ES3058460T3 - Separador y batería de litio-azufre que comprende el mismo - Google Patents

Separador y batería de litio-azufre que comprende el mismo

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Abstract

La presente invención se refiere a un separador y a una batería de litio-azufre que lo comprende, siendo la batería de litio-azufre capaz de resolver un problema provocado por el polisulfuro de litio, generado en una batería de litio-azufre convencional, al disponer de un separador en el que al menos una superficie de un sustrato poroso está recubierta de un polímero conductor de iones de litio y nanotubos de carbono que tienen un grupo funcional oxígeno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Separador y batería de litio-azufre que comprende el mismo
[0003] Campo técnico
[0004] Esta solicitud reivindica prioridad sobre, y los beneficios de, la solicitud de patente coreana n.º 10-2017-0147760, presentada ante la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 8 de noviembre de 2017.
[0005] La presente invención se refiere a un separador capaz de resolver los problemas provocados por el polisulfuro de litio, y a una batería de litio-azufre que comprende el mismo.
[0006] Antecedentes de la técnica
[0007] A medida que los productos electrónicos, los dispositivos electrónicos, los dispositivos de comunicación y similares se han vuelto rápidamente más pequeños y más ligeros recientemente, y ha surgido en gran medida la necesidad de vehículos eléctricos en relación con los problemas medioambientales, han aumentado considerablemente las demandas para mejorar el rendimiento de las baterías secundarias usadas como fuente de alimentación de estos productos. Entre estas, las baterías secundarias de litio han recibido una atención considerable como batería de alto rendimiento debido a su alta densidad de energía y alto potencial de electrodo convencional
[0008] En particular, las baterías de litio-azufre (Li-S) son una batería secundaria que usa un material de la serie de azufre que tiene enlaces azufre-azufre (S-S) como material activo de electrodo positivo y que usa metal de litio como material activo de electrodo negativo. El azufre, un material principal de un material activo de electrodo positivo, tiene las ventajas de ser muy abundante en recursos, no tener toxicidad y tener un bajo peso atómico. Además, una batería de litio-azufre tiene una capacidad de descarga teórica de 1.675 mAh/g-azufre y una densidad de energía teórica de 2.600 Wh/kg, que es muy alta en comparación con la densidad de energía teórica de otros sistemas de baterías (batería de Ni-MH: 450 Wh/kg, batería de Li-FeS: 480 Wh/kg, batería de Li-MnO<2>: 1.000 Wh/kg, batería de Na-S: 800 Wh/kg) estudiados actualmente y, por tanto, es la batería más prometedora entre las baterías que se han desarrollado hasta ahora.
[0009] Durante una reacción de descarga de una batería de litio-azufre, se produce una reacción de oxidación de litio en un electrodo negativo (ánodo) y se produce una reacción de reducción de azufre en un electrodo positivo (cátodo). La batería de litio-azufre produce polisulfuro de litio (Li<2>S<x>, x=de 2 a 8) durante la descarga, y este se disuelve en un electrolito y difunde a un electrodo negativo provocando diversas reacciones secundarias, y también reduce la capacidad del azufre que participa en una reacción electroquímica. Además, el polisulfuro de litio provoca una reacción de lanzadera durante un procedimiento de carga, lo que reduce significativamente la eficiencia de carga y descarga.
[0010] Con el fin de resolver tales problemas, se han propuesto métodos de adición de un aditivo que tenga una propiedad de adsorción de azufre; sin embargo, se ha producido un problema de deterioro, que da lugar a nuevas reacciones secundarias adicionales en la batería. En vista de lo anterior, se han propuesto métodos de adición de un calcogenuro metálico, alúmina o similares o recubrimiento de la superficie con oxicarbonato y similares con el fin de retrasar el flujo de salida del material activo de electrodo positivo, es decir, el azufre; sin embargo, tales métodos o bien implican la pérdida de azufre durante el procedimiento de tratamiento o bien son complicados, y también limitan la cantidad de azufre, un material activo, que se introduce (es decir, la cantidad de carga).
[0011] Por consiguiente, para la comercialización de una batería de litio-azufre, los problemas del polisulfuro de litio constituyen una cuestión prioritaria.
[0012] Documentos de la técnica anterior
[0013] Documento de patente 1: Publicación de patente coreana n.º 2017-0003604 (09.01.2017), “Bifunctional separator for lithium-sulfur battery”.
[0014] Documento de patente 2: Publicación de patente coreana n.º 2016-0137486 (30.11.2016), “Separator provided with porous coating layer and electrochemical device provided with the same”.
[0015] Nanomaterials, 2017, vol. 7, n.º 196 divulga un separador que tiene una capa de recubrimiento que comprende nanotubos de carbono oxidados y está modificado con un silano orgánico y un ácido protónico de cadena larga que contiene un segmento de polietilenglicol.
[0016] El documento US 2015/0104690 A1 se refiere a una capa intermedia porosa para una batería de litio-azufre que comprende un componente electrónico (por ejemplo, nanotubos de carbono) y un componente conductor de iones de litio que puede cargarse o cargado negativamente.
[0017] Problema técnico
[0018] Con el fin de resolver los problemas del polisulfuro de litio que se producen en el lado de electrodo positivo de una batería de litio-azufre, los inventores de la presente invención han identificado que, cuando se aplica una nueva estructura usando un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y un polímero conductor de iones de litio en un separador contiguo al mismo, se resuelven los problemas y puede aumentarse el rendimiento de batería de una batería de litio-azufre, y han completado la presente invención.
[0019] Por consiguiente, un aspecto de la presente invención proporciona un separador para una batería de litio-azufre capaz de resolver los problemas provocados por el polisulfuro de litio.
