ES2962470T3 - Separador sin sustrato de separador y dispositivo electroquímico que comprende el mismo - Google Patents
Separador sin sustrato de separador y dispositivo electroquímico que comprende el mismo Download PDFInfo
- Publication number
- ES2962470T3 ES2962470T3 ES18872529T ES18872529T ES2962470T3 ES 2962470 T3 ES2962470 T3 ES 2962470T3 ES 18872529 T ES18872529 T ES 18872529T ES 18872529 T ES18872529 T ES 18872529T ES 2962470 T3 ES2962470 T3 ES 2962470T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- separator
- inorganic particles
- cross
- peroxydicarbonate
- linking agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- -1 poly(vinylidene fluoride) Polymers 0.000 claims description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 23
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 claims description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WYGWHHGCAGTUCH-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-cyano-4-methylpentan-2-yl)diazenyl]-2,4-dimethylpentanenitrile Chemical compound CC(C)CC(C)(C#N)N=NC(C)(C#N)CC(C)C WYGWHHGCAGTUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N Lauroyl peroxide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCCCC YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001218 Pullulan Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004373 Pullulan Substances 0.000 claims description 4
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000019423 pullulan Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 claims description 4
- KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 1-acetyl-5-bromo-2h-indol-3-one Chemical compound BrC1=CC=C2N(C(=O)C)CC(=O)C2=C1 KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XCKPLVGWGCWOMD-YYEYMFTQSA-N 3-[[(2r,3r,4s,5r,6r)-6-[(2s,3s,4r,5r)-3,4-bis(2-cyanoethoxy)-2,5-bis(2-cyanoethoxymethyl)oxolan-2-yl]oxy-3,4,5-tris(2-cyanoethoxy)oxan-2-yl]methoxy]propanenitrile Chemical compound N#CCCO[C@H]1[C@H](OCCC#N)[C@@H](COCCC#N)O[C@@]1(COCCC#N)O[C@@H]1[C@H](OCCC#N)[C@@H](OCCC#N)[C@H](OCCC#N)[C@@H](COCCC#N)O1 XCKPLVGWGCWOMD-YYEYMFTQSA-N 0.000 claims description 3
- 229920008347 Cellulose acetate propionate Polymers 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 3
- DDMBAIHCDCYZAG-UHFFFAOYSA-N butyl 7,7-dimethyloctaneperoxoate Chemical compound CCCCOOC(=O)CCCCCC(C)(C)C DDMBAIHCDCYZAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 3
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 3
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- XNVODLNGNFFOBT-UHFFFAOYSA-N (4-butylcyclohexyl) carboxyoxy carbonate Chemical compound CCCCC1CCC(CC1)OC(=O)OOC(=O)O XNVODLNGNFFOBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019483 (LiAlTiP)xOy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LTKRLZOWPZIKOF-UHFFFAOYSA-N 2,3,3-trimethylpentan-2-yl 7,7-dimethyloctaneperoxoate Chemical compound CCC(C)(C)C(C)(C)OOC(=O)CCCCCC(C)(C)C LTKRLZOWPZIKOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AVTLBBWTUPQRAY-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanobutan-2-yldiazenyl)-2-methylbutanenitrile Chemical compound CCC(C)(C#N)N=NC(C)(CC)C#N AVTLBBWTUPQRAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PFHOSZAOXCYAGJ-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-cyano-4-methoxy-4-methylpentan-2-yl)diazenyl]-4-methoxy-2,4-dimethylpentanenitrile Chemical compound COC(C)(C)CC(C)(C#N)N=NC(C)(C#N)CC(C)(C)OC PFHOSZAOXCYAGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FVAIEHAPKZFAGH-UHFFFAOYSA-N 6,6-dimethylheptanoyl 6,6-dimethylheptaneperoxoate Chemical compound CC(CCCCC(=O)OOC(CCCCC(C)(C)C)=O)(C)C FVAIEHAPKZFAGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910016838 LixGeyPzSw Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910014900 LixPySz Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910014627 LixSiySz Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MKGYHFFYERNDHK-UHFFFAOYSA-K P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Li+] Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Li+] MKGYHFFYERNDHK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- ZGPBOPXFOJBLIV-UHFFFAOYSA-N butoxycarbonyloxy butyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OOC(=O)OCCCC ZGPBOPXFOJBLIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DTGWMJJKPLJKQD-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CCCCOOC(=O)C(C)(C)C DTGWMJJKPLJKQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IWLCIQCJWCCILW-UHFFFAOYSA-N carboxyoxy 3-methoxybutyl carbonate Chemical compound COC(C)CCOC(=O)OOC(O)=O IWLCIQCJWCCILW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UPDZRIPMRHNKPZ-UHFFFAOYSA-N carboxyoxy 4,4-dimethoxybutyl carbonate Chemical