezclando el 25 % en peso de un polvo de carbono y el 75 % en peso de un polvo de azufre. En este caso, el polvo de carbono es un polvo del 10 % en peso de óxido de grafeno reducido como carbono de tipo hoja y el 90 % en peso de CNT. El área de superficie específica del óxido de grafeno reducido es de 600 m<2>/g. (1-2) Tratamiento térmico
[0115] Se sometió a tratamiento térmico la mezcla obtenida en el punto (1-1) a 155 ºC a través de difusión en estado fundido de modo que el azufre se soportó sobre el carbono para preparar un material compuesto de azufre-carbono. En este momento, el material compuesto de azufre-carbono preparado comprende un material compuesto de azufrecarbono de tipo hoja y un material compuesto de azufre-carbono lineal.
[0116] (2) Fabricación de electrodo positivo
[0117] Se mezclaron el material compuesto de azufre-carbono obtenido en el punto (1) como material activo de electrodo positivo, fibra de carbono desarrollada en fase de vapor (VGCF) como material eléctricamente conductor, y poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) como aglutinante en una razón en peso de 8:1:1, y se dispersaron en agua a una concentración del 20 % para preparar una suspensión de electrodo positivo.
[0118] Se recubrió la suspensión de electrodo positivo sobre una lámina de Al y se secó para preparar un electrodo positivo.
[0119] (3) Fabricación de batería secundaria de litio-azufre
[0120] Se preparó una batería secundaria de litio-azufre en forma de una celda de botón usando lámina de litio que tenía un grosor de 50 μm como electrodo negativo, el electrodo positivo preparado en el punto (2) anterior, una disolución de electrolito preparada combinando LiTFSI 1 M y el 3 % en peso de LiNO<3>con DOL/DME (1:1, v/v) como disolvente, y un separador de poliolefina. En este momento, DOL significa dioxolano y DME significa dimetoxietano.
[0121] Ejemplos 2 a 4
[0122] Se prepararon materiales compuestos de azufre-carbono, electrodos positivos y baterías secundarias de litio-azufre de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque el contenido del carbono de tipo hoja fue del 20 % en peso, del 30 % en peso, y del 40 % en peso, respectivamente, basándose en el peso total de carbono contenido en el material compuesto de azufre-carbono, tal como se muestra en la tabla 1.
[0123] El ejemplo 4 no es según las reivindicaciones.
[0124] Ejemplos 5 y 6
[0125] Se prepararon materiales compuestos de azufre-carbono de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque se usaron los componentes tal como se describen en la tabla 1 a continuación. En este momento, se prepararon materiales compuestos de azufre-carbono, electrodos positivos y baterías secundarias de litio-azufre con el contenido del carbono de tipo hoja del 26 % en peso y del 35 % en peso, respectivamente, basándose en el peso total de carbono contenido en el material compuesto de azufre-carbono, tal como se muestra en la tabla 1.
[0126] El ejemplo 6 no es según las reivindicaciones.
[0127] Tabla 1:
[0128]
[0130] * No según las reivindicaciones
[0131] Ejemplo experimental 1: Análisis del efecto de mejora del rendimiento de la batería secundaria de litio-azufre Se llevaron a cabo experimentos sobre el rendimiento de baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 1 a 6 y el ejemplo comparativo 1 al electrodo positivo, respectivamente. Las baterías secundarias de litio-azufre fabricadas en forma de celdas de botón se cargaron/descargaron repetidamente a temperatura ambiente para realizar pruebas de carga/descarga. La primera descarga se realizó a 0,1 C, y luego la carga/descarga se repitió dos veces más de la misma manera, y después de eso, la carga/descarga se repitió 3 veces a 0,2 C, y luego la carga/descarga se repitió continuamente a 0,3 C/0,5 C. A través de esto, se evaluó el rendimiento de descarga inicial obteniendo un gráfico de capacidadtensión durante la primera descarga, y se evaluó un rendimiento a alta tasa (0,3 C/0,5 C) obteniendo un gráfico de cambio de capacidad según la repetición de ciclos.
[0132] La figura 3a es un gráfico que muestra el rendimiento de descarga inicial de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 1 a 4 y el ejemplo comparativo 1, respectivamente, al electrodo positivo, y la figura 3b es un gráfico que muestra las características a alta tasa de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufrecarbono preparados en los ejemplos 1 a 4 y el ejemplo comparativo 1, respectivamente, al electrodo positivo.
[0133] En referencia a la figura 3a, puede observarse que la capacidad de descarga por peso de azufre aumentó en las baterías secundarias de litio-azufre de los ejemplos 1 a 4 que contienen tanto carbono de tipo hoja como carbono lineal, en comparación con el ejemplo comparativo 1 que contiene sólo carbono lineal sin carbono de tipo hoja. Se confirmó que, entre los ejemplos 1 a 4, a medida que aumenta el contenido de carbono de tipo hoja, aumenta la capacidad de descarga y, por tanto, la capacidad de descarga del ejemplo 3 con el contenido de carbono de tipo hoja del 30 % en peso es la más alta. Por otro lado, se confirmó que cuando el contenido de carbono de tipo hoja se vuelve del 40 % en peso como en el ejemplo 4, deja de aumentar la capacidad de descarga.
[0134] Además, en referencia a la figura 3b, puede observarse que incluso si la tasa de carga/descarga es diferente, la capacidad de descarga del ejemplo 3 con el contenido de carbono de tipo hoja del 30 % en peso es la más alta como en la curva de rendimiento de descarga inicial de la figura 3a. De manera similar, se confirmó que, si el contenido de carbono de tipo hoja se vuelve del 40 % en peso como en el ejemplo 4, deja de aumentar la capacidad de descarga.
[0135] La figura 4a es un gráfico que muestra el rendimiento de descarga inicial de las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 5 y 6 y el ejemplo comparativo 1, respectivamente, al electrodo positivo, y la figura 4b es un gráfico que muestra el resultado de las características a alta tasa medidas en las baterías secundarias de litio-azufre en las que se aplicaron los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 5 y 6 y el ejemplo comparativo 1, respectivamente, a los electrodos positivos.
[0136] En referencia a la figura 4a, puede observarse que, en los ejemplos 5 y 6, aunque el contenido de azufre del material compuesto de carbono de tipo hoja fue mayor y, por tanto, el contenido de azufre total fue mayor, se aumenta la capacidad de descarga en comparación con el peso de azufre total, en comparación con el ejemplo comparativo 1. Sin embargo, se confirmó que, si se aumenta el contenido de carbono de tipo hoja y se aumenta el contenido de azufre total como en el ejemplo 6, se detiene el aumento de la capacidad de descarga. Por tanto, puede observarse que cuando el contenido de azufre en el material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja es mayor que en el material compuesto de azufre-carbono lineal basándose en el peso total de azufre contenido en el material compuesto de azufre-carbono, puede lograrse una densidad de energía más alta.
[0137] Además, en referencia a la figura 4b, puede observarse que la capacidad de descarga del ejemplo 5 a una alta tasa es más alta que en la curva de rendimiento de descarga inicial de la figura 4a.
[0138] Ejemplo experimental 2: Observación de la forma del material compuesto de azufre-carbono dependiendo del contenido de carbono de tipo hoja
[0139] La figura 5 es una imagen mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM, JSM7200 de JEOL) de los materiales compuestos de azufre-carbono preparados en los ejemplos 2 a 4, respectivamente.
[0140] Los materiales compuestos de azufre-carbono del ejemplo 2, del ejemplo 3 y del ejemplo 4 son los casos en los que el contenido de óxido de grafeno reducido como carbono de tipo hoja es del 20 % en peso, del 30 % en peso y del 40 % en peso, respectivamente, basándose en el peso total de carbono.
[0141] En referencia a la figura 5, puede observarse que la totalidad del ejemplo 2, el ejemplo 3 y el ejemplo 4 contienen carbono de tipo hoja (indicado en blanco) en una cantidad apropiada, de manera que puede evitarse la fuga de azufre, pero en el caso del ejemplo 4, el contenido de carbono de tipo hoja es relativamente mayor que el de los ejemplos 2 y 3, lo que indica una estructura en la que la transferencia de iones es algo difícil.
[0142] Descripción de los símbolos
[0143] 1: Electrodo positivo
[0144] 10: Capa de material activo de electrodo positivo
[0145] 20: Colector de corriente
[0146] 11: Material compuesto de azufre-carbono de tipo hoja
[0147] 12: Material compuesto de azufre-carbono de tipo punto
[0148] 13: Material compuesto de azufre-carbono lineal
[0149] S0, S1, S2: Azufre
[0150] C0: Carbono de tipo punto, C1: Carbono lineal, C2: Carbono de tipo hoja

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Material compuesto de azufre-carbono que comprende carbono de tipo hoja y carbono lineal, en donde el carbono de tipo hoja es carbono bidimensional y el carbono lineal es carbono unidimensional, y en donde el carbono de tipo hoja está presente en una cantidad del 10 al 30 % en peso basándose en el peso total del carbono en el material compuesto de azufre-carbono.
2. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el carbono de tipo hoja se selecciona de óxido no de grafeno, óxido de grafeno, óxido de grafeno reducido, grafeno dopado, y nanocinta de carbono.
3. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el carbono lineal se selecciona de nanotubos de carbono y fibra de carbono.
4. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el azufre está soportado entre el carbono de tipo hoja, y el azufre se forma en el interior y/o la superficie del carbono lineal.
5. Material compuesto de azufre-carbono según la reivindicación 1, en donde el material compuesto de azufrecarbono comprende del 40 al 95 % en peso de azufre y del 5 al 60 % en peso de carbono.
6. Electrodo positivo para una batería secundaria de litio, que comprende un material compuesto de azufrecarbono según cualquier reivindicación anterior.
7. Batería secundaria de litio que comprende el electrodo positivo según la reivindicación 6.
8. Batería secundaria de litio según la reivindicación 7, en donde la batería secundaria de litio es una batería secundaria de litio-azufre.
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