[0020] Otro aspecto de la presente invención proporciona una batería de litio-azufre que tiene un rendimiento de batería mejorado al estar dotada del separador
[0021] Solución técnica
[0022] Según un aspecto de presente invención, se proporciona un separador para una batería de litio-azufre que comprende una base porosa y una capa de recubrimiento formada sobre al menos una superficie de la misma, en el que la capa de recubrimiento comprende un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno, y un polímero conductor de iones de litio que es un copolímero sustituido con litio de un polímero de flúor a base de tetrafluoroetileno sulfonado, y en el que el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio están presentes como una mezcla en una razón en peso de 1:5 a 1:20.
[0023] En el presente documento, el grupo funcional de oxígeno puede ser uno cualquiera o más seleccionados del grupo que consiste en un grupo carboxilo, un grupo hidroxilo, un grupo éter, un grupo éster, un grupo aldehído, un grupo carbonilo y un grupo amida.
[0024] En el presente documento, en la capa de recubrimiento, el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio están mezclados en una razón en peso de 1:5 a 1:20.
[0025] Según otro aspecto de presente invención, se proporciona una batería de litio-azufre que comprende el separador.
[0026] Efectos ventajosos
[0027] A separador según la presente invención comprende tanto un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno como un polímero conductor de iones de litio, y de ese modo resuelve los problemas provocados por el sulfuro de litio que se producen en un electrodo positivo de una batería de litio-azufre.
[0028] En la batería de litio-azufre dotada del separador, no se produce una disminución de la capacidad del azufre, lo que permite una batería de alta capacidad, y se potencia la estabilidad de la batería dado que el azufre puede usarse de manera estable en alta carga y no hay problemas tales como cortocircuito de la batería y generación de calor. Además, una batería de litio-azufre de este tipo tiene las ventajas de tener alta eficiencia de carga y descarga de la batería y mejorar las propiedades de vida útil.
[0029] Descripción de los dibujos
[0030] La figura 1 es una vista en sección que ilustra una batería de litio-azufre según una realización de la presente invención.
[0031] La figura 2 es un gráfico que muestra la capacidad de carga y descarga inicial de las baterías de litio-azufre fabricadas en los ejemplos 1 y 2, y el ejemplo comparativo 1.
[0032] La figura 3 es un gráfico que muestra las propiedades de vida útil de las baterías de litio-azufre fabricadas en los ejemplos 1 y 2, y el ejemplo comparativo 1.
[0033] La figura 4 es un gráfico que muestra las propiedades de vida útil de las baterías de litio-azufre fabricadas en el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 2.
[0034] Mejor modo
[0035] La presente invención proporciona una batería de litio-azufre y un separador usado en la misma.
[0036] La figura 1 es una vista en sección que ilustra una batería (10) de litio-azufre, que tiene una estructura que comprende metal de litio como electrodo (1) negativo y azufre como electrodo (3) positivo, y un separador (5) dispuesto entre los mismos. En el presente documento, está presente un electrolito (no mostrado) en una forma en la que el separador (5) se impregna entre el electrodo (1) negativo y el electrodo (3) positivo.
[0037] Cuando se carga y descarga una batería (10) de litio-azufre, se produce polisulfuro de litio en un electrodo positivo provocando una disminución de la capacidad de carga y una disminución de la energía de la batería (10), y se genera dendrita de litio en un electrodo negativo provocando un problema de estabilidad tal como cortocircuito, generación de calor, ignición y exposición de la batería junto con una disminución de la vida útil de la batería. Con el fin de resolver tales problemas, se han propuesto métodos de añadir una nueva composición o formar una capa de recubrimiento adicional sobre los electrodos; sin embargo, no ha podido asegurarse el efecto de potenciar el rendimiento de la batería hasta un nivel objetivo.
[0038] En vista de lo anterior, la presente invención propone un separador (5) que tiene una nueva estructura con el fin de resolver tales problemas.
[0039] Específicamente, el separador (5) según la presente invención incluye una base porosa y una capa de recubrimiento formada sobre una superficie o ambas superficies de la misma. Cuando se forma la capa de recubrimiento sobre una superficie de la base porosa, la capa de recubrimiento puede colocarse sobre cualquiera del lado de electrodo (1) negativo o el lado de electrodo (3) positivo, y en la presente invención, la capa de recubrimiento se forma preferiblemente para orientarse hacia el electrodo (3) positivo.
[0040] La base porosa que forma el separador (5) permite el transporte de iones de litio entre el electrodo (1) negativo y el electrodo (3) positivo mientras que separa o aísla el electrodo (1) negativo y el electrodo (3) positivo uno del otro. Un separador (5) de este tipo puede formarse con materiales que son porosos, no conductores o aislantes. El separador (5) puede ser un elemento independiente tal como una película.
[0041] Específicamente, como base porosa, puede usarse una película polimérica porosa o bien sola, o bien como un material laminado de la misma, o pueden usarse materiales textiles no tejidos porosos habituales tales como materiales textiles no tejidos fabricados de fibra de poli(tereftalato de etileno) o fibra de vidrio de alto punto de fusión; sin embargo, la base porosa no se limita a los mismos.
[0042] Un material de la base porosa no está limitado en la presente invención, y pueden usarse materiales habitualmente usados en la técnica. Normalmente, la base porosa puede formarse con uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en poliolefina tal como polietileno o polipropileno, poliéster tal como poli(tereftalato de etileno) o poli(tereftalato de butileno), poliamida tal como aramida, poliacetal, policarbonato, poliimida, polietercetona, polietersulfona, poli(óxido de fenileno), poli(sulfuro de fenileno), polietilen-naftaleno, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno), poli(cloruro de vinilo), poliacrilonitrilo, celulosa, nailon, poliparafenilen-benzobisoxazol y poliarilato, o una mezcla de dos o más de los mismos.
[0043] La base porosa puede tener un grosor de 3 μm a 100 μm, o de 3 μm a 30 μm. El intervalo de la base porosa no está limitado particularmente al intervalo descrito anteriormente; sin embargo, cuando el grosor es excesivamente más pequeño que el límite inferior descrito anteriormente, disminuyen las propiedades mecánicas y el separador (5) puede dañarse fácilmente durante el uso de la batería. Mientras tanto, los tamaños de los poros presentes en la base porosa y la porosidad tampoco están limitados particularmente, pero pueden ser de desde 0,01 μm hasta 10 μm y desde el 25 % hasta el 85 %, respectivamente.
