ES2931467T3 - Placa de electrodo positivo y dispositivo electroquímico - Google Patents
Placa de electrodo positivo y dispositivo electroquímicoInfo
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Abstract
Una pieza polar positiva y un aparato electroquímico. La pieza polar positiva comprende un colector de corriente (10), una capa de material activo positivo (14) y un revestimiento de seguridad (12) dispuesto entre el colector de corriente (10) y la capa de material activo positivo (14); el revestimiento de seguridad (12) contiene una matriz polimérica, un material conductor y una carga inorgánica, siendo la matriz polimérica una poliolefina fluorada y/o una poliolefina clorada, y siendo la relación en peso de la matriz polimérica y el material conductor mayor o igual para dos. La pieza polar positiva descrita puede mejorar el rendimiento de seguridad contra la penetración de clavos del aparato electroquímico (tal como un condensador, una batería primaria o una batería secundaria, etc.). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Placa de electrodo positivo y dispositivo electroquímico
Campo técnico
La presente solicitud se refiere al campo de la tecnología electroquímica, y más particularmente a una placa de electrodo positivo y a un dispositivo electroquímico que contiene la placa de electrodo positivo.
Antecedentes
Las baterías de iones litio se utilizan ampliamente en vehículos eléctricos y productos electrónicos de consumo debido a sus ventajas, tal como alta densidad de energía, alta potencia de salida, ciclo de vida prolongado y poca contaminación ambiental. Sin embargo, las baterías de iones litio son propensas a incendiarse y explotar cuando se someten a condiciones anómalas, tal como aplastamiento, golpes o pinchazos, lo que provoca daños graves. Por lo tanto, el problema de seguridad de las baterías de iones litio limita en gran medida la aplicación y la popularidad de las baterías de iones litio.
Una gran cantidad de resultados experimentales muestran que el cortocircuito interno de la batería de iones litio es la causa básica del riesgo de seguridad de la batería. Para evitar el cortocircuito interno de la batería, los investigadores han intentado mejorar la batería de muchas maneras, incluido el uso de materiales PTC para mejorar el rendimiento de seguridad de la batería de iones litio. Un material PTC (coeficiente de temperatura positivo) es un material sensible al calor con coeficiente de temperatura positivo, que tiene la característica de que su resistividad aumenta con el aumento de la temperatura. Cuando la temperatura excede una cierta temperatura, la resistividad del material PTC aumenta rápidamente paso a paso.
En el estudio de la utilización de las características de los materiales PTC para mejorar el rendimiento de seguridad de la batería de iones litio, algunos estudios implican la adición de materiales PTC a la capa de material activo de electrodo de la batería. Cuando la temperatura de la batería aumenta, la resistencia del material PTC aumenta, provocando de ese modo que la resistencia de toda la capa de material activo de electrodo aumente e incluso haciendo que se destruya la ruta conductora de toda la capa de material activo de electrodo. Por lo tanto, el efecto de seguridad se logra provocando la interrupción del suministro eléctrico y evitando que se produzca la reacción electroquímica. Sin embargo, con esta modificación, el material PTC añadido en la capa de material activo de electrodo afecta negativamente al rendimiento electroquímico de la batería.
Otros estudios más han proporcionado una capa separada de material PTC (revestimiento de seguridad) entre el colector de corriente y la capa de material activo de electrodo de la batería. Cuando la temperatura de la batería aumenta, la resistencia de la capa de material PTC aumenta, de modo que la resistencia eléctrica entre el colector de corriente y la capa de material activo de electrodo aumenta o incluso se interrumpe el suministro de energía, logrando de ese modo el efecto de seguridad de evitar la reacción electroquímica del procedimiento. Sin embargo, con esta modificación, cuando una suspensión de material activo se aplica por revestimiento sobre la superficie de la capa de material PTC, el disolvente (como NMP) en la suspensión disolvería el material PTC de la capa PTC y, por lo tanto, el material PTC disuelto entra en la capa de material activo superior, que no solo destruye el efecto PCT de la capa PTC y también deteriora su rendimiento eléctrico. Además, en la etapa de compactación del proceso de fabricación de placas, la capa de material PTC se aprieta fácilmente hasta el borde y, por lo tanto, la capa de material activo de electrodo estaría en contacto directo con el colector de corriente, de modo que la capa de material PTC no puede mejorar el rendimiento de seguridad. Además, se requiere mejorar en gran medida el rendimiento de la capa de material PTC, como la velocidad de respuesta, el efecto de bloqueo de corriente.
El documento CN 107437622 A divulga un electrodo y un método de preparación del mismo. El electrodo comprende un colector de corriente, una capa de material activo dispuesta sobre el colector de corriente y un revestimiento dispuesto entre el colector de corriente y la capa de material activo. El revestimiento comprende una matriz polimérica y un agente conductor. El electrodo tiene las ventajas de baja resistencia a temperatura ambiente y alta resistencia PTC.
El documento JP 2018116810 A divulga una batería totalmente sólida capaz de suprimir la reducción de la resistencia eléctrica provocada por sobrecalentamiento. La batería totalmente sólida comprende una capa de electrodo positivo, una capa de electrodo negativo y una capa de electrolito sólido. La batería totalmente sólida también comprende una capa PTC entre una capa de material activo de cátodo y un colector de cátodo de la capa de electrodo positivo y/o entre una capa de material activo de ánodo y un colector de ánodo de la capa de electrodo negativo.
El documento JP 2010238588 A divulga un laminado de colector de corriente capaz de proteger un colector de corriente de la corrosión sin perjudicar las características de la batería incluso en una especificación de alto voltaje y sin perjudicar la flexibilidad de un electrodo, y proporciona una batería secundaria de litio. El laminado de colector de corriente está provisto de una capa protectora conductora que contiene un elastómero que contiene flúor reticulado y una carga conductora dispuesta en un colector de corriente. La batería secundaria de litio incluye el laminado anterior.
El documento CN 102176360 A divulga un termistor PTC que comprende un material base y dos electrodos de lámina metálica compuestos en ambos lados del material base. El material base se compone de los siguientes componentes
porcentuales en peso: 28-55 % de material polimérico; 22-32 % de carga conductora; 13-46 % de carga auxiliar; 1-5 % de coadyuvantes de procesamiento. El termistor PTC tiene una alta fuerza PTC y una fuerte resistencia a múltiples choques de gran corriente.
En vista de esto, es realmente necesario proporcionar una placa de electrodo y una batería que tenga rendimiento de seguridad y rendimiento de la batería mejorados tal como el rendimiento del ciclo, que puedan resolver los problemas anteriores.
Sumario
Es un objetivo de la presente solicitud proporcionar una placa de electrodo y un dispositivo electroquímico con rendimiento de seguridad y rendimiento eléctrico mejorados.
Otro objetivo de la presente solicitud es proporcionar una placa de electrodo y un dispositivo electroquímico con buen rendimiento de seguridad, rendimiento eléctrico mejorado, fácil procesamiento y similares, especialmente con un rendimiento de seguridad mejorado durante la penetración del clavo.
La presente solicitud proporciona una placa de electrodo positivo de acuerdo con la reivindicación 1.
La presente solicitud también proporciona un dispositivo electroquímico que incluye la placa de electrodo positivo de la presente solicitud, en donde el dispositivo electroquímico es preferentemente un condensador, una batería primaria o una batería secundaria.
Descripción de los dibujos
La placa de electrodo positivo, el dispositivo electroquímico y los efectos beneficiosos de la presente solicitud se describirán en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos y realizaciones específicas.
La figura 1 es una vista estructural esquemática de una placa de electrodo positivo según una realización de la presente solicitud, en la que 10 - un colector de corriente; 14 - una capa de material activo de electrodo positivo; 12 -un revestimiento de seguridad (es decir, un revestimiento de seguridad PTC).
La figura 2 es una vista en perspectiva de una batería de iones litio según una realización de la presente solicitud. La figura 3 es una vista en despiece ordenado de la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización de la presente solicitud. La figura 5 es una vista en perspectiva de un paquete de baterías según una realización de la presente solicitud. La figura 6 es una vista en despiece ordenado de la figura 5.
La figura 7 es una vista esquemática que muestra un dispositivo con una batería de iones litio como fuente de energía según una realización de la presente solicitud.
En los dibujos, los números de referencia se definen como sigue:
1- paquete de batería;
2- cuerpo de carcasa superior;
3- cuerpo de carcasa inferior;
4- módulo de batería;
5- batería;
51- caja;
52- conjunto de electrodo;
53- conjunto de cubierta superior.
Descripción detallada
La presente solicitud divulga una placa de electrodo positivo que comprende un colector de corriente, una capa de material activo positivo y un revestimiento de seguridad dispuesto entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo, caracterizada por que el revestimiento de seguridad comprende una matriz polimérica, un material conductor y una carga inorgánica, y la matriz polimérica es poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada, y una relación en peso de la matriz polimérica y el material conductor es 2 o más.
La figura 1 es una vista estructural esquemática de una placa de electrodo positivo según algunas realizaciones de la presente solicitud, en la que 10 - un colector de corriente; 14 - una capa de material activo positivo; 12 - un revestimiento de seguridad (es decir, revestimiento de seguridad PTC).
