MXPA05000154A - Materiales compuestos curados para electrolitos de bateria de metal reactivo. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con un electrolito de, polimero ceramico, compuesto solido (10) usado en baterias. El electrolito incluye una estructura condensada de silicato y un material de polimero electrolitico dentro de la estructura. Se forma una especie que transporta cargas dentro del material polimerico. El material polimerico tiene una superficie exterior (18), una porcion interior de la masa (14) que no esta reticulada, y una porcion de revestimiento (12) de polimeros reticulados en o cerca de la superficie exterior del electrolito.

Description

(88) Date ?G pubücation of the International search report: 10 June 2004 For 'letler codes and other abbreviations. refer lo the "Guid-ance Notes on Codes and Abbrex'iaíions" appeanng al ihe begin-ning ofeach regular issue of ihe PCT Gazcue. 1 MATERIALES COMPUESTOS CURADOS PARA ELECTROLITOS DE BATERIA DE METAL REACTIVO Campo de la Invención La invención se relaciona generalmente con métodos para estabilizar dimensionalmente polímeros elastoméricos similares a un fluido. Más específicamente, los métodos inventados se relacionan con la estabilización de materiales cerámicos poliméricos compuestos para utilizar como componentes electrolitos/separadores en una batería en estado sólido, en donde el material compuesto resultante posee la alta conductividad de un electrolito de polímero y la durabilidad mejorada de un material cerámico. Esta invención se relaciona con un nuevo material compuesto molecular para usarlo en baterías con metal reactivo con toda su construcción sólida. Los materiales inventados se diseñaron principalmente para usarse ya sea en baterías con reserva o primaria de metal reactivo/agua. Antecedentes de la Invención Una típica batería esta comprendida de una o más celdas electroquímicas conectadas en serie, paralelo, o ambas, dependiendo del voltaje y capacidad de salida diseñadas. Cada una de las celdas comprende principalmente de un ánodo, un cátodo y un electrolito. El electrolito sirve como el conductor iónico y provee el medio para la transferencia de REF.:161023 2 iones dentro de la celda entre el ánodo y el cátodo, y típicamente comprende materiales líquidos, sólidos o en gel . En algunas baterías comúnmente llamadas "baterías primarias" , están proyectadas para un solo uso, y una vez descargadas, se desechan. Otras baterías, comúnmente llamadas baterías "secundarias o recargables", se diseñan para recargarse, después de descargadas, esencialmente a su condición original. Durante la descarga, los iones del ánodo pasan a través del electrolito líquido hacia el material electroquímicamente activo del cátodo donde los iones se capturan con la simultanea liberación de energía. Durante la carga, el flujo de iones se invierte, así que los iones pasan desde el material del cátodo electroquímicamente activo a través del electrolito y se recubre de regreso sobre el ánodo. Los electrolitos de polímero sólido son útiles en numerosas aplicaciones, tal como baterías en estado sólido, supercapacitores, celdas de combustible, sensores, dispositivos electrocrómicos, y los similares. Los electrolitos de polímero sólido se han propuesto en el pasado para usarlos en tales equipos, en lugar de electrolitos líquidos, debido a que se combinan en un material para funcionar como electrolito, separador, y aglutinante para los materiales del electrodo, por medio de estos se reduce la complejidad de la estructura final. Las ventajas inherentes 3 en el uso de un electrolito de polímero sólido (SPE, por sus siglas en inglés) son la eliminación de la posible fuga de líquido y la prevención de los peligros con los incrementos de la presión que ocurren algunas veces cuando están presentes electrolitos líquido volátiles. Además, estos SPE pueden fabricarse como películas delgadas, lo que permite que se diseñen baterías con un espacio eficiente. También, pueden fabricarse electrolitos de polímero sólido flexible, lo cual permite cambios en el volumen en la celda electroquímica sin la degradación física de los contactos interfaciales. La mejora significativa de los materiales electrolitos de polímero sólido, sobre los materiales disponibles en el pasado, es necesaria a fin de que las baterías en completo estado sólido sean útiles comercialmente . Los nuevos materiales SPE deben ser excelentes conductores de iones a temperatura ambiente, ya que actualmente la alta resistencia interna es el problema más demandante en las baterías SPE. Hoy por hoy los sistemas SPE orgánicos son pobres conductores de iones a temperatura ambiente y la mayor estrategia empleada para combatir este problema es el uso de pequeñas moléculas orgánicas como aditivos. Véase, por ejemplo, Abraham, et al., Patente Estadounidense No. 5,219,679. Ya que esta estrategia da resultados con un incremento en el transporte de iones, los actuales aditivos comerciales sufren de numerosos problemas tal como inflamabilidad, toxicidad, y 4 una ausencia de estabilidad oxidante. Sin embargo, los fosfacenos exhiben muchas propiedades favorables que incluyen alta conductividad iónica, estabilidad oxidante, no-inflamabilidad y no-toxicidad. Las recientes búsquedas se han enfocado en mejorar las propiedades mecánicas y la capacidad de transporte iónico de los fosfacenos poliméricos . Los problemas adicionales con los SPE son la baja conductividad, baja estabilidad dimensional, y la manera en que los cationes móviles se introducen en la matriz . Los recientes métodos para enfocar estos problemas son el uso de rellenos y la introducción de iones como sales con baja energía de reticulación (p.ej., en triflatos) . Véase, por ejemplo, Gao, Patente Estadounidense No. 6,020,087. Se han sugerido diferentes SPE para utilizarlos en la técnica previa como películas delgadas formadas con compuestos complejos entre sales de litio y poliéteres lineales. Véase, por ejemplo, Narang, et al., Patente Estadounidense No. 5,061,581. Se han realizado intentos por mejorar la conductividad iónica de los electrolitos de polímero por medio de una selección de nuevos materiales poliméricos tal como los polímeros de fosfaceno y siloxano conductores de cationes. Otras sugerencias incluyen el uso de la adición de plastificantes a los electrolitos de polímero para formar un electrolito en gel . Véase, por ejemplo, Sun, Patente 5 Estadounidense No. 5,609,974. Debido a que este procedimiento mejora la conductividad a temperatura ambiente, esto se hace a expensas de las propiedades mecánicas . También se han hecho intentos por mejorar la estabilidad dimensional de las películas de fosfaceno (descrito por Ferrar et al., Polyphosfazene Molecular Composite, 20, 258-267 (1994) ) . Ferrar produjo una película antiestática con una estabilidad dimensional mejorada mientras mantiene transparencia y negativa adhesión. Ferrar no se relaciona con la conductividad iónica, y la película antiestática no exhibió suficiente conductividad iónica para servir como un electrolito comercialmente útil. Los intentos para obtener electrolitos de polímero con alta conductividad a temperatura ambiente han suscitado el estudio de polímeros que son altamente flexibles y tienen una mayor morfología amorfa, porque la teoría prevaleciente es que la conductividad iónica se facilita por el movimiento segmental a gran escala del polímero y que la conductividad iónica ocurre principalmente en las regiones amorfas del electrolito de polímero. Se entiende que la cristalinidad restringe el movimiento segmental del polímero y reduce significativamente la conductividad. Por consiguiente, se ha observado la conductividad iónica de los compuestos complejos de las sales de metales alcalinos con poli (óxido de etileno) . Los complejos de polímero con