[0044] La capa de recubrimiento formada sobre al menos una superficie de la base porosa realiza la función de resolver los problemas provocados por el polisulfuro de litio, y para ello, comprende tanto un nanotubo de carbono que tiene un grupo funcional introducido en el mismo como un polímero conductor de iones de litio.
[0045] Un nanotubo de carbono (CNT) es un alótropo de carbono que tiene una nanoestructura en forma de cilindro, y es útil en diversos campos tales como nanotecnología, ingeniería eléctrica, óptica e ingeniería de materiales debido a sus muchas propiedades únicas.
[0046] En particular, el deterioro de una batería provocado por la carga y descarga repetitivas puede reducirse muy eficazmente usando un nanotubo de carbono en una batería secundaria, y el rendimiento de la batería puede potenciarse usando un nanotubo de carbono metálico que tenga una potencia de transporte de electrones muy alta en el electrodo negativo.
[0047] En la presente invención, los inventores han descubierto que, cuando se usa un nanotubo de carbono en una batería de litio-azufre, el rendimiento de la batería puede potenciarse mediante “un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno” obtenido tratando con ácido el nanotubo de carbono que adsorbe el polisulfuro de litio generado durante un proceso de carga y descarga de la batería de litio-azufre y evitando así un fenómeno de lanzadera, y han completado la presente invención.
[0048] El nanotubo de carbono según la presente invención puede estar presente en forma del grupo funcional de oxígeno que se introduce en el grupo terminal del nanotubo de carbono. Dicho de otro modo, todos los grupos terminales del nanotubo de carbono pueden estar sustituidos con el grupo funcional de oxígeno, o algunos de los grupos terminales del nanotubo de carbono pueden estar sustituidos con el grupo funcional de oxígeno.
[0049] Los tipos del grupo funcional de oxígeno introducidos en el grupo terminal del nanotubo de carbono no están limitados particularmente y, en la presente invención, los ejemplos del mismo pueden comprender uno o más seleccionados del grupo que consiste en un grupo carboxilo, un grupo hidroxilo, un grupo éter, un grupo éster, un grupo aldehído, un grupo carbonilo y un grupo amida, y pueden comprender preferentemente un grupo carboxilo o un grupo hidroxilo, sin embargo, el grupo funcional de oxígeno no se limita a los mismos.
[0050] Los tipos de nanotubos de carbono no están limitados particularmente en la presente invención, y ejemplos de los mismos pueden comprender un nanotubo de carbono de pared múltiple o un nanotubo de carbono de pared simple. La longitud del nanotubo de carbono no está limitada particularmente en la presente invención, pero puede ser preferiblemente de 5 μm a 200 μm. Cuando la longitud del nanotubo de carbono es menor de 5 μm, es difícil formar una estructura porosa dentro de la capa de recubrimiento, y la propiedad de adsorción de polisulfuro de litio puede reducirse significativamente y la capacidad puede disminuir ya que se interrumpe el transporte de material. Cuando la longitud del nanotubo de carbono es mayor que 200 μm, los tamaños de las partículas secundarias formadas son grandes, lo que provoca la preocupación de que se produzcan cortocircuitos entre el electrodo negativo y el electrodo positivo de una batería de litio-azufre.
[0051] Para preparar el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno, se trata el nanotubo de carbono con un ácido en un reactor, y el resultado puede hacerse reaccionar mientras se agita a una temperatura de 25 ºC a 60 ºC. Los tipos de ácido tampoco están limitados particularmente, y puede usarse cualquier ácido siempre que pueda introducir un grupo funcional de oxígeno en la superficie del nanotubo de carbono. Los ejemplos de los mismos pueden comprender ácido sulfúrico, ácido nítrico o mezclas de los mismos, y también pueden usarse oxidantes tales como permanganato de potasio.
[0052] El contenido de ácido no está limitado particularmente, pero puede ser preferiblemente de desde 50 partes en peso hasta 1.000 partes en peso con respecto a 1 parte en peso del nanotubo de carbono. Cuando el contenido de ácido es menor de 50 partes en peso, puede que no se produzca favorablemente una reacción de corte obtenida mediante una oxidación química del nanotubo de carbono, y cuando el contenido de ácido es mayor de 1.000 partes en peso, puede ser difícil recoger el nanotubo de carbono cortado mediante una oxidación química debido a la cantidad excesiva de mezcla de ácidos.
[0053] A continuación, puede añadirse agua desionizada a la mezcla de reacción de nanotubos de carbono y ácido obtenida a través de la reacción de oxidación química para diluirla, y el resultado puede centrifugarse. Las condiciones de centrifugación no están limitadas particularmente y, por ejemplo, la centrifugación puede realizarse durante de 10 minutos a 30 minutos a una velocidad de centrifugación de 4.000 rpm a 10.000 rpm.
[0054] Posteriormente, el resultado centrifugado puede filtrarse y luego lavarse usando agua desionizada. Además, el resultado lavado puede secarse a una temperatura de 90 ºC a 100 ºC para obtener un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno.
[0055] El nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno preparado usando el método según una realización de la presente invención puede ser como en la siguiente fórmula de reacción 1.
[0056] [Fórmula de reacción 1]
[0058]
[0062]
[0063] La presente invención es capaz de potenciar la eficiencia coulómbica y la estabilidad de circulación de una batería mediante el uso de un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno en la capa de recubrimiento del separador (5) adsorber el polisulfuro de litio generado mediante una reacción entre el azufre del electrodo (3) positivo y el litio del electrodo (1) negativo, y de ese modo resolver un problema de reacciones secundarias que se producen sobre la superficie de electrodo (1) negativo debido a un efecto de lanzadera del mismo tal como la reacción con metal de litio para formar una capa de alta resistencia de Li<2>S en la superficie de contacto, o la precipitación en la superficie de contacto del electrodo.