Sería fácil entender que, aunque el revestimiento de seguridad PTC 12 y la capa de material activo positivo 14 se proporcionan solo en un lado del colector de corriente positiva 10 como se muestra en la figura 1, en otras realizaciones, el revestimiento de seguridad PTC 12 y la capa de material activo positivo 14 pueden proporcionarse en ambos lados del colector de corriente positiva 10.
Para superar los defectos de los revestimientos de seguridad PTC convencionales, la presente solicitud propone una serie de mejoras técnicas y adopta una variedad de medios técnicos para que trabajen juntos para mejorar el rendimiento y la estabilidad de los revestimientos de seguridad PTC.
En primer lugar, se ha descubierto por los inventores que la estabilidad y el rendimiento de los revestimientos de seguridad pueden mejorarse seleccionando un material de matriz polimérica en los revestimientos de seguridad.
En un revestimiento convencional que tiene efecto PTC para su uso en baterías, se usa poliolefina fluorada o poliolefina clorada (como PVDF) como aglutinante. Cuando se usa como aglutinante, la cantidad de PVDF es mucho menor que la cantidad del material de matriz. Por ejemplo, el aglutinante de PVDF en un revestimiento PTC convencional suele estar presente en una cantidad inferior al 15 % o al 10 %, o incluso menos, en relación con el peso total del revestimiento. Algunas publicaciones como los documentos CN105594019A, CN106558676A también mencionan que el PVDF en sí puede usarse como material de matriz PTC, pero la mayoría de ellos son puramente especulativos y en realidad no han verificado los efectos logrados al usar PVDF como material de matriz PTC. Mientras tanto, algunas otras publicaciones, tal como el párrafo [0071] en el documento CN104823313A, mencionan explícitamente que el PVDF no es adecuado para su uso como material de matriz PTC.
Sin embargo, los inventores han descubierto que la poliolefina fluorada y/o la poliolefina clorada pueden funcionar como material de matriz polimérica para una capa de termistor PTC. Basándose en el peso total del revestimiento de seguridad, el porcentaje en peso de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada como material de matriz polimérica es del 35 % en peso al 75 % en peso, que es mucho más alto que el de la poliolefina fluorada o poliolefina clorada como PVDF generalmente usado como aglutinante en la capa de termistor PTC anterior.
En la presente solicitud, el material de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada funciona realmente tanto como matriz PTC y como aglutinante, lo que evita la influencia sobre la adhesión del revestimiento, la velocidad de respuesta y la temperatura de respuesta del efecto PTC debido a la diferencia entre el aglutinante y el material de matriz PTC. En segundo lugar, el revestimiento de seguridad compuesto por poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada y un material conductor puede funcionar como una capa de termistor PTC y su intervalo de temperatura de funcionamiento es adecuado desde 80 °C hasta 160 °C. Por lo tanto, el rendimiento de seguridad a alta temperatura de la batería puede mejorarse bien.
Además, la poliolefina fluorada y/o la poliolefina clorada como material de matriz polimérica del revestimiento de seguridad sirve como matriz PTC y como aglutinante, facilitando así la preparación de un revestimiento de seguridad más delgado sin afectar la adhesión del revestimiento de seguridad.
Además, el disolvente como NMP o el electrolito en la capa de material activo positivo sobre el revestimiento de seguridad puede tener un efecto adverso, como la disolución, el hinchamiento del material polimérico del revestimiento de seguridad. Para el revestimiento de seguridad que contiene PVDF en una cantidad de aglutinante, la adherencia podría empeorar fácilmente. En el revestimiento de seguridad de la presente solicitud, el efecto adverso anterior es relativamente bajo ya que el contenido de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada es relativamente alto.
En la placa de electrodo positivo de la presente solicitud, basándose en el peso total del revestimiento de seguridad, el porcentaje en peso de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada como material de matriz polimérica es del 35 % en peso al 75 % en peso. Si el contenido es demasiado pequeño, la matriz polimérica no puede garantizar que el revestimiento de seguridad funcione bien en términos de su efecto PTC; y si el contenido es demasiado alto, el contenido del material conductor y la carga inorgánica será demasiado bajo y, por lo tanto, la velocidad de respuesta del revestimiento de seguridad se verá afectada. El porcentaje en peso de la matriz polimérica de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada es preferiblemente del 40 % en peso al 75 % en peso, más preferiblemente del 50 % en peso al 75 % en peso.
En la presente solicitud, poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada como matriz polimérica del revestimiento de seguridad se refiere a poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), poli(cloruro de vinilideno) (PVDC), PVDF modificado y/o PVDC modificado. Por ejemplo, dicha poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada puede seleccionarse entre PVDF, PVDF modificado con ácido carboxílico, PVDF modificado con ácido acrílico, copolímeros de PVDF, PVDC, PVDC modificado con ácido carboxílico, PVDC modificado con ácido acrílico, copolímeros de PVDC o cualquier mezcla de los mismos.
En segundo lugar, los inventores han descubierto que la adición de una carga inorgánica al revestimiento de seguridad de una placa de electrodo positivo puede estabilizar el revestimiento de seguridad.
Se ha encontrado que en el caso de que el revestimiento de seguridad no contenga una carga inorgánica, el disolvente tal como NMP en la capa de material activo de electrodo positivo o el electrolito sobre el revestimiento de seguridad pueden disolver de manera adversa y pueden hinchar el material polimérico en el revestimiento de seguridad, dañando de ese modo el revestimiento de seguridad y afectando a su efecto PTC. Después de añadir una carga inorgánica al revestimiento de seguridad, la carga inorgánica actúa como una barrera, eliminando de ese modo ventajosamente los efectos adversos antes mencionados, como la disolución y el hinchamiento, y estabilizando por tanto ventajosamente el revestimiento de seguridad. Además, también se ha descubierto que la adición de la carga inorgánica también es ventajosa para garantizar que el revestimiento de seguridad no se deforme fácilmente durante la compactación de la placa de electrodo. Por lo tanto, la adición de la carga inorgánica puede asegurar que el revestimiento de seguridad esté dispuesto de manera estable entre el colector de corriente de metal y la capa de material activo de electrodo positivo y que se evite que el colector de corriente de metal entre en contacto directo con la capa de material activo de electrodo positivo, mejorando de ese modo el rendimiento de seguridad de la batería.
Los inventores también han descubierto de manera inesperada que las cargas inorgánicas también pueden mejorar el rendimiento, como la velocidad de respuesta del revestimiento de seguridad. El revestimiento de seguridad funciona como se indica a continuación. A temperatura normal, el revestimiento de seguridad se basa en una buena red conductora formada entre los materiales conductores para conducir la conducción de electrones. Cuando aumenta la temperatura, el volumen de los materiales de la matriz polimérica comienza a expandirse, aumenta el espacio entre las partículas de los materiales conductores y se bloquea la red conductora parcialmente, de modo que la resistencia del revestimiento de seguridad aumenta gradualmente. Cuando se alcanza una cierta temperatura, por ejemplo, la temperatura de funcionamiento, la red conductora se bloquea casi por completo y la corriente se aproxima a cero. Sin embargo, normalmente la red conductora se recupera parcialmente, cuando el interior del revestimiento de seguridad alcanza un equilibrio dinámico. Por lo tanto, después de alcanzar una determinada temperatura, por ejemplo, la temperatura de funcionamiento, la resistencia del revestimiento de seguridad no es tan grande como se esperaba, y todavía fluye una corriente muy pequeña. Los inventores han descubierto que después de añadir la carga inorgánica y expanda el volumen de los materiales de la matriz polimérica, la carga inorgánica y el material de la matriz polimérica expandida pueden funcionar para bloquear la red conductora. Por lo tanto, después de añadir la carga inorgánica, el revestimiento de seguridad puede producir mejor el efecto PTC en el intervalo de temperatura de funcionamiento. Es decir, la velocidad creciente de la resistencia es más rápida y la velocidad de respuesta PTC es más rápida a alta temperatura. Por lo tanto, el rendimiento de seguridad de la batería puede mejorarse más.
La carga inorgánica está presente en un porcentaje en peso del 10 % en peso al 60 % en peso basándose en el peso total del revestimiento de seguridad. Si el contenido de la carga inorgánica es demasiado pequeño, no será suficiente para estabilizar el revestimiento de seguridad; si el contenido es demasiado grande, afectará al rendimiento PTC del revestimiento de seguridad. El porcentaje en peso de la carga inorgánica es preferiblemente de desde el 15 % en peso hasta el 45 % en peso.
La carga inorgánica se selecciona de al menos uno de óxidos metálicos, óxidos no metálicos, carburos metálicos, carburos no metálicos y sales inorgánicas, todos modificados opcionalmente con al menos uno de un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor o un revestimiento de polímero conductor.
Por ejemplo, la carga inorgánica se puede seleccionar de al menos uno de óxido de magnesio, óxido de aluminio, dióxido de titanio, óxido de circonio, dióxido de silicio, carburo de silicio, carburo de boro, carbonato de calcio, silicato de aluminio, silicato de calcio, titanato de potasio, sulfato de bario, óxido de litio y cobalto, óxido de litio y manganeso, óxido de litio y níquel, óxido de litio, níquel y manganeso, óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto, óxido de litio, níquel, manganeso y aluminio, fosfato de litio y hierro, fosfato de litio y vanadio, fosfato de litio y cobalto, fosfato de litio y manganeso, silicato de litio y hierro, silicato de litio y vanadio, silicato de cobalto y litio, silicato de litio y manganeso y titanato de litio, todos opcionalmente modificados con al menos uno de un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor o un revestimiento de polímero conductor.