compound COC(OC)CCCOC(=O)OOC(O)=O UPDZRIPMRHNKPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DZHRPMWFJNBPLH-UHFFFAOYSA-N carboxyoxy 6,6-diethoxyhexyl carbonate Chemical compound CCOC(OCC)CCCCCOC(=O)OOC(O)=O DZHRPMWFJNBPLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IBRAHAYHUASIEH-UHFFFAOYSA-N carboxyoxy hexyl carbonate Chemical compound CCCCCCOC(=O)OOC(O)=O IBRAHAYHUASIEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HKQOBOMRSSHSTC-UHFFFAOYSA-N cellulose acetate Chemical compound OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(CO)OC(O)C(O)C1O.CC(=O)OCC1OC(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C1OC1C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(COC(C)=O)O1.CCC(=O)OCC1OC(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C1OC1C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(COC(=O)CC)O1 HKQOBOMRSSHSTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XJOBOFWTZOKMOH-UHFFFAOYSA-N decanoyl decaneperoxoate Chemical compound CCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCC XJOBOFWTZOKMOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QWVBGCWRHHXMRM-UHFFFAOYSA-N hexadecoxycarbonyloxy hexadecyl carbonate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)OOC(=O)OCCCCCCCCCCCCCCCC QWVBGCWRHHXMRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MEVZGMVQVYWRNH-UHFFFAOYSA-N hexyl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CCCCCCOOC(=O)C(C)(C)C MEVZGMVQVYWRNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 229910000659 lithium lanthanum titanates (LLT) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- WPPLKRDOKPISSC-UHFFFAOYSA-N pentyl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CCCCCOOC(=O)C(C)(C)C WPPLKRDOKPISSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl propan-2-yloxycarbonyloxy carbonate Chemical compound CC(C)OC(=O)OOC(=O)OC(C)C BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OPQYOFWUFGEMRZ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C(C)(C)C OPQYOFWUFGEMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VNJISVYSDHJQFR-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 4,4-dimethylpentaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)CCC(=O)OOC(C)(C)C VNJISVYSDHJQFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CSKKAINPUYTTRW-UHFFFAOYSA-N tetradecoxycarbonyloxy tetradecyl carbonate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCOC(=O)OOC(=O)OCCCCCCCCCCCCCC CSKKAINPUYTTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910020294 Pb(Zr,Ti)O3 Inorganic materials 0.000 claims 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- BEQKKZICTDFVMG-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,6-pentaoxepane-5,7-dione Chemical compound O=C1OOOOC(=O)O1 BEQKKZICTDFVMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910018413 LixAlyTiz(PO4)3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910016983 LixLayTiO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910014694 LixTiy(PO4)3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910004243 O3-PbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910004293 O3—PbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- UWHSBQHWBVJPLR-UHFFFAOYSA-E P(=O)([O-])([O-])[O-].[Li+].[Li+].[Al+3].[Ti+4].P(=O)([O-])([O-])[O-].P(=O)([O-])([O-])[O-] Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Li+].[Li+].[Al+3].[Ti+4].P(=O)([O-])([O-])[O-].P(=O)([O-])([O-])[O-] UWHSBQHWBVJPLR-UHFFFAOYSA-E 0.000 claims 1
- PPVYRCKAOVCGRJ-UHFFFAOYSA-K P(=S)([O-])([O-])[O-].[Ge+2].[Li+] Chemical compound P(=S)([O-])([O-])[O-].[Ge+2].[Li+] PPVYRCKAOVCGRJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 229910020343 SiS2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims 1
- LQKBKHFGCGFBAF-UHFFFAOYSA-N butyl carboxyoxy carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OOC(O)=O LQKBKHFGCGFBAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N caproic acid ethyl ester Natural products CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- DBUPOCYLUHVFHU-UHFFFAOYSA-N carboxyoxy 2,2-diethoxyethyl carbonate Chemical compound CCOC(OCC)COC(=O)OOC(O)=O DBUPOCYLUHVFHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims 1
- IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N lithium nitride Chemical compound [Li]N([Li])[Li] IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims 1
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical group CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 abstract description 11
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 19
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 18
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 17
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 10