[0064] Además, al unir el polisulfuro de litio a la capa de recubrimiento del separador (5) y suprimir de ese modo la difusión y migración del polisulfuro de litio al electrodo (1) negativo, se resuelve un problema existente de pérdida de capacidad del azufre provocado por el polisulfuro de litio, y se obtiene una batería de alta capacidad, y se obtiene seguridad incluso con una alta carga de azufre. Además de ello, al unir el polisulfuro de litio, se minimiza el escape a partir de una región de reacción electroquímica del electrodo (3) positivo.
[0065] Además, el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno según una realización de la presente invención puede comprender un átomo de oxígeno en del 0,5 % al 30 %, preferiblemente en del 1 % al 20 % y lo más preferiblemente en del 2 % al 15 % con respecto al nanotubo de carbono completo.
[0066] Cuando la composición de átomos de oxígeno es menor que el intervalo mencionado anteriormente, puede disminuir la capacidad de adsorción de polisulfuro de litio, y cuando la composición de átomos de oxígeno es mayor que el intervalo mencionado anteriormente, el efecto de potenciar el rendimiento de la batería en un electrodo de alta carga es insignificante cuando se usa este en el separador de una batería de litio-azufre, y por tanto, la composición de átomos de oxígeno se controla apropiadamente dentro del intervalo mencionado anteriormente.
[0067] Incluso cuando se resuelven los problemas provocados por el polisulfuro de litio, un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno que tiene un efecto de este tipo ha tenido un nuevo problema de ralentizar la velocidad de transferencia de iones de litio cuando se aplica realmente al separador (5).
[0068] Dicho de otro modo, cuando se usa un electrolito líquido, es necesario que el separador (5) esté presente en un estado suficientemente impregnado (humectado) en el electrolito líquido con el fin de que los iones de litio pasen a través del separador (5) y se transporten al electrodo (3) positivo y al electrodo (1) negativo.
[0069] En vista de lo anterior, la presente invención usa el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno que se mezcla con un polímero conductor de iones de litio con el fin de resolver los problemas provocados cuando se usa el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno solo.
[0070] Con el fin de mezclarse con el nanotubo de carbono, es necesario que se seleccionen materiales capaces de asegurar fácilmente una trayectoria de difusión de iones de litio y aumentar la conductividad de iones de litio sin afectar a la adsorción de polisulfuro de litio obtenida por el nanotubo de carbono.
[0071] El polímero conductor de iones de litio es Nafion sustituido con litio (Nafion litiado). El polímero de Nafion litiado es un polímero que tiene una forma que comprende iones de litio en el Nafion (nombre comercial, Du Pont), un copolímero de un polímero de flúor a base de tetrafluoroetileno sulfonado, y significa una forma que comprende iones Li<+>en lugar de protones del grupo ácido sulfónico en una estructura de fórmula química tal como se indica a continuación.
[0072] [Fórmula química 1]
[0074]
[0076] Al mezclar el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio tal como antes, puede asegurarse fácilmente la trayectoria de transferencia de iones de litio, y los iones de litio se transfieren fácilmente a través de la misma, y pueden resolverse suficientemente los problemas que se han producido cuando se usa un nanotubo de carbono solo.
[0077] Además, el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio usados como material de capa de recubrimiento según la presente invención tienen hidrofilia, y dado que el nanotubo de carbono de la presente invención es capaz de introducir un grupo funcional de oxígeno en el nanotubo de carbono a través de un procedimiento de tratamiento con ácido, se obtiene una alta humectabilidad cuando se usa un disolvente hidrófilo como líquido electrolítico que transfiere eficazmente los iones de litio al lado de capa de metal de litio. Por consiguiente, los iones de litio pueden transferirse uniformemente al electrodo negativo. Como resultado, se obtienen excelentes propiedades de la batería sin un cortocircuito de la batería dado que los iones de litio se transfieren eficazmente, y se obtienen excelentes propiedades de carga y descarga sin el aumento de resistencia incluso con la formación de capa de recubrimiento.
[0078] Con el fin de asegurar suficientemente los efectos mencionados anteriormente, la capa de recubrimiento según la presente invención limita la razón de contenido del nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio, y el grosor de la capa de recubrimiento.
[0079] Específicamente, el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio se mezclan en una razón en peso de 1:5 a 1:20 y preferiblemente en una razón en peso de 1:10 a 1:15 en la capa de recubrimiento. Cuando el contenido del nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno es bajo (o el contenido del polímero conductor de iones de litio es excesivo), pueden no resolverse suficientemente los problemas provocados por el polisulfuro de litio. Por otro lado, cuando el contenido del polímero conductor de iones de litio es bajo (o el contenido del nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno es excesivo), existe un problema de que es difícil la penetración de un líquido electrolítico.
[0080] Además, el grosor de la capa de recubrimiento está en un intervalo que no aumenta la resistencia interna de una batería mientras que asegura los efectos descritos anteriormente, y puede ser de desde 100 nm hasta 20 μm. Preferiblemente, el grosor puede ser de desde 200 nm hasta 10 μm y más preferiblemente desde 0,4 μm hasta 5 μm. Cuando el grosor es menor que el intervalo mencionado anteriormente, pueden no realizarse las funciones como capa de recubrimiento, y cuando el grosor es mayor que el intervalo mencionado anteriormente, por otro lado, pueden proporcionarse propiedades interfaciales estables; sin embargo, puede provocarse un aumento de la resistencia interna cuando se fabrica una batería debido a un aumento de la resistencia interfacial inicial.
[0081] Tal como se describió anteriormente, la capa de recubrimiento puede formarse sobre una superficie o ambas superficies del separador (5), y con el fin de aumentar un efecto de adsorción de polisulfuro de litio, puede formarse para orientarse hacia el electrodo (3) positivo.
[0082] Un método para preparar el separador (5) presentado en la presente invención no está limitado particularmente en la presente invención, y los expertos en la técnica pueden usar métodos conocidos o diversos métodos que modifican estos métodos.