Especialmente, los inventores han encontrado que es particularmente ventajoso cuando un material electroquímicamente activo de electrodo positivo opcionalmente modificado con un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor o un revestimiento de polímero conductor se utiliza como carga inorgánica en el caso de que se utilice el revestimiento de seguridad para una placa de electrodo positivo. En tal caso, además de las funciones antes mencionadas tal como estabilizar el revestimiento de seguridad (impidiendo que el disolvente orgánico disuelva o hinche el material polimérico de la capa de unión y asegurando que la capa de unión no se deforme fácilmente) y mejorar el rendimiento tal como la velocidad de respuesta y similares del revestimiento de seguridad, la carga inorgánica puede desempeñar además los siguientes dos papeles:
(1) Mejorar el rendimiento de sobrecarga de la batería. En el sistema de revestimiento de seguridad PTC compuesto de una matriz polimérica de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada y un material conductor, dado que el material electroquímicamente activo tiene las características de intercalación y desintercalación de iones litio, el material electroquímicamente activo puede usarse como "sitios activos" en la red conductora a la temperatura de funcionamiento normal de la batería y, por lo tanto, aumenta el número de "sitios activos" en el revestimiento de seguridad. En el proceso de sobrecarga, el material electroquímicamente activo se deslitia y el proceso de deslitiación se vuelve cada vez más difícil y la impedancia aumenta. Por lo tanto, cuando pasa la corriente, la potencia de generación de calor aumenta y la temperatura de la capa de imprimación aumenta más rápido, de modo que el efecto PTC responde más rápido, lo que a
su vez puede generar efectos PTC antes de que se produzca el problema de seguridad de sobrecarga de la batería. Por lo tanto, puede mejorarse el rendimiento de seguridad de sobrecarga de la batería.
(2) Contribuir a la capacidad de carga y descarga. Dado que el material electroquímicamente activo puede contribuir a una determinada capacidad de carga y descarga a la temperatura de funcionamiento normal de la batería, puede reducirse al mínimo el efecto del revestimiento de seguridad en el rendimiento electroquímico, como la capacidad de la batería a la temperatura de funcionamiento normal.
Por lo tanto, para la placa de electrodo positivo, lo más preferido es usar un material electroquímicamente activo positivo opcionalmente modificado con un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor o un revestimiento de polímero conductor como carga inorgánica del revestimiento de seguridad. El material electroquímicamente activo positivo se selecciona preferiblemente de al menos uno de óxido de litio y cobalto, óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto, óxido de litio, níquel, manganeso y aluminio, fosfato de litio y hierro, fosfato de litio y vanadio, fosfato de litio y cobalto, fosfato de litio y manganeso, fosfato de litio, manganeso y hierro, silicato de litio y hierro, silicato de litio y vanadio, silicato de litio y cobalto, silicato de litio y manganeso, óxido de litio y manganeso de tipo espinela, óxido de litio, níquel y manganeso de tipo espinela y titanato de litio, todos opcionalmente modificados con al menos uno de un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor y un revestimiento de polímero conductor. Especialmente, el material electroquímicamente activo positivo es al menos uno de los materiales electroquímicamente activos anteriores modificados con un revestimiento de carbono conductor, tal como óxido de cobalto y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto modificado con revestimiento de carbono conductor, óxido de litio, níquel, manganeso y aluminio modificado con revestimiento de carbono conductor, fosfato de hierro y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, fosfato de vanadio y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, fosfato de cobalto y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, fosfato de manganeso y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, fosfato de hierro, manganeso y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, silicato de hierro y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, silicato de vanadio y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, silicato de cobalto y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, un silicato de manganeso y litio modificado con revestimiento de carbono conductor, óxido de litio y manganeso de tipo espinela modificado con revestimiento de carbono conductor, óxido de manganeso, níquel y litio de tipo espinela modificado con revestimiento de carbono conductor, titanato de litio modificado con revestimiento de carbono conductor. Estos materiales electroquímicamente activos y los materiales electroquímicamente activos modificados con revestimiento de carbono conductor son materiales comúnmente utilizados en la fabricación de baterías de litio, la mayoría de los cuales están disponibles comercialmente. El tipo de carbono conductor puede ser grafito, grafeno, negro de carbón conductor, nanotubos de carbono o similares. Además, la conductividad de la carga inorgánica puede ajustarse ajustando el contenido del revestimiento de carbono conductor.
Cuando el tamaño de partícula de la carga inorgánica es demasiado pequeño, tendrá un área de superficie específica aumentada y, por lo tanto, aumentará la reacción secundaria; cuando el tamaño de partícula de la carga inorgánica es demasiado grande, el espesor de aplicación del revestimiento de seguridad es demasiado grande y el revestimiento no es fácil de igualar. Preferiblemente, el tamaño de partícula promedio D del material activo positivo en el revestimiento de seguridad satisface la relación de 100 nm < D < 10 pm, más preferiblemente 1 pm < D < 6 pm. Cuando el tamaño de partícula de la carga inorgánica está en los intervalos anteriores, también puede mejorar el efecto de bloqueo de la red conductora a alta temperatura, mejorando así la velocidad de respuesta del revestimiento de seguridad. Más preferiblemente, el material activo positivo en el revestimiento de seguridad tiene un área de superficie específica (BET) de no más de 500 m2/g. Cuando aumenta el área de superficie específica de la carga inorgánica, aumentará la reacción secundaria y, por lo tanto, se verá afectado el rendimiento de la batería. Además, en el caso de que el área de superficie específica de la carga inorgánica sea demasiado grande, se consumirá una mayor proporción de aglutinante, lo que hará que la fuerza de unión entre el revestimiento de seguridad, el colector de corriente y la capa de material activo positivo se reduzca y la tasa de crecimiento de la resistencia interna sea más alta. Cuando el área de superficie específica (BET) de la carga inorgánica no sea mayor de 500 m2/g, se puede proporcionar un mejor efecto general.
En tercer lugar, se ha descubierto por los inventores que la relación de cantidad de material conductor y matriz polimérica también tiene un gran efecto sobre el rendimiento del revestimiento de seguridad.
Además de la matriz polimérica y la carga inorgánica, el revestimiento de seguridad proporcionado entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo también comprende un material conductor.
En la presente solicitud, el revestimiento de seguridad funciona como se indica a continuación. A una temperatura normal, el revestimiento de seguridad se basa en una buena red conductora formada entre los materiales conductores para conducir la conducción de electrones. Cuando aumenta la temperatura, el volumen del material de matriz polimérica comienza a expandirse, aumenta el espacio entre las partículas de los materiales conductores y, por lo tanto, la red conductora se bloquea parcialmente, de modo que la resistencia del revestimiento de seguridad aumenta gradualmente. Cuando se alcanza una cierta temperatura, por ejemplo, una temperatura de funcionamiento, la red conductora se bloquea casi por completo y la corriente se aproxima a cero, protegiendo así el dispositivo electroquímico con el revestimiento de seguridad. Por lo tanto, la relación de cantidad del material conductor y el material de matriz polimérica es importante para que la capa PTC funcione correctamente. En la presente solicitud,
basándose en el peso total del revestimiento de seguridad, el material conductor tiene un porcentaje en peso del 5 % en peso al 25 % en peso, preferiblemente del 5 % en peso al 20 % en peso.
Se encontró que en el revestimiento de seguridad, el efecto PCT sería mejor cuando la relación en peso del material de matriz polimérica con respecto al material conductor es 2 o más. Además, con la relación anterior, se puede mejorar aún más el rendimiento de seguridad durante la penetración del clavo. Si la relación en peso del material de matriz polimérica con respecto al material conductor es inferior a 2, el contenido del material conductor es relativamente alto y la red conductora puede no romperse lo suficiente a temperatura elevada, afectando de ese modo al efecto PTC.
Si la relación en peso del material de matriz polimérica con respecto al material conductor es demasiado alta, el contenido del material conductor es relativamente bajo, lo que provoca un gran aumento en la DCR (resistencia interna de CC) de la batería durante el funcionamiento normal.
Preferiblemente, la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor es 8 o menos. En una realización de la presente solicitud, la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor es 3 o más y 8 o menos.
El material conductor puede seleccionarse de al menos uno de un material a base de carbono conductor, un material de metal conductor y un material de polímero conductor. Como ejemplo, el material a base de carbono conductor puede seleccionarse de al menos uno de negro de carbón conductor, negro de acetileno, grafito, grafeno, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono; el material de metal conductor puede seleccionarse de al menos uno de polvo de Al, polvo de Ni y polvo de oro; y el material de polímero conductor puede seleccionarse de al menos uno de politiofeno conductor, polipirrol conductor y polianilina conductora. El material conductor puede usarse solo o en combinación de dos o más.
