ES2537588A2 - Alkaline ion battery and method to produce the same (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Abstract

The present invention relates to methods for producing an alkaline ion battery and a secondary alkaline ion battery. According to the method of the invention, an alkaline ion battery is mounted, wherein said battery comprises an electrolyte comprising polymerizable monomers or a cathode onto which polymerizable monomers may be added before being brought into contact with the electrolyte. When the battery is charged, a polymer coating is formed on the cathode of the battery. In a preferred embodiment, the composite cathode comprising the polymer is formed in situ, that is, inside the mounted alkaline ion battery. The alkaline batteries of the invention have higher capacities; they suffer from less loss of capacity at higher discharge rates. In addition, the batteries of the invention have a higher battery reliability since the fading of the capacity decreases and the rate performance increases. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Batería de iones alcalinos y método para producir la misma Alkaline ion battery and method to produce it

5 Campo de la técnica 5 Field of technique

La presente invención se refiere a baterías de iones alcalinos, en particular a baterías de iones de litio, y a métodos para producir las mismas. La invención se refiere además a métodos para aumentar la capacidad de las baterías de iones alcalinos y a métodos para proporcionar un polímero sobre la superficie de los materiales de cátodo. The present invention relates to alkali ion batteries, in particular lithium ion batteries, and methods for producing them. The invention further relates to methods for increasing the capacity of alkaline ion batteries and methods for providing a polymer on the surface of cathode materials.

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Técnica anterior y problema subyacente a la invención Prior art and problem underlying the invention

Las baterías de iones de litio son baterías recargables en las que se desplazan iones de litio desde el ánodo hasta el cátodo durante la descarga y a la inversa cuando se están cargando. Las baterías de iones de litio usan, en general, Lithium ion batteries are rechargeable batteries in which lithium ions move from the anode to the cathode during discharge and vice versa when they are charging. Lithium-ion batteries generally use

15 un compuesto de litio intercalado como material de electrodo, en comparación con el litio metálico que se usa en las baterías de litio no recargables. An intercalated lithium compound as an electrode material, compared to the metallic lithium used in non-rechargeable lithium batteries.

Las baterías de iones de litio se usan en una amplia gama de aplicaciones, de dispositivos electrónicos portátiles pequeños a vehículos eléctricos híbridos o vehículos eléctricos. Pueden usarse en muchos productos electrónicos Lithium-ion batteries are used in a wide range of applications, from small portable electronic devices to hybrid electric vehicles or electric vehicles. They can be used in many electronic products

20 portátiles. Las baterías de iones de litio desempeñan un importante papel en la reducción de la contaminación atmosférica, posibilitando el uso, para el transporte, de fuentes de energía limpias como la solar, la hidráulica y la eólica. Por lo tanto, las baterías de iones de litio pueden usarse como fuente de energía intermitente y son neutrales con respecto al carbono. 20 laptops Lithium-ion batteries play an important role in reducing air pollution, enabling the use, for transport, of clean energy sources such as solar, hydraulics and wind. Therefore, lithium-ion batteries can be used as an intermittent energy source and are neutral with respect to carbon.

25 Los tres componentes funcionales principales de una batería de iones de litio son el ánodo (negativo), el cátodo (positivo) y el electrolito. En el caso de un electrolito líquido, también hay un separador para evitar que los electrodos entren en contacto directo y en cortocircuito eléctrico. El separador es permeable a los iones de litio. El material activo del ánodo de una batería de iones de litio convencional está fabricado de carbono (grafito), pero no deberá excluirse el uso de otros materiales de ánodo para los fines de la presente invención. El electrodo positivo (cátodo) The three main functional components of a lithium-ion battery are the anode (negative), the cathode (positive) and the electrolyte. In the case of a liquid electrolyte, there is also a separator to prevent the electrodes from coming into direct contact and electrical short circuit. The separator is permeable to lithium ions. The active material of the anode of a conventional lithium-ion battery is made of carbon (graphite), but the use of other anode materials for the purposes of the present invention should not be excluded. The positive electrode (cathode)

30 contiene, en general, óxidos de metal de litio o anión de metal de litio u otros materiales como material activo. El interior de una batería de iones de litio está, en general, totalmente libre de agua. El electrolito líquido contiene, en general, disolventes apróticos tales como carbonatos orgánicos y mezclas de los mismos. El electrolito contiene, en general, sales de aniones de no coordinación de litio, tal como hexafluorofosfato de litio (LiPF6), hexafluoroarsenato de litio (LiAsF6), perclorato de litio (LiClO4), tetrafluoroborato de litio (LiBF4) y triflato de litio (LiCF3SO3). 30 contains, in general, lithium metal oxides or lithium metal anion or other materials as active material. The interior of a lithium-ion battery is, in general, completely free of water. The liquid electrolyte generally contains aprotic solvents such as organic carbonates and mixtures thereof. The electrolyte generally contains lithium non-coordination anion salts, such as lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF6), lithium perchlorate (LiClO4), lithium tetrafluoroborate (LiBF4) and lithium triflate ( LiCF3SO3).

35 Entre los componentes en las baterías de iones de litio, los materiales de cátodo han atraído mucha atención en los últimos años. Por ejemplo, el LiFePO4 con estructura de olivino ha emergido como un material de cátodo activo prometedor para la próxima generación de baterías de iones de litio. El LiFePO4 es relativamente económico y respetuoso con el medio ambiente. Además, el enlace covalente fuerte de P-O proporciona una estabilidad más alta 35 Among the components in lithium-ion batteries, cathode materials have attracted a lot of attention in recent years. For example, the olivine structure LiFePO4 has emerged as a promising active cathode material for the next generation of lithium-ion batteries. LiFePO4 is relatively inexpensive and environmentally friendly. In addition, P-O's strong covalent bond provides higher stability.

40 a este material. 40 to this material.

No obstante, el LiFePO4 y otros materiales de cátodo activo adolecen de desventajas, tal como bajas conductividades iónica y/o electrónica. Además, en el área de las baterías de iones de litio, siempre es un objetivo aumentar la capacidad energética máxima del dispositivo con el fin de almacenar más energía. However, LiFePO4 and other active cathode materials suffer from disadvantages, such as low ionic and / or electronic conductivities. In addition, in the area of lithium-ion batteries, it is always a goal to increase the maximum energy capacity of the device in order to store more energy.

45 Factores clave adicionales que han de mejorarse son aumentar la tensión en circuito abierto, reducir la sensibilidad con la temperatura y aumentar la corriente de carga o de descarga máxima. 45 Additional key factors to be improved are to increase the open circuit voltage, reduce temperature sensitivity and increase maximum load or discharge current.

Un objetivo adicional con respecto a las baterías de iones de litio es evitar el “efecto memoria”, que es una pérdida An additional objective with regard to lithium-ion batteries is to avoid the "memory effect", which is a loss

50 gradual de la capacidad energética máxima si una batería se recarga de manera repetida después de descargarse solo parcialmente. En las células a base de LiFePO4, pueden existir anomalías en el recorrido de las curvas de descarga, a las que puede hacerse referencia como “efecto memoria”. 50 of the maximum energy capacity if a battery is repeatedly recharged after only partially discharging. In LiFePO4-based cells, there may be abnormalities in the path of the discharge curves, which may be referred to as "memory effect".

Uno de los objetivos de la invención es proporcionar baterías recargables que tengan un bajo efecto de auto55 descarga. También es un objetivo aumentar la vida útil de las baterías de iones de litio. One of the objectives of the invention is to provide rechargeable batteries that have a low auto discharge effect. It is also an objective to increase the life of lithium-ion batteries.

Otro objetivo más es proporcionar baterías recargables que produzcan una corriente de descarga constante y uniforme. Another objective is to provide rechargeable batteries that produce a constant and uniform discharge current.

60 Se han adoptado varias estrategias para superar las desventajas de los materiales de cátodo, por ejemplo en LiFePO4 y otros materiales de cátodo activos. Por ejemplo, se ha propuesto el dopado de los materiales de cátodo con iones de metales extraños. 60 Several strategies have been adopted to overcome the disadvantages of cathode materials, for example in LiFePO4 and other active cathode materials. For example, doped cathode materials with foreign metal ions have been proposed.

La reducción de las partículas de LiFePO4 al nivel nanométrico se señaló como una solución a la baja conductividad 65 electrónica y a la limitada difusividad de Li+ en el material. The reduction of LiFePO4 particles to the nanometric level was noted as a solution to the low electronic conductivity 65 and the limited diffusivity of Li + in the material.

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Se consiguió una mejora significativa de la baja conductividad electrónica del polvo de óxido de metal complejo y, más específicamente, del fosfato de metal, con el uso de un precursor de carbono orgánico que se piroliza sobre el material de cátodo o su precursor para mejorar el campo eléctrico al nivel de las partículas de cátodo. A significant improvement of the low electronic conductivity of the complex metal oxide powder and, more specifically, of the metal phosphate, was achieved with the use of an organic carbon precursor that is pyrolyzed on the cathode material or its precursor to improve the electric field at the level of the cathode particles.

En la actualidad, el enfoque más común para mejorar el LiFePO4 y otros materiales de cátodo activos sigue siendo el revestimiento con carbono. Los revestimientos se forman habitualmente mezclando un precursor orgánico con óxido de metal Li preformado antes de un tratamiento térmico a 500-700 ºC en una atmósfera inerte o reductora. La descomposición del constituyente orgánico conduce, además de a la formación de carbono, a la formación de compuestos orgánicos volátiles (COV), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), lo que plantea problemas ambientales. Además, el revestimiento irregular del material de cátodo puede conducir a una mala conectividad de las partículas y, por consiguiente, a pérdida de rendimiento. Por lo tanto, sería una mejora si pudiera encontrarse un proceso a temperatura ambiente para revestir materiales de óxido de metal Li de manera uniforme sin la formación de COV, CO y CO2. At present, the most common approach to improve LiFePO4 and other active cathode materials is still carbon coating. The coatings are usually formed by mixing an organic precursor with preformed Li metal oxide before a heat treatment at 500-700 ° C in an inert or reducing atmosphere. The decomposition of the organic constituent leads, in addition to the formation of carbon, to the formation of volatile organic compounds (VOCs), carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2), which raises environmental problems. In addition, irregular coating of the cathode material can lead to poor particle connectivity and, consequently, to loss of performance. Therefore, it would be an improvement if a process could be found at room temperature to coat Li metal oxide materials uniformly without the formation of VOC, CO and CO2.

Anteriormente se ha demostrado que los polímeros conductores pueden tener un efecto sinérgico o positivo en el rendimiento de LiFePO4 y otros materiales de cátodo activos. Se han usado varios medios para fabricar materiales compuestos de polímero/ LiFePO4, incluyendo la electropolimerización a partir de una suspensión de partículas de LiFePO4, la polimerización usando un oxidante químico en presencia de la partícula o la formación de una suspensión coloidal del polímero inmediatamente antes de la introducción de las partículas de LiFePO4. It has previously been shown that conductive polymers can have a synergistic or positive effect on the performance of LiFePO4 and other active cathode materials. Various means have been used to make polymer / LiFePO4 composite materials, including electropolymerization from a suspension of LiFePO4 particles, polymerization using a chemical oxidant in the presence of the particle or the formation of a colloidal suspension of the polymer immediately before the introduction of LiFePO4 particles.

N. D. Trinh y cols., J power sources, 221 (2013) 284-289 divulgan un método de producción de películas compuestas de poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT)-LiFePO4 independientes mediante electropolimerización dinámica con separación en dos fases. El polímero formado por electropolimerización en la interfase de una mezcla de agua/diclorometano, estaba cubierto de partículas de LiFePO4 que se añadieron a través de la solución acuosa. Los monómeros de EDOT (3,4-etilendioxitiofeno) presentes en el disolvente orgánico se polimerizaron en la interfase ocupada por las partículas y, de este modo, formaron un material compuesto de PEDOT-LiFePO4 con forma de disco. Las películas resultantes se lavaron y se secaron, y se usaron como cátodo en una batería de iones de litio. N. D. Trinh et al., J power sources, 221 (2013) 284-289 disclose a method of producing films composed of independent poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) -LiFePO4 by dynamic electropolymerization with two phase separation. The polymer formed by electropolymerization at the interface of a water / dichloromethane mixture was covered with LiFePO4 particles that were added through the aqueous solution. The EDOT (3,4-ethylenedioxythiophene) monomers present in the organic solvent polymerized at the interface occupied by the particles and thus formed a disk-shaped PEDOT-LiFePO4 composite. The resulting films were washed and dried, and used as a cathode in a lithium-ion battery.

El documento US 2012/0136136 divulga un método de síntesis de un polímero orgánico electrónicamente conductor en presencia de fosfato de metal alcalino parcialmente deslitiado. Se produjo LiFePO4 deslitiado particulado, por ejemplo de fórmula Li1-xFePO4, en la que 0 < x ≤ 1, a partir de LiFePO4 de dimensiones nanométricas o a partir de micropartículas de LiFePO4 mediante deslitiación química. En una etapa posterior, se añadieron Li1-xFePO4 particulado deslitiado y una sal de Li (Fluorad) a un disolvente alcohólico junto con monómeros de EDOT. La polimerización química se llevó a cabo calentando a 50 ºC. De esta forma, se obtuvo un polvo que, después de lavar y secar, podría usarse para preparar cátodos compuestos para las baterías de ión Li. US 2012/0136136 discloses a method of synthesizing an electronically conductive organic polymer in the presence of partially distilled alkali metal phosphate. Particulate polished LiFePO4 was produced, for example of formula Li1-xFePO4, in which 0 <x ≤ 1, from LiFePO4 of nanometric dimensions or from microparticles of LiFePO4 by chemical deslitiation. At a later stage, deslitiated particulate Li1-xFePO4 and a salt of Li (Fluorad) were added to an alcoholic solvent together with EDOT monomers. The chemical polymerization was carried out by heating at 50 ° C. In this way, a powder was obtained which, after washing and drying, could be used to prepare composite cathodes for Li-ion batteries.