[0083] Como método, se prepara una disolución de recubrimiento que comprende el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio en un disolvente, y luego se recubre al menos una superficie de una base porosa con la disolución de recubrimiento y luego se seca.
[0084] Como otro método, se recubre un sustrato con la disolución de recubrimiento, y luego se seca para preparar una capa de recubrimiento, y se transfiere o lamina la capa de recubrimiento sobre una base porosa para preparar el separador (5).
[0085] Como disolvente puede usarse cualquier disolvente siempre que sea capaz de dispersar suficientemente el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio. Como ejemplo, el disolvente puede ser un disolvente mixto de agua y alcohol, o una mezcla de uno o más disolventes orgánicos, y en este caso, el alcohol puede ser un alcohol inferior que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, y preferiblemente metanol, etanol, propanol, isopropanol, y similares. Como disolvente orgánico, pueden usarse disolventes polares tales como dimetilformamida (DMF) y dimetilsulfóxido (DMSO), o disolventes apróticos tales como acetonitrilo, acetato de etilo, acetato de metilo, fluoroalcano, pentano, 2,2,4-trimetilpentano, decano, ciclohexano, ciclopentano, diisobutileno, 1-penteno, 1-clorobutano, 1-cloropentano, o-xileno, diisopropil éter, 2-cloropropano, tolueno, 1-cloropropano, clorobenceno, benceno, dietil éter, sulfuro de dietilo, cloroformo, diclorometano, 1,2-dicloroetano, anilina, dietilamina, éter, tetracloruro de carbono y tetrahidrofurano (THF). Preferiblemente, puede usarse agua o un disolvente mixto de agua y un alcohol inferior.
[0086] El disolvente puede estar comprendido en un nivel que tiene una concentración capaz de facilitar el recubrimiento, y el contenido específico varía dependiendo del método de recubrimiento y del aparato. Como ejemplo, la disolución de recubrimiento puede prepararse dispersando cada uno del nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio en una disolución y mezclando las disoluciones, y en el presente documento, el recubrimiento se realiza después de ajustar la concentración de disolución de recubrimiento final para que esté en un intervalo del 0,001 % en peso al 30 % en peso (contenido de sólidos).
[0087] Según una realización de la presente invención, el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno puede estar recubierto en de 5 μg/cm<2>a 100 μg/cm<2>, preferiblemente en de 5 μg/cm<2>a 40 μg/cm<2>y lo más preferiblemente en de 5 μg/cm<2>a 20 μg/cm<2>con respecto al área total del separador.
[0088] Cuando la cantidad de recubrimiento del nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno es menor que el intervalo mencionado anteriormente, puede disminuir la capacidad de adsorción de polisulfuro de litio, y que la cantidad de recubrimiento sea mayor que el intervalo mencionado anteriormente tiene la desventaja de disminuir la conductividad de iones de litio o dificultar la penetración de líquido electrolítico, y por tanto, la cantidad de recubrimiento se selecciona apropiadamente dentro del intervalo mencionado anteriormente.
[0089] El sustrato puede ser un sustrato separable cuando se usa un método tal como transferencia, es decir, un sustrato de vidrio o un sustrato de plástico. En el presente documento, el sustrato de plástico no está limitado particularmente en la presente invención, y puede usarse poliarilato, poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), polisilano, polisiloxano, polisilazano, polietileno, policarbosilano, poliacrilato, poli(met)acrilato, poli(acrilato de metilo), poli((met)acrilato de metilo), poli(acrilato de etilo), un copolímero olefínico cíclico, poli((met)acrilato de etilo), un polímero olefínico cíclico, polipropileno, poliimida, poliestireno, poli(cloruro de vinilo), poliacetal, polieteretercetona, poliestersulfona, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno), un polímero de perfluoroalquilo, y similares.
[0090] Según sea necesario, para una dispersión uniforme pueden aplicarse ondas ultrasónicas a la disolución de recubrimiento preparada para el recubrimiento. Puede potenciarse la dispersibilidad del nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio en la disolución cuando comprende además molienda con ondas ultrasónicas, y puede prepararse una capa de recubrimiento que tiene propiedades más uniformes.
[0091] El recubrimiento en esta etapa no está limitado particularmente, y puede usarse cualquier método de recubrimiento en húmedo conocido. Como un ejemplo, puede comprender un método de dispersión uniforme usando una rasqueta y similar, métodos tales como fundición a presión, recubrimiento con coma, serigrafía y recubrimiento por filtración a vacío, y similares.
[0092] Luego, se realiza un procedimiento de secado para eliminar el disolvente después del recubrimiento. El procedimiento de secado se realiza a una temperatura y durante un periodo de tiempo suficientes para eliminar suficientemente el disolvente, y las condiciones pueden variar dependiendo del tipo de disolvente y no están limitadas particularmente en la presente invención. Como ejemplo, el secado puede realizarse en un horno de vacío a de 30 ºC a 200 ºC, y como método de secado, pueden usarse métodos de secado tales como secado por aire templado, aire caliente o viento de baja humedad, o secado a vacío. El tiempo de secado no está limitado particularmente; sin embargo, el secado se realiza normalmente en un intervalo de 30 segundos a 24 horas.
[0093] Al controlar la concentración de la disolución de recubrimiento según la presente invención, o el número de recubrimientos, puede controlarse el grosor de recubrimiento de la capa de recubrimiento finalmente recubierta. Además, la capa de recubrimiento según la presente invención comprende además una sal de litio con el fin de transferir fluidamente los iones de litio.
[0094] La sal de litio no está limitada particularmente en la presente invención, y puede usarse cualquiera siempre que sea capaz de usarse en baterías de litio-azufre conocidas. Los ejemplos específicos de la sal de litio pueden comprender 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>, LiAlCl<4>, CH<3>SO<3>Li, CF<3>SO<3>Li, LiSCN, LiC(CF<3>SO<2>)<3>, (CF<3>SO<2>)<2>NLi, (FSO<2>)<2>NLi, cloroborano de litio, ácido carboxílico alifático inferior de litio, tetrafenilborato de litio, imida de litio, y similares, y preferiblemente pueden comprender bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI) representado por (CF<3>SO<2>)<2>NLi o bis(fluorosulfonil)imida de litio (LiFSI) representado por (FSO<2>)<2>NLi.