Los materiales conductores se usan normalmente en forma de polvos o gránulos. El tamaño de partícula puede ser de 5 nm a 500 nm, por ejemplo, de 10 nm a 300 nm, de 15 nm a 200 nm, de 15 nm a 100 nm, de 20 nm a 400 nm, de 20 nm a 150 nm, o similar, dependiendo del entorno de aplicación específico.
Por lo tanto, el rendimiento y la estabilidad de los revestimientos de seguridad se pueden mejorar en gran medida seleccionando poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada como material de matriz para el revestimiento de seguridad PTC, agregando una carga inorgánica, especialmente un material activo positivo al revestimiento de seguridad, y controlando la relación de cantidad del material de matriz con respecto al material conductor.
Además, se descubrió que el rendimiento de los revestimientos de seguridad se puede mejorar aún más mediante la optimización.
Como mejora adicional de otro aspecto de la presente solicitud, la matriz polimérica en el revestimiento de seguridad de la placa de electrodo positivo se somete a un tratamiento de reticulación. Es decir, se trata de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada que tiene estructura reticulada.
El tratamiento de reticulación puede ser más ventajoso para impedir los efectos adversos de un disolvente, tal como NMP, en la capa de material activo positivo o un electrolito en el material polimérico en el revestimiento de seguridad, tal como la disolución o el hinchamiento, y para evitar que la capa de material activo de electrodo positivo se agriete debido a una tensión desigual.
Además, la matriz polimérica que no se somete al tratamiento de reticulación tiene un gran hinchamiento en el electrolito, por lo que provoca un gran crecimiento de la DCR de la batería, lo que es desventajoso para mejorar el rendimiento dinámico de la batería. Después de someterse al tratamiento de reticulación, la matriz polimérica tiene una relación de hinchamiento suprimida de forma efectiva, de modo que el crecimiento de la DCR debido a la introducción del revestimiento de seguridad puede reducirse notablemente.
El procedimiento del tratamiento de reticulación es conocido en la técnica. Por ejemplo, para una matriz polimérica de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada, el tratamiento de reticulación puede lograrse introduciendo un activador y un agente de reticulación. La función del activador es eliminar el HF o HCl de la poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada para formar un doble enlace C=C; y el agente de reticulación actúa para reticular el doble enlace C=C. Como activador, puede usarse una sal de ácido débil de base fuerte tal como silicato de sodio o silicato de potasio. La relación en peso del activador con respecto a la matriz polimérica es normalmente de desde el 0.5 % hasta el 5 %. El agente de reticulación se selecciona de al menos uno de los poliisocianatos (JQ-1, JQ-1E, JQ-2E, JQ-3E, JQ-4, JQ-5, JQ-6, PAPI, MDI emulsionable, tetraisocianato), poliaminas (propilendiamina, MOCA), polioles (polietilenglicol, polipropilenglicol, trimetilolpropano), glicidiléteres (polipropilenglicol glicidil éter), sustancias inorgánicas (óxido de cinc, cloruro de aluminio, sulfato de aluminio, azufre, ácido bórico, bórax, nitrato de cromo), glioxal, aziridina, compuestos olefínicamente insaturados (estireno, a-metilestireno, acrilonitrilo, ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilatos (diacrilato de 1,4-butilenglicol, dimetacrilato de etilenglicol, cianurato de trialilo (TAC), acrilato de butilo, acrilato de 2-hidroxietilo (HEA), acrilato de hidroxipropilo (HPA), metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA), metacrilato de 2-hidroxipropilo (HPMA), metacrilato de metilo (MMA))), organosilicios (ortosilicato de etilo, ortosilicato de metilo, trimetoxisilano), ácidos bencenosulfónicos (ácido p-toluenosulfónico, cloruro de p-toluenosulfonilo), peróxidos orgánicos (peróxido de dicumilo, peróxido de bis(2,4-diclorobenzoílo)) y compuestos orgánicos metálicos (isopropóxido de aluminio, acetato de cinc, acetilacetonato de titanio).
La relación en peso del agente de reticulación con respecto a la matriz polimérica es de desde el 0.01 % hasta el 5 %. Si el contenido de agente de reticulación es demasiado pequeño, el grado de reticulación de la matriz polimérica es relativamente bajo, lo que no puede eliminar por completo el agrietamiento. Si el contenido del agente de reticulación es demasiado alto, es fácil que se forme un gel durante la agitación. El activador y el agente de reticulación se pueden añadir después de que se complete la etapa de agitación de la suspensión para preparar el revestimiento de seguridad. Después de llevar a cabo la reacción de reticulación, la mezcla se agita uniformemente y luego se recubre para preparar un revestimiento de seguridad.
Además de la matriz polimérica, el material conductor y la carga inorgánica, el revestimiento de seguridad también puede contener otros materiales o componentes, como otros aglutinantes que promuevan la adhesión entre el revestimiento y el sustrato para el colector de corriente metálico. Los expertos en la materia pueden seleccionar otros medios auxiliares según las necesidades reales. Por ejemplo, en algunas otras realizaciones de la presente solicitud, el revestimiento de seguridad también puede comprender otros aglutinantes. En aún otras realizaciones de la presente solicitud, el revestimiento de seguridad puede incluir además otra matriz polimérica distinta de la matriz polimérica mencionada anteriormente. En este caso, "la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor" significa la relación en peso de la matriz polimérica de poliolefina fluorada y/o la matriz polimérica de poliolefina clorada con respecto al material conductor. Dado que el material de matriz polimérica de poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada en sí tiene una buena adherencia, con el fin de simplificar el proceso y ahorrar costes, en una realización preferida de la presente solicitud en la que se usa poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada como material de matriz polimérica, la capa de revestimiento de seguridad está sustancialmente libre de otros aglutinantes u otras matrices poliméricas distintas del material de matriz en el que la frase "sustancialmente libre" significa < 3 %, < 1 % o < 0.5 %.
Además, en algunas realizaciones preferidas de la presente solicitud en las que se usa poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada como matriz polimérica, el revestimiento de seguridad puede consistir sustancialmente en la matriz polimérica, el material conductor y la carga inorgánica, que está libre de una cantidad significativa (p. ej., < 3 %, < 1 % 0 < 0.5 %) de otros componentes.
En la placa de electrodo positivo de la presente solicitud, el revestimiento de seguridad se adhiere directamente al colector de corriente y se dispone entre el colector de corriente y la capa de material activo positivo. El espesor H del revestimiento de seguridad puede determinarse razonablemente según la demanda real. El espesor H del revestimiento de seguridad no suele ser superior a 40 pm, preferiblemente no superior a 25 pm, más preferiblemente no superior a 20 pm, 15 pm o 10 pm. El espesor de revestimiento del revestimiento de seguridad suele ser mayor o igual a 1 pm, preferiblemente mayor o igual a 2 pm, y más preferiblemente mayor o igual a 3 pm. Si el espesor es demasiado pequeño, no es suficiente para garantizar que el revestimiento de seguridad mejore el rendimiento de seguridad de la batería; si es demasiado grande, la resistencia interna de la batería aumentará considerablemente, lo que afectará al rendimiento electroquímico de la batería durante el funcionamiento normal. Preferiblemente, satisface 1 pm < H < 20 pm, más preferiblemente 3 pm < H < 10 pm.
En la presente solicitud, el revestimiento de seguridad y la capa de material activo positivo se denominan colectivamente capa de película. Además, la capa de película y el colector de corriente de la placa de electrodo tienen una fuerza de unión de preferiblemente 10 N/m o más. Una mayor fuerza de unión puede mejorar el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración del clavo. Por ejemplo, la fuerza de unión entre el revestimiento de seguridad y el colector de corriente puede aumentarse introduciendo un aglutinante adicional o realizando un tratamiento de reticulación en la matriz polimérica, aumentando así la fuerza de unión entre la capa de película y el colector de corriente.
Teniendo en cuenta el rendimiento de seguridad durante la penetración del clavo, el alargamiento a la rotura ó del colector de corriente tiene un efecto importante en el rendimiento de seguridad de la batería. Se encontró que si el alargamiento a la rotura del colector de corriente es demasiado grande, las rebabas de metal serán más grandes, lo que no conduce a mejorar el rendimiento de seguridad de la batería; si el alargamiento a la rotura del colector de corriente es demasiado pequeño, es probable que se produzca una rotura durante el procesamiento, como la compactación de placas o cuando la batería se aprieta o colisiona, degradando así la calidad o el rendimiento de seguridad de la batería. Por lo tanto, para mejorar aún más el rendimiento de seguridad, particularmente el rendimiento de seguridad durante la penetración de clavos, el alargamiento a la rotura ó del colector de corriente no debe ser superior al 4 % ni inferior al 0.8 %. El alargamiento a la rotura del colector de corriente de metal puede ajustarse cambiando la pureza, el contenido de impurezas y los aditivos del colector de corriente de metal, el proceso de producción de palanquilla, la velocidad de laminación, el proceso de tratamiento térmico y similares.