sal de litio tal como 6 poli [bis (metoxietoxietoxi) fosfaceno] (MEEP) y poli (etoxi-etoxi-etoxi-vinil éter) (descrito por Guglielmi et al., Ap l . Organometal . Chem. 13, 339-351 (1991)), se prepararon con base a estos principios, han mostrado conductividades a temperatura ambiente alrededor de 10"5 S/cm. Mientras las conductividades iónicas de estos polímeros a temperatura ambiente han caldo dentro de límites aceptables para las aplicaciones de baterías, sufren de desventajas físicas, haciéndolos inapropiados para su uso como electrolitos. Los MEEP, por ejemplo, sufren de muy baja estabilidad dimensional que previene su uso extensivo en la tecnología para la construcción de baterías. Específicamente, el MEEP está en el régimen de flujo viscoelástico a temperatura ambiente, y por lo tanto puede fluir como un líquido viscoso sin retener su forma cuando se sujeta a una fuerza externa. Allcock et al. (Patente Norteamericana No. 5,414,025, publicada el 9 Mayo de 1995) revela un método de reticulación de electrolitos poliméricos, en donde se usa la radiación con rayos UV para incrementar la integridad estructural de las poliorganofosfacenos , incluyendo MEEP, al inducir la división del enlace C-H para formar la reticulación del enlace C-C. Involucra formar una película de MEEP en vidrio, irradiando la película entre 220 y 400 nm. , y después extrayendo los geles hinchados en tetrahidrofurano . La patente de Allcock et al . , los métodos incluyen adicionar un fotoiniciador para 7 incrementar la cantidad de reticulación. Mientras Allcock et al . , sugiere una tecnología que produce expresamente una película de polímero substancialmente reticulada en donde la reticulación se presenta a través de todo el electrolito de polímero. Los inventores de la presente invención, así como también otros en el campo, han mostrado que esta reticulación, la cual puede llamarse reticulación "homogénea" , inhibe substancialmente el transporte de iones litio. En resumen, no se conoce en la técnica previa SPE comercialmente útil. En otras palabras, no se conoce SPE en la técnica previa que sea una película delgada que posea buenas propiedades mecánicas, incluyendo facilidad de elaboración, estabilidad dimensional, y durabilidad, mientras también posea una apropiada conductividad iónica en el intervalo de 10"4 S/cm a temperaturas ambiente y una estabilidad electroquímica apropiada. Por lo tanto, aun existe una necesidad de un electrolito de polímero durable, dimensionalmente estable para utilizar en diferentes clases de baterías con metal reactivo, tal como baterías con reserva o primarias de Li/agua. Aun existe una necesidad de un electrolito estable, durable que exhibe alta conductividad iónica, y tiene una gran facilidad de elaboración en virtud de que es menos adherente, e interactúa menos que los, materiales de electrolitos de polímero-gel . La presente invención se enfoca en estas necesidades. 8 Breve Descripción de la Invención La invención comprende los métodos para estabilizar polímeros elastoméricos similares a un fluido para el usó en baterías como una combinación de materiales como electrolito y separador, y también comprende los materiales del electrolito resultante y las baterías. Los métodos inventados comprenden la estabilización física por la formación de compuestos moleculares, en donde una estructura condensada de silicato rígido soporta el contenido de una membrana de electrolito polimérico. Además, la invención comprende formar un "revestimiento" delgado de polímero reticulado en la superficie del compuesto molecular. El compuesto molecular "revestido" resultante comprende una estructura polimérica y cerámica con reticulación asimétrica específicamente diseñada en la superficie exterior del compuesto pero sin reticulación en la estructura interna. Aunque la mayoría del compuesto molecular comprende una cantidad insignificante o preferentemente sin, reticulación, la reticulación asimétrica en la superficie exterior del compuesto es suficiente para reducir substancialmente, o eliminar preferentemente, la superficie de adhesión, para hacerlo más fácil de manejar, y almacenar y procesar posteriormente . Los métodos de fabricación preferidos utilizan un paso de curación por irradiación para formar el revestimiento de polímero reticulado, preferentemente usando radiación con rayos 9 ultravioleta ("UV") de una densidad de energía limitada y tiempo de exposición limitado. También, preferentemente, el constituyente polimérico del compuesto se elige para que tenga un compuesto aromático o fenólico u otro compuesto con un alto coeficiente de extinción molar en el intervalo de rayos UV, para prevenir la penetración profunda de los rayos UV en el compuesto molecular, así que la radiación con rayos UV resulta en la reticulación asimétrica inventada en el componente de polímero del compuesto molecular en lugar de la reticulación homogénea a través de todo el polímero. Un alto coeficiente de extinción en el intervalo de rayos UV significa que el componente tiene una fuerte tendencia a absorber la radiación de rayos UV en un intervalo efectivo de longitud de onda en las reticulaciones covalentes producidas, es decir, <240 nm. Los métodos de fabricación y · la composición inventada preferidos del tema pueden usarse para resolver problemas de estabilidad mecánica inherentes en los electrolitos poliméricos de la técnica previa, mientras retienen la alta conductividad iónica de un polímero de origen. Los materiales de electrolito/separador con compuesto dimensionalmente estable inventado puede incorporarse en diferentes clases de baterías con metal reactivo, ya sea de naturaleza primaria o con reserva, tal como baterías primarias de Li/agua. Por lo tanto, un objetivo de la presente invención 10 provee un método para producir un compuesto molecular superior SPE con alta conductividad y superiores propiedades físicas, incluyendo la alta estabilidad dimensional y buena adhesión (esto es, baja o negativa adhesión o adherencia) mientras retiene la alta conductividad requerida para actuar como un electrolito efectivo para las aplicaciones seleccionadas de la batería. Además un objetivo es el proveer una composición del tema, para que el compuesto molecular exhiba buena facilidad de "procesamiento", esto es, puede manejarse, procesarse, y almacenarse fácilmente, sin los problemas de adhesión e intratabilidad de los SPE convencionales similares a un fluido. Un objetivo de la invención es el proveer un SPE con compuesto molecular que sea comercialmente útil y este en forma de una película delgada que tenga buenas propiedades mecánicas y conductividad iónica en el intervalo de 10~4 S/cm a temperatura ambiente . Breve Descripción de las figuras La Figura 1 es una vista esquemática, de sección transversal de la extremidad de una modalidad de un electrolito de compuesto molecular sólido de acuerdo con la invención. La Figura 2 es una vista esquemática de una modalidad de un sistema de batería reactiva metal-agua que incluye una modalidad de un electrolito de compuesto molecular sólido de acuerdo con la invención. 11 La Figura 3 es una representación esquemática de una modalidad de reticulación asimétrica de acuerdo con la invención, en donde la reticulación cae dramáticamente dentro del revestimiento del compuesto molecular. La Figura 4 es una representación de una modalidad de un polímero preferido para la inclusión en una composición molecular revestida de acuerdo con la invención, que tiene una estructura principal de -P=N:-P-. La Figura 5 es una representación de otra modalidad de un polímero preferido para la inclusión de un compuesto molecular revestido de acuerdo con la invención, que tiene una estructura principal orgánica. La Figura 6 es una gráfica de Resistencia Adhesiva vs . Tiempo de Irradiación de acuerdo con las modalidades de la invención para la superficie exterior "revestida" del compuesto . Descripción Detallada de la Invención Refiriéndose a las Figuras, se muestran las modalidades del electrolito inventado y las modalidades de sistemas de batería en donde puede aplicarse el electrolito. Esta invención comprende un método para la elaboración de materiales de compuesto molecular, se prefieren los materiales cerámicos-polímeros , para la aplicación como electrolitos de batería en estado sólido. La invención también comprende electrolitos compuestos y "revestidos" que 12 tienen superficie (s) no pegajosa (s) dimensionalmente estable (s) que mejoran todas las características físicas del electrolito mientras mantiene una alta conductividad. El material de electrolito compuesto de polímero-cerámico 10 se trata por medio de un paso o pasos de curación por radiación, para formar una capa externa altamente estable o porción de "revestimiento" 12 en el material compuesto 10 que actúa para proteger las diferentes propiedades físicas de la mayoría de la porción 14 del producto compuesto. En otras palabras, la capa externa reticulada altamente estable, en o cerca de la superficie del compuesto molecular, actúa como una capa o barrera protectora sobre una parte o toda la composición molecular que hace al producto más fácil de manejar y durable, a pesar de que la mayoría del producto del compuesto tiene las características que las hace intratables y pegajosas en la textura. La combinación de la superficie curada de polímero con la estructura condensada de silicato semirígida preferida del compuesto resulta en un compuesto molecular esto es dimensionalmente estable y más fácil de manejar en conjunto, aun cuando la porción interior de la masa del polímero está aun fluida y adhesiva dentro de la estructura. Mientras contribuye a la superior estabilidad dimensional, durabilidad y facilidad de elaboración en el producto en conjunto, la capa o porción exterior altamente estable, no pegajosa, no adhesiva y durable es de un grosor 13 limitado, y solo preferentemente en un lado del compuesto, a fin de que la alta conductividad del compuesto de polímero se conserve substancialmente . El electrolito inventado comprende preferentemente un material de polímero- cerámico formado por la condensación catalizada de un precursor cerámico en presencia de un material de polímero disuelto. El método preferido comprende proveer precursores cerámicos apropiados y el polímero para la condensación en el compuesto molecular, en donde los precursores cerámicos y polímeros son apropiados para la formación una membrana electrolítica delgada con alta conductividad. El precursor cerámico seleccionado se condensa catalíticamente in situ con el polímero disuelto en una mezcla de solvente que es miscible ya sea con el polímero y los precursores cerámicos. Este licor madre inicial se trata ultrasónicamente durante un corto periodo de tiempo y después se le da forma en una membrana. La membrana después se cura lentamente de manera preferida a temperatura ambiente seguido por un paso de calentamiento/secado al vacío, que resulta en un compuesto molecular 10 que comprende una estructura cerámica rígida 16 que soporta una membrana polimérica 18. Diferentes técnicas específicas para la elaboración de compuestos moleculares a partir de mezclas de precursor de polímero-cerámica disueltas, a lo largo de este esquema general de pasos, se conocen en la técnica previa. 14 Una vez que se forma el compuesto molecular, se desarrolla un (os) paso(s) de curación adicional (es) para alterar las características físicas de la superficie exterior del compuesto molecular mientras abandona la masa del compuesto molecular no afectado. El paso de curado de la superficie preferido es el desarrollado por la exposición del electrolito a la radiación con rayos UV durante un tiempo limitado y/o bajo frecuencia de rayos UV limitada y/o intervalos de energía. El/los polímero (s) preferido (s) por lo tanto se elige (n) para que tengan propiedades que reaccionan con la radiación de rayos UV de tal forma que se forme, bajo ciertas condiciones, un revestimiento delgado, superficial de polímero reticulado en la parte exterior del compuesto molecular . Este revestimiento 12 es preferentemente la capa exterior del compuesto molecular, específicamente la capa exterior de la membrana del polímero 18 en la superficie exterior del compuesto molecular 10, que exhiben un alto grado de reticulación de las moléculas de polímero con las mismas, mientras la mayoría del polímero dentro de la mayor porción 14 del compuesto molecular permanece sin reticular. Así, los polímeros que están substancialmente reticulados (18') preferentemente solo ocurre en la cercanía de la superficie exterior, en otras palabras, no muy profundo en el compuesto molecular. Ya que la cantidad de reticulación puede 15 variar dentro de la capa "revestida", por ejemplo, con un intervalo desde una alta cantidad de reticulación en la superficie exterior de la piel a menos reticulación en el interior del revestimiento, se prefiere que la profundidad total del polímero que comprende reticulación substancial es solo una pequeña fracción de la profundidad del compuesto molecular. Así, un revestimiento se forma expresamente en el electrolito que tiene una cantidad substancialmente diferente de reticulación que en la porción interior de la masa del material de polímero-cerámico . En las modalidades preferidas, el electrolito con "superficie-curada" que comprende la reticulación solo en la superficie, exhibe mayor conductividad que o igual a 100 µ3/at? a aproximadamente 20-25°C, preferentemente en el intervalo de 150-500 µ3/?tt? o mayor. En las modalidades preferidas, el electrolito resultante mantiene la estabilidad dimensional, esto es, no fluye, mientras se sujeta a presiones ejercidas sobre este en el intervalo de 475-525 g/cm2 a aproximadamente 20-25°C, en donde es particularmente deseable que el electrolito no fluye con una presión de 500 g/cm2. Para personas con experiencia en la técnica se entenderá como la especificación "no fluye" bajo estos intervalos de presión se probó y juzgó. Además, el compuesto molecular curado en la superficie, con su textura y cantidad de adhesión mejorada, se adapta bien para mejor manejo, 16 almacenamiento o preferentemente para la inclusión directa en una variedad de sistemas de batería. Las baterías hechas de acuerdo con las modalidades de la invención pueden incluir uno o más celdas electroquímicas que producen corriente eléctrica, las celdas que comprenden un ánodo, un cátodo, y un electrolito dispuesto entre el ánodo y cátodo y conductor de iones en contacto con el ánodo y cátodo. En una batería reactiva metal-agua 20, por ejemplo, como en la Figura 2, el ánodo 22 puede ser un metal atómico o en forma de aleación de los elementos del Grupo 1A de la tabla periódica, elementos del Grupo 2A de la tabla periódica, y mezclas y mezclas de los mismos, y preferentemente, litio o magnesio. Se coloca un electrodo 24 en el cátodo que comprende agua 26. El ánodo 22 puede tener un electrolito 110 de acuerdo con la invención unido a, y en contacto conductor de iones con, la superficie exterior del ánodo, en donde la superficie exterior del electrolito 110 es la porción de revestimiento 112. Una línea conductora 28 se extienden entre el electrolito y el electrodo 24 en el cátodo con agua 26. Así, la descarga de la batería ocurre a través de la carga 30. Diferentes polímeros se imaginan por los inventores como apropiados para la inclusión en el compuesto molecular inventado. Los polímeros preferidos comprenden especies que absorben rayos UV colocados en las estructuras de polímero 17 para controla /limitar la penetración de la radicación de rayos UV solo hacia la porción exterior del polímero, y, por lo tanto, la porción exterior del compuesto molecular, por medio de esto los polímeros únicamente están reticulados en la porción exterior en cualquier grado significativo. Los polímeros especialmente preferidos se adaptan para que el mismo (s) polímero (s) puedan usarse a través de toda la composición molecular, en donde se adicionan especies que transportan una carga tal como Litio que permanece móvil dentro de la porción sin reticular del polímero, para alta conductividad a temperatura ambiente, mientras el mismo polímero, cuando se retícula por radiación con rayos UV, produce un revestimiento durable y no adhesivo. Los polímeros apropiados para el proceso de condensación catalizado pueden incluir, por ejemplo, polifosfacenos, polisiloxanos y/o mezclas de estos, u otros polímeros que permiten alta conductividad mientras que tienen compuestos con altos coeficientes de extinción molecular en el intervalo de radiación de rayos UV, estos compuestos son preferentemente aromáticos, fenólicos o versiones substituidas de estos compuestos. Las' familias del polímero preferidas son los polifosfacenos y polisiloxanos, y mezclas de los mismos, que tienen radicales con altos coeficientes de extinción con rayos UV. Los polifosfacenos y todos los polímeros orgánicos en bloque con especies fenólicos o 18 aromáticos son ejemplos de polímeros esperados que exhiben el desempeño de reticulación de hinchamiento, apropiado una vez expuestos a la radiación con rayos UV, mientras que tienen las propiedades en masa apropiadas para la aplicación en electrolitos de baterías. Los fosfacenos que contienen poliéter, fosfacenos que contienen politioéter, polisiloxanos que contienen poliéteres, y polisiloxanos que contienen politioéter, o mezclas de estos, puede preferirse para algunas modalidades de baterías. Además, los inventores imaginan que, además de los polímeros oxo ( -R-O-R-O-R- ) y polímeros tío (-R-S-R-S-R-) , los polímeros oxo y tío mezclados (tal como los compuestos -S-R-O-S- los inventores los llaman "polietertioles" ) .pueden preferirse para algunas modalidades. Por lo tanto, los fosfacenos que contienen polietertiol , fosfacenos que contienen polietertiol , polisiloxanos que contienen polietertiol, polisiloxanos que contienen polietertiol y mezclas de estos, pueden estar incluidos en las modalidades de la invención. Con la composición del polímero preferido, una muy baja cantidad o ninguna radiación ultravioleta viaja de manera profunda dentro del compuesto molecular, porque los compuestos con alto coeficiente de extinción molar absorben la radiación en una porción exterior hinchada de la composición. Por lo tanto, loa rayos UV tienen poco o nulo efecto preferentemente en > 90% del compuesto molecular, 19 resulta en una densidad de reticulación en la porción revestida hinchada en lugar de la reticulación a través de la mayor parte del compuesto . La Figura 4 ilustra un tipo preferido de fosfaceno 22 que comprende una estructura principal 25 que tiene asociados ligados 27 unido covalentemente en la estructura principal. Los ligandos 27 comprenden grupos que transportan iones 32 (tal como grupos etilenoxi o etilentiol, o mezclas de grupos etilenoxi y tiol) alrededor de la estructura principal, los cuales se rodean además por grupos que absorben luz UV, hidrofóbicos 34 preferentemente aquellos que contienen al menos un radical aromático (36) por unidad repetida, tal como un grupo fenólico substituido. Los ejemplos de fosfacenos que pueden usarse se describen en la Patente Estadounidense No . 6,146,787. Un fosfaceno especialmente preferido se basa en la estructura de fosfaceno, substituida con Triton-X-114™ (Aldrich Chemical Company) como un grupo colgante, que produce el homopolímero designado "MHT-1" por los inventores (similar al polímero mostrado en la Figura 4, excepto con S en lugar de O enlazado con el centro de P) . Alternativamente, como se ilustra en la Figura 5, puede usarse un copolímero orgánico en todo en bloques 42, que posee bloques similares o los mimos como aquellos de los fosfacenos preferidos, esto es, una estructura principal 45 rodeada por grupos que transportan iones 32 (particularmente etilenoxi, etilentiol, 20 o mezclas de grupos de etilenoxi y tiol) , y además rodeados pos grupos que absorben luz UV, hidrofóbicos 34 preferentemente aquellos que contienen al menos un radical aromáticos 36 por unidad repetida, tal como un grupo fenólico substituido. La reticulación se afecta por la radiación que actúa en el polímero, y no se adiciona ningún componente al polímero para iniciar o efectuar la reticulación, esto es, no se usaron iniciadores de reticulación. Los precursores cerámicos preferidos para el compuesto molecular de la invención son unos que son compatibles con los solventes que disuelven los polímeros naturales descritos anteriormente, para el propósito de la formación del compuesto molecular inicial . El precursor cerámico puede ser un alcóxido metálico seleccionado, por ejemplo, de alcóxidos de silicio, alcóxidos de titanio, alcóxidos de zirconio, alcóxidos de aluminio, y/o mezclas de los mismos. Particul rmente, se prefieren tetraetilortosilicato (TEOS) , tetrametilortosilicato (TMOS) , tetraiopropoxiortotitanato, complejo de butanol n-butóxido de zirconio, n-butilóxido de zirconio, tri-sec-butóxido de alumino, y/o mezclas de los mismos . Los cationes de litio, cationes de sodio, y cationes de magnesio, y otras especies que transportan cargas se incluyen en el electrolito. Estas especies pueden incluirse de acuerdo con los métodos convencionales para la inclusión de especies 21 que transportan cargas en los materiales de compuesto electrolítico . Una vez elegidos los polímeros, precursores cerámicos y especies que transportan cargas y formado el compuesto molecular, el compuesto molecular, preferentemente se forma en una membrana, y se irradia por medio de radiación con rayos UV. La superficie externa de la membrana, preferentemente una de las superficies de la membrana se expone después la membrana se une a un ánodo o después se le da forma a la membrana en un molde, se irradia, preferentemente con radiación ultravioleta de baja a media intensidad, hasta que se logra el curado deseado. El intervalo de radiación de baja a media comprende una salida de energía lo suficientemente baja para provocar la reticulación en la superficie pero con una mínima penetración profunda por la radiación, a fin de que el mejor efecto de alta reticulación asimétrica como una función de la profundidad en el compuesto, esta reticulación asimétrica es necesaria para formar el revestimiento. Preferentemente la frecuencia de radiación de baja a media está en el intervalo de aproximadamente 200 - 400 nm y la energía está en el intervalo de 5 - 150 Watts de energía, y más preferentemente en el intervalo de 5-50 Watts. El paso de radiación se realiza preferentemente solo durante unas cuantas horas, por ejemplo, menos de 22 aproximadamente tres horas, el tiempo suficiente es una función dependiente de la naturaleza de las especies que absorben rayos UV dentro de un polímero dado y la intensidad del flujo fotpnico de rayos UV. Preferentemente, la radiación de rayos UV típicamente se usa en el intervalo de 200 - 400 nm durante una corta duración, por ejemplo, 20-120 minutos, para proveer una reticulación suficiente pero no excesiva en el polímero. En algunas aplicaciones, este procedimiento básico puede estar complementado por los pasos adicionales para conferir usos particulares al material de manera práctica . La reticulación preferida en/cerca de la superficie exterior del material de polímero en esta invención puede caracterizarse como la conversión de los enlaces C-H en el compuesto de polímero en enlaces C-C por medio de la separación homolítica inducida por la radiación y el posterior acoplamiento de radical-radical. Preferentemente, esto comprende la reticulación "de grupos alquilo o alilo de diferentes cadenas de polímero. Las medidas físicas de este proceso de reticulación se hace con mayor facilidad por medio del Análisis Mecánico Dinámico (DMA, por sus siglas en inglés) en donde la reducción de adhesión en una superficie dada (generalmente superficies metálicas) se cuantifica y correlaciona con la dosis de rayos UV. Así, las propiedades del compuesto molecular curado por radiación puede 23 caracterizarse por el DMA. La reticulación preferida en/cerca de la superficie exterior del material de polímero es esta invención puede caracterizarse como la conversión de los enlaces C-H en el compuesto de polímero en enlaces C-C por medio de la separación homolítica inducida por radiación y el posterior acoplamiento radical-radical. Preferentemente, esto comprende la reticulación de grupos alquilo o alilo de diferentes cadenas de polímero. Las medidas físicas de esta reticulación se hace fácilmente por Análisis Mecánico Dinámico (DMA) , en donde la reducción de adhesión a una superficie dada (típicamente superficies metálicas) se cuantifica y se correlaciona con una dosis total de rayos UV, como se muestra en la Figura 6. Así uno puede ver el efecto de la curación por radiación de acuerdo con la invención en vista de las propiedades importantes de la adhesión superficial a un objeto, el cual también puede ser llamado la "adherencia" de la superficie, la reducción de esta se relaciona estrechamente que tan fácil se maneja el compuesto molecular, se le puede dar un proceso adicional si se desea, y almacena. En la Figura 6, se hace una gráfica de la resistencia de adhesión en KN/m2 contra el tiempo de irradiación en minutos para la adhesión a aluminio a 35°C, para varios ejemplos de curación de radiación con rayos UV del compuesto molecular hecho del polímero MHT-1 24 (similar a la Figura 4, con S en lugar de O enlazado al centro de P) y TEOS . La irradiación se desarrolló con una lámpara de Hg de 100 W de Oriel Instruments Company. Mientras la resistencia de adhesión de la superficie exterior "revestimiento" del compuesto molecular declinó rápidamente contra el tiempo de irradiación, la adhesión al aluminio de las superficies sin reticular del compuesto molecular (por ejemplo, una superficie trasera del compuesto opuesta a la frontal, superficie irradiada) permaneció sin cambio con respecto al tiempo de irradiación de la superficie f on al. De la Figura 6, uno puede entender que la adhesión al "tiempo cero" es generalmente la adhesión y generalmente de toda la masa del polímero antes de cualquier radiación. Durante la radiación, la masa conserva la adhesión inicial, si se expusiera para medición, pero la adhesión de la superficie declina. La reducción de adhesión de más de 2.5 KN/m2 a aproximadamente 1 N/m2 es rápida aproximadamente durante los primeros 100 minutos de radiación, y una reducción más gradual de aproximadamente 0.5 KN/m2 ocurre de los 100 minutos a varios cientos de minutos. En general, las modalidades preferidas de la invención reducen la adhesión de la superficie de electrolito, como se mide en este tipo de prueba por al menos 50%, y preferentemente al menos 75%. Preferentemente, en la prueba de adhesión de aluminio a 35°C, la superficie curada por radiación exhibe menos de 25 aproximadamente 1 K /m2 mientras la porción de la mayoría continua para exhibir más de 2 KN/m2. La curva mostrada en la figura 6 ilustra que la irradiación puede conducirse por lo menos aproximadamente 200 minutos, ya que el beneficio de la reducción de adhesión después de esto es mínimo pero, indeseable, la reticulación puede incrementar después de esto en la mayoría del compuesto molecular. Más preferentemente, la irradiación se lleva a cabo durante aproximadamente 30-100 minutos a las condiciones para los ejemplos de la Figura 6. El electrolito preferido hecho de acuerdo con los métodos preferidos tiene una capa reticulada solo igual a aproximadamente 1% - 20% de su grosor, preferentemente solo aproximadamente 2-10% y más preferentemente, alrededor de 2-3% de su grosor. El revestimiento reticulado preferentemente está altamente reticulado y existe un excesivo gradiente de densidad de reticulación en el compuesto molecular, iniciando en la superficie exterior substancialmente reticulada del compuesto molecular, y acercándose rápidamente al cero densidad reticulada contra la distancia en el compuesto molecular. La superficie exterior del compuesto, una vez revestida los suficiente por medio de la reticulación, significativamente no es más adhesivo, esto es, la adhesión se reduce preferentemente alrededor de 50%, o la adhesión reducida por debajo de aproximadamente 1.5 KN/m2, y más preferentemente por debajo de aproximadamente 1.0 KN/m2, en 26 la prueba de adhesión con aluminio a aproximadamente 35 °C. El polímero en la masa del compuesto está substancialmente o completamente reticulado, y así es más fluido que el revestimiento y altamente conductor. Con tal polímero fluido acabado preferentemente con al menos 80% del grosor del compuesto, o preferentemente 90-99% y más preferentemente 97-98% del grosor del compuesto, se mantiene la conductividad del compuesto molecular total con un alto nivel comercial benéfico . Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 1, una membrana de compuesto molecular puede tener un grosor T en el intervalo de 15-60 µ?t?. Tal membrana de este grosor de ejemplo preferentemente tiene un revestimiento reticulado por rayos UV con un grosor S de aproximadamente 0.3-6. µp? de grosor, con la mayoría del compuesto molecular (que tiene el grosor B) substancialmente no está reticulado, y preferentemente no todo está reticulado. El término "reticulación del polímero" puede entenderse por una persona con experiencia en la técnica de' polímeros que significa la presencia de aglutinación entre las diferentes cadenas de polímeros, por ejemplo, como en la modalidad preferida, la formación de enlaces C-C convertidos en dos grupos C-H, los átomos de carbono de los cuales son de diferentes cadenas de polímero . Se espera que exista una variación en el grosor del revestimiento y el número absoluto 27 de enlaces de reticulación en el revestimiento formados por los pasos de curación de la superficie por radiación preferidos, dependiendo de que polímero (s) se elija(n), cuanta energía, frecuencia y duración de rayos UV se elijan. Con respecto al revestimiento, se espera que en la superficie al menos 80%, y preferentemente más del 90%, de los polímeros estén reticulados en al menos otro polímero adyacente, y que estos polímeros reticulados están reticulados en una pluralidad de sitios C-H en cada uno de los polímeros para convertirse en sitios C-C que conectan previamente los polímeros separados. Dando el gran potencial de reticulación de los sitios de C-H de alilo o alquilo en cada polímero, uno puede ver que tal cantidad de reticulación cambiará substancialmente las características de los polímeros y formar un revestimiento durable. Con respecto a la masa interior sin reticular del compuesto molecular, y particularmente el polímero sin reticular, se espera que menos del 20% de las cadenas de polímero en esta región estén reticuladas en uno o más sitios de C-H, más preferentemente menos de aproximadamente 5% y más preferentemente, menos de aproximadamente 1%. Este gradiente de reticulación excesivo está representado esquemáticamente en la figura 3. La presente invención puede entenderse mejor con referencia al siguiente ejemplo que se proyecta con el propósito de ilustración y no se construye de ninguna forma 28 como limitante del alcance de la presente invención, el cual se define en las reivindicaciones anexas en la. resente.

Ejemplo 1 Como medio de ej emplificación, se describe una de las diferentes modalidades de la invención por medio de los siguientes pasos. Este ejemplo ilustra un método para preparar un material compuesto de acuerdo con la invención para la aplicación en baterías de litio/agua. Un polímero apropiado tal como poli [bis [fenoxitrietilenoxi) fosfaceno) ] se disuelve en un solvente polar, tal como tetrahidrofurano (THF) , para formar una solución al 5-8% en peso de polímero en el solvente. Se adicionó a esta solución una cantidad de TEOS igual al compuesto de polímero. Después se adiciona una cantidad catalítica de amoniaco a la solución del polímero. La solución del polímero y el precursor cerámico se mezclan juntos, y se adiciona una sal de litio (tal como tetrafluoroborato de litio), por ejemplo, con aproximadamente 6-85 en peso, y se sella herméticamente el recipiente, para que no escape fluido. Después la mezcla se trata inmediatamente con ondas ultrasónicas durante aproximadamente treinta minutos. Durante este tiempo, se desarrolla la condensación del cerámico. La mezcla de la condensación del compuesto después se vierte en moldes de Teflón ® para darle la forma y grosor deseados de la membrana del compuesto 29 molecular. El material del compuesto después se seca lentamente, para remover el solvente, en los moldes bajo condiciones controladas, tal como 25°C, con atmósfera de argón, por uno o dos días. El material del compuesto seco después se fija en una de sus superficies, sobre un ánodo tal como tiras de metal de litio y se quita del molde. La superficie expuesta restante de la membrana de compuesto molecular después se irradia con 256 nm (a 8 Watts) durante cuatro horas para formar un "revestimiento" de material reticulado en la superficie expuesta. La membrana de compuesto curado resultante, con su ánodo ya unido, se maneja más fácilmente, no es adhesivo, y cuando se conecta a un material del cátodo, está lista para su uso. Pueden elegirse diversos materiales del cátodo, dependiendo de la aplicación deseada. El cátodo preferido es un cátodo metálico inerte para aplicaciones con agua, por ejemplo para aplicaciones en agua de mar. Estabilizar físicamente un polímero electrolítico por medio de técnicas de composición preferidas tiende a reducir el desempeño de la conductividad por aproximadamente 2-3 veces. Esto es, los inventores han visto que la conductividad de un compuesto molecular es aproximadamente ¾ a 1/3 de la conductividad del polímero electrolítico antes de que forme la composición. El efecto de un paso posterior de revestimiento del compuesto molecular de acuerdo con los 30 métodos de esta invención, sin embargo, produce una reducción casi insignificante de la conductividad. Por lo tanto, la combinación de la formación del compuesto molecular más los métodos de revestimiento inventado produce una composición substancialmente con la misma conductividad que el compuesto molecular, mientras produce superiores propiedades físicas de la parte exterior que son más tratables y que tienen menos detrimento de la adherencia que el compuesto molecular no reticulado. En la región de alta densidad de reticulación (el revestimiento) , el transporte de iones se reduce significativamente con mayor probabilidad. Sin embargo, al minimizar el grosor total del revestimiento, se logra la modificación física necesaria para producir una batería práctica, mientras que se reduce simultáneamente el desempeño eléctrico tan bajo como sea posible. Bajo el revestimiento, en la mayoría del compuesto molecular, no se ven afectados o substancialmente afectados ni el movimiento segmental del polímero y ni el transporte iónico, por la radiación, y así la mayoría del compuesto molecular retiene su alto desempeño original . En esta descripción, el término temperatura ambiente como se usa en la presente describe las temperaturas en el intervalo de aproximadamente 15 °C a aproximadamente 45 °C, preferen emente las temperaturas en el intervalo de aproximadamente 18 °C a aproximadamente 35°C y más 31 preferentemente temperaturas en el intervalo de aproximadamente 20°C a aproximadamente 25°C. Ya que el ejemplo anterior ilustra algunos posibles pasos y condiciones de fabricación, existen diferentes variaciones dentro del amplio alcance de la combinación preferida de la composición de silicato y la formación de "revestimiento" con rayos UV. Las diferentes variaciones permiten que la invención formule las propiedades de materiales apropiadas dependiendo de las especificaciones de desempeño para una membrana particular, batería u otras aplicaciones. Por lo tanto, aunque esta invención se ha descrito anteriormente con referencia a los medios, los materiales y modalidades particulares, se entiende que la invención no se limita a estos pormenores revelados, en vez de esto se extiende a todos los equivalentes dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (39)

32 REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones .

1. Un material para electrolito de compuesto molecular, caracterizado porque comprende: una estructura condensada de silicato, un material polimérico electrolítico contenido dentro de la estructura condensada de silicato, y una especie que transporta cargas contenida dentro del material polimérico ; en donde el material polimérico electrolítico tiene una superficie exterior, una porción interior de la masa, y una porción del revestimiento en o cerca de la superficie exterior, y la porción de revestimiento está substancialmente comprendida de polímero reticulado para mejorar la estabilidad dimensional mejorada del material de electrolito y reduce la adherencia de la superficie exterior del material polimérico electrolítico, y la porción de la masa está comprendida substancialmente de polímeros no reticulados a fin de que se mantenga la conductividad del material polimérico electrolítico 33 al mantener el movimiento segmental del polímero y las especies que transportan la carga dentro de la porción de la masa.

2. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los polímero reticulados en la porción de revestimiento se reticulan por la exposición a la radiación con rayos UV .

3. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los polímeros reticulados en la porción revestida comprende uno o más componentes que tienen altos coeficientes de extinción molar en un intervalo de radiación con rayos ultravioleta, para que substancialmente no penetre la radiación ultravioleta en la porción de la masa.

4. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los polímeros reticulados en la porción revestida comprenden un componente seleccionado del grupo que consiste de un compuesto aromático y un componente fenólico.

5. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los polímeros reticulados en la 34 porción de revestimiento comprenden reticular los grupos alquilo o alilo.

6. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el material polimérico comprende polímeros seleccionados del grupo que consiste de polifosfaceaos, polisiloxanos y mezclas de los mi smos .

7. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el material polimérico electrolítico se selecciona del grupo que consiste de: fosf cenos que contienen poliéter, fosfacenos que contiene politioéter, polisiloxanos que contienen poliéteres, polisiloxanos que contienen fosfacenos que contienen polietertiol, fosfacenos que contienen polietert iol , polisiloxanos que contienen polietertiol , y polisiloxanos que contienen polietertiol, y mezclas de los mismos.

8. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material polimérico electrolítico tiene un grosor y la porción de revestimiento tiene un grosor igual a aproximadamente 2-10% el grosor del material polimérico 35 electrolítico.

9. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material polimérico electrolítico tiene un grosor y la porción de revestimiento tiene un grosor igual a aproximadamente 2-3% el grosor del material polimérico electrolítico.

10. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de polímero electrolítico comprende polímeros que comprenden una estructura principal y ligandos unidos a la estructura principal, los ligandos comprenden un grupo que transporta iones y un grupo hidrofóbico que absorbe luz UV, en donde el grupo hidrofóbico que absorbe rayos UV comprende al menos un radical seleccionado del grupo que consiste de radicales aromáticos y radicales fenólicos.

11. Un material para electrolito de compuesto molecular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción de revestimiento substancialmente está comprendida de polímeros reticulados que exhiben una adhesión al aluminio a 35 °C menor de 1 KN/m2, mientras que la porción de masa exhibe una adhesión al aluminio a 35 °C mayor de 2 KN/m2. 36

12. Un método para la elaboración del material electrolito de compuesto molecular, caracterizado porque el método comprende .- proporcionar un material electrolito de compuesto que comprende un polímero conductor de iones dentro de una estructura condensada cerámica, el material electrolito de compuesto tiene una superficie exterior y una porción interior de la masa. irradiar una superficie exterior del material electrolito de compuesto con radiación ultravioleta para formar una porción de revestimiento de polímero reticulado únicamente en o cerca de la superficie exterior; y no irradiar la porción interior de la masa; a fin de que se reduzca la adherencia de la porción revestida de polímero reticulado comparada con la adherencia de la porción de la masa, y así se mantiene la movilidad de los iones dentro de la porción interior de la masa.

13. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la porción de la masa substancxalmente comprende polímeros que no están reticulados.

14. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la 37 irradiación se hace con radiación ultravioleta de 200-400 nm con una energía de 5-50 Watts.

15. Un método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la irradiación se hace con una duración menor a 3 horas.

16. Un método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la irradiación reduce la adherencia de la porción de revestimiento comparada con la adherencia de la porción de la masa en al menos 50%.

17. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la irradiación se desarrolla a un grado que forma una porción de revestimiento de polímeros subst ancialmente reticulados que tienen un grosor que es 2-10% el grosor del material electrolito de compuesto molecular.

18. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la irradiación se desarrolla a un grado que forma una porción de revestimiento de polímeros subst ncialmente reticulados que tienen un grosor que es 2-3% el grosor del material electrolito de compuesto molecular.

19. Una batería que comprende una o más celdas 38 electroquímicas que producen corriente eléctrica, las celdas comprenden un ánodo, un cátodo, y un electrolito que es un revestimiento en el ánodo, el electrolito comprende un material de polímero cerámico formado por la condensación catalizada de un precursor cerámico en presencia de un material polímero solvatado, caracterizado porque: el material de polímero cerámico tiene una superficie exterior, una porción de revestimiento en o cerca de la superficie exterior, y una porción interior de la masa, en donde la porción de revestimiento comprende substancialmente polímeros reticulados y la porción de la masa comprende polímeros que substancialmente no están reticulados .

20. Una batería de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque los polímeros reticulados en la porción de revestimiento se reticulan por exposición a la radiación con rayos UV .

21. Una batería de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque los polímeros reticulados en la porción de revestimiento comprenden uno o más componentes que tienen altos coeficientes de extinción molar en un intervalo de radiación ultravioleta, a fin de que la radiación ultravioleta 39 substancialmente no penetre dentro de la porción de la masa.

22. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porgue los polímeros reticulados en la porción de revestimiento comprenden un componente seleccionado del grupo que consiste de un componente aromático y un componente fenólico.

23. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque los polímeros reticulados en la porción de revestimiento comprenden la reticulación de grupos alquilo o alilo.

24. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque los polímeros comprenden material polimérico seleccionado del grupos que consiste polifosfacenos , polisiloxanos y mezclas de los mismos.

25. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el material polimérico electrolítico se selecciona del grupo que consiste de: fosfacenos que contienen poliéter, fosfacenos que contienen politioéter, polisiloxanos que contienen poliéteres, polisiloxanos que contienen politioéter, fosfacenos que contienen pol ietertiol , fosfacenos que contienen polietertiol , polisiloxanos que contienen polietertiol, y polisiloxanos que contienen 40 polietertiol , y mezclas de los mismos.

26. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el material polimérico electrolítico tiene un grosor y la porción de revestimiento tiene un grosor igual a aproximadamente 2-10% el grosor del material polimérico electrolítico.

27. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el material polimérico electrolítico tiene un grosor y la porción de revestimiento tiene un grosor igual a aproximadamente 2-3% el grosor del material polimérico electrolítico.

28. Una batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el material de polímero electrolítico comprende polímeros que comprenden una estructura principal y ligandos unidos a la estructura principal, los ligandos comprenden un grupo que transporta iones y un grupo hidrofóbico que absorbe luz UV, en donde el grupo hidrofóbico que absorbe rayos UV comprende al menos un radical seleccionado del grupo que consiste de radicales aromáticos y radicales fenólicos.

29. Una batería de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque el grupo que transporta iones se selecciona del grupo que consiste de un grupo etilen oxi, un grupo etilentiol, y un grupo etilen oxitiol .

30. La batería de conformidad con la reivindicación 21, 41 caracterizada porque el precursor cerámico es un alcóxido metálico .

31. La batería de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada porque el alcóxido metálico se selecciona del grupo que consiste de alcóxidos de silicio, alcóxidos de titanio, alcóxidos de zirconio, alcóxidos de aluminio, y mezclas de los mismos.

32. La batería de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada porque el alcóxido metálico se selecciona del grupo que consiste de tetraetilortosilicato, tetraisopropoxiortotitanato, complejo de butanol n-butóxido de zirconio, tri-sec-butóxido de aluminio, y/o mezclas de los mismos .

33. La batería de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el electrolito comprende una especie que transporta cargas seleccionada del grupo que consiste de cationes de litio, cationes de sodio, y cationes de magnesio.

34. La batería de conformidad con la reivindicación 21 la cual es una batería reactiva metal-agua, caracterizada porque : el ánodo es un metal seleccionado del grupo que consiste del Grupo IA de la tabla periódica, Grupo 2A de la tabla periódica, y mezclas de los mismos; y el cátodo comprende agua.

35. La batería de conformidad con la reivindicación 21 42 la cual es una batería de metal reactivo-agua, caracterizada porque : el ánodo es un metal seleccionado del grupo que consiste de litio y magnesio; y el cátodo comprende agua .

36. Un electrolito de polímero cerámico sólido compuesto que tiene conductividad mejorada, estabilidad dimensional, y adherencia superficial, el electrolito caracterizado porque comprende : un material de compuesto molecular que comprende un material de polímero incorporado dentro de la red cerámica, en donde el material de polímero está reticulado únicamente en o cerca de su superficie exterior, y en donde: el electrolito exhibe una conductividad al menos de 104 S/cm a aproximadamente 20-25°C; y el electrolito no fluye mientras se sujeta a presiones en el intervalo de 475 g/cm2 - 525 g/cm2 en el intervalo de 20-25°C.

37. Un electrolito de polímero cerámico sólido compuesto de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el polímero se retícula solo en o cerca de su superficie exterior por exposición a la radiación con rayos UV.

38. Un electrolito de polímero cerámico sólido compuesto de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque tiene un grosor y en donde el polímero está reticulado solo 43 en una porción de revestimiento superficial que tiene un grosor igual a aproximadamente 2-10% el grosor del electrolito .

39. Un electrolito de polímero cerámico sólido compuesto de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque tiene un grosor y en donde el polímero está reticulado solo en una porción de revestimiento superficial que tiene un grosor igual a aproximadamente 2-3% el grosor del electrolito .