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910002706 AlOOH Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 3
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017089 AlO(OH) Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- MUOYRBYBTJDAOT-UHFFFAOYSA-N 2,4,4-trimethylpentan-2-yl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)CC(C)(C)OOC(=O)C(C)(C)C MUOYRBYBTJDAOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFXDUNDBQDXPQZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-yl 2-ethylhexaneperoxoate Chemical compound CCCCC(CC)C(=O)OOC(C)(C)CC IFXDUNDBQDXPQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUPWEGAONCOIFJ-UHFFFAOYSA-N CCCCC(CC)COC(=O)OOC(O)=O Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)OOC(O)=O UUPWEGAONCOIFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588731 Hafnia Species 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007969 Li-Co-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016599 LixFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006555 Li—Co—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDDVNKWVBSLTMB-UHFFFAOYSA-N [Cu]=O.[Li] Chemical compound [Cu]=O.[Li] QDDVNKWVBSLTMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K aluminum;lithium;titanium(4+);phosphate Chemical compound [Li+].[Al+3].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001680 bayerite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001648 diaspore Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- YPVDWEHVCUBACK-UHFFFAOYSA-N propoxycarbonyloxy propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OOC(=O)OCCC YPVDWEHVCUBACK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-K thiophosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=S RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical group 0.000 description 1
- BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N trilithium;azanide Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[NH2-] BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
- H01M50/406—Moulding; Embossing; Cutting
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
La presente invención se refiere a un separador para un dispositivo electroquímico para asegurar el aislamiento eléctrico entre un ánodo y un cátodo, en donde el separador para un dispositivo electroquímico no comprende un sustrato de poliolefina sino que comprende partículas inorgánicas, un aglutinante para la unión entre las partículas inorgánicas, y un agente reticulante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Separador sin sustrato de separador y dispositivo electroquímico que comprende el mismo
Campo técnico
La presente invención se refiere a un separador que no tiene sustrato de separador y a un dispositivo electroquímico que incluye el mismo, y más particularmente se refiere a un separador que no incluye ningún sustrato e incluye partículas inorgánicas, un aglutinante para el acoplamiento entre las partículas inorgánicas, y un agente de reticulación reticulado.
Antecedentes de la técnica
Se están realizando investigaciones sobre técnicas para generar diversos tipos de energía, tal como la energía nuclear, la energía solar, la energía eólica y la energía mareomotriz. También se están realizando investigaciones sobre baterías para un uso más eficiente de la energía generada usando tales técnicas.
Con el abrupto crecimiento de los mercados relacionados con los dispositivos móviles, ha aumentado la demanda de baterías secundarias de litio. Las baterías secundarias de litio también se han usado como fuente de alimentación para vehículos eléctricos (VE) y vehículos eléctricos híbridos (VEH).
Una batería secundaria de litio está configurada de modo que un conjunto de electrodos que tiene una estructura de electrodo positivo / separador / electrodo negativo, que puede cargarse y descargase, se monta en una carcasa de batería. Cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo se fabrica aplicando una suspensión que incluye un material activo de electrodo a una superficie o ambas superficies de un colector de corriente metálico, secando la suspensión y laminando el colector de corriente metálico que tiene la suspensión seca aplicada sobre el mismo. El separador es uno de los factores más importantes que afectan al rendimiento y la vida útil de una batería secundaria. Es necesario que el separador aísle eléctricamente el electrodo positivo y el electrodo negativo entre sí y presente una alta permeabilidad a los iones de modo que una disolución de electrolito pueda pasar a través del separador. Además, el separador requiere alta resistencia mecánica y estabilidad a alta temperatura.