Para el colector de corriente pueden usarse los materiales comunes en la técnica, preferiblemente colectores de corriente de metal, tales como escamas metálicas o láminas metálicas de acero inoxidable, aluminio, cobre, titanio. Los colectores de corriente de metal tienen un espesor de 4 pm~16 pm. Preferiblemente, el colector de corriente es un colector de corriente poroso que contiene aluminio, por ejemplo, una lámina de aluminio poroso. El uso de la lámina de aluminio poroso puede reducir la probabilidad de que se produzcan rebabas de metal y reducir aún más la probabilidad de que se produzca una reacción aluminotérmica grave en una situación anómala, como el clavado. Por lo tanto, el rendimiento de seguridad de la batería puede mejorarse aún más. Además, el uso de la lámina de aluminio poroso también puede mejorar la infiltración del electrolito en la placa de electrodo y, por lo tanto, mejorar el rendimiento dinámico de la batería de iones litio. El revestimiento de seguridad puede cubrir la superficie de la lámina de aluminio poroso para evitar fugas de la capa de material activo superior durante el proceso de revestimiento.
La capa de material activo positivo usada en la presente solicitud puede seleccionarse de diversas capas de material activo positivo adecuadas para una batería de iones litio en la técnica, y los componentes y la preparación de los mismos son bien conocidos en la técnica. La capa de material activo positivo contiene un material activo positivo, y pueden usarse diversos materiales activos de electrodo positivo para preparar un electrodo positivo de batería secundaria de iones litio conocido por los expertos en la técnica. Por ejemplo, el material activo de electrodo positivo es un óxido de metal compuesto que contiene litio, por ejemplo uno o más de LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4, y óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso (como LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2) y uno o más de óxido de litio, níquel y manganeso.
Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden combinar arbitrariamente diversos intervalos de definición o preferidos de la selección de componentes, contenido de componentes y propiedades fisicoquímicas del material (como tamaño de partícula, área de superficie específica) en las diversas realizaciones de la presente solicitud mencionada anteriormente. Las realizaciones combinadas todavía están dentro del alcance de la solicitud y se consideran parte de la divulgación.
La placa de electrodo negativo para su uso junto con la placa de electrodo positivo de la presente solicitud puede seleccionarse entre diversas placas de electrodo negativo convencionales comúnmente usadas en la técnica, y los componentes y la preparación de los mismos son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, la placa de electrodo negativo puede comprender un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo negativo dispuesta sobre el colector de corriente de electrodo negativo, y la capa de material activo negativo puede comprender un material activo negativo, un aglutinante, un material conductor y similares. El material activo negativo es, por ejemplo, un material carbonoso como el grafito (grafito artificial o grafito natural), negro de humo conductor, fibra de carbono; un metal o un material semimetálico tal como Si, Sn, Ge, Bi, Sn, In, o una aleación de los mismos; y un nitruro que contiene litio o un óxido que contiene litio, un metal litio o una aleación de litio y aluminio.
La presente solicitud también divulga un dispositivo electroquímico que comprende la placa de electrodo positivo según la presente solicitud. El dispositivo electroquímico puede ser un condensador, una batería primaria o una batería secundaria, por ejemplo un condensador de iones litio, una batería de iones litio o una batería de iones sodio. Excepto por el uso de la placa de electrodo positivo como se ha descrito anteriormente, los métodos de construcción y preparación de estos dispositivos electroquímicos son conocidos per se. Debido al uso de la placa de electrodo positivo como se ha descrito anteriormente, el dispositivo electroquímico puede tener una seguridad mejorada, por ejemplo, durante la penetración de clavos y un rendimiento eléctrico mejorado, como el rendimiento de ciclo. Además, la placa de electrodo positivo según esta solicitud se puede procesar fácilmente, de modo que el coste de fabricación del dispositivo electroquímico se puede reducir usando la placa de electrodo positivo según la presente solicitud.
En una realización particular de la presente solicitud, el dispositivo electroquímico es una batería de iones litio. La figura 2 es una vista en perspectiva de una batería de iones litio 5 según una realización de la presente solicitud. La figura 3 es una vista en despiece ordenado de la figura 2. En referencia a la figura 2 y la figura 3, la batería de iones litio 5 incluye una caja 51, un conjunto de electrodo 52, un conjunto de cubierta superior 53 y un electrolito (no mostrado).
El conjunto de electrodo 52 está empaquetado en la caja 51. El número de conjuntos de electrodo 52 no está limitado y puede ser uno o más. El conjunto de electrodo 52 incluye una placa de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo y un separador. El separador separa la placa de electrodo positivo de la placa de electrodo negativo. El electrolito se inyecta en la caja 51 y ha empapado el conjunto de electrodo 52, comprendiendo el conjunto de electrodo, por ejemplo, una primera placa de electrodo, una segunda placa de electrodo y un separador.
Obsérvese que la batería de iones litio 5 que se muestra en la figura 2 es una batería tipo lata, pero no se limita a ella, y la batería de iones litio 5 puede ser una batería de tipo bolsa en la que la caja 51 se sustituye por una película de metal y plástico y se elimina el conjunto de cubierta superior 53.
A continuación, se describirá un módulo de batería según otro aspecto de la presente solicitud.
La figura 4 es una vista en perspectiva de un módulo de batería 4 según una realización de la presente solicitud.
El módulo de batería 4 según una realización de la presente solicitud comprende la batería de iones litio 5 según la presente solicitud.
Haciendo referencia a la figura 4, el módulo de batería 4 incluye una pluralidad de baterías 5. Una pluralidad de baterías de iones litio 5 están dispuestas en la dirección longitudinal. El módulo de batería 4 puede funcionar como fuente de energía o como dispositivo de almacenamiento de energía. El número de baterías de iones litio 5 contenidas en el módulo de batería 4 se puede ajustar según la aplicación y la capacidad del módulo de batería 4.
A continuación, se describirá un paquete de batería según otro aspecto más de la presente solicitud.
La figura 5 es una vista en perspectiva de un paquete de batería 1 según una realización de la presente solicitud. La figura 6 es una vista en despiece ordenado de la figura 5.
El paquete de batería 1 según la presente solicitud comprende el módulo de batería 4 según una realización de la presente solicitud.
Específicamente, haciendo referencia a la figura 5 y la figura 6, el paquete de batería 1 incluye un cuerpo de carcasa superior 2, un cuerpo de carcasa inferior 3 y un módulo de batería 4. El cuerpo de carcasa superior 2 y el cuerpo de carcasa inferior 3 están ensamblados juntos para formar un espacio en el que se empaqueta el módulo de batería 4. El módulo de batería 4 se coloca en el espacio formado mediante el ensamblaje del cuerpo de carcasa superior 2 y el cuerpo de carcasa inferior 3 juntos. El polo de salida del módulo de batería 4 se pasa entre uno o ambos del cuerpo de carcasa superior 2 y el cuerpo de carcasa inferior 3 para suministrar energía al exterior o para ser cargado externamente. El número y disposición de los módulos de batería 4 contenidos en el paquete de batería 1 se puede determinar de acuerdo con las necesidades reales.
A continuación, se describirá un dispositivo según todavía otro aspecto de la presente solicitud.
La figura 7 es una vista esquemática que muestra un dispositivo con una batería de iones litio como fuente de energía según una realización de la presente solicitud.
El dispositivo según la presente solicitud comprende la batería de iones litio 5 según una realización de la presente solicitud, y la batería de iones litio 5 puede usarse como fuente de alimentación del dispositivo. En la figura 7, el dispositivo con la batería de iones litio 5 es un coche eléctrico. Aparentemente, sin limitarse a ello, el dispositivo con la batería de iones litio 5 puede ser cualquier otro vehículo eléctrico (como un autobús eléctrico, un tranvía eléctrico, una bicicleta eléctrica, una motocicleta eléctrica, un scooter eléctrico, un carrito de golf eléctrico, un camión eléctrico), barcos eléctricos, herramientas eléctricas, equipos electrónicos y sistemas de almacenamiento de energía. El vehículo eléctrico puede ser un vehículo eléctrico puro, un vehículo eléctrico híbrido o un vehículo eléctrico híbrido enchufable. Aparentemente, de acuerdo con la forma real de uso, el dispositivo de acuerdo con la presente solicitud puede comprender el módulo de batería 4 como se describe en la presente solicitud. Aparentemente, el dispositivo según la presente solicitud también puede comprender el paquete de batería 1 como se describe en la presente solicitud.
Ejemplos
Para hacer más claros los objetos, las soluciones técnicas y los efectos técnicos beneficiosos de la presente solicitud, la presente solicitud se describirá con más detalle a continuación con referencia a las realizaciones. Sin embargo, debe entenderse que las realizaciones de la presente solicitud solo pretenden ser ilustrativas de la presente solicitud, y no pretenden limitar la solicitud, y las realizaciones de la presente solicitud no se limitan a las realizaciones proporcionadas en la memoria descriptiva. Las condiciones experimentales no indicadas en los ejemplos se refieren a condiciones convencionales, o a las condiciones recomendadas por el proveedor del material o del equipo.
1. Método de preparación
1.1 Preparación de placa de electrodo positivo
1) Revestimiento de seguridad
Dependiendo de si el material de matriz polimérica en el revestimiento de seguridad se somete o no a un tratamiento de reticulación, el revestimiento de seguridad se preparó mediante uno de los dos métodos siguientes.
Para la matriz polimérica sin tratamiento de reticulación:
Se mezcló una determinada proporción de un material de matriz polimérica, un material conductor y una carga inorgánica con N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente con agitación uniforme. Luego, la mezcla resultante se aplicó por revestimiento sobre ambos lados del colector de corriente metálico, seguido de secado a 85 °C para obtener una capa PTC, es decir, un revestimiento de seguridad.
Para la matriz polimérica con tratamiento de reticulación:
Se mezcló una cierta proporción de un material de matriz polimérica, un material conductor y una carga inorgánica con N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente con agitación uniforme y luego se agregaron un activador (silicato de sodio) y un agente de reticulación con agitación uniforme. Luego, la mezcla resultante se aplicó por revestimiento sobre ambos lados del colector de corriente metálico, seguido de secado a 85 °C para obtener un revestimiento de seguridad.
2) Capa de material activo positivo
Luego, el 90 % en peso de un material activo positivo, el 5 % en peso de SP y el 5 % en peso de PVDF se mezclaron con NMP como disolvente con agitación uniforme. A continuación, la mezcla resultante se aplicó por revestimiento sobre el revestimiento de seguridad del colector de corriente preparado de acuerdo con el método anterior seguido de secado a 85 °C para obtener una capa de material activo positivo.
3) Elaboración
Luego, el colector de corriente con dos capas de capas de material activo positivo se prensó en frío, luego se recortó, cortó y decapado, seguido de secado a vacío a 85 °C durante 4 horas. Después de la soldadura, se obtuvo la placa
de electrodo positivo que cumple con los requisitos de la batería secundaria.
Los principales materiales usados en los ejemplos específicos de revestimiento de seguridad fueron los siguientes: matriz polimérica: PVDF (Fabricante "Solvay", modelo 5130), PVDC;
agente de reticulación: tetraisocianato, polietilenglicol, acrilonitrilo;
material conductor (agente conductor): Super-P (TIMCAL, Suiza; abreviado como SP);
carga inorgánica: fosfato de hierro y litio (abreviado como LFP), fosfato de hierro y litio modificado con revestimiento de carbono (abreviado como LFP/C), titanato de litio modificado con revestimiento de carbono (abreviado como Li4Ti5O12/C) y alúmina;
material activo positivo: NCM811 (LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2).
Los materiales anteriores eran materiales usados comúnmente en la industria de las baterías de litio que pueden estar disponibles comercialmente a través de los proveedores correspondientes.
1.2 Preparación de placa de electrodo negativo
La placa de electrodo negativo se preparó de la siguiente manera: el material activo grafito, el agente conductor Super-P, el espesante CMC, el aglutinante SBR se añadieron al agua desionizada como disolvente en una relación en masa de 96.5:1.0:1.0:1.5 para formar una suspensión de ánodo; luego, la suspensión se aplicó por revestimiento sobre la superficie del colector de corriente de metal de electrodo negativo en forma de lámina de cobre y se secó a 85 °C, luego se recortó, cortó y decapó, seguido de secado a vacío a 110 °C durante 4 horas. Después de la soldadura, se obtuvo la placa de electrodo negativo que cumple con los requisitos de la batería secundaria.
1.3 Preparación de electrolito
Se mezclaron carbonato de etileno (EC), carbonato de etil metilo (EMC) y carbonato de dietilo (DEC) en una relación en volumen de 3:5:2 para obtener un disolvente mixto de EC/EMC/DEC, seguido de la disolución de la sal de litio secada completamente LiPF6 en el disolvente orgánico mixto a una concentración de 1 mol/l para preparar un electrolito.
1.4 Preparación de la batería
Se usó una película de polipropileno con un espesor de 12 pm como separador, y la placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo se apilaron en orden, de modo que el separador quedó intercalado entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo, y luego la pila se enrolló en un núcleo de batería desnudo. Después de hornear a vacío a 75°C durante 10 h, se inyectó el electrolito (preparado como se describe en "Preparación de electrolito" anteriormente) seguido de envasado a vacío y reposando durante 24 h. Después de eso, la celda de batería se cargó a 4.2 V con una corriente constante de 0.1 C y luego se cargó con un voltaje constante de 4.2 V hasta que la corriente cayó a 0.05 C y luego se descargó a 3.0 V con una corriente constante de 0.1C. Los procesos de carga y descarga anteriores se repitieron dos veces. Finalmente, la celda de batería se cargó a 3.8 V con una corriente constante de 0.1 C, completando de ese modo la preparación de la batería secundaria.
2.Pruebas de rendimiento de materiales.
En cada uno de los ejemplos y ejemplos comparativos, los parámetros de propiedades físicas de los materiales se midieron mediante el método común en la técnica, a menos que se especifique lo contrario.
Se probaron algunos parámetros específicos usando los siguientes métodos.
2.1 Tamaño de partícula
La muestra de polvo se dispersó en un medio de dispersión (agua destilada), que se midió con un analizador de tamaño de partícula láser Malvern MS20005 veces y se promedió en pm.
2.2 BET (superficie específica)
El área de superficie específica de la muestra de polvo del material de prueba se midió con un probador de superficie específica Quadrasorb Si 5 veces y se promedió en unidades de m2/g.
2.3 Fuerza de unión entre la capa de película y el colector de corriente
La placa de electrodo que contenía una capa de película en ambos lados del colector de corriente se cortó en una muestra a ensayar que tenía una anchura de 2 cm y una longitud de 15 cm. Un lado de la muestra a ensayar se adhirió uniformemente a una placa de acero inoxidable a 25°C bajo presión normal utilizando cinta adhesiva de doble cara 3M. Un extremo de la muestra a ensayar se fijó en una máquina de tracción GOTECH, y la capa de película de la
muestra a ensayar se desprendió del colector de corriente utilizando la máquina de tracción GOTECH, en donde se leyó la fuerza de tracción máxima de acuerdo con el diagrama de datos de la fuerza de tracción y el desplazamiento. El valor resultante (en la unidad N) se dividió entre la anchura de la muestra, es decir, 0.02 m, para calcular la fuerza de unión (N/m).
2.4 Alargamiento a la rotura del colector de corriente
Del colector de corriente se tomaron dos muestras que tenían una longitud de 200 mm y una anchura de 15 mm. El espesor H se midió por micrómetro en pm. A continuación, la muestra se montó en una máquina de tracción (modelo AI7000) y se estiró a 50 mm/min. Se promediaron los resultados de dos pruebas. Se registró la longitud inicial L0 y se puso en marcha la máquina de tracción, hasta que se rompió la muestra, y se leyó el desplazamiento L1 de la muestra al romperse de la máquina de tracción. Alargamiento a la rotura = (L1-L0)/L0 * 100%.
2.5 Espesor del colector de corriente y espesor del revestimiento
El espesor del colector de corriente se midió con un micrómetro en 5 puntos y se promedió.
Espesor del revestimiento: primero se mide el espesor del colector de corriente y luego se mide el espesor total del colector de corriente con el revestimiento. La diferencia entre los dos valores se usó como el espesor del revestimiento.
2.6 Agrietamiento del revestimiento
Después de secar y obtener una capa de material activo positivo, si no se observaron grietas en los 100 m2 de placa de electrodo, se definió como sin agrietamiento; si el número de apariciones de grietas en 10 0 m2 de la placa de electrodo era <3, se definió como agrietamiento leve; si el número de apariciones de grietas en 100 m2 de la placa de electrodo era >3, se definió como agrietamiento fuerte.
3. Pruebas de rendimiento de la batería
El rendimiento de seguridad de las baterías secundarias de diversos ejemplos y ejemplos comparativos se evaluó utilizando GBT31485-2015 "Safety Requirements and Test Methods for Traction Battery of Electric Vehicle", y se registraron los resultados de la prueba.
3.1 Prueba de punción:
La batería secundaria se cargó por completo al voltaje de corte de carga con una corriente de 1 C y luego se cargó con un voltaje constante hasta que la corriente cayó a 0.05 C. Después de eso, se terminó la carga. Se usó una aguja de acero resistente a altas temperaturas de 9 5-10 mm (su punta tenía un ángulo cónico de 45 °) para perforar la placa de batería a una velocidad de 25 mm/s en la dirección perpendicular a la placa de batería. La posición de punción debe estar cerca del centro geométrico de la superficie a perforar, la aguja de acero permaneció en la batería y luego se hizo la observación para ver si la batería tenía una indicación de quemado o explosión.
3.2 Prueba de sobrecarga:
La batería secundaria se cargó por completo al voltaje de corte de carga con una corriente de 1 C y luego se cargó con un voltaje constante hasta que la corriente cayó a 0.05 C. Después de eso, se terminó la carga. Luego, después de cargar con una corriente constante de 1 C para alcanzar un voltaje de 1.5 veces el voltaje de corte de carga o después de cargar con una corriente constante de 1 C durante 1 hora, se terminó la carga.
3.3 Prueba de rendimiento del ciclo:
Las condiciones de prueba para la prueba de rendimiento del ciclo fueron las siguientes: la batería secundaria se sometió a una prueba de ciclo de 1C/1C a 25 °C en la que el intervalo de tensión de carga y descarga fue de 2.8 a 4.2 V. La prueba se terminó cuando la capacidad se atenuó hasta el 80 % de la primera capacidad específica de descarga.
3.4 Prueba de efecto PTC
La batería secundaria se cargó por completo al voltaje de corte de carga con una corriente de 1 C y luego se cargó con un voltaje constante hasta que la corriente se redujo a 0.05 C. Después de eso, se terminó la carga y la resistencia de CC de la celda de batería se sometió a prueba (descargando con una corriente de 4 C durante 10 s). Luego, la celda de batería se colocó a 130 °C durante 1 hora seguido de someter a prueba la resistencia de CC y calcular la tasa de crecimiento de la resistencia de CC. Luego, la celda de batería se colocó a 130 °C durante 2 h seguido de someter a prueba la resistencia de CC y calcular la tasa de crecimiento de la resistencia de CC.
3.5 Prueba de DCR
La batería secundaria se ajustó al 50 % de SOC con una corriente de 1 C a 25 °C, y se registró el voltaje U1. Luego, se descargó con una corriente de 4 C durante 30 segundos y se registró el voltaje U2. RCD = (U1-U2)/4C.
En la presente solicitud, para facilitar la comparación, se usó como control la DCR del núcleo de la batería en el que el material polimérico solo contenía PVDF no reticulado, y se registró como 100 %, y la DCR de los otros núcleos de la batería y la relación de la misma se calcularon y se registraron.
4. Resultados de la prueba de rendimiento
4.1 Rendimiento de protección (efecto PTC) del revestimiento de seguridad y su efecto en el rendimiento de la batería
Para confirmar el rendimiento de protección del revestimiento de seguridad, se prepararon el correspondiente revestimiento de seguridad, placa de electrodo positivo, placa de electrodo negativo y batería con los materiales y cantidades específicos que se enumeran en la Tabla 1-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Pruebas de rendimiento de la batería".
Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (10 muestras para la prueba de perforación) y se probaron de forma independiente. Los resultados de la prueba finalmente se promediaron y se muestran en las Tablas 1-2 y 1-3. Todos los ejemplos de las tablas 1-1 a la tabla 1-3 se proporcionan como referencia y no son de acuerdo con la presente invención.
En la prueba, la placa de electrodo convencional CPlaca P se preparó con el método descrito en "1.1 Preparación de la placa de electrodo positivo", pero no se proporcionó el revestimiento de seguridad. Es decir, se aplicó directamente un material activo positivo sobre el colector de corriente. La placa de electrodo convencional Cplaca N se preparó de acuerdo con el método descrito en "1.2 Preparación de la placa de electrodo negativo".
Tabla 1-2. Rendimiento de la batería de iones litio
Tabla 1-3. Rendimiento de la batería de iones litio
Los datos de la Tabla 1-1 y la Tabla 1-2 indicaron que el revestimiento de seguridad con PVDF o PVDC como matriz polimérica mejora significativamente el rendimiento de seguridad de la batería durante la penetración de clavos, especialmente en el caso de que se haya añadido una carga inorgánica. El crecimiento de los datos de DCR en la Tabla 1-3 indicaron que el revestimiento de seguridad compuesto por PVDF y un material conductor tenían un efecto PTC, y la adición de la carga inorgánica mejoró significativamente el crecimiento de DCR de la batería a alta temperatura, es decir, el efecto PTC era más notable.
4.2 Efecto del contenido de cada componente contenido en el revestimiento de seguridad
Para estudiar más a fondo el efecto del contenido de cada componente contenido en el revestimiento de seguridad, se prepararon el correspondiente revestimiento de seguridad, placa de electrodo positivo, placa de electrodo negativo y batería con los materiales específicos y las cantidades enumerados en la Tabla 2-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y luego se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Pruebas de rendimiento de la batería". Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (10 muestras para la prueba de punción o prueba de sobrecarga) y se probaron de forma independiente. Los resultados de la prueba finalmente se promediaron y se muestran en la Tabla 2-2. Todos los ejemplos de las Tablas 2-1 a la Tabla 2-2 se proporcionan como referencia y no son de acuerdo con la presente invención.
Tabla 2-2: Rendimiento de las baterías de iones litio
Los datos de la Tabla 2-1 y la Tabla 2-2 muestran que: (1) si el contenido de la carga inorgánica es demasiado bajo, la estabilidad del revestimiento de seguridad no es lo suficientemente alta, por lo que el rendimiento de seguridad de la batería no puede mejorarse completamente; si el contenido de la carga inorgánica es demasiado alto, el contenido de la matriz polimérica es demasiado bajo, de modo que el revestimiento de seguridad no puede ejercer su efecto; (2) el material conductor tiene una gran influencia en la resistencia interna y la polarización de la batería, por lo que afectaría al ciclo de vida de la batería. Cuanto mayor sea el contenido del material conductor, menor será la resistencia interna y la polarización de la batería, por lo que el ciclo de vida será mejor.
Se ha encontrado a través de experimentos que el intervalo del contenido apropiado de cada componente en el revestimiento de seguridad es el siguiente:
el porcentaje en peso de la matriz polimérica es del 35 % en peso al 75 % en peso; y/o
el porcentaje en peso del material conductor es del 5 % al 25 % en peso; y/o
el porcentaje en peso de la carga inorgánica es del 10 % en peso al 60 % en peso.
Siempre que el contenido de cada componente en el revestimiento de seguridad esté dentro del intervalo anterior, se puede lograr el efecto de mejorar la seguridad y el rendimiento eléctrico (por ejemplo, el rendimiento del ciclo) de la batería.
4.3 Efecto del tipo de carga inorgánica en el rendimiento de la batería
Con el fin de estudiar más a fondo el efecto de los materiales en el revestimiento de seguridad sobre el rendimiento de la placa de electrodo y la batería, se prepararon el correspondiente revestimiento de seguridad, placa de electrodo positivo, placa de electrodo negativo y batería con los materiales específicos y las cantidades enumerados en la Tabla 3- 1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y se probaron de acuerdo con el método especificado en "3. Pruebas de rendimiento de la batería". Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (10 muestras para la prueba de punción) y se probaron de forma independiente. Los resultados de la prueba finalmente se promediaron y se muestran en la Tabla 3-2. Todos los ejemplos en las Tablas 3-1 a la Tabla 3-2 se proporcionan como referencia y no son de acuerdo con la presente invención.
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Tabla 3-2: Rendimiento de las baterías de iones litio
Los datos de las Tablas 3-1 y 3-2 mostraron que, en comparación con otros materiales (como la alúmina), el material electroquímicamente activo mejoró significativamente el rendimiento de seguridad de sobrecarga de la batería. Además, el material electroquímicamente activo modificado con revestimiento de carbono mejoró aún más el ciclo de vida de la batería.
4.4 Efecto de la reticulación en el rendimiento de la placa y la batería.
El correspondiente revestimiento de seguridad, placa de electrodo positivo, placa de electrodo negativo y batería se prepararon con los materiales y las cantidades específicos enumerados en la Tabla 4-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos anteriormente, y se probaron de acuerdo con el método especificado para estudiar el efecto de la reticulación en el agrietamiento del revestimiento y DCR. Las placas 2-51,2-57 y la batería 52 de las tablas 4-1 y 4-2 son ejemplos comparativos.
En el caso donde la velocidad de revestimiento de la capa de material activo positivo fuera de 50 m/min, la matriz polimérica de la placa de electrodo 2-51 no se reticuló al agregar un agente de reticulación y, por lo tanto, hubo un agrietamiento fuerte en la placa de electrodo. La adición de un agente de reticulación tuvo un efecto significativo en la mejora del agrietamiento de la placa de electrodo. No se produjeron agrietamientos en la placa de electrodo 2-53 a la placa de electrodo 2-56. Se realizaron experimentos similares para PVDC (placas de electrodo 2-57 y 2-58) y los resultados fueron similares. Puede observarse que la adición del agente de reticulación eliminó significativamente el agrietamiento del revestimiento de la placa de electrodo.
Tabla 4-2: Rendimiento de la batería de iones litio
Para la placa de electrodo 2-51, la matriz polimérica no se reticuló al añadir un agente de reticulación y, por lo tanto, la matriz polimérica se hinchó mucho en el electrolito, lo que dio como resultado una DCR grande. La adición del agente de reticulación redujo el hinchamiento de la matriz polimérica en el electrolito y tuvo un efecto significativo en la reducción de la DCR. A partir de los resultados anteriores, se confirmó que la adición del agente de reticulación redujo significativamente la DCR de la batería.
Además, los datos anteriores indicaron que PVDF/PVDC puede usarse como matriz polimérica de la capa PTC independientemente de la reticulación o no, y la batería obtenida tuvo un alto rendimiento de seguridad en el que el resultado de la prueba de punción es excelente, lo que indicó que el tratamiento de reticulación no afectó de manera adversa al efecto protector del revestimiento de seguridad. Además, en comparación con el PVDC/PVDF no reticulado, el tratamiento de reticulación mejoró el agrietamiento de la placa de electrodo, desde un agrietamiento fuerte hasta la ausencia de agrietamiento o un agrietamiento leve. El tratamiento de reticulación puede reducir el hinchamiento de la matriz polimérica en el electrolito, reduciendo de ese modo la DCR entre un 15 % y un 25 %, mejorando así las propiedades eléctricas de la batería.
4.5 Efecto de la relación de la matriz polimérica y el material conductor en el rendimiento de la batería
Con el fin de estudiar más a fondo el efecto de la relación de la matriz polimérica y el material conductor en el rendimiento de la placa y la batería, se prepararon las correspondientes placas de electrodo positivo, placas de electrodo negativo y baterías con los materiales y cantidades específicos enumerados en la Tabla 5-1 a continuación de acuerdo con los métodos y procedimientos descritos en "1. Método de preparación", y se probaron de acuerdo con el método especificado "3. Pruebas de rendimiento de la batería".
Para garantizar la precisión de los datos, se prepararon 4 muestras para cada batería (10 muestras para la prueba de punción) y se probaron de forma independiente. Los resultados de la prueba finalmente se promediaron, los cuales se muestran en la Tabla 5-2. Todos los ejemplos de las tablas 5-1 a 5-2 se proporcionan como referencia y no son de acuerdo con la presente invención.
Tabla 5-2: Rendimiento de la batería de iones litio
Los datos de las Tablas 5-1 y 5-2 mostraron que la relación entre el material conductor y la matriz polimérica es importante para el correcto funcionamiento del revestimiento de seguridad. Cuando la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor era 2 o más, el revestimiento de seguridad funcionó correctamente en el que el efecto PTC fue significativo y todas las muestras aprobaron la prueba de punción. Cuando la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor era 2 o menos, el contenido relativo de la matriz polimérica era bajo, de modo que las rebabas de aluminio no se cubrieron por completo y no todas las muestras aprobaron la prueba de punción.
Cuando la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor era mayor a 8, aunque todas las muestras aprobaron la prueba de punción, las baterías mostraron un rendimiento de ciclo significativamente deteriorado debido a la mala conductividad del revestimiento de seguridad y su rendimiento de ciclo era de solo 900 ciclos a temperatura ambiente. Preferiblemente, la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor era 3 o más y 8 o menos.
Los expertos en la técnica entenderán que los ejemplos de aplicación anteriores de la placa de electrodo de la presente solicitud son solo a modo de ejemplo para usarse con una batería de litio, pero la placa de electrodo de la presente solicitud también se puede aplicar a otros tipos de baterías o dispositivos electroquímicos, y todavía puede producir un buen efecto técnico de la presente solicitud.
Será evidente para los expertos en la técnica que la presente solicitud puede modificarse y variarse de acuerdo con las enseñanzas anteriores. En consecuencia, la presente solicitud no se limita a las realizaciones específicas divulgadas y descritas anteriormente, y se pretende que las modificaciones y variaciones de la presente solicitud se incluyan dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente solicitud. Además, aunque se utiliza cierta terminología específica en esta memoria descriptiva, estos términos son solo para fines ilustrativos y no pretenden limitar la presente solicitud de ninguna manera.
Claims (12)
1. Una placa de electrodo positivo que comprende un colector de corriente (10), una capa de material activo positivo (14) y un revestimiento de seguridad dispuesto entre el colector de corriente (10) y la capa de material activo positivo (14), comprendiendo el revestimiento de seguridad (12) una matriz polimérica, un material conductor y una carga inorgánica, en donde la matriz polimérica es poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada y una relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor es 2 o más;
en donde la matriz polimérica es poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada que tiene una estructura reticulada mediante un tratamiento de reticulación, el tratamiento de reticulación se logra mediante la introducción de un activador y un agente de reticulación, y el agente de reticulación se selecciona de al menos uno de poliisocianatos, poliaminas, polioles, glicidil éteres, sustancias inorgánicas, glioxal, aziridina, compuestos etilénicamente insaturados, organosilicios, ácidos bencenosulfónicos, peróxidos orgánicos y compuestos orgánicos metálicos;
en donde el papel del activador es eliminar HF o HCl de la poliolefina fluorada y/o poliolefina clorada para formar un doble enlace C=C y el papel del agente de reticulación es reticular el doble enlace C=C;
en donde el material conductor se selecciona de al menos uno de un material conductor a base de carbono, un material metálico conductor y un material polimérico conductor; y la carga inorgánica se selecciona de al menos uno de óxidos metálicos, óxidos no metálicos, carburos metálicos, carburos no metálicos y sales inorgánicas, todos opcionalmente modificados con al menos uno de un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor o un revestimiento de polímero conductor; y
en donde en el revestimiento de seguridad (12), en relación con el peso total de la carga inorgánica, la matriz polimérica y el material conductor,
el porcentaje en peso de la carga inorgánica es del 10 % en peso al 60 % en peso; y/o
el porcentaje en peso de la matriz polimérica es del 35 % en peso al 75 % en peso; y/o
el porcentaje en peso del material conductor es del 5 % en peso al 25 % en peso.
2. La placa de electrodo positivo según la reivindicación 1, en donde la matriz polimérica del revestimiento de seguridad (12) se selecciona de al menos uno de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), PVDF modificado con ácido carboxílico, PVDF modificado con ácido acrílico, poli(cloruro de vinilideno) (PVDC), PVDC modificado con ácido carboxílico, PVDC modificado con ácido acrílico, copolímeros de PVDF y copolímeros de PVDC.
3. La placa de electrodo positivo según la reivindicación 1 o 2, en donde
el material conductor a base de carbono se selecciona de al menos uno de negro de carbón conductor, negro de acetileno, grafito, grafeno, nanotubos de carbono y nanofibras de carbono;
el material metálico conductor se selecciona de al menos uno de polvo de Al, polvo de Ni y polvo de oro; y/o
el material de polímero conductor se selecciona de al menos uno de politiofeno conductor, polipirrol conductor y polianilina conductora.
4. La placa de electrodo positivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde
la carga inorgánica del revestimiento de seguridad (12) es al menos uno de óxido de magnesio, óxido de aluminio, dióxido de titanio, óxido de zirconio, dióxido de silicio, carburo de silicio, carburo de boro, carbonato de calcio, silicato de aluminio, silicato de calcio, titanato de potasio, sulfato de bario, óxido de litio y cobalto, óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto, óxido de litio, níquel, manganeso y aluminio, fosfato de litio y hierro, fosfato de litio y vanadio, fosfato de litio y cobalto, fosfato de litio y manganeso, fosfato de litio, manganeso y hierro, silicato de litio y hierro, silicato de litio y vanadio, silicato de litio y cobalto, silicato de litio y manganeso, óxido de litio y manganeso de tipo espinela, óxido de litio, níquel y manganeso de tipo espinela y titanato de litio, todos opcionalmente modificados con un revestimiento de carbono conductor, un revestimiento de metal conductor o un revestimiento de polímero conductor;
la carga inorgánica tiene un diámetro de partícula promedio D de 100 nm < D < 10 pm tal como se mide mediante dispersión en un medio dispersante y medición con un analizador de tamaño de partícula láser Malvern MS2000 5 veces seguido de un promedio en pm, y/o
la carga inorgánica tiene un área de superficie específica (BET) de no más de 500 m2/g tal como se mide con un probador de superficie específica Quadrasorb SI 5 veces seguido de un promedio en unidades de m2/g.
5. La placa de electrodo positivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde en el revestimiento de seguridad (12), en relación con el peso total de la carga inorgánica, la matriz polimérica y el material conductor,
el porcentaje en peso de la carga inorgánica es del 10 % en peso al 60 % en peso;
el porcentaje en peso de la matriz polimérica es del 35 % en peso al 75 % en peso; y
el porcentaje en peso del material conductor es del 5 % en peso al 25 % en peso.
6. La placa de electrodo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la relación en peso de la matriz polimérica con respecto al material conductor es 3 o más y 8 o menos.
7. La placa de electrodo positivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el colector de corriente (10) tiene un espesor de 4 a 16 micrómetros y/o el colector de corriente (10) tiene un alargamiento a la rotura 6 del 0.8 %<6 <4 % tal como se mide tomando dos muestras que tienen una longitud de 200 mm y una anchura de 15 mm del colector de corriente (10), luego montando la muestra en una máquina de tracción y estirándola a 50 mm/min, promediando dos resultados de prueba, registrando la longitud inicial L0, y arrancando la máquina de tracción hasta que la muestra se rompe y leyendo un desplazamiento L1 de la muestra en la rotura de la máquina de tracción, alargamiento a la rotura = (L1-L0)/L0 * 100%.
8. La placa de electrodo positivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el revestimiento de seguridad (12) tiene un espesor H de 1 pm < H < 20 pm, preferiblemente 3 pm < H < 10 pm.
9. Un dispositivo electroquímico que comprende la placa de electrodo positivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que es un condensador, una batería primaria o una batería secundaria, preferiblemente una batería de iones litio.
10. Un módulo de batería (4) que comprende la batería como se describe en la reivindicación 9.
11. Un paquete de batería (1) que comprende el módulo de batería (4) según la reivindicación 10.
12. Un dispositivo que comprende la batería como se describe en la reivindicación 9, en donde la batería se usa como una fuente de energía del dispositivo; preferiblemente, el dispositivo comprende un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico híbrido enchufable, una bicicleta eléctrica, un scooter eléctrico, un carrito de golf eléctrico, un camión eléctrico, un barco eléctrico o un sistema de almacenamiento de energía.
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