De forma similar, D. Lepage y cols. (Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6884-6887) divulgan un proceso en dos etapas para producir un material compuesto de PEDOT-LiFePO4 que puede usarse para baterías de iones de litio. En una primera etapa, el LiFePO4 está al menos parcialmente deslitiado. En una segunda etapa, el EDOT se polimeriza mediante la reinserción de litio en Li1-xFePO4. De acuerdo con los autores, el EDOT se oxida mediante la inserción de litio (añadida como una sal al disolvente alcohólico) en el Li1-xFePO4 deslitiado. Los polvos de material compuesto obtenidos se usan para formar un cátodo. Similarly, D. Lepage et al. (Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6884-6887) disclose a two-stage process to produce a PEDOT-LiFePO4 composite that can be used for lithium-ion batteries. In a first stage, the LiFePO4 is at least partially blunted. In a second stage, the EDOT is polymerized by reintegrating lithium into Li1-xFePO4. According to the authors, EDOT is oxidized by inserting lithium (added as a salt to the alcoholic solvent) in the distilled Li1-xFePO4. The composite powders obtained are used to form a cathode.

También es un objetivo de la presente invención proporcionar procesos aún más sencillos y más eficientes para obtener materiales de cátodo para baterías de iones de litio. It is also an objective of the present invention to provide even simpler and more efficient processes for obtaining cathode materials for lithium-ion batteries.

También es un objetivo proporcionar métodos más sencillos y procesos más eficientes para producir materiales compuestos de cátodo de anión o de óxido de metal de litio-polímero. It is also an objective to provide simpler methods and more efficient processes to produce composite materials of anion cathode or lithium metal oxide polymer.

Un objetivo adicional es la producción de baterías de iones de litio basadas en cátodos compuestos que tienen unas características mejoradas. An additional objective is the production of lithium-ion batteries based on composite cathodes that have improved characteristics.

La presente invención aborda los problemas que se han descrito anteriormente. The present invention addresses the problems described above.

Sumario de la invención Summary of the invention

Cabe destacar que los inventores de la presente invención proporcionaron un nuevo método para producir materiales de cátodo y cátodos compuestos para baterías de iones de litio. It should be noted that the inventors of the present invention provided a new method for producing cathode materials and composite cathodes for lithium-ion batteries.

En varios aspectos, la presente invención proporciona métodos para producir cátodos o materiales de cátodo a base de litio, tal como, por ejemplo, material de anión de metal de litio o de óxido de metal de litio, y un polímero orgánico. In various aspects, the present invention provides methods for producing cathodes or lithium-based cathode materials, such as, for example, lithium metal anion or lithium metal oxide material, and an organic polymer.

En varios aspectos, la presente invención proporciona métodos para producir baterías de iones de litio. In several aspects, the present invention provides methods for producing lithium ion batteries.

En otros aspectos, la presente invención proporciona métodos para producir cátodos compuestos y/o materiales de cátodo compuestos. In other aspects, the present invention provides methods for producing composite cathodes and / or composite cathode materials.

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En un aspecto, la presente invención proporciona un método para producir una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de montar un cátodo que contiene litio, un ánodo, un material separador y un electrolito con el fin de formar una batería de iones alcalinos, en donde dicho electrolito comprende un disolvente aprótico y/o no acuoso, sales de litio y monómeros polimerizables. In one aspect, the present invention provides a method for producing an alkali ion battery, the method comprising the steps of assembling a cathode containing lithium, an anode, a separator material and an electrolyte in order to form an alkaline ion battery , wherein said electrolyte comprises an aprotic and / or non-aqueous solvent, lithium salts and polymerizable monomers.

En un aspecto, la presente invención proporciona un método para producir un material compuesto de cátodopolímero para una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar un dispositivo electroquímico que comprende un electrodo de trabajo que contiene Li, un contraelectrodo y un electrolito; añadir un monómero a dicho electrodo y/o electrolito; y, permitir la polimerización de dicho monómero oxidando dicho monómero en dicho dispositivo electroquímico. In one aspect, the present invention provides a method for producing a cathodepolymer composite material for an alkali ion battery, the method comprising the steps of: providing an electrochemical device comprising a working electrode containing Li, a counter electrode and an electrolyte ; adding a monomer to said electrode and / or electrolyte; and, allowing polymerization of said monomer by oxidizing said monomer in said electrochemical device.

En un aspecto, la presente invención proporciona un método para producir una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar una batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada que comprende un cátodo, un ánodo y un electrolito, en donde dicho cátodo comprende un material seleccionado de materiales de cátodo no deslitiado y materiales de cátodo parcial o totalmente deslitiado; y, añadir monómeros a dicho electrolito de dicha batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada. In one aspect, the present invention provides a method for producing an alkali ion battery, the method comprising the steps of: providing a partially or fully assembled alkaline ion battery comprising a cathode, an anode and an electrolyte, wherein said cathode it comprises a material selected from non-deslitiated cathode materials and partially or totally deslitiated cathode materials; and, adding monomers to said electrolyte of said partially or fully assembled alkaline ion battery.

En un aspecto, la presente invención proporciona un método para producir una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de montar un cátodo que contiene litio, un ánodo, un material separador y un electrolito con el fin de formar una batería de iones alcalinos, en donde el electrolito comprende un disolvente aprótico y/o no acuoso, iones de litio y monómeros insaturados. In one aspect, the present invention provides a method for producing an alkali ion battery, the method comprising the steps of assembling a cathode containing lithium, an anode, a separator material and an electrolyte in order to form an alkaline ion battery , wherein the electrolyte comprises an aprotic and / or non-aqueous solvent, lithium ions and unsaturated monomers.

En un aspecto, la presente invención proporciona un método para producir una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de: añadir un monómero insaturado a un electrolito de una batería de iones de litio pre-montada o desmontada que comprende, además de dicho electrolito, un cátodo y un ánodo eléctricamente conectados mediante dicho electrolito; producir dicha batería de iones alcalinos sellando la batería de iones de litio pre-montada o desmontada que comprende dicho monómero en dicho electrolito. In one aspect, the present invention provides a method for producing an alkali ion battery, the method comprising the steps of: adding an unsaturated monomer to an electrolyte of a pre-assembled or disassembled lithium-ion battery comprising, in addition to said electrolyte, a cathode and an anode electrically connected by said electrolyte; producing said alkali ion battery by sealing the pre-assembled or disassembled lithium-ion battery comprising said monomer in said electrolyte.

En un aspecto, la invención proporciona un método para producir una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar una batería de iones alcalinos, que comprende un cátodo que contiene litio, un ánodo y un electrolito; deslitiar dicho cátodo cargando dicha batería; desmontar parcial y/o totalmente dicha batería; volver a montar una batería usando dicho cátodo deslitiado mientras que se añade un monómero a dicho cátodo deslitiado y/o al electrolito; y, permitir la polimerización de dicho monómero oxidando dicho monómero en dicha batería rearmada. In one aspect, the invention provides a method for producing an alkali ion battery, the method comprising the steps of: providing an alkaline ion battery, comprising a lithium-containing cathode, an anode and an electrolyte; blunt said cathode by charging said battery; partially and / or completely disassemble said battery; reassembling a battery using said stripped cathode while adding a monomer to said stripped cathode and / or electrolyte; and, allowing polymerization of said monomer by oxidizing said monomer in said rearmed battery.

En un aspecto, la invención proporciona un método para producir un material compuesto de cátodo-polímero para una batería de iones de litio, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar un dispositivo electroquímico que comprende un material de electrodo de trabajo que contiene litio, un contraelectrodo y un electrolito; añadir un monómero a dicho electrolito; y permitir la polimerización de dicho monómero oxidando dicho monómero en dicho dispositivo electroquímico. In one aspect, the invention provides a method for producing a cathode-polymer composite material for a lithium-ion battery, the method comprising the steps of: providing an electrochemical device comprising a working electrode material containing lithium, a counter electrode and an electrolyte; adding a monomer to said electrolyte; and allowing polymerization of said monomer by oxidizing said monomer in said electrochemical device.

En varios aspectos, la presente invención proporciona baterías de iones alcalinos. In several aspects, the present invention provides alkaline ion batteries.

En un aspecto, la invención proporciona una batería de iones alcalinos y/o una batería de iones de litio que pueden obtenerse mediante los métodos y/o procesos de la invención. In one aspect, the invention provides an alkali ion battery and / or a lithium ion battery that can be obtained by the methods and / or processes of the invention.

En un aspecto, la invención proporciona una batería de iones alcalinos secundaria que comprende un cátodo que contiene litio, un ánodo, un material separador y un electrolito aprótico y/o no acuoso, en donde dicho electrolito comprende sales de litio y monómeros. In one aspect, the invention provides a secondary alkaline ion battery comprising a cathode containing lithium, an anode, a separating material and an aprotic and / or non-aqueous electrolyte, wherein said electrolyte comprises lithium salts and monomers.

En un aspecto, la invención proporciona un producto final para el consumidor y/o una aplicación que comprende la batería de la invención. In one aspect, the invention provides a final product for the consumer and / or an application comprising the battery of the invention.

Se definen a continuación en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas aspectos adicionales y realizaciones preferidas de la invención. Características y ventajas adicionales de la invención serán evidentes para el experto a partir de la descripción de las realizaciones preferidas que se dan a continuación. Further aspects and preferred embodiments of the invention are defined below in the present document and in the appended claims. Additional features and advantages of the invention will be apparent to the skilled person from the description of the preferred embodiments given below.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La figura 1 muestra perfiles de descarga a una tasa de descarga de C/10 de baterías de iones de litio sin polímero (cuadrados) y con revestimiento de polímero de acuerdo con diversas realizaciones de la invención (círculos, triángulos y triángulos invertidos). Las baterías de acuerdo con las realizaciones de la invención proporcionan mayores capacidades. Los perfiles de descarga muestran la tensión durante la descarga y la capacidad, mostrada esta última por unidad de peso de LiFePO4 del material de cátodo, lo que permite la comparación de diferentes tratamientos. Figure 1 shows discharge profiles at a discharge rate of C / 10 of polymer-free lithium ion batteries (squares) and polymer coated in accordance with various embodiments of the invention (inverted circles, triangles and triangles). The batteries according to the embodiments of the invention provide higher capacities. The discharge profiles show the tension during the discharge and the capacity, the latter shown per unit weight of LiFePO4 of the cathode material, which allows the comparison of different treatments.

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La figura 2 muestra perfiles de descarga para los mismos dispositivos que la figura 1, pero a una tasa más alta, es decir, con una tasa de descarga de 2C. Según lo esperado, las capacidades son menores en comparación con la tasa de descarga más lenta que se muestra en la figura 1, pero los dispositivos de acuerdo con las realizaciones de la invención siguen teniendo una capacidad sustancialmente mayor en comparación con los dispositivos que usan un cátodo convencional. Figure 2 shows download profiles for the same devices as Figure 1, but at a higher rate, that is, with a download rate of 2C. As expected, the capacities are lower compared to the slower discharge rate shown in Figure 1, but the devices according to the embodiments of the invention still have a substantially higher capacity compared to the devices using a conventional cathode

La figura 3 muestra la capacidad de baterías de iones de litio de diferentes realizaciones de la invención dependiendo de las tasas de descarga y el número de ciclos de carga-descarga. La batería con un cátodo revestido con poli(propilendioxitiofeno) [PProDOT] muestra el mejor rendimiento en términos de conservación de capacidad a diferentes tasas de descarga y recuperación de capacidad después de más de 50 ciclos. En particular a una tasa de descarga de 2C, los dispositivos de las realizaciones preferidas de la invención (triángulos) aventajan al material de cátodo desnudo convencional (cuadrados). Figure 3 shows the capacity of lithium-ion batteries of different embodiments of the invention depending on the discharge rates and the number of charge-discharge cycles. The battery with a cathode coated with poly (propylenedioxythiophene) [PProDOT] shows the best performance in terms of capacity conservation at different discharge rates and capacity recovery after more than 50 cycles. In particular at a discharge rate of 2C, the devices of the preferred embodiments of the invention (triangles) outperform the conventional bare cathode material (squares).

La figura 4 muestra la capacidad de diferentes baterías de iones de litio que incluyen realizaciones de la invención, como función de la tasa de descarga. Las baterías de las realizaciones preferidas tienen no solo unas capacidades más altas, sino que también adolecen de menor pérdida de capacidad a tasas de descarga más altas. Además, en las realizaciones de la invención, la fiabilidad de la batería se aumenta. En particular, disminuye el desvanecimiento de la capacidad sobre la tasa de ciclos. Figure 4 shows the capacity of different lithium-ion batteries that include embodiments of the invention, as a function of the discharge rate. The batteries of the preferred embodiments not only have higher capacities, but also suffer from less capacity loss at higher discharge rates. In addition, in the embodiments of the invention, the reliability of the battery is increased. In particular, the fading of capacity over the cycle rate decreases.