Un separador convencional que incluye un sustrato de separador y una capa de recubrimiento inorgánica tiene el problema de que la fuerza de adhesión entre el separador y un electrodo es baja, por lo que el separador y el electrodo están separados localmente entre sí o se forman arrugas en la superficie de contacto entre el separador y el electrodo. La poliolefina, que se usa como sustrato de separador, tiene el problema de que la poliolefina se funde a alta temperatura.
Para resolver de manera fundamental estos problemas, se ha propuesto un nuevo separador que incluye una capa de recubrimiento inorgánica sola sin ningún sustrato de separador de poliolefina. Sin embargo, el nuevo separador tiene el problema de que el separador presenta un aislamiento eléctrico muy bajo, por lo que se produce fácilmente un cortocircuito en una batería. Además, el separador se desgarra fácilmente debido a la baja fuerza de tracción y el bajo alargamiento del mismo. Como resultado, se produce fácilmente un cortocircuito a microescala en un conjunto de electrodos.
El documento de patente 1 divulga un separador constituido por una capa polimérica microporosa que incluye boehmita de aluminio orgánicamente reformada y un polímero orgánico. Sin embargo, este documento de patente no sugiere una solución concreta disolución para aumentar la resistencia del separador.
El documento no de patente 1 divulga la reticulación de PVdF-HFP/PEGDMA (dimetacrilato de polietilenglicol) como método para aumentar la resistencia del nuevo separador mencionado anteriormente. Sin embargo, en el documento no de patente 1, los materiales especificados anteriormente no se aplican al separador, sino que se aplican sólo a una disolución de electrolito polimérico.
El documento no de patente 2 divulga un separador para baterías secundarias de litio, fabricado de nanopartículas de boehmita y polímero de poli(fluoruro de vinilideno). Sin embargo, cabe destacar que este separador no es adecuado para una celda de batería de alta tensión.
El documento no de patente 3 divulga una película cerámica porosa a base de aluminato de magnesio como separador para baterías secundarias de litio que presenta alta flexibilidad y estabilidad térmica. Sin embargo, este documento no de patente no divulga un método concreto para aumentar la resistencia del separador.
Es decir, aún no se ha sugerido una tecnología que sea capaz de proporcionar un separador que no tenga ningún sustrato de poliolefina, en el que el separador presente alta estabilidad en un entorno a alta temperatura, alto aislamiento y estabilidad dimensional mejorada, resolviendo de ese modo los problemas anteriores.
Documentos de la técnica anterior
(Documento de patente 1) Patente registrada estadounidense n.° 8883354
(Documento no de patente 1) Thermal shutdown behavior of PVdF-HFP-based polymer electrolytes comprising heat sensitive cross linkable oligomers, J. Power Sources 144, 2005
(Documento no de patente 2) Boehmite-based ceramic separator for lithium-ion batteries, Journal of Applied Electrochemistry, 2016, 69
(Documento no de patente 3) Thin, flexible and thermally stable ceramic membranes as separator for lithium-ion batteries, Journal of Membrane Science, 2014, 103
El documento KR 10-2017-0025434 A divulga un separador que comprende una base porosa y una capa porosa resistente al calor formada sobre uno o ambos lados de la base. La capa porosa resistente al calor incluye un aglutinante reticulado y partículas inorgánicas.
El documento US 2016/0056438 A1 divulga un separador que comprende un sustrato poroso y una capa de recubrimiento porosa que comprende un aglutinante reticulado y partículas inorgánicas.
El documento US 9.034.522 B2 divulga un electrolito polimérico sólido que comprende una matriz polimérica formada por un agente de fotorreticulación curado, partículas inorgánicas distribuidas en la matriz polimérica, y una sal de litio y un disolvente orgánico impregnados entre la matriz polimérica y las partículas inorgánicas.
El documento US 2013/0280584 A1 divulga un separador que comprende un sustrato y una membrana porosa apilada sobre el mismo que se forma a partir de una suspensión que comprende partículas inorgánicas aislantes que tienen un grupo funcional superficial y un aglutinante que puede reticularse con el grupo funcional superficial.