[0095] Un polímero conductor de iones y una sal de litio de este tipo se usan preferiblemente en el 10 % en peso o menos en el 100 % en peso de la composición de capa de recubrimiento.
[0096] El separador (5) dotado de la capa de recubrimiento tal como se describió anteriormente puede usarse preferiblemente en una batería de litio-azufre tal como se ilustra en la figura 1.
[0097] Una batería de litio-azufre de este tipo resuelve los problemas provocados por el polisulfuro de litio y mejora los problemas de disminución de capacidad y disminución de vida útil en la batería de litio-azufre, y por consiguiente, puede usarse como batería de litio-azufre que tiene propiedades de vida útil mejoradas, además de obtener electrodos de alta capacidad y alta carga, y que tiene alta estabilidad sin posibilidad de explosión e incendio.
[0098] El electrodo positivo, el electrodo negativo y el líquido electrolítico proporcionados en la batería de litio-azufre se describen tal como sigue.
[0099] El electrodo positivo tiene una forma de laminación de un material activo de electrodo positivo sobre un colector de corriente de electrodo positivo.
[0100] El colector de corriente de electrodo positivo no está limitado particularmente siempre que tenga alta conductividad sin comprender cambios químicos en una batería, y por ejemplo, pueden usarse acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono cocido, aluminio o acero inoxidable cuya superficie está tratada con carbono, níquel, titanio, plata y similares, o similares.
[0101] El material activo de electrodo positivo puede comprender azufre elemental (S<8>), compuestos de la serie del azufre o mezclas de los mismos, y estos se combinan con un conductor cuando se usan dado que un material de azufre solo no tiene conductividad eléctrica. Específicamente, el compuesto de la serie del azufre puede ser Li<2>Sn (n=1), un compuesto de organoazufre, un polímero de carbono-azufre ((C<2>S<x>)n: x= de 2,5 a 50, n=2), o similares.
[0102] El conductor se usa para potenciar adicionalmente la conductividad del material activo de electrodo. Un conductor de este tipo no está limitado particularmente siempre que tenga conductividad sin inducir cambios químicos en la batería correspondiente, y por ejemplo, puede usarse grafito tal como grafito natural o grafito artificial; negro de carbono tal como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara o negro térmico; fibras conductoras tales como fibra de carbono o fibra de metal; carbono fluorado; polvo de metal tal como polvo de aluminio y de níquel; fibras cortas conductoras tales como óxido de zinc o titanato de potasio; óxidos metálicos conductores tales como óxido de titanio; derivados de polifenileno, y similares.
[0103] El electrodo positivo puede comprender además un aglutinante para la unión del material activo de electrodo positivo y el conductor y para la unión sobre el colector de corriente. El aglutinante puede comprender una resina termoplástica o una resina termoendurecible. Por ejemplo, puede usarse polietileno, polipropileno, politetrafluoroetileno (PTFE), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), caucho de estireno-butadieno, un copolímero de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter, un copolímero de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno, un copolímero de fluoruro de vinilideno-clorotrifluoroetileno, un copolímero de etileno-tetrafluoroetileno, un policlorotrifluoroetileno, un copolímero de fluoruro de vinilideno-pentafluoropropileno, un copolímero de propileno-tetrafluoroetileno, un copolímero de etileno-clorotrifluoroetileno, un copolímero de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropilenotetrafluoroetileno, un copolímero de fluoruro de vinilideno-perfluorometil vinil éter-tetrafluoroetileno, un copolímero de etileno-ácido acrílico, y similares, o bien solos o bien como una mezcla; sin embargo, el aglutinante no se limita a los mismos, y pueden usarse todos aquellos capaces de usarse como aglutinante en la técnica.
[0104] Un electrodo positivo de este tipo puede prepararse usando métodos habituales, y específicamente, puede prepararse recubriendo un colector de corriente con una composición para formar una capa de material activo de electrodo positivo preparada mezclando un material activo de electrodo positivo, un conductor y un aglutinante en un disolvente orgánico o agua y secando el resultado, y selectivamente, moldeando por compresión el resultado sobre el colector de corriente para potenciar la densidad del electrodo. En el presente documento, como disolvente orgánico, se usan preferiblemente aquellos capaces de dispersar uniformemente el material activo de electrodo positivo, el aglutinante y el conductor, y evaporarse fácilmente. Específicamente, pueden comprender acetonitrilo, metanol, etanol, tetrahidrofurano, alcohol isopropílico, y similares.
[0105] El electrodo negativo puede tener una forma de laminación de un material activo de electrodo negativo sobre un colector de corriente de electrodo negativo. El colector de corriente de electrodo negativo puede no estar comprendido cuando sea necesario.
[0106] En el presente documento, el colector de corriente de electrodo negativo no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad sin inducir cambios químicos en una batería, y por ejemplo, pueden usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono cocido, cobre o acero inoxidable cuya superficie está tratada con carbono, níquel, titanio, plata y similares, aleaciones de aluminio-cadmio, o similares. Además, como forma, pueden usarse diversas formas tales como películas con/sin irregularidades microscópicas formadas sobre la superficie, láminas, hojas, redes, cuerpos porosos, espumas y materiales textiles no tejidos.
[0107] La capa de metal de litio puede ser metal de litio o una aleación de litio. En el presente documento, la aleación de litio comprende elementos capaces de alearse con el litio, y el elemento puede ser Si, Sn, C, Pt, Ir, Ni, Cu, Ti, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, Co, o una aleación de los mismos.
[0108] La capa de metal de litio puede ser una lámina u hoja, y en algunos casos puede tener una forma de deposición o recubrimiento de metal de litio o aleación de litio sobre un colector de corriente usando un procedimiento en seco, o puede tener una forma de deposición o recubrimiento de metal y aleación particulados usando un procedimiento en húmedo.
[0109] El líquido electrolítico de la batería secundaria de litio es un líquido electrolítico que contiene sal de litio, y puede ser un líquido electrolítico acuoso o no acuoso, es preferiblemente un electrolito no acuoso formado con un líquido electrolítico de disolvente orgánico y una sal de litio. Además de ello, puede comprender un electrolito sólido orgánico, un electrolito sólido inorgánico, o similar; sin embargo, el líquido electrolítico no se limita a los mismos. Los ejemplos del disolvente orgánico no acuoso pueden comprender disolventes orgánicos apróticos tales como N-metil-2-pirrolidinona, carbonato de propileno, carbonato de etileno, carbonato de butileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, carbonato de etilmetilo, gamma-butirolactona, 1,2-dimetoxietano, 1,2-dietoxietano, tetrahidrofurano, 2-metiltetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, 1,3-dioxolano, 4-metil-1,3-dioxano, dietil éter, 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 o propionato de etilo.
[0110] En el presente documento, como disolvente no acuoso se usa un disolvente a base de éter para que sea similar a un electrodo de la presente invención, y los ejemplos del mismo pueden comprender tetrahidrofurano, óxido de etileno, 1,3-dioxolano, 3,5-dimetilisoxazol, 2,5-dimetilfurano, furano, 2-metilfurano, 1,4-oxano, 4-metildioxolano, y similares. La sal de litio es un material disuelto favorablemente en el electrolito no acuoso, y los ejemplos de la misma pueden comprender 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>, LiAlCl<4>, CH<3>SO<3>Li, CF<3>SO<3>Li, LiSCN, LiC(CF<3>SO<2>)<3>, (CF<3>SO<2>)<2>NLi, (FSO<2>)<2>NLi, cloroborano de litio, ácido carboxílico alifático inferior de litio, tetrafenilborato de litio, imida de litio, y similares
[0111] La forma de la batería (10) de litio-azufre descrita anteriormente no está particularmente limitada, y los ejemplos de la misma pueden comprender un tipo de rollo de gelatina, un tipo de apilamiento, un tipo de apilamiento-plegamiento (que comprende un tipo de apilamiento-plegamiento en Z) o un tipo de laminación-apilamiento, y puede ser preferiblemente un tipo de apilamiento-plegamiento.
[0112] Después de preparar un conjunto de electrodos que tiene tal electrodo (3) positivo, el separador (5) y el electrodo (1) negativo laminados de manera consecutiva tal como se indicó anteriormente, se coloca el conjunto de electrodos en una carcasa de batería, se inyecta el líquido electrolítico en la parte superior de la carcasa, y se sella el resultado con una placa de tapa y una junta y luego se ensambla para fabricar la batería (10) de litio-azufre.
[0113] La batería (10) de litio-azufre puede dividirse en un tipo cilindro, un tipo cuadrado, un tipo botón, un tipo bolsa, y similares, y dependiendo del tamaño, puede dividirse en un tipo voluminoso y un tipo película delgada. Las estructuras y los métodos de fabricación de estas baterías se conocen ampliamente en la técnica y, por tanto, no se incluyen descripciones detalladas de los mismos.
[0114] La batería (10) de litio-azufre según la presente invención es una batería de alta capacidad y alta carga, y puede usarse como fuente de alimentación de dispositivos que requieren tales propiedades. Los ejemplos específicos del dispositivo pueden comprender herramientas eléctricas que funcionan mediante la recepción de energía eléctrica por un motor de batería; vehículos eléctricos que comprenden vehículos eléctricos (VE), vehículos híbridos eléctricos (VHE), vehículos híbridos eléctricos enchufables (VHEE), y similares; vehículos eléctricos de dos ruedas que comprenden bicicletas eléctricas, escúteres eléctricas, y similares; carritos de golf eléctricos; sistemas para el almacenamiento de energía, y similares, pero no se limitan a los mismos.
[0115] A continuación en el presente documento, se describen ejemplos, ejemplos comparativos y ejemplos experimentales con el fin de ilustrar los efectos de la presente invención. Sin embargo, las siguientes descripciones son sólo un ejemplo con respecto al contenido y los efectos de la presente invención, y el alcance de un derecho y los efectos de la presente invención no se limitan a los mismos.
[0116] Ejemplos
[0117] Ejemplo 1
[0118] (1) Preparación del separador
[0119] Como base porosa, se preparó una película de polietileno (porosidad: 50 %) que tenía un grosor de 20 μm.
[0120] Después de mezclar una dispersión acuosa de nanotubos de carbono con grupos carboxilo introducidos (contenido de átomos de oxígeno en los nanotubos de carbono del 4 % al 5 %) (concentración del 0,002 % en peso) y una dispersión acuosa de Nafion litiado (Du Pont) (concentración: 0,25 mg/ml), se les aplicaron ondas ultrasónicas durante 8 horas para preparar una disolución de recubrimiento (razón en peso de nanotubos de carbono:Nafion litiado=1:12,5).
[0121] Se vertió la disolución de recubrimiento sobre la base porosa, y se filtró a vacío el resultado para formar una capa de recubrimiento en 10 μg/cm<2>sobre una superficie que estaba orientada hacia un electrodo positivo de la base porosa. Se secó el resultado durante 24 horas a 70 ºC para preparar un separador. En el presente documento, se midió que la capa de recubrimiento tenía un grosor de aproximadamente 3,1 μm ± 0,5 μm.
[0122] (2) Batería de litio-azufre
[0123] Se mezclaron carbono conductor que tenía conductividad eléctrica y azufre en una razón en peso de carbono conductor:azufre (% en peso) de 30:70 (21 g:49 g) a través de un procedimiento de molienda en molino de bolas para obtener un material compuesto de azufre-carbono. Se preparó una suspensión de material activo de electrodo positivo en una composición de un material activo de electrodo positivo que comprendía el material compuesto (70,0 g), Super-P (20,0 g) como conductor, poli(fluoruro de vinilideno) (10,0 g) como aglutinante y N-metil-2-pirrolidona (500 g) como disolvente, con respecto al peso total de la suspensión de material activo de electrodo positivo, y se recubrió un colector de corriente de aluminio con la suspensión para preparar un sitio activo de electrodo positivo.
[0124] Con electrodo positivo, se usó una lámina de litio que tenía un grosor de aproximadamente 40 μm como electrodo negativo, y como líquido electrolítico, se usó una concentración 1 M de disolución de mezcla de dimetoxietano:dioxolano con LiN(CF<3>SO<2>)<2>disuelto (razón en volumen=1:1), y se usó el separador para fabricar una batería de litio-azufre.
[0125] Ejemplo 2
[0126] Se fabricó una batería de litio-azufre de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto en que se usaron nanotubos de carbono con grupos hidroxilo (-OH) introducidos.
[0127] Ejemplo comparativo 1
[0128] Se fabricó una batería de litio-azufre de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto en que se usó polietileno sin recubrimiento de nanotubo de carbono y el polímero conductor de iones de litio como separador.
[0129] Ejemplo comparativo 2
[0130] Se fabricó una batería de litio-azufre de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto en que se usó un nanotubo de carbono en el que no se introdujo un grupo funcional de oxígeno.
[0131] Ejemplo experimental 1
[0132] Se hizo funcionar cada una de las baterías de litio-azufre fabricadas en los ejemplos y los ejemplos comparativos en unas condiciones de carga/descarga de 0,3 C/0,5 C. Se midió la capacidad de carga y descarga iniciales, y se identificó un cambio en la capacidad de la batería de litio-azufre.
[0133] La figura 2 es un gráfico que muestra la capacidad de carga y descarga inicial de las baterías de litio-azufre fabricadas en los ejemplos 1 y 2, y el ejemplo comparativo 1. Cuando se hace referencia a la figura 2, se observó que las baterías de los ejemplos 1 y 2 que tenían una capa de recubrimiento según la presente invención, tenían una mayor capacidad de descarga inicial en comparación con la batería del ejemplo comparativo 1 no dotado de la capa de recubrimiento.
[0134] La figura 3 es un gráfico que muestra las propiedades de vida útil de las baterías de litio-azufre fabricadas en los ejemplos 1 y 2, y el ejemplo comparativo 1. Cuando se hace referencia a la figura 3, se observó que las baterías de los ejemplos 1 y 2 tenían una tasa de retención de capacidad más alta con respecto a la carga y descarga iniciales y mostraron un efecto de mejora de la capacidad, y tenían excelentes propiedades de vida útil en comparación con la batería del ejemplo comparativo 1 sin comprender el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio.
[0135] La figura 4 es un gráfico que muestra las propiedades de vida útil de las baterías de litio-azufre fabricadas en el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 2. Cuando se hace referencia a la figura 4, se observó que la batería del ejemplo 1 tenía una tasa de retención de capacidad más alta con respecto a la carga y descarga iniciales y mostraron un efecto de mejora de la capacidad, y tenían excelentes propiedades de vida útil en comparación con la batería del ejemplo comparativo 2 que usa un nanotubo de carbono sin comprender un grupo funcional de oxígeno.
[0136] A partir de tales resultados, se observó que, mediante la capa de recubrimiento proporcionada en la presente invención, pueden garantizarse propiedades de alta capacidad de carga y descarga iniciales y excelentes propiedades de vida útil a través de la adsorción de polisulfuro de litio cuando se acciona una batería de litio-azufre.
[0137] Números de referencia
[0138] 10: Batería secundaria de litio
[0139] 1: Electrodo negativo
[0140] : Electrodo positivo
[0141] : Separador

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
1. Separador para una batería de litio-azufre, que comprende:
una base porosa; y
una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie de la base porosa;
en el que la capa de recubrimiento comprende un nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno, y un polímero conductor de iones de litio que es un copolímero sustituido con litio de un polímero de flúor a base de tetrafluoroetileno sulfonado; y
en el que el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio están presentes como una mezcla en una razón en peso de 1:5 a 1:20.
2. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 1, en el que el grupo funcional de oxígeno es uno o más de un grupo carboxilo, un grupo hidroxilo, un grupo éter, un grupo éster, un grupo aldehído, un grupo carbonilo y un grupo amida.
3. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 1, en el que la base porosa comprende al menos un polietileno, polipropileno, poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poliamida, poliacetal, policarbonato, poliimida, polietercetona, polietersulfona, poli(óxido de fenileno), poli(sulfuro de fenileno), polietilen-naftaleno, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno), poli(cloruro de vinilo), poliacrilonitrilo, celulosa, nailon, poliparafenilen-benzobisoxazol y poliarilato.
4. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 1, en el que, en la capa de recubrimiento, el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno y el polímero conductor de iones de litio están presentes como una mezcla en una razón en peso de 1:10 a 1:15.
5. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 1, en el que la capa de recubrimiento tiene un grosor de 100 nm a 20 μm.
6. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 5, en el que la capa de recubrimiento tiene un grosor de 200 nm a 10 μm.
7. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 1, en el que el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno comprende del 2 % al 15 % en peso de átomos de oxígeno con respecto al peso total del nanotubo de carbono.
8. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 1, en el que el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno está recubierto en una cantidad de 5 μg/cm<2>a 100 μg/cm<2>.
9. Separador para una batería de litio-azufre según la reivindicación 8, en el que el nanotubo de carbono que comprende un grupo funcional de oxígeno está recubierto en una cantidad de 5 μg/cm<2>a 40 μg/cm<2>.
10. Batería de litio-azufre que comprende el separador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Batería de litio-azufre según la reivindicación 10, en la que la capa de recubrimiento del separador está orientada hacia un electrodo positivo de la batería de litio-azufre.
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