La figura 5 muestra la polarización de carga y de descarga en voltios dependiendo de la tasa de C. Todas las muestras con polímero conductor de acuerdo con las realizaciones de la invención (triángulos, círculos) muestran una polarización de carga/descarga más baja que la muestra convencional (cuadrados). El dispositivo de muestra con el cátodo revestido con PEDOT muestra menos polarización que el cátodo revestido con PProDOT. Figure 5 shows the charge and discharge polarization in volts depending on the rate of C. All samples with conductive polymer according to the embodiments of the invention (triangles, circles) show a lower charge / discharge polarization than the conventional sample (squares). The sample device with the cathode coated with PEDOT shows less polarization than the cathode coated with PProDOT.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas Detailed description of the preferred embodiments

La presente invención se basa en un enfoque sencillo pero revolucionario y da unos hallazgos sin precedentes. Sin desear quedar limitado por la teoría, un primer hallazgo sorprendente es que mediante métodos in situ puede inducirse que el polímero forme en materiales de cátodo un material de cátodo compuesto, en una batería de iones de litio montada que comprende monómeros de un polímero conductor en el electrolito y/o sobre el cátodo. The present invention is based on a simple but revolutionary approach and gives unprecedented findings. Without wishing to be bound by theory, a first surprising finding is that by in situ methods it can be induced that the polymer forms a cathode material in cathode materials, in a mounted lithium-ion battery comprising monomers of a conductive polymer in the electrolyte and / or on the cathode.

Otro hallazgo es que la parte de polímero de un material de cátodo compuesto puede proporcionarse una vez que el cátodo ya está formado en su forma y/o conformación final tal como se usa en la batería. Por ejemplo, la parte de polímero del cátodo compuesto se forma directamente sobre el armazón autónomo formado en un proceso de deposición, por ejemplo, tal como colada. Esto difiere de las técnicas previamente conocidas, en las que el polímero se forma sobre micro-o nanopartículas del material de cátodo activo, tal como óxido de metal de litio o anión de metal de litio, por ejemplo, y el cátodo se conforma a partir del polvo de material compuesto resultante. Como alternativa, la película de cátodo compuesto se forma por polimerización en presencia de micro-o nano partículas de anión de metal de litio o de óxido de metal de litio. En realizaciones preferidas de la presente invención, un cátodo autónomo y/o macroscópico se forma a partir de material de cátodo activo que contiene litio particulado, tal como óxido de metal de litio y/o anión de metal de litio, y la parte de polímero se proporciona en una etapa posterior, por ejemplo in situ en el interior de una batería de iones de litio montada o en un dispositivo electroquímico específico. Another finding is that the polymer portion of a composite cathode material can be provided once the cathode is already formed in its final shape and / or shape as used in the battery. For example, the polymer portion of the composite cathode is formed directly on the autonomous shell formed in a deposition process, for example, such as casting. This differs from previously known techniques, in which the polymer is formed on micro-or nanoparticles of the active cathode material, such as lithium metal oxide or lithium metal anion, for example, and the cathode is formed from of the resulting composite powder. Alternatively, the composite cathode film is formed by polymerization in the presence of micro-or nano-particles of lithium metal anion or lithium metal oxide. In preferred embodiments of the present invention, an autonomous and / or macroscopic cathode is formed from active cathode material containing particulate lithium, such as lithium metal oxide and / or lithium metal anion, and the polymer portion it is provided at a later stage, for example in situ inside a lithium ion battery mounted or in a specific electrochemical device.

Hallazgos sorprendentes adicionales, así como otros más, serán evidentes a partir de la descripción detallada a continuación. Additional surprising findings, as well as others, will be apparent from the detailed description below.

La presente invención abarca métodos para producir una batería de iones alcalinos, métodos para producir cátodos compuestos y métodos para producir una capa de polímero sobre un cátodo activo y/o un material de cátodo activo. The present invention encompasses methods for producing an alkali ion battery, methods for producing composite cathodes and methods for producing a polymer layer on an active cathode and / or an active cathode material.

Para los fines de la presente memoria descriptiva, la expresión “batería de iones alcalinos” abarca una batería de iones de litio. En una realización preferida, la batería de iones alcalinos es una batería de iones de litio. Preferiblemente, la batería de la invención es una batería recargable y/o secundaria. For the purposes of this specification, the term "alkaline ion battery" encompasses a lithium ion battery. In a preferred embodiment, the alkali ion battery is a lithium ion battery. Preferably, the battery of the invention is a rechargeable and / or secondary battery.

Los métodos de la invención pueden comprender la etapa de montar un cátodo que contiene litio, un ánodo y un electrolito con el fin de formar una batería de iones alcalinos. Preferiblemente, también se proporciona un material separador entre los electrodos. En esta fase, preferiblemente el cátodo está sustancialmente libre de polímero, en particular de un revestimiento de polímero conductor, debido a que el polímero puede formarse preferiblemente en una etapa posterior. The methods of the invention may comprise the step of assembling a cathode containing lithium, an anode and an electrolyte in order to form an alkaline ion battery. Preferably, a separator material is also provided between the electrodes. In this phase, the cathode is preferably substantially free of polymer, in particular of a conductive polymer coating, because the polymer can preferably be formed at a later stage.

“Sustancialmente libre” de polímero, para los fines de la presente memoria descriptiva, hace referencia preferiblemente a ≤ 5 %, más preferiblemente ≤ 3 %, incluso más preferiblemente ≤ 2 %, ≤ 1 %, ≤ 0,5 %, ≤ 0,2 %, expresado en peso con respecto al material de cátodo activo. Preferiblemente, el cátodo está totalmente libre de polímero en esta fase. Los materiales de cátodo activos preferidos a partir de los cuales se forma el cátodo se divulgan en otra parte en la presente memoria descriptiva. "Substantially free" of polymer, for the purposes of the present specification, preferably refers to ≤ 5%, more preferably ≤ 3%, even more preferably ≤ 2%, ≤ 1%, ≤ 0.5%, ≤ 0, 2%, expressed by weight with respect to the active cathode material. Preferably, the cathode is completely free of polymer in this phase. Preferred active cathode materials from which the cathode is formed are disclosed elsewhere herein.

La batería de iones alcalinos que se obtiene mediante la etapa de montar el cátodo que contiene litio, un ánodo y un The alkaline ion battery that is obtained by the stage of mounting the cathode containing lithium, an anode and a

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electrolito es preferiblemente una batería de iones alcalinos funcional y/u operativa. Preferiblemente, la batería puede cargarse y, a continuación de la carga, es útil como una fuente de energía eléctrica. Por consiguiente, una batería de iones alcalinos “montada” o “totalmente montada” es una batería funcional, que puede cargarse o, si ya está cargada, puede descargarse mientras que se está proporcionando energía eléctrica. Una “batería de iones alcalinos parcialmente montada”, para los fines de la presente memoria descriptiva, puede no ser funcional, por ejemplo puede no haberse sellado aún. Electrolyte is preferably a functional and / or operational alkaline ion battery. Preferably, the battery can be charged and, after charging, is useful as a source of electrical energy. Therefore, an "assembled" or "fully assembled" alkaline ion battery is a functional battery, which can be charged or, if already charged, can be discharged while electrical power is being provided. A "partially mounted alkaline ion battery", for the purposes of the present specification, may not be functional, for example it may not have been sealed yet.

En una realización, dicha etapa de montar dicho cátodo que contiene litio, ánodo, material separador y electrolito comprende las etapas de: proporcionar una batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada que comprende un cátodo, un ánodo y un electrolito, en donde dicho cátodo comprende un material seleccionado de materiales de cátodo activos no deslitiados y parcial o totalmente deslitiados; y, añadir monómeros polimerizables a dicho electrodo y/o electrolito de dicha batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada. In one embodiment, said step of assembling said cathode containing lithium, anode, separator material and electrolyte comprises the steps of: providing a partially or fully assembled alkaline ion battery comprising a cathode, an anode and an electrolyte, wherein said cathode it comprises a material selected from active non-blotted and partially or completely blotted cathode materials; and, adding polymerizable monomers to said electrode and / or electrolyte of said partially or fully assembled alkaline ion battery.

Si la batería de iones alcalinos se monta solo parcialmente, puede sellarse a continuación de la adición de dichos monómeros polimerizables. De esta forma puede obtenerse una batería de iones alcalinos totalmente montada después de sellar la batería. Las realizaciones preferidas de monómeros polimerizables se divulgarán en otra parte en la presente memoria descriptiva. If the alkaline ion battery is only partially assembled, it can be sealed following the addition of said polymerizable monomers. In this way a fully assembled alkaline ion battery can be obtained after sealing the battery. Preferred embodiments of polymerizable monomers will be disclosed elsewhere herein.

Si la batería de iones alcalinos ya está totalmente montada, los métodos de la invención pueden comprender una etapa de desmontaje parcial o total para añadir los monómeros a la batería. Por ejemplo, el electrolito de la batería totalmente montada puede retirarse y sustituirse con un nuevo electrolito que comprende los monómeros. El electrolito puede añadirse en forma de separador impregnado con electrolito. Por lo tanto, el separador puede sustituirse al mismo tiempo que el electrolito y/o junto a él. If the alkaline ion battery is already fully assembled, the methods of the invention may comprise a partial or total disassembly step to add the monomers to the battery. For example, the fully assembled battery electrolyte can be removed and replaced with a new electrolyte comprising the monomers. The electrolyte can be added as a separator impregnated with electrolyte. Therefore, the separator can be replaced at the same time as the electrolyte and / or next to it.

Preferiblemente, la etapa de montar o volver a montar dicho cátodo que contiene litio, ánodo, electrolito y, preferiblemente, un separador, comprende la etapa de sellar la batería y/o sellar el cátodo, el ánodo, el electrolito y, si es aplicable, el separador, preferiblemente en un alojamiento común. Preferiblemente, el alojamiento contiene contactos eléctricos para cargar y/o descargar la batería. Una batería de iones alcalinos funcional está sellada, en general, de una forma estanca frente al agua y/o de una forma estanca frente al aire. Además, una batería de iones alcalinos funcional está sustancial o totalmente libre de agua. Preferably, the step of assembling or reassembling said cathode containing lithium, anode, electrolyte and, preferably, a separator, comprises the step of sealing the battery and / or sealing the cathode, the anode, the electrolyte and, if applicable , the separator, preferably in a common housing. Preferably, the housing contains electrical contacts to charge and / or discharge the battery. A functional alkaline ion battery is sealed, in general, in a water-tight and / or air-tight manner. In addition, a functional alkaline ion battery is substantially or totally free of water.

En una realización del método de la invención, dicha etapa de montar o volver a montar dicha batería de litio que contiene cátodo, ánodo, material separador y electrolito comprende las etapas de: añadir un monómero polimerizable a un electrodo (preferiblemente al cátodo) y/o al electrolito de una batería de iones alcalinos premontada o desmontada que comprende, además de dicho electrolito, un cátodo y un ánodo eléctricamente conectados mediante dicho electrolito; producir dicha batería de iones alcalinos sellando la batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada que comprende dicho monómero en dicho electrolito. El cátodo y un ánodo están eléctricamente conectados ya que se permite que se trasladen iones de litio entre los mismos. In an embodiment of the method of the invention, said step of assembling or reassembling said lithium battery containing cathode, anode, separator material and electrolyte comprises the steps of: adding a polymerizable monomer to an electrode (preferably to the cathode) and / or to the electrolyte of a pre-assembled or disassembled alkaline ion battery comprising, in addition to said electrolyte, a cathode and an anode electrically connected by said electrolyte; producing said alkaline ion battery by sealing the pre-assembled or disassembled alkaline ion battery comprising said monomer in said electrolyte. The cathode and an anode are electrically connected as lithium ions are allowed to transfer between them.

De acuerdo con la presente realización, una batería previamente montada puede desmontarse de acuerdo con la invención. Por ejemplo, la tapa o el alojamiento de la batería pueden retirarse, y/o algunas o la totalidad de las partes funcionales principales (cátodo, ánodo y electrolito) pueden desmontarse por completo, es decir, separarse una de otra y/o del alojamiento. En una etapa posterior, la batería puede montarse otra vez y/o volver a montarse, en donde el monómero polimerizable se añade solo a la batería recién montada o pre-montada. La etapa de “volver a montar” comprende el uso del cátodo y, opcionalmente, otros componentes de la batería desmontada mientras que se está montando una batería de nuevo. Preferiblemente, el ánodo de la batería desmontada vuelve a usarse como ánodo en la batería recién montada. En general, el electrolito se sustituirá debido a que puede perderse durante el desmontaje. Por supuesto, si el electrolito puede recuperarse, puede usarse también al montar de nuevo la batería y por lo tanto puede incorporarse a la batería rearmada. In accordance with the present embodiment, a previously assembled battery can be disassembled according to the invention. For example, the battery cover or housing can be removed, and / or some or all of the main functional parts (cathode, anode and electrolyte) can be completely disassembled, that is, separated from each other and / or the housing . At a later stage, the battery can be mounted again and / or reassembled, where the polymerizable monomer is added only to the newly assembled or pre-assembled battery. The "reassemble" step comprises the use of the cathode and, optionally, other components of the disassembled battery while a battery is being reassembled. Preferably, the anode of the disassembled battery is reused as an anode in the newly assembled battery. In general, the electrolyte will be replaced because it can be lost during disassembly. Of course, if the electrolyte can be recovered, it can also be used when reassembling the battery and can therefore be incorporated into the rearmed battery.

En las realizaciones anteriores y en otras, preferiblemente la batería pre-montada y/o desmontada no contenía aún los monómeros polimerizables, debido a que los monómeros se añaden preferiblemente durante la segunda etapa, en donde la batería se produce (vuelve a montarse) sellando la batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada que comprende dicho monómero en dicho electrolito. In the previous and other embodiments, preferably the pre-assembled and / or disassembled battery did not yet contain the polymerizable monomers, because the monomers are preferably added during the second stage, where the battery is produced (reassembled) by sealing the pre-assembled or disassembled alkaline ion battery comprising said monomer in said electrolyte.