Divulgación
Problema técnico
Un objeto de la presente invención es proporcionar una tecnología que sea capaz de impedir la aparición de un cortocircuito en una batería debido al daño a un separador, y un separador al que se aplica la tecnología. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un separador que tenga mayor resistencia a la tracción y alargamiento que un separador convencional al tiempo que tenga un aislamiento correspondiente al aislamiento del separador convencional.
Solución técnica
La invención se refiere a un separador para un dispositivo electroquímico, configurado para garantizar el aislamiento eléctrico entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, no comprendiendo el separador ningún sustrato y comprendiendo partículas inorgánicas, un aglutinante para el acoplamiento entre las partículas inorgánicas, y un agente de reticulación reticulado;
en el que el aglutinante es al menos uno de poli(fluoruro de vinilideno), poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno, poli(fluoruro de vinilideno)-tricloroetileno, poli(fluoruro de vinilideno)-clorotrifluoroetileno, poli(metacrilato de metilo), poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, poli(acetato de vinilo), copolímero de etileno-acetato de vinilo, poli(óxido de etileno), acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, acetato-propionato de celulosa, cianoetilpululano, cianoetil-poli(alcohol vinílico), cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, carboximetilcelulosa, copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho fluorado y poliimida; y
en el que el agente de reticulación es un material polimérico representado por la fórmula química 1 ó 2: Fórmula química 1
en la fórmula química 1, x es un número entero de 1 a 100, y es un número entero de 0 a 30, z es un número entero de 1 a 1.000, el peso molecular promedio en peso del polímero es de 1.000 a 100.000, y p es una variable dependiente de los mismos;
Fórmula química 2
en la fórmula química 2, a y c son cada uno un número entero de 1 a 30, b es un número entero de 1 a 1.000, el peso molecular promedio en peso del polímero es de 1.000 a 100.000, y d es una variable dependiente de los mismos.
En comparación con un separador convencional, el separador según la presente invención no incluye ningún sustrato de separador a base de poliolefina. El separador convencional incluye un sustrato de separador a base de poliolefina, en cuya al menos una superficie se aplica una capa inorgánica que incluye un material inorgánico y un aglutinante. En la presente invención, el separador no incluye ningún sustrato de separador, y está fabricado de materiales que constituyen una capa inorgánica.
Existe un separador que incluye una capa inorgánica sola como separador, similar al separador según la presente invención. La resistencia global del separador convencional es baja, puesto que el separador no incluye ningún sustrato de separador de poliolefina. En el caso en el que se fabrica un conjunto de electrodos usando un separador que tiene baja resistencia, puede dañarse el separador, por lo que puede producirse un cortocircuito.
En la presente invención, el agente de reticulación reacciona a una temperatura específica para formar una estructura con forma de red tridimensional. La densidad del separador aumenta debido a las características de la estructura con forma de red, por lo que se mejoran las propiedades físicas, particularmente la rigidez, y la estabilidad dimensional del separador. Por consiguiente, es posible proporcionar un separador que tiene una resistencia reducida.
En el caso en el que se inyecta un iniciador, la estructura con forma de red tridimensional se vuelve más rígida, por lo que se aumenta la resistencia a la tracción del separador mientras que se mantiene la estabilidad dimensional del separador. Como resultado, se reduce la probabilidad de daño al separador.
En la presente invención, es posible impedir al máximo la aparición de un cortocircuito a microescala en un dispositivo electroquímico debido al desgarro del separador durante la fabricación del dispositivo electroquímico. Además, se reduce el hinchamiento del separador debido a la disolución de electrolito, por lo que es posible impedir que el separador se arrugue debido al hinchamiento del separador cuando el separador se impregna con la disolución de electrolito.
a) Partículas inorgánicas
En el separador según la presente invención, las partículas inorgánicas pueden formar espacios vacíos entre las partículas inorgánicas, y pueden formar de ese modo microporos y mantener una forma física como espaciador. Las características físicas de las partículas inorgánicas, que se usan en el separador, no cambian generalmente a una temperatura de 200 °C o más.