Preferiblemente, dicha batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada comprende un cátodo que comprende un material de cátodo activo al menos parcialmente deslitiado tal como se divulga en otra parte en la presente memoria descriptiva. Preferiblemente, el cátodo de dicha batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada está sustancial o totalmente libre de polímero conductor. Preferiblemente, el cátodo de dicha batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada comprende, consiste esencialmente en o consiste en dicho material de cátodo activo, opcionalmente complementado con aglutinantes u otros aditivos diferentes de los polímeros conductores orgánicos. Preferably, said pre-assembled or disassembled alkaline ion battery comprises a cathode comprising an at least partially stripped active cathode material as disclosed elsewhere herein. Preferably, the cathode of said pre-assembled or disassembled alkaline ion battery is substantially or totally free of conductive polymer. Preferably, the cathode of said pre-assembled or disassembled alkaline ion battery comprises, consists essentially of or consists of said active cathode material, optionally supplemented with binders or other additives other than organic conductive polymers.

En una realización, la invención proporciona un método para producir un material compuesto de cátodo-polímero para una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar un dispositivo electroquímico que comprende un electrodo de trabajo que contiene litio, un contraelectrodo y un electrolito; añadir un monómero a dicho electrodo y/o electrolito; y, permitir la polimerización de dicho monómero oxidando dicho In one embodiment, the invention provides a method for producing a cathode-polymer composite material for an alkali ion battery, the method comprising the steps of: providing an electrochemical device comprising a working electrode containing lithium, a counter electrode and a electrolyte; adding a monomer to said electrode and / or electrolyte; and, allowing polymerization of said monomer by oxidizing said

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monómero en dicho dispositivo electroquímico. De acuerdo con la presente realización, el dispositivo electroquímico puede ser un dispositivo que puede no ser una batería de iones alcalinos recargable en funcionamiento sino que tenga el fin de preparar el cátodo compuesto. El cátodo compuesto puede retirarse, después de la polimerización, del dispositivo electroquímico y usarse como cátodo en la fabricación de una batería de iones alcalinos. Por ejemplo, el electrodo de trabajo que contiene litio puede comprender o consistir esencialmente en un material de cátodo activo tal como se define en otra parte en la presente memoria descriptiva. Preferiblemente, el material de cátodo activo está sustancial o totalmente libre de polímero conductor orgánico. Preferiblemente, dicho electrodo de trabajo que contiene litio comprende un cátodo autónomo y/o macroscópico. Como alternativa, la presente realización abarca que el dispositivo electroquímico sea una batería de iones alcalinos o una batería de iones alcalinos parcialmente montada, desmontada o pre-montada. monomer in said electrochemical device. In accordance with the present embodiment, the electrochemical device may be a device that may not be a rechargeable alkaline ion battery in operation but has the purpose of preparing the composite cathode. The composite cathode can be removed, after polymerization, from the electrochemical device and used as a cathode in the manufacture of an alkaline ion battery. For example, the lithium-containing working electrode may essentially comprise or consist of an active cathode material as defined elsewhere in the present specification. Preferably, the active cathode material is substantially or totally free of organic conductive polymer. Preferably, said lithium-containing working electrode comprises an autonomous and / or macroscopic cathode. Alternatively, the present embodiment encompasses that the electrochemical device is an alkaline ion battery or a partially assembled, disassembled or pre-assembled alkaline ion battery.

En una realización del método para producir un material compuesto de cátodo-polímero para una batería de iones alcalinos, se permite la polimerización de dicho monómero aplicando una carga externa al dispositivo electroquímico antes o después de añadir dicho monómero insaturado y/o proporcionando un material de cátodo que contiene litio parcialmente deslitiado que es susceptible de oxidar dicho monómero. El método de la invención puede comprender la etapa de cargar la batería. De acuerdo con una realización preferida, la carga externa se aplica hasta que la batería se carga por completo. Por lo tanto, en una realización, el método puede comprender la etapa de cargar la batería por completo. En otras realizaciones, el método comprende la etapa de cargar el dispositivo de manera parcial y/o incompleta. In one embodiment of the method for producing a cathode-polymer composite material for an alkaline ion battery, polymerization of said monomer is allowed by applying an external charge to the electrochemical device before or after adding said unsaturated monomer and / or providing a material of cathode containing partially distilled lithium that is capable of oxidizing said monomer. The method of the invention may comprise the step of charging the battery. According to a preferred embodiment, the external charge is applied until the battery is fully charged. Therefore, in one embodiment, the method may comprise the step of charging the battery completely. In other embodiments, the method comprises the step of charging the device partially and / or incompletely.

En una realización, el método de la invención comprende la etapa de sellar la batería de iones alcalinos parcialmente montada, la batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada y/o el dispositivo electroquímico que comprende el electrolito con dicho monómero. De esta forma, se obtiene un dispositivo sellado, en el que preferiblemente el cátodo está sustancial o totalmente libre de polímero conductor orgánico en la superficie del cátodo en la presente realización. In one embodiment, the method of the invention comprises the step of sealing the partially mounted alkaline ion battery, the pre-assembled or disassembled alkaline ion battery and / or the electrochemical device comprising the electrolyte with said monomer. In this way, a sealed device is obtained, in which preferably the cathode is substantially or totally free of organic conductive polymer on the cathode surface in the present embodiment.

La presente invención proporciona métodos para producir baterías de iones alcalinos, para producir material de cátodo compuesto y métodos para la polimerización. Los diversos métodos de la invención pueden comprender la etapa de polimerización. En algunas realizaciones, la polimerización no se lleva a cabo como parte de la invención, debido a que esta puede tener lugar solo durante el primer ciclo de carga de la batería. La primera etapa de cargar la batería puede tener lugar con el consumidor final cargando la batería para el primer uso, por ejemplo. En este caso, la polimerización que tiene lugar durante la carga llevada a cabo por el consumidor final puede no estar abarcada por la presente invención. Como alternativa, el primer ciclo de carga puede tener lugar como parte de los métodos de la invención. Por ejemplo, la primera etapa de carga puede llevarla a cabo el fabricante de la batería de iones alcalinos, el comerciante mayorista o el minorista. The present invention provides methods for producing alkali ion batteries, for producing composite cathode material and methods for polymerization. The various methods of the invention may comprise the polymerization step. In some embodiments, polymerization is not carried out as part of the invention, because it can take place only during the first battery charge cycle. The first stage of charging the battery can take place with the final consumer by charging the battery for the first use, for example. In this case, the polymerization that takes place during the loading carried out by the final consumer may not be covered by the present invention. Alternatively, the first charge cycle can take place as part of the methods of the invention. For example, the first charging stage can be carried out by the manufacturer of the alkaline ion battery, the wholesaler or the retailer.

En una realización, el método de la invención comprende las etapas de: 1) aplicar una carga sobre una batería de iones alcalinos con el fin de cargar la batería al menos parcialmente con el fin de obtener una batería total o parcialmente cargada; 2) desmontar al menos parcialmente dicha batería total o parcialmente cargada con el fin de obtener una batería al menos parcialmente desmontada; 3) volver a montar dicha batería mediante el uso de un electrolito que comprende un monómero insaturado o añadir el monómero a dicha batería al menos parcialmente desmontada. En la presente realización, dicha batería de iones alcalinos en la primera etapa preferiblemente carece de los monómeros polimerizables, de tal modo que, durante la etapa de cargar la batería al menos parcialmente, no se obtiene polimerización alguna. In one embodiment, the method of the invention comprises the steps of: 1) applying a charge on an alkaline ion battery in order to charge the battery at least partially in order to obtain a fully or partially charged battery; 2) at least partially disassemble said fully or partially charged battery in order to obtain a battery at least partially disassembled; 3) reassemble said battery by using an electrolyte comprising an unsaturated monomer or adding the monomer to said battery at least partially disassembled. In the present embodiment, said alkaline ion battery in the first stage preferably lacks polymerizable monomers, such that, during the stage of charging the battery at least partially, no polymerization is obtained.

La batería de iones alcalinos y/o el dispositivo electroquímico comprenden, en general, uno o más electrolitos. El electrolito de la batería de iones alcalinos es preferiblemente una sal de litio o bien en una matriz sólida (polimérica, vítrea o cristalina) o bien en una solución. The alkaline ion battery and / or electrochemical device generally comprise one or more electrolytes. The alkaline ion battery electrolyte is preferably a lithium salt either in a solid matrix (polymeric, glassy or crystalline) or in a solution.

Si el electrolito es una solución de la sal de litio, la solución puede estar impregnando un separador. If the electrolyte is a solution of the lithium salt, the solution may be impregnating a separator.

El disolvente líquido para la solución de electrolito puede ser uno o una mezcla de varios disolventes apróticos, preferiblemente disolventes apróticos polares. Preferiblemente, el disolvente se selecciona del grupo que consiste en: éteres lineales o cíclicos, carbonatos, ésteres, sulfamidas y nitrilos, por ejemplo. The liquid solvent for the electrolyte solution may be one or a mixture of several aprotic solvents, preferably polar aprotic solvents. Preferably, the solvent is selected from the group consisting of: linear or cyclic ethers, carbonates, esters, sulfonamides and nitriles, for example.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, se elige un electrolito líquido que comprende la sal de litio en disolución en una mezcla de carbonato de etileno y carbonato de dietilo. According to a preferred embodiment of the present invention, a liquid electrolyte comprising the lithium salt in solution in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate is chosen.

Sales de litio a modo de ejemplo que pueden usarse en el electrolito pueden seleccionarse de hexafluorofosfato de litio (LiPF6), hexafluoroarsenato de litio (LiAsF6), perclorato de litio (LiClO4), tetrafluoroborato de litio (LiBF4) y triflato de litio (LiCF3SO3), y combinaciones de los mismos, por ejemplo. El LiPF6 es la sal de litio preferida para los fines de la presente invención. Exemplary lithium salts that can be used in the electrolyte can be selected from lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF6), lithium perchlorate (LiClO4), lithium tetrafluoroborate (LiBF4) and lithium triflate (LiCF3) (LiCF3) , and combinations thereof, for example. LiPF6 is the preferred lithium salt for the purposes of the present invention.

En una realización, el electrolito comprende un disolvente aprótico y/o no acuoso y una o más sales de litio. In one embodiment, the electrolyte comprises an aprotic and / or non-aqueous solvent and one or more lithium salts.

Habitualmente, el electrolito está sustancialmente libre de agua, preferiblemente totalmente libre de agua. Usually, the electrolyte is substantially free of water, preferably completely free of water.

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En algunas realizaciones, el electrolito contiene monómeros polimerizables. Preferiblemente, los monómeros están presentes en la batería ya antes del primer ciclo de carga. En otras realizaciones, se añaden monómeros polimerizables a continuación de cargar la batería al menos parcialmente. En este último caso, el electrolito que se usa para cargar la batería al comienzo puede estar libre de monómeros polimerizables. In some embodiments, the electrolyte contains polymerizable monomers. Preferably, the monomers are present in the battery already before the first charge cycle. In other embodiments, polymerizable monomers are added after charging the battery at least partially. In the latter case, the electrolyte used to charge the battery at the beginning may be free of polymerizable monomers.

Los monómeros se añaden al electrolito preferiblemente a una solución ≥ 0,005 M. Preferiblemente, los monómeros están presentes en el electrolito a ≥ 0,01 M, más preferiblemente a ≥ 0,015 M, incluso más preferiblemente a ≥ 0,05 M y lo más preferiblemente a ≥ 0,1 M, por ejemplo a 0,05 a 0,3 M. Estas cantidades se aplican antes de la polimerización. En particular, estas cantidades se corresponden con las cantidades de monómeros que se añaden a la batería cuando se está montando y/o se está volviendo a montar la misma. The monomers are added to the electrolyte preferably to a solution ≥ 0.005 M. Preferably, the monomers are present in the electrolyte at ≥ 0.01 M, more preferably at ≥ 0.015 M, even more preferably at ≥ 0.05 M and most preferably at ≥ 0.1 M, for example at 0.05 to 0.3 M. These amounts are applied before polymerization. In particular, these amounts correspond to the amounts of monomers that are added to the battery when it is being mounted and / or is being reassembled.

En una realización, el cátodo o electrodo de trabajo de la batería de iones alcalinos y/o del dispositivo electroquímico comprende un material adecuado como material de cátodo para baterías de iones alcalinos secundarias. En la presente memoria descriptiva, puede hacerse referencia a este material como “material de cátodo activo”. No se considera que otros componentes, tal como los aglutinantes, sean materiales de cátodo activo para los fines de la presente memoria descriptiva. El “cátodo compuesto” o “material de cátodo compuesto” hacen referencia al cátodo o al material, respectivamente, que comprenden el material de cátodo activo y el polímero conductor. In one embodiment, the working cathode or electrode of the alkali ion battery and / or electrochemical device comprises a suitable material as a cathode material for secondary alkaline ion batteries. In this specification, this material may be referred to as "active cathode material". Other components, such as binders, are not considered to be active cathode materials for the purposes of this specification. The "composite cathode" or "composite cathode material" refers to the cathode or the material, respectively, which comprise the active cathode material and the conductive polymer.

En una realización, los materiales de cátodo activo comprenden óxido de metal de litio y/o anión de metal de litio. Para los fines de la presente memoria descriptiva, la expresión “anión de metal de litio” hace referencia a sales que contienen un oxianión y otros aniones posibles, tal como se divulga en otra parte en la presente memoria descriptiva, por ejemplo. In one embodiment, the active cathode materials comprise lithium metal oxide and / or lithium metal anion. For the purposes of the present specification, the term "lithium metal anion" refers to salts containing an oxyanion and other possible anions, as disclosed elsewhere in the present specification, for example.

En una realización, el cátodo comprende un material de cátodo activo seleccionado de materiales de cátodo a base de litio. Preferiblemente, el cátodo comprende un material de cátodo activo seleccionado de materiales sólidos con estructura de olivino o de espinela que contienen litio adecuados como materiales de cátodo para baterías de iones alcalinos. In one embodiment, the cathode comprises an active cathode material selected from lithium-based cathode materials. Preferably, the cathode comprises an active cathode material selected from solid materials with olivine or spinel structure containing lithium suitable as cathode materials for alkaline ion batteries.

De acuerdo con una realización, el material de cátodo activo comprende, o consiste esencialmente en, un material de cátodo de la fórmula (I) siguiente. Por consiguiente, dicho cátodo y/o dicho electrodo de trabajo comprenden un material de cátodo de la fórmula (I) siguiente: A Mu Op Xq Or (I) en la que: A es Li, que puede estar acompañado por otros metales no de transición; M es un metal de transición de la primera serie o una combinación de dos, tres o más metales diferentes seleccionados de los metales de transición de la primera serie y de Al, con la condición de que, si M es una combinación de metales diferentes, al menos un metal sea un metal de transición de la primera serie; u es 1 o,si Mes Mn, puede ser 1 o 2; O es un átomo de oxígeno; p es 0, lo que quiere decir que dicho oxígeno Op está ausente o, si M es V (vanadio), p es 1; X se selecciona de P, S, Mo, W y Si; r es 2, 3 o4; q es 0, lo que quiere decir que dicho X está ausente, o es 1; con la condición de que, si r es 4, q es 1 o 0 y, si r es 2, According to one embodiment, the active cathode material comprises, or consists essentially of, a cathode material of the following formula (I). Accordingly, said cathode and / or said working electrode comprise a cathode material of the following formula (I): A Mu Op Xq Or (I) in which: A is Li, which may be accompanied by other metals not of transition; M is a transition metal of the first series or a combination of two, three or more different metals selected from the transition metals of the first series and Al, with the proviso that, if M is a combination of different metals, at least one metal is a transition metal of the first series; u is 1 or, if Month Mn, it can be 1 or 2; O is an oxygen atom; p is 0, which means that said Op oxygen is absent or, if M is V (vanadium), p is 1; X is selected from P, S, Mo, W and Si; r is 2, 3 or 4; q is 0, which means that said X is absent, or is 1; with the proviso that, if r is 4, q is 1 or 0 and, if r is 2,

o 3, qes 0. or 3, which is 0.

De acuerdo con una realización preferida, dicho material de cátodo activo comprende, o consiste esencialmente en, un material de una cualquiera de las fórmulas (II) a (IV) siguiente. Preferiblemente, dicho cátodo y/o dicho electrodo de trabajo comprenden un material de cátodo de una cualquiera de las fórmulas (II) a (IV) siguientes: A M Y (II) A M O XO4 (III) A N2 O4 (IV) en la que A representa Li, que puede estar acompañado por otros metales no de transición; M es un metal de transición de la primera serie o una combinación de dos, tres o más metales diferentes seleccionados de los metales de transición de la primera serie y de Al, con la condición de que, si M es una combinación de diferentes metales, al menos un metal sea un metal de transición de la primera serie; Y se selecciona de O2, O3 y XO4; XO4 se selecciona de PO4, SO4, MoO4, WO4, SiO4 y combinaciones de los mismos; N es Mn. According to a preferred embodiment, said active cathode material comprises, or consists essentially of, a material of any one of formulas (II) to (IV) below. Preferably, said cathode and / or said working electrode comprise a cathode material of any one of the following formulas (II) to (IV): AMY (II) AMO XO4 (III) A N2 O4 (IV) wherein A represents Li, which may be accompanied by other non-transition metals; M is a transition metal of the first series or a combination of two, three or more different metals selected from the transition metals of the first series and Al, with the proviso that, if M is a combination of different metals, at least one metal is a transition metal of the first series; Y is selected from O2, O3 and XO4; XO4 is selected from PO4, SO4, MoO4, WO4, SiO4 and combinations thereof; N is Mn.

De acuerdo con una realización preferida de los materiales de las fórmulas (I) a (IV), A es Li. According to a preferred embodiment of the materials of the formulas (I) to (IV), A is Li.

De acuerdo con una realización de los materiales de las fórmulas (I), (II) y (III), Mu y M son un único átomo de metal According to an embodiment of the materials of the formulas (I), (II) and (III), Mu and M are a single metal atom

o una combinación de dos o tres metales de las fórmulas (1) y (2) siguientes: M11-n M2n (1) M11-n-m M2n M3m (2) or a combination of two or three metals of the following formulas (1) and (2): M11-n M2n (1) M11-n-m M2n M3m (2)

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en donde M1, M2 y M3 se seleccionan de los metales de transición de la primera serie y de Al, siendo n mayor de 0 pero menor de 1 (0 < n ≤ 1) y siendo m mayor que 0 (fórmula 1) pero menor de 1 (0 ≤ m ≤ 1), con la condición de que n+ m < 1. where M1, M2 and M3 are selected from the transition metals of the first series and Al, where n is greater than 0 but less than 1 (0 <n ≤ 1) and m is greater than 0 (formula 1) but less of 1 (0 ≤ m ≤ 1), with the proviso that n + m <1.

Preferiblemente, n < 0,5 y n + m ≤ 0,5 (si es aplicable), más preferiblemente n < 0,4 y n + m ≤ 0,4, incluso más preferiblemente n < 0,3 y n + m ≤ 0,3 y lo más preferiblemente n < 0,2 y n + m ≤ 0,2. Preferably, n <0.5 and n + m ≤ 0.5 (if applicable), more preferably n <0.4 and n + m ≤ 0.4, even more preferably n <0.3 and n + m ≤ 0.3 and most preferably n <0.2 and n + m ≤ 0.2.

De acuerdo con una realización, dicho material activo comprende un material seleccionado de la lista siguiente. Por consiguiente, dicho cátodo y/o electrodo de trabajo comprenden preferiblemente un material seleccionado del grupo que consiste en: LiVOPO4, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-nConO2, LiNi1-n-mConAlmO2, LiNi1-n-mConMnmO2, LiMn2O4, LiFePO4 y LiFe1-nMnn PO4, LiCoPO4, Li2FeP2O7, Li2FeSiO4 y combinaciones de los mismos. According to one embodiment, said active material comprises a material selected from the following list. Accordingly, said cathode and / or working electrode preferably comprise a material selected from the group consisting of: LiVOPO4, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-nConO2, LiNi1-n-mConAlmO2, LiNi1-n-mConMnmO2, LiMn2O4, LiFePO4 and LiFePO4 nMnn PO4, LiCoPO4, Li2FeP2O7, Li2FeSiO4 and combinations thereof.

En algunas realizaciones, el material activo se deslitia parcial o totalmente antes de exponerlo a monómeros polimerizables. La deslitiación de acuerdo con la invención puede hacerse, por ejemplo, cargando una batería de iones alcalinos que carece de monómeros en el electrolito y/o sobre la superficie del cátodo. Una batería de iones alcalinos de este tipo preferiblemente también carece del componente de polímero en contacto con el cátodo. Durante la carga, los iones de Li+ migran al ánodo, formando de este modo el cátodo parcial o totalmente deslitiado. En este caso, el cátodo se deslitia in situ, es decir, en una batería de iones alcalinos montada. Como alternativa, la deslitiación también puede llevarse a cabo de forma química, por ejemplo una vez que el cátodo se ha conformado a partir del material activo y posiblemente aglutinantes. La deslitiación también puede realizarse antes de conformar el cátodo. La deslitiación también puede realizarse de forma química sobre las partículas de material activo, tal como se divulga, por ejemplo, en el documento US 2012/0136136. In some embodiments, the active material is partially or completely delitiated before being exposed to polymerizable monomers. Delitiation according to the invention can be done, for example, by charging an alkaline ion battery that lacks monomers in the electrolyte and / or on the cathode surface. An alkaline ion battery of this type preferably also lacks the polymer component in contact with the cathode. During charging, Li + ions migrate to the anode, thereby forming the cathode partially or completely blunted. In this case, the cathode is blinked in situ, that is, on a mounted alkaline ion battery. Alternatively, the blinding can also be carried out chemically, for example once the cathode has been formed from the active material and possibly binders. Delitiation can also be performed before forming the cathode. Delitiation can also be performed chemically on particles of active material, as disclosed, for example, in US 2012/0136136.

El material activo del cátodo deslitiado puede describirse con las fórmulas (I) a (IV) anteriores, en las que A o Li se sustituye por A1-x, o Li1-x, en donde 0 < x ≤ 1, lo que expresa el hecho de que algunos átomos de Li se han retirado del material activo. Por ejemplo, en el caso de la fórmula (I), la versión deslitiada de este material tendría la fórmula The active material of the stripped cathode can be described with the formulas (I) to (IV) above, in which A or Li is replaced by A1-x, or Li1-x, where 0 <x ≤ 1, which expresses the fact that some Li atoms have been removed from the active material. For example, in the case of formula (I), the unlit version of this material would have the formula

(Id) siguiente: (Id) following:

A1-x Mu Op Xq Or A1-x Mu Op Xq Or

(Id) (Id)

En el caso del material de la fórmula (II), el material deslitiado tendría la fórmula (IId): In the case of the material of the formula (II), the stripped material would have the formula (IId):

A1-x M Y A1-x M Y

(IId) (IId)

En las fórmulas (Id) y (IId), todas las letras se definen como anteriormente. In formulas (Id) and (IId), all letters are defined as above.

Por ejemplo, el LiFePO4 deslitiado puede describirse con la fórmula Li1-xFePO4. For example, the polished LiFePO4 can be described with the formula Li1-xFePO4.

Las expresiones “conformar el cátodo” y/o “formar un cátodo”, y diversas formas gramaticales de las mismas, hacen referencia a la etapa de conformar el material de cátodo a partir de un material de cátodo activo en general particulado. El material de cátodo activo se prepara en general en primer lugar en forma de micro-y/o nanopartículas. El cátodo como tal se forma o se conforma entonces a partir del material particulado con el fin de conseguir una estructura macroscópica. En muchos casos, la estructura de cátodo macroscópica es nano-porosa y/o microporosa, debido a su preparación a partir de partículas. En general, el cátodo macroscópico forma una matriz que comprende espacios intersticiales, que puede ponerse en contacto con el electrolito y/o que puede cargarse con el polímero. La etapa de conformar o formar el cátodo puede realizarse, por ejemplo, mediante un proceso de colada. En general, el material particulado activo se mezcla con aglutinantes y posiblemente con otros aditivos que tienen un impacto sobre el rendimiento del cátodo, tal como dopantes. En la técnica anterior, los polímeros se forman en general sobre las nano-y/o micro partículas o el cátodo se conforma en el transcurso de la polimerización. En contraposición a lo anterior, la presente invención abarca en varias realizaciones que el cátodo se conforma en primer lugar en ausencia de un polímero y que el polímero se forma una vez que el cátodo se ha conformado o formado, en particular una vez que se ha formado el armazón autónomo, en general rígido y/o con estructura, de material activo particulado. El armazón puede usarse como tal como un cátodo o puede someterse a corte o a otro procesamiento para obtener sus dimensiones finales. The terms "forming the cathode" and / or "forming a cathode", and various grammatical forms thereof, refer to the stage of forming the cathode material from a generally particulate active cathode material. The active cathode material is generally prepared first in the form of micro-and / or nanoparticles. The cathode as such is then formed or formed from the particulate material in order to achieve a macroscopic structure. In many cases, the macroscopic cathode structure is nano-porous and / or microporous, due to its preparation from particles. In general, the macroscopic cathode forms a matrix comprising interstitial spaces, which can be contacted with the electrolyte and / or which can be charged with the polymer. The step of forming or forming the cathode can be carried out, for example, by a casting process. In general, the active particulate material is mixed with binders and possibly with other additives that have an impact on the performance of the cathode, such as dopants. In the prior art, polymers are generally formed on the nano-and / or micro particles or the cathode is formed in the course of polymerization. In contrast to the foregoing, the present invention encompasses in several embodiments that the cathode is first formed in the absence of a polymer and that the polymer is formed once the cathode has been shaped or formed, in particular once it has been formed. formed the autonomous frame, generally rigid and / or with structure, of active particulate material. The frame can be used as such as a cathode or can be subjected to cutting or other processing to obtain its final dimensions.

De acuerdo con lo anterior, las expresiones “conformar el cátodo” y/o “formar un cátodo” hacen referencia en general al proceso de transformar el material activo particulado para obtener una estructura macroscópicamente sólida y consistente que puede usarse como un cátodo como tal o a continuación del corte, por ejemplo, con el fin de conseguir la dimensión geométrica exacta. La expresión “cátodo”, para los fines de la presente memoria descriptiva, hace referencia en general al cátodo macroscópico, mientras que la expresión “material de cátodo” hace referencia en general a un material a partir del cual el cátodo se hace o puede hacerse o que está contenido en el cátodo macroscópico. In accordance with the foregoing, the terms "forming the cathode" and / or "forming a cathode" refer in general to the process of transforming the particulate active material to obtain a macroscopically solid and consistent structure that can be used as a cathode as such or continuation of the cut, for example, in order to achieve the exact geometric dimension. The term "cathode", for the purposes of the present specification, refers in general to the macroscopic cathode, while the expression "cathode material" refers in general to a material from which the cathode is made or can be made or that is contained in the macroscopic cathode.

En alguna realización, los métodos de la invención comprenden una etapa de polimerización. En particular, los métodos pueden comprender la etapa de polimerizar monómeros. Preferiblemente, la polimerización es polimerización oxidativa. De acuerdo con una realización preferida, la polimerización es electropolimerización. In some embodiment, the methods of the invention comprise a polymerization step. In particular, the methods may comprise the step of polymerizing monomers. Preferably, the polymerization is oxidative polymerization. According to a preferred embodiment, the polymerization is electropolymerization.

En una realización, el método de la invención comprende la etapa de polimerizar dicho monómero in situ, en el interior de una batería de iones alcalinos parcialmente montada y/o totalmente montada. In one embodiment, the method of the invention comprises the step of polymerizing said monomer in situ, inside a partially assembled and / or fully assembled alkaline ion battery.

En una realización, el método de la invención comprende la etapa de aplicar una carga a dicha batería de iones In one embodiment, the method of the invention comprises the step of applying a charge to said ion battery.

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alcalinos con el fin de inducir la polimerización de dicho monómero en dicho electrolito. De manera sorprendente, aplicando una carga a una batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada, se induce la polimerización de los monómeros contenidos en el electrolito. Preferiblemente, dicha carga se aplica como parte del primer ciclo de carga. La carga se aplica preferiblemente hasta que la batería se carga por completo. En otras realizaciones, la batería se carga solo de forma parcial y/o incompleta. alkalines in order to induce the polymerization of said monomer in said electrolyte. Surprisingly, by applying a charge to a partially or fully assembled alkaline ion battery, polymerization of the monomers contained in the electrolyte is induced. Preferably, said charge is applied as part of the first charge cycle. Charging is preferably applied until the battery is fully charged. In other embodiments, the battery is only partially and / or incompletely charged.

En una realización del método de la invención, dicho monómero se polimeriza sobre y/o en la matriz de dicho cátodo y/o dicho electrodo de trabajo. In an embodiment of the method of the invention, said monomer is polymerized on and / or in the matrix of said cathode and / or said working electrode.

En una realización, dicha polimerización da como resultado un material compuesto de cátodo-polímero y/o un electrodo de trabajo-polímero compuesto. En una realización, el material compuesto de cátodo-polímero formado durante la polimerización se obtiene por polimerización oxidativa, por ejemplo electropolimerización. In one embodiment, said polymerization results in a cathode-polymer composite and / or a composite-polymer work electrode. In one embodiment, the cathode-polymer composite formed during the polymerization is obtained by oxidative polymerization, for example electropolymerization.

De acuerdo con la invención, la polimerización da como resultado la formación de un material compuesto de cátodopolímero. El material compuesto de cátodo-polímero se forma a continuación de la adición de dichos monómeros, en particular por polimerización de dichos monómeros. El cátodo-material compuesto se forma una vez que la polimerización se ha iniciado, por ejemplo aplicando una carga externa. According to the invention, polymerization results in the formation of a cathodepolymer composite. The cathode-polymer composite material is formed following the addition of said monomers, in particular by polymerization of said monomers. The cathode-composite material is formed once the polymerization has started, for example by applying an external charge.

La etapa de polimerización hace referencia en general a la polimerización de monómeros. Los monómeros se añaden preferiblemente al electrolito de una batería de iones alcalinos o de un dispositivo electroquímico en general. Los monómeros también pueden añadirse al cátodo, por ejemplo mediante la adición gota a gota solo sobre el cátodo de un disolvente que contiene los monómeros. Dependiendo de la realización o el aspecto de la invención, los monómeros pueden estar contenidos en y/o añadirse a un electrolito y/o sobre el cátodo de una batería de iones alcalinos montada, en la que el cátodo no está parcial ni totalmente deslitiado. En estas realizaciones, la polimerización puede iniciarse, por ejemplo, aplicando una tensión a la batería de iones alcalinos, por ejemplo cargando la batería. En otras realizaciones, los monómeros pueden añadirse a un cátodo parcial o totalmente deslitiado. El cátodo puede deslitiarse tal como se analiza en otra parte en la presente memoria descriptiva. The polymerization step refers in general to the polymerization of monomers. The monomers are preferably added to the electrolyte of an alkaline ion battery or of an electrochemical device in general. The monomers can also be added to the cathode, for example by dropwise addition only to the cathode of a solvent containing the monomers. Depending on the embodiment or the aspect of the invention, the monomers may be contained in and / or added to an electrolyte and / or on the cathode of an alkaline ion battery mounted, in which the cathode is not partially or totally blunted. In these embodiments, polymerization can be initiated, for example, by applying a voltage to the alkaline ion battery, for example by charging the battery. In other embodiments, the monomers can be added to a partially or completely stripped cathode. The cathode can be delitiated as discussed elsewhere in the present specification.

Los monómeros pueden añadirse al electrolito y/o colarse gota a gota sobre el cátodo de una batería de iones alcalinos parcialmente montada. The monomers can be added to the electrolyte and / or strained onto the cathode of a partially mounted alkaline ion battery.

De acuerdo con una realización, los monómeros son moléculas que son susceptibles de polimerizarse. Preferiblemente, los monómeros son susceptibles de polimerizarse por polimerización oxidativa, por ejemplo por electropolimerización. Preferiblemente, los monómeros son moléculas orgánicas. De acuerdo con una realización preferida, los monómeros son moléculas insaturadas. De acuerdo con una realización, los monómeros son compuestos cíclicos. De acuerdo con una realización, los monómeros son compuestos aromáticos. Preferiblemente, los monómeros comprenden uno o más heterociclos. According to one embodiment, the monomers are molecules that are susceptible to polymerization. Preferably, the monomers are susceptible to polymerization by oxidative polymerization, for example by electropolymerization. Preferably, the monomers are organic molecules. According to a preferred embodiment, the monomers are unsaturated molecules. According to one embodiment, the monomers are cyclic compounds. According to one embodiment, the monomers are aromatic compounds. Preferably, the monomers comprise one or more heterocycles.

De acuerdo con una realización, los monómeros son moléculas orgánicas alifáticas o aromáticas insaturadas que comprenden de 2 a 20 carbonos y de 0 a 15 heteroátomos, seleccionándose los heteroátomos de O, S, N y halógeno. Más preferiblemente, los monómeros son moléculas orgánicas alifáticas o aromáticas insaturadas que comprenden de 3 a 15 carbonos y de 0 a 10 heteroátomos, incluso más preferiblemente de 3 a 10 carbonos y de 0 a 5 heteroátomos, y lo más preferiblemente de 4 a 7 carbonos y de 0 a 3 heteroátomos. According to one embodiment, the monomers are unsaturated aliphatic or aromatic organic molecules comprising 2 to 20 carbons and 0 to 15 heteroatoms, the heteroatoms of O, S, N and halogen being selected. More preferably, the monomers are unsaturated aliphatic or aromatic organic molecules comprising 3 to 15 carbons and 0 to 10 heteroatoms, even more preferably 3 to 10 carbons and 0 to 5 heteroatoms, and most preferably 4 to 7 carbons. and from 0 to 3 heteroatoms.

En una realización, dicho monómero es un monómero a base de dioxitiofeno y/o comprende un resto dioxitiofeno. In one embodiment, said monomer is a dioxithiophene-based monomer and / or comprises a dioxythiophene moiety.

De acuerdo con una realización, el monómero es un monómero de la fórmula (XX) siguiente: 12 According to one embodiment, the monomer is a monomer of the following formula (XX): 12

imagen1RR imagen2 image 1 RR image2

OO OO

(XX) en la que R1 y R2 son sustituyentes orgánicos que comprenden de 1 a 20 carbonos y de 0 a 15 heteroátomos, en la que R1 y R2 pueden condensarse para formar un anillo condensado con el anillo de tiofeno. (XX) in which R1 and R2 are organic substituents comprising 1 to 20 carbons and 0 to 15 heteroatoms, in which R1 and R2 can be condensed to form a ring fused with the thiophene ring.

De acuerdo con una realización, el monómero es un monómero seleccionado de los monómeros de las fórmulas According to one embodiment, the monomer is a monomer selected from the monomers of the formulas

(XXI) y (XXII) siguientes: (XXI) and (XXII) following:

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en la que R3-R8 se seleccionan de manera independiente de H y de sustituyentes orgánicos que comprenden de 1 a 15 carbonos y de 0 a 10 heteroátomos. Preferiblemente, R3-R8 se seleccionan de manera independiente de H y de sustituyentes alifáticos C1 a C10. Más preferiblemente, R3-R8 se seleccionan de manera independiente de H y de sustituyentes alifáticos C1 a C5. En una realización, R3-R8 carecen de y/o están libres de todo heteroátomo. Preferiblemente, R3-R8 son H. wherein R3-R8 are independently selected from H and organic substituents comprising 1 to 15 carbons and 0 to 10 heteroatoms. Preferably, R3-R8 are independently selected from H and from C1 to C10 aliphatic substituents. More preferably, R3-R8 are independently selected from H and from C1 to C5 aliphatic substituents. In one embodiment, R3-R8 lack and / or are free from all heteroatoms. Preferably, R3-R8 are H.

De acuerdo con una realización preferida, dicho monómero se selecciona de los monómeros de las fórmulas (XXIII) y (XXIV) siguientes: According to a preferred embodiment, said monomer is selected from the monomers of the following formulas (XXIII) and (XXIV):

Oimagen5O Oimagen6O OR image5 OO image6 OR

(XXIII) (XXIII)

(XXIV). (XXIV).

De acuerdo con una realización, dicho monómero se selecciona de los monómeros de las fórmulas (XXII) y (XXIV) anteriores. According to one embodiment, said monomer is selected from the monomers of formulas (XXII) and (XXIV) above.

De acuerdo con una realización preferida, los monómeros son idénticos, formando un homopolímero durante la polimerización. Por lo tanto, el polímero del cátodo compuesto es preferiblemente un homopolímero. Preferiblemente, el polímero es un polímero orgánico. De acuerdo con una realización preferida, el polímero es un polímero conductor, en particular un polímero conductor orgánico. According to a preferred embodiment, the monomers are identical, forming a homopolymer during polymerization. Therefore, the composite cathode polymer is preferably a homopolymer. Preferably, the polymer is an organic polymer. According to a preferred embodiment, the polymer is a conductive polymer, in particular an organic conductive polymer.

Por consiguiente, para los fines de la presente invención pueden usarse monómeros diferentes de los que se divulgan específicamente en el presente documento, a condición de que se forme un polímero conductor. Accordingly, for the purposes of the present invention, monomers other than those specifically disclosed herein may be used, provided that a conductive polymer is formed.

En una realización, la batería de iones alcalinos comprende un separador. En particular, dicha batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada, dicha batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada y/o dicho dispositivo electroquímico, según sea aplicable, comprenden un separador que se extiende entre dicho cátodo y dicho ánodo o entre dicho electrodo de trabajo y dicho contraelectrodo, según sea aplicable. In one embodiment, the alkaline ion battery comprises a separator. In particular, said partially or fully assembled alkaline ion battery, said pre-assembled or disassembled alkaline ion battery and / or said electrochemical device, as applicable, comprise a spacer that extends between said cathode and said anode or between said electrode of work and said counter electrode, as applicable.

En una realización, la invención proporciona una batería de iones alcalinos secundaria que comprende un cátodo que contiene litio, un ánodo, un material separador y un electrolito aprótico y/o no acuoso. Preferiblemente, dicho electrolito comprende sales de litio. Preferiblemente, dicho electrolito comprende monómeros, tal como se define en el presente documento, por ejemplo monómeros insaturados. Las baterías de iones alcalinos de este tipo pueden estar libres aún de un polímero conductor sobre la matriz de cátodo. Tal como se describe en otra parte en la presente memoria descriptiva, el polímero puede formarse in situ una vez que se aplica una tensión para cargar la batería. Preferiblemente, tras la carga, se forma un polímero a partir de dichos monómeros. In one embodiment, the invention provides a secondary alkaline ion battery comprising a cathode containing lithium, an anode, a separator material and an aprotic and / or non-aqueous electrolyte. Preferably, said electrolyte comprises lithium salts. Preferably, said electrolyte comprises monomers, as defined herein, for example unsaturated monomers. Alkaline ion batteries of this type may still be free of a conductive polymer on the cathode matrix. As described elsewhere herein, the polymer can be formed in situ once a voltage is applied to charge the battery. Preferably, after loading, a polymer is formed from said monomers.

Preferiblemente, en la batería de iones alcalinos de la invención, dicho electrolito, dicho cátodo y dicho ánodo se seleccionan de tal modo que y/o interactúan de tal manera que, al cargar, se forma un polímero a partir de dichos monómeros. Preferably, in the alkali ion battery of the invention, said electrolyte, said cathode and said anode are selected such that and / or interact in such a way that, when charging, a polymer is formed from said monomers.

El ánodo puede formarse a partir de cualquier material de ánodo adecuado. Habitualmente, se usa grafito como material de ánodo. The anode can be formed from any suitable anode material. Typically, graphite is used as the anode material.

Las baterías de iones alcalinos de la invención pueden usarse en una amplia diversidad de aplicaciones. Por consiguiente, la presente invención abarca tales aplicaciones que comprenden la batería de la invención. En algunos aspectos, la invención abarca aplicaciones a pequeña escala, tal como dispositivos eléctricos portátiles, ordenadores portátiles, teléfonos móviles, cámaras digitales, ordenadores portátiles, así como aplicaciones a gran escala, como vehículos eléctricos (VE) y vehículos eléctricos híbridos (VEH) que comprenden las baterías de la invención. Las baterías de iones alcalinos de la invención también pueden usarse como suministro de potencia intermitente. The alkali ion batteries of the invention can be used in a wide variety of applications. Accordingly, the present invention encompasses such applications that comprise the battery of the invention. In some aspects, the invention encompasses small-scale applications, such as portable electrical devices, laptops, mobile phones, digital cameras, laptops, as well as large-scale applications, such as electric vehicles (VE) and hybrid electric vehicles (VEH) which comprise the batteries of the invention. The alkali ion batteries of the invention can also be used as an intermittent power supply.

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Baterías de iones alcalinos a modo de ejemplo de la invención pueden ser, por ejemplo, tal como se divulga en los ejemplos, que son células de tipo Swagelok, tal como se divulga, por ejemplo, en B. Kang y G. Ceder, Nature, 458, 2009, 190-193 y en el documento US 20100323244 A1. Exemplary alkaline ion batteries of the invention can be, for example, as disclosed in the examples, which are Swagelok type cells, as disclosed, for example, in B. Kang and G. Ceder, Nature , 458, 2009, 190-193 and in US 20100323244 A1.

La presente invención se ilustrará a continuación por medio de ejemplos. Estos ejemplos no limitan el alcance de la presente invención, que se define por las reivindicaciones adjuntas. The present invention will be illustrated below by way of examples. These examples do not limit the scope of the present invention, which is defined by the appended claims.

Ejemplos: Examples:

1. Reactivos 1. Reagents

Se usaron sin tratamiento previo alguno 3,4-etilendioxitiofeno (EDOT), dispersión de poli(3,4etilendioxitiofeno):poli(sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS) y tetrafluoroborato de tetraetilamonio (TEABF4). 3,4-Ethylenedioxythiophene (EDOT), dispersion of poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) and tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEABF4) were used without prior treatment.

Se usaron LiFePO4 (LFP) comercial y LiFePO4 revestido con carbono (LFP/C) como materiales activos estándar en combinación con aditivos de negro de carbón y de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) con N-metil pirrolidona como dispersante. El electrolito de batería consistió en LiPF6 1 M en electrolito de carbonato de etileno:carbonato de dietilo (EC:DEC, relación de volumen 1:1). Commercial LiFePO4 (LFP) and carbon-coated LiFePO4 (LFP / C) were used as standard active materials in combination with carbon black and polyvinylidene fluoride (PVDF) additives with N-methyl pyrrolidone as dispersant. The battery electrolyte consisted of 1M LiPF6 in ethylene carbonate: diethyl carbonate electrolyte (EC: DEC, 1: 1 volume ratio).

2. Preparación de cátodos estándar 2. Preparation of standard cathodes

Se prepararon electrodos estándar de LFP y de LFP/C mezclando el material activo con aditivos de negro de carbón y de PVDF (85:8:7 % en peso) en N-metil pirrolidona para formar una pasta. La pasta se sonicó, se depositó encima de un disco de aluminio (0,64 cm2) y se secó a 80 ºC a vacío durante 12 h (B. León, C. Pérez Vicente, J. L. Tirado, Ph. Biensan, y C. Tessier, Journal of The Electrochemical Society, 155 (3) A211-A216 (2008)). La cantidad promedio del material activo varía entre 3-5 mg cm-2 . Standard electrodes of LFP and LFP / C were prepared by mixing the active material with carbon black and PVDF additives (85: 8: 7% by weight) in N-methyl pyrrolidone to form a paste. The paste was sonicated, deposited on an aluminum disk (0.64 cm2) and dried at 80 ° C under vacuum for 12 h (B. León, C. Pérez Vicente, JL Tirado, Ph. Biensan, and C. Tessier, Journal of The Electrochemical Society, 155 (3) A211-A216 (2008)). The average amount of active material varies between 3-5 mg cm-2.

3. Montaje de batería y ensayos de ciclos 3. Battery assembly and cycle tests

Las baterías se montaron en unas células de tipo Swagelok de dos electrodos, usando el cátodo como electrodo de trabajo, electrolito de LiPF6 (EC:DEC, relación de volumen 1:1) 1 M con papel de fibra de vidrio Whatman como separador y lámina de metal de litio como electrodo de referencia/contraelectrodo. Las células se montaron en una caja de manipulación con guantes bajo una atmósfera controlada de argón (H2O, O2 < 1 ppm). Se llevó a cabo una The batteries were mounted on two-electrode Swagelok cells, using the cathode as a working electrode, LiPF6 electrolyte (EC: DEC, 1: 1 volume ratio) 1 M with Whatman glass fiber paper as separator and sheet Lithium metal as reference electrode / counter electrode. The cells were mounted in a glove box with a controlled atmosphere of argon (H2O, O2 <1 ppm). One was carried out

-1 -1-eleven

realización de ciclos galvanoestáticos a diferentes tasas de C (C = 1 Li hmol) a temperatura ambiente usando una estación MPG. Performing electroplating cycles at different rates of C (C = 1 Li hmol) at room temperature using an MPG station.

4. Preparación de materiales compuestos de PEDOT con LFP o LFP/C 4. Preparation of PEDOT composites with LFP or LFP / C

Los diferentes métodos que se usan para incorporar una fuente de PEDOT a los materiales activos de LFP o de LFP/C estándar se describen a continuación: The different methods used to incorporate a source of PEDOT into the active materials of LFP or standard LFP / C are described below:

4.1. Método de mezclado. El método de mezclado consistió en mezclar material activo y una fuente seleccionada de PEDOT en N-metil pirrolidona para formar una pasta (sin aditivos de negro de carbón y de PVDF). La pasta se sonicó, se depositó encima de un disco de aluminio y se secó a 80-100 ºC a vacío durante 12 h. Las diferentes fuentes de PEDOT son: 4.1. Mixing method The mixing method consisted of mixing active material and a selected source of PEDOT in N-methyl pyrrolidone to form a paste (without carbon black and PVDF additives). The paste was sonicated, deposited on top of an aluminum disk and dried at 80-100 ° C under vacuum for 12 h. The different sources of PEDOT are:

a) se sintetizó PEDOT de manera potencioestática en una célula de tres electrodos con hilo de platino como electrodo de trabajo, una barra de grafito como contraelectrodo y electrodo de referencia de Ag/AgCl (KCl 3 M, AgCl sat.). El medio de reacción de dos fases contenía TEABF4 (0,1 M) disuelto en agua y EDOT (0,1 M) disuelto en diclorometano. La electropolimerización de monómero de EDOT tuvo lugar sobre platino en la interfase acuosa/orgánica cuando se aplicó un potencial de oxidación de 1,3 V. El polímero obtenido se lavó mediante agua desionizada seguido de acetonitrilo y se secó durante 12 h a vacío a 60 ºC. La relación en peso de LFP:PEDOT en el material compuesto fue de 80:20 % en peso. a) PEDOT was synthesized potentiostatically in a three-electrode cell with platinum wire as a working electrode, a graphite bar as a counter electrode and Ag / AgCl reference electrode (KCl 3M, AgCl sat.). The two phase reaction medium contained TEABF4 (0.1 M) dissolved in water and EDOT (0.1 M) dissolved in dichloromethane. EDOT monomer electropolymerization took place on platinum at the aqueous / organic interface when an oxidation potential of 1.3 V was applied. The polymer obtained was washed by deionized water followed by acetonitrile and dried for 12 h under vacuum at 60 ° C . The weight ratio of LFP: PEDOT in the composite material was 80:20% by weight.

b) PEDOT polimerizado por reacción química. Se sintetizó PEDOT por polimerización química oxidativa de EDOT (0,7 mmol) usando FeCl3.H2O (1,6 mmol) como oxidante en 15 ml de acetonitrilo en ebullición durante 30 minutos. El producto sólido se lavó de manera repetida con agua desionizada hasta obtener reacción negativa de ión cloruro con AgNO3 (0,1 M). El producto se secó durante 12 h a vacío a 60 ºC. La relación en peso de LFP:PEDOT en el material compuesto fue de 90:10 % en peso. b) PEDOT polymerized by chemical reaction. PEDOT was synthesized by oxidative chemical polymerization of EDOT (0.7 mmol) using FeCl3.H2O (1.6 mmol) as an oxidant in 15 ml of boiling acetonitrile for 30 minutes. The solid product was washed repeatedly with deionized water until a negative reaction of chloride ion with AgNO3 (0.1 M) was obtained. The product was dried for 12 h under vacuum at 60 ° C. The weight ratio of LFP: PEDOT in the composite material was 90:10% by weight.

c) dispersión de PEDOT/PSS. Debido a un alto contenido en agua, el cátodo compuesto que incorporaba esta fuente de PEDOT se secó a 100 ºC después de su deposición sobre un disco de aluminio. La relación en peso de LFP:PEDOT fue de 90:10 en peso. c) PEDOT / PSS dispersion. Due to a high water content, the composite cathode incorporating this PEDOT source was dried at 100 ° C after deposition on an aluminum disc. The weight ratio of LFP: PEDOT was 90:10 by weight.

Los cátodos compuestos con esta fuente de PEDOT no se separan del colector de corriente durante el secado, ni para un material compuesto de LFP (90 % en peso) + PEDOT (10 % en peso) ni para uno de LFP (75 % en peso) + PEDOT (10 % en peso) + negro de carbón (8 % en peso) + PVDF (7 % en peso). Debido a la pérdida de contacto con el colector de corriente, no se ha sometido aún a ensayo batería alguna y no se encuentra disponible resultado alguno para este material. Composite cathodes with this PEDOT source are not separated from the current collector during drying, nor for a composite of LFP (90% by weight) + PEDOT (10% by weight) or for one of LFP (75% by weight ) + PEDOT (10% by weight) + carbon black (8% by weight) + PVDF (7% by weight). Due to the loss of contact with the current collector, no battery has yet been tested and no result is available for this material.

10 10

15 fifteen

20 twenty

25 25

30 30

35 35

40 40

45 Four. Five

P201331793 05-12-2013 P201331793 12-05-2013

4.2. Depósito de PEDOT:PSS. Este método consistió en la deposición de gotas de dispersión de PEDOT:PSS sobre un electrodo de LFP estándar para incorporar polímero (10 % en peso) después de la evaporación de los disolventes/dispersantes calentando a 80-100 ºC a vacío. 4.2. PEDOT deposit: PSS. This method consisted of the deposition of PEDOT: PSS dispersion drops on a standard LFP electrode to incorporate polymer (10% by weight) after evaporation of the solvents / dispersants by heating at 80-100 ° C under vacuum.

4.3. Electrodeposición. Se usaron cátodos de LFP y de LFP/C estándar como sustrato para la electrodeposición/polimerización de EDOT. La electrodeposición se llevó a cabo usando un cátodo estándar como electrodo de trabajo en una célula de tres electrodos con un disco de aluminio como contraelectrodo y electrodo de referencia de Ag/AgCl (KCl 3 M, AgCl sat.). El medio de reacción consistió en una solución de EDOT 0,1 M, TEABF4 0,1 M en acetonitrilo. La electropolimerización sobre el electrodo de LFP o de LFP/C se realizó de manera potencioestática a 1,3 V (Ag/AgCl) durante 30 y 3 min., respectivamente. Después de la electropolimerización, el electrodo de trabajo se lavó con acetonitrilo y se secó a 80 ºC a vacío durante 12 h. 4.3. Electrodeposition. LFP and standard LFP / C cathodes were used as a substrate for EDOT electrodeposition / polymerization. Electrodeposition was carried out using a standard cathode as a working electrode in a three electrode cell with an aluminum disk as a counter electrode and Ag / AgCl reference electrode (3M KCl, Sat. AgCl). The reaction medium consisted of a solution of 0.1 M EDOT, 0.1 M TEABF4 in acetonitrile. Electropolymerization on the LFP or LFP / C electrode was carried out potentiostatically at 1.3 V (Ag / AgCl) for 30 and 3 min., Respectively. After electropolymerization, the working electrode was washed with acetonitrile and dried at 80 ° C under vacuum for 12 h.

4.4. Polimerización in situ de EDOT. La polimerización de EDOT se realizó en el interior de la batería de litio con cátodos estequiométricos (LiFePO4) o parcialmente deslitiados (Li1-xFePO4). Los detalles se describen a continuación: 4.4. In situ polymerization of EDOT. The polymerization of EDOT was carried out inside the lithium battery with stoichiometric cathodes (LiFePO4) or partially blunted (Li1-xFePO4). The details are described below:

i) Polimerización in situ con LiFePO4. Método 1. La polimerización de monómero de EDOT con el cátodo estequiométrico se realizó en el interior de una batería con un cátodo de LFP estándar. Se añadió monómero de EDOT como solución 0,15 M al electrolito (LiPF6 1 M en EC:DEC, relación de volumen 1:1) de la batería. La polimerización de EDOT tuvo lugar durante el primer ciclo de carga a C/10 desde el potencial en circuito abierto a 4,2 V (Li+/Li). i) In situ polymerization with LiFePO4. Method 1. Polymerization of EDOT monomer with the stoichiometric cathode was performed inside a battery with a standard LFP cathode. EDOT monomer was added as 0.15 M solution to the electrolyte (1 M LiPF6 in EC: DEC, 1: 1 volume ratio) of the battery. EDOT polymerization took place during the first charge cycle at C / 10 from the open circuit potential at 4.2 V (Li + / Li).

ii) Polimerización in situ con LiFePO4. Método 2. Se mezcló monómero de EDOT solo con material activo de LFP (no se añadieron negro de carbón ni PVDF) para formar una pasta que se formó como un cátodo tal como se ha descrito anteriormente. La polimerización de EDOT en el material compuesto de LFP/EDOT tuvo lugar durante el primer ciclo de carga a C/10 hasta 4,2 V (Li+/Li), en presencia de electrolito de LiPF6 (EC:DEC, relación de volumen 1:1) 1 M, y un contraelectrodo de metal de litio. ii) In situ polymerization with LiFePO4. Method 2. EDOT monomer was mixed only with active LFP material (no carbon black or PVDF was added) to form a paste that formed as a cathode as described above. The polymerization of EDOT in the LFP / EDOT composite material took place during the first charge cycle at C / 10 up to 4.2 V (Li + / Li), in the presence of LiPF6 electrolyte (EC: DEC, volume ratio 1 : 1) 1 M, and a lithium metal counter electrode.

iii) Polimerización in situ con Li1-xFePO4. Para la polimerización de monómero de EDOT con el cátodo deslitiado, una batería con un cátodo de LFP estándar, electrolito de LiPF6 (EC:DEC, relación de volumen 1:1) 1 M y un contraelectrodo de metal de litio, se cargó a C/10 hasta 4,2 V (Li+/Li). Después de la primera carga, se abrió la batería en el interior de la caja de manipulación con guantes y se añadió al electrolito monómero de EDOT como solución 0,15 M. La carga completa de la batería que incluía la polimerización completa se realizó entonces a C/10 hasta 4,2 V (Li+/Li). iii) In situ polymerization with Li1-xFePO4. For polymerization of EDOT monomer with the stripped cathode, a battery with a standard LFP cathode, LiPF6 electrolyte (EC: DEC, 1: 1 volume ratio) 1 M and a lithium metal counter electrode, was charged to C / 10 to 4.2 V (Li + / Li). After the first charge, the battery was opened inside the glove box and added to the EDOT monomer electrolyte as a 0.15 M solution. The full charge of the battery that included the full polymerization was then performed at C / 10 to 4.2 V (Li + / Li).

4.5. Polimerización in situ de ProDOT. La polimerización de ProDOT también se realizó en el interior de la batería de litio con cátodos estequiométricos (LiFePO4) o parcialmente deslitiados (Li1-xFePO4). Los detalles se describen a continuación: 4.5. In-situ polymerization of ProDOT. Polymerization of ProDOT was also carried out inside the lithium battery with stoichiometric cathodes (LiFePO4) or partially blunted (Li1-xFePO4). The details are described below:

i) Polimerización in situ con LiFePO4. Método 1. La misma que se ha descrito anteriormente para la polimerización de EDOT. i) In situ polymerization with LiFePO4. Method 1. The same as described above for the polymerization of EDOT.

ii) Polimerización in situ con LiFePO4. Método 2. La misma que se ha descrito anteriormente para la polimerización de EDOT. ii) In situ polymerization with LiFePO4. Method 2. The same as described above for the polymerization of EDOT.

iii) Polimerización in situ con Li1-xFePO4. La misma que se ha descrito anteriormente para la polimerización de EDOT. iii) In situ polymerization with Li1-xFePO4. The same as described above for the polymerization of EDOT.

Claims (20)

5 5 15 fifteen 25 25 35 35 45 Four. Five 55 55 65 65 REIVINDICACIONES

1. one.

Un método para producir una batería de iones alcalinos, comprendiendo el método las etapas de montar un cátodo que contiene litio, un ánodo, un material separador y un electrolito con el fin de formar una batería de iones alcalinos, en donde dicho electrolito comprende un disolvente aprótico y/o no acuoso, sales de litio y monómeros polimerizables. A method for producing an alkali ion battery, the method comprising the steps of assembling a lithium-containing cathode, an anode, a separator material and an electrolyte in order to form an alkaline ion battery, wherein said electrolyte comprises a solvent. aprotic and / or non-aqueous, polymerizable lithium salts and monomers.

2. 2.

El método de la reivindicación 1, en donde dicha etapa de montar dicho cátodo que contiene litio, ánodo, material separador y electrolito comprende las etapas de: -proporcionar una batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada que comprende un cátodo, un ánodo y The method of claim 1, wherein said step of assembling said cathode containing lithium, anode, separator material and electrolyte comprises the steps of: providing a partially or fully assembled alkaline ion battery comprising a cathode, an anode and

un electrolito, en donde dicho cátodo comprende un material seleccionado de materiales de cátodo no deslitiado y parcial o totalmente deslitiado; -añadir monómeros polimerizables a dicho electrodo y/o electrolito de dicha batería de iones alcalinos parcial o totalmente montada. an electrolyte, wherein said cathode comprises a material selected from cathode materials that are not deslitiated and partially or totally deslitiado; - add polymerizable monomers to said electrode and / or electrolyte of said partially or fully assembled alkaline ion battery.

3. 3.

El método de la reivindicación 1 o 2, en donde dicha etapa de montar dicho cátodo que contiene litio, ánodo, material separador y electrolito comprende las etapas de: -añadir un monómero polimerizable a un electrodo y/o electrolito de una batería de iones alcalinos pre-montada o The method of claim 1 or 2, wherein said step of assembling said cathode containing lithium, anode, separator material and electrolyte comprises the steps of: - adding a polymerizable monomer to an electrode and / or electrolyte of an alkaline ion battery pre-assembled or

desmontada que comprende, además de dicho electrolito, un cátodo y un ánodo eléctricamente conectados mediante dicho electrolito; -producir dicha batería de iones alcalinos sellando la batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada que comprende dicho monómero en dicho electrolito. disassembled comprising, in addition to said electrolyte, a cathode and an anode electrically connected by said electrolyte; - Producing said alkali ion battery by sealing the pre-assembled or disassembled alkaline ion battery comprising said monomer in said electrolyte.

4. Four.

El método para producir una batería de iones alcalinos de la reivindicación 1, comprendiendo el método las etapas de: -deslitiar parcial o totalmente dicho cátodo cargando dicha batería al menos parcialmente; -desmontar parcial y/o totalmente dicha batería; -volver a montar una batería usando dicho cátodo deslitiado mientras que se está añadiendo un monómero a The method for producing an alkaline ion battery of claim 1, the method comprising the steps of: partially or totally derating said cathode by charging said battery at least partially; -partially and / or completely remove said battery; - reassemble a battery using said stripped cathode while a monomer is being added to

dicho cátodo deslitiado y/o al electrolito; y, -permitir la polimerización de dicho monómero oxidando dicho monómero en dicha batería que se ha vuelto a montar. said cathode stripped and / or electrolyte; and, - allowing polymerization of said monomer by oxidizing said monomer in said battery that has been reassembled.

5. 5.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se permite la polimerización de dicho monómero aplicando una carga externa a la batería y/o a la batería rearmada. The method of any one of the preceding claims, wherein polymerization of said monomer is allowed by applying an external charge to the battery and / or to the rearmed battery.

6. 6.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de polimerizar dicho monómero mediante polimerización oxidativa. The method of any one of the preceding claims, comprising the step of polymerizing said monomer by oxidative polymerization.

7. 7.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de polimerizar dicho monómero in situ en el interior de una batería de iones alcalinos parcialmente montada y/o totalmente montada. The method of any one of the preceding claims, comprising the step of polymerizing said monomer in situ inside a partially assembled and / or fully assembled alkaline ion battery.

8. 8.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende la etapa de aplicar una carga sobre dicha batería de iones alcalinos con el fin de inducir la polimerización de dicho monómero en dicho electrolito. The method of any one of the preceding claims, further comprising the step of applying a charge on said alkali ion battery in order to induce polymerization of said monomer in said electrolyte.

9. 9.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho monómero se polimeriza sobre y/o en la matriz de dicho cátodo y/o dicho electrodo de trabajo. The method of any one of the preceding claims, wherein said monomer is polymerized on and / or in the matrix of said cathode and / or said working electrode.

10. 10.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones 6-9, en donde dicha polimerización da como resultado un material compuesto de cátodo-polímero y/o un electrodo de trabajo-polímero compuesto. The method of any one of claims 6-9, wherein said polymerization results in a cathode-polymer composite and / or a composite-polymer-working electrode.

11. eleven.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende la etapa de sellar la batería de iones alcalinos parcialmente montada, la batería de iones alcalinos pre-montada o desmontada y/o el dispositivo electroquímico que comprende el electrolito con dicho monómero. The method of any one of the preceding claims, further comprising the step of sealing the partially mounted alkaline ion battery, the pre-assembled or disassembled alkaline ion battery and / or the electrochemical device comprising the electrolyte with said monomer.

12. 12.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende las etapas de: -aplicar una carga sobre dicha batería de iones alcalinos con el fin de cargar la batería al menos parcialmente con el fin de obtener una batería total o parcialmente cargada; -desmontar al menos parcialmente dicha batería total o parcialmente cargada con el fin de obtener una batería al menos parcialmente desmontada; The method of any one of the preceding claims, further comprising the steps of: - applying a charge on said alkaline ion battery in order to charge the battery at least partially in order to obtain a fully or partially charged battery; - at least partially disassemble said fully or partially charged battery in order to obtain a battery at least partially disassembled;

- volver a montar dicha batería usando un electrolito que comprende un monómero insaturado o añadiendo el monómero a dicha batería al menos parcialmente desmontada. - reassembling said battery using an electrolyte comprising an unsaturated monomer or adding the monomer to said battery at least partially disassembled.

13. 13.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho monómero es susceptible de polimerizarse mediante polimerización oxidativa. The method of any one of the preceding claims, wherein said monomer is susceptible to polymerization by oxidative polymerization.

14 5 14 5 10 10 15 fifteen 20 twenty 25 25 30 30 35 35 40 40

14. 14.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho monómero es susceptible de oxidarse en presencia de dicho electrodo y/o electrolito, y en donde el monómero oxidado es susceptible de iniciar la polimerización del monómero. The method of any one of the preceding claims, wherein said monomer is susceptible to oxidation in the presence of said electrode and / or electrolyte, and wherein the oxidized monomer is capable of initiating polymerization of the monomer.

15. fifteen.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho monómero es un monómero seleccionado de los monómeros de fórmulas (XXI) y (XXII) siguientes: The method of any one of the preceding claims, wherein said monomer is a monomer selected from the following monomers of formulas (XXI) and (XXII):

imagen1R image 1 R 4 5 4 7R85 imagen2RRR4 5 4 7R85 image2 RRR R36 R36 RRRR 6 6 RRRR Oimagen3O Oimagen4O OR image3 OO image4 OR SSH.H (XXI) (XXI) (XXII) en donde R3-R8 se seleccionan de manera independiente de H y de sustituyentes orgánicos que comprenden de 1 a 15 carbonos y de 0 a 10 heteroátomos. (XXII) wherein R3-R8 are independently selected from H and organic substituents comprising 1 to 15 carbons and 0 to 10 heteroatoms.

16. 16.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho cátodo o electrodo de trabajo comprende un material seleccionado de materiales sólidos relacionados con olivino o espinela en capas que contienen Li adecuados como materiales de cátodo para baterías de iones alcalinos. The method of any one of the preceding claims, wherein said working cathode or electrode comprises a material selected from solid materials related to olivine or spinel in layers containing Li suitable as cathode materials for alkaline ion batteries.

17. 17.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho cátodo y/o dicho electrodo de trabajo comprenden un material de cátodo de una cualquiera de las fórmulas (II) a (IV) siguientes: A M Y (II) A M O XO4 (III) A N2 O4 (IV) en donde A representa Li, que puede estar acompañado de otros metales no de transición; M es un metal de transición de la primera serie o una combinación de dos, tres o más metales diferentes seleccionados de los metales de transición de la primera serie y de Al, con la condición de que, si M es una combinación de metales diferentes, al menos un metal sea un metal de transición de la primera serie Y se selecciona de O2, O3 y XO4; XO4 se selecciona de PO4, SO4, MoO4, WO4, SiO4, y combinaciones de los mismos; N es Mn; The method of any one of the preceding claims, wherein said cathode and / or said working electrode comprises a cathode material of any one of the following formulas (II) to (IV): AMY (II) AMO XO4 (III) A N2 O4 (IV) where A represents Li, which may be accompanied by other non-transition metals; M is a transition metal of the first series or a combination of two, three or more different metals selected from the transition metals of the first series and Al, with the proviso that, if M is a combination of different metals, at least one metal is a transition metal of the first series Y is selected from O2, O3 and XO4; XO4 is selected from PO4, SO4, MoO4, WO4, SiO4, and combinations thereof; N is Mn;

18. 18.

El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho material de cátodo y/o de electrodo de trabajo se selecciona del grupo que consiste en: LiVOPO4, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-nConO2, LiNi1-n-mConAlmO2, LiNi1-n-mConMnmO2, LiMn2O4, LiFePO4 y LiFe1-nMnnPO4, LiCoPO4, Li2FeP2O7, Li2FeSiO4 y combinaciones de los mismos. The method of any one of the preceding claims, wherein said cathode and / or working electrode material is selected from the group consisting of: LiVOPO4, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-nConO2, LiNi1-n-mConAlmO2, LiNi1-n -mConMnmO2, LiMn2O4, LiFePO4 and LiFe1-nMnnPO4, LiCoPO4, Li2FeP2O7, Li2FeSiO4 and combinations thereof.

19. 19.

Una batería de iones alcalinos secundaria que comprende un cátodo que contiene Li, un ánodo, un material separador y un electrolito aprótico y/o no acuoso, en donde dicho electrolito comprende sales de litio y monómeros insaturados. A secondary alkaline ion battery comprising a cathode containing Li, an anode, a separating material and an aprotic and / or non-aqueous electrolyte, wherein said electrolyte comprises lithium salts and unsaturated monomers.

20. twenty.

La batería de iones alcalinos secundaria de la reivindicación 19, en donde dicho electrolito, dicho cátodo y dicho ánodo se seleccionan de tal modo que y/o interactúan de tal manera que, al cargarla, se forma un polímero a partir de dichos monómeros. The secondary alkaline ion battery of claim 19, wherein said electrolyte, said cathode and said anode are selected such that and / or interact in such a way that, when charged, a polymer is formed from said monomers.

15 fifteen