Las partículas inorgánicas no están particularmente restringidas, siempre que las partículas inorgánicas sean electroquímicamente estables. Es decir, las partículas inorgánicas que pueden usarse en la presente invención no están particularmente restringidas siempre que las partículas inorgánicas no se oxiden y/o reduzcan dentro del intervalo de tensión de funcionamiento (por ejemplo, de 0 a 5 V basado en Li/Li+) de una batería a la que se aplican las partículas inorgánicas. En el caso en el que se usan las partículas inorgánicas que tienen alta capacidad de transferencia de iones de electrolito, es posible mejorar el rendimiento de un dispositivo electroquímico. Por consiguiente, es preferible que la capacidad de transferencia de iones de electrolito de las partículas inorgánicas sea tan alta como sea posible. En el caso en el que las partículas inorgánicas tienen alta densidad, puede resultar difícil dispersar las partículas inorgánicas en el momento de formar el separador, y puede aumentar el peso de la batería en el momento de fabricar la batería. Por estos motivos, es preferible que la densidad de las partículas inorgánicas sea baja. En el caso en el que las partículas inorgánicas tienen alta permitividad, puede aumentar el grado de disociación de la sal de electrolito, tal como sal de litio, en un electrolito líquido, mejorando de ese modo la conductividad iónica de la disolución de electrolito.
Por los motivos descritos anteriormente, las partículas inorgánicas pueden ser partículas inorgánicas altamente dieléctricas que tienen una constante dieléctrica de 1 o más, preferiblemente 10 o más, partículas inorgánicas que tienen piezoelectricidad, partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio, alúmina hidratada, o una mezcla de dos o más de las mismas.
Los ejemplos de las partículas inorgánicas que tienen una constante dieléctrica de 1 o más incluyen SrTiO<3>, SnO<2>, CeO<2>, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO<2>, Y<2>O<3>, AhO<3>, TO<2>, SiC, o una mezcla de los mismos. Sin embargo, la presente invención no se limita a los mismos.
Las partículas inorgánicas que tienen piezoelectricidad son un material que no es conductor a presión normal, pero cuando se aplica una determinada presión al mismo, presenta conductividad debido a un cambio en la estructura interna del mismo. Las partículas inorgánicas tienen un alto valor dieléctrico, por ejemplo, una constante dieléctrica de 100 o más. Cuando las partículas inorgánicas se tensionan o comprimen con una determinada presión, se generan cargas eléctricas. Una cara se carga como polo positivo y la otra cara se carga como polo negativo, por lo que se genera una diferencia de potencial entre las dos caras.
En el caso en el que usan las partículas inorgánicas que tienen las características mencionadas anteriormente, puede producirse un cortocircuito en ambos electrodos en el caso de un impacto externo, tal como un aplastamiento local o un impacto con un clavo. En este momento, sin embargo, el electrodo positivo y el electrodo negativo pueden no estar directamente en contacto entre sí debido a las partículas inorgánicas recubiertas sobre el separador, y pueden producirse diferencias de potencial en las partículas debido a la piezoelectricidad de las partículas inorgánicas. Por consiguiente, se logra la migración de electrones, concretamente, un flujo de corriente fino, entre los dos electrodos, por lo que se reduce de manera gradual la tensión de la batería y, por tanto, puede mejorarse la estabilidad de la batería.
Los ejemplos de las partículas inorgánicas que tienen piezoelectricidad incluyen BaTiO<3>, Pb(Zr,Ti)O<3>(PZT), Pb<1>-xLaxZr-i-yTiyO<3>(PL<z>T), Pb(Mg-i</3>Nb<2/3>)O<3>-PbTiO<3>(PMN-P<t>), hafnia (HfO<2>), y una mezcla de los mismos. Sin embargo, la presente invención no se limita a los mismos.
Las partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio son partículas inorgánicas que contienen elementos de litio y transportan iones de litio sin almacenar litio. Las partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio pueden transferir y transportar iones de litio debido a una clase de defecto presente en la estructura de la partícula. Por consiguiente, puede mejorarse la conductividad iónica del litio en la batería y, por tanto, puede mejorarse el rendimiento de la batería.
Los ejemplos de las partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio incluyen fosfato de litio (Li<3>PO<4>), fosfato de litio-titanio (LixTiy(PO<4>)<3>, donde 0<x<2 y 0<y<3), fosfato de litio-aluminio-titanio (LixAlyTiz(PO<4>)<3>, donde 0<x<2, 0<y<1 y 0<z<3), vidrio a base de (LiAlTiP)xOy (donde 0<x<4 y 0<y<13) tal como 14Li2O-9AhO3-38TiO2-39P2O5, titanato de litio-lantano (LixLayTiO<3>, donde 0<x<2 y 0<y<3), tiofosfato de litiogermanio (LixGeyPzSw, donde 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1 y 0<w<5) tal como Li<3,25>Ge<0,25>P<0,75>S<4>, nitruro de litio (LixNy, donde 0<x<4 y 0<y<2) tal como Li<3>N, vidrio a base de SiS<2>(LixSiySz, donde 0<x<3, 0<y<2 y 0<z<4) tal como Li<3>PO<4>-Li<2>S-SiS<2>, vidrio a base de P<2>S<5>(LixPySz, donde 0<x<3, 0<y<3 y 0<z<7) tal como LiI-Li<2>S-P<2>S<5>, y una mezcla de los mismos. Sin embargo, la presente invención no se limita a los mismos.
La alúmina hidratada puede clasificarse como alúmina hidratada cristalina o alúmina hidratada de tipo gel en función del método de fabricación de la misma. Los ejemplos de la alúmina hidratada cristalina incluyen gibbsita y-Al(OH)<3>, bayerita Al(OH)<3>, diáspora a-AlOOH y boehmita y-AlOOH, y la alúmina hidratada de tipo gel puede ser hidróxido de aluminio, que se prepara depositando una disolución acuosa que contiene iones de aluminio usando amoníaco. Preferiblemente, puede usarse boehmita y-AlOOH como alúmina hidratada de tipo gel.
En el caso en el que se usan juntas las partículas inorgánicas que tienen alta permitividad, las partículas inorgánicas que tienen piezoelectricidad, las partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio y la alúmina hidratada, pueden mejorarse adicionalmente los efectos obtenidos a través de estos componentes.
El tamaño de cada una de las partículas inorgánicas no está particularmente restringido. Sin embargo, para formar una película que tenga un grosor uniforme y para lograr una porosidad adecuada, cada una de las partículas inorgánicas puede tener un tamaño de 0,001 |im a 10 |im. En el caso en el que el tamaño de cada una de las partículas inorgánicas es de menos de 0,001 |im, se reduce la dispersabilidad, por lo que resulta difícil ajustar las propiedades físicas del separador. En el caso en el que el tamaño de cada una de las partículas inorgánicas es mayor de 10 |im, se aumenta el grosor de un separador fabricado con el mismo contenido de un cuerpo sólido, por lo que se deterioran las propiedades mecánicas del separador. Además, puede producirse fácilmente un cortocircuito en la batería cuando la batería se carga y descarga debido a poros de tamaño excesivamente grande. b) Aglutinante
El aglutinante puede convertirse en un gel cuando el aglutinante se impregna con una disolución de electrolito líquido, por lo que el aglutinante puede tener una alta tasa de impregnación de disolución de electrolito. Para un polímero que tiene una alta tasa de impregnación de disolución de electrolito, una disolución de electrolito inyectada después del montaje de una batería permea al interior del polímero, y el polímero impregnado con la disolución de electrolito presenta capacidad de transferencia de iones de electrolito. En comparación con un separador a base de poliolefina hidrófobo convencional, puede mejorarse el humedecimiento del separador en la disolución de electrolito, y es posible usar disoluciones de electrolito polares para las baterías, lo que ha resultado difícil convencionalmente. El aglutinante puede tener un parámetro de solubilidad de 15 MPa1/2 a 45 MPa1/2, preferiblemente de 15 MPa1/2 a 25 MPa1/2 y de 30 MPa1/2 a 45 MPa1/2. En el caso en el que el parámetro de solubilidad del aglutinante es de menos de 15 MPa1/2 y mayor de 45 MPa1/2, resulta difícil impregnar el aglutinante con una disolución de electrolito general para baterías.
Específicamente, el aglutinante es al menos uno de poli(fluoruro de vinilideno), poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno, poli(fluoruro de vinilideno)-tricloroetileno, poli(fluoruro de vinilideno)-clorotrifluoroetileno, poli(metacrilato de metilo), poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, poli(acetato de vinilo), copolímero de etileno-acetato de vinilo, poli(óxido de etileno), acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, acetato-propionato de celulosa, cianoetilpululano, cianoetil-poli(alcohol vinílico), cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, carboximetilcelulosa, copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho fluorado y poliimida.
c) Agente de reticulación
El agente de reticulación es un material polimérico que realiza una reacción de reticulación a una temperatura específica para tener una estructura con forma de red tridimensional. Específicamente, el agente de reticulación es un material polimérico representado por la fórmula química 1 ó 2.
La temperatura de reacción del agente de reticulación puede ser de 120 °C a 160 °C, preferiblemente de 130 °C a 150 °C. El agente de reticulación, que tiene una estructura lineal a temperaturas menores que el intervalo de temperatura de reacción anterior, reacciona cuando la temperatura de reacción del agente de reticulación alcanza el intervalo de temperatura de reacción anterior, por lo que se forma una estructura con forma de red tridimensional a través de reticulación.
En el caso en el que la temperatura de reacción del agente de reticulación es menor de 120 °C, las uniones de reticulación del agente de reticulación no se separan entre sí, por lo que resulta difícil que el agente de reticulación realice una reacción de reticulación, lo que no es deseable. En el caso en el que la temperatura de reacción del agente de reticulación es mayor de 160 °C, puede fundirse el agente de reticulación o el aglutinante usado junto con el agente de reticulación, lo que tampoco es deseable.
Además, puesto que el separador según la presente invención incluye además el agente de reticulación reticulado además de las partículas inorgánicas y el aglutinante, el separador tiene una alta tensión disruptiva incluso aunque se omita el sustrato de separador.
Específicamente, en el caso en el que materia extraña, tal como hierro (Fe), que es un material conductor, se aplique al separador según la presente invención, el separador tiene un valor de tensión disruptiva casi igual que el valor de tensión disruptiva de un separador que se usa para una batería secundaria para vehículos e incluye un sustrato de separador. Además, existe poca diferencia entre la tensión disruptiva del separador antes de aplicarse el material conductor y la tensión disruptiva del separador después de aplicarse el material conductor.
d) Iniciador
En un ejemplo concreto, el separador puede incluir además un iniciador para la reacción con el agente de reticulación para mejorar las propiedades físicas del separador a través de la reacción de reticulación.
La clase del iniciador no está particularmente restringida. Específicamente, el iniciador puede ser un compuesto de base azoica o un compuesto a base de peróxido. Por ejemplo, el compuesto de base azoica puede ser al menos uno seleccionado de entre 2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo), 2,2'-azobis(isobutironitrilo), 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) y 2,2'-azobis(4-metoxi-2,4-dimetilvaleronitrilo). Preferiblemente, el compuesto de base azoica es 2,2'-azobis(isobutironitrilo) o 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo).
El compuesto a base de peróxido puede ser al menos uno seleccionado de entre peroxineodecanoato de tetrametilbutilo, peroxidicarbonato de bis(4-butilciclohexilo), peroxidicarbonato de di(2-etilhexilo), peroxineodecanoato de butilo, peroxidicarbonato de dipropilo, peroxidicarbonato de diisopropilo, peroxidicarbonato de dietoxietilo, peroxidicarbonato de dietoxihexilo, peroxidicarbonato de hexilo, peroxidicarbonato de dimetoxibutilo, peroxidicarbonato de bis(3-metoxibutilo), peroxidicarbonato de dibutilo, peroxidicarbonato de dicetilo, peroxidicarbonato de dimiristilo, peroxipivalato de 1,1,3,3-tetrametilbutilo, peroxipivalato de hexilo, peroxipivalato de butilo, peróxido de trimetilhexanoílo, peroxineodecanoato de dimetilhidroxibutilo, peroxineodecanoato de amilo, Atofina, peroxineodecanoato de butilo, peroxineoheptanoato de t-butilo, peroxipivalato de amilo, peroxipivalato de tbutilo, peroxi-2-etilhexanoato de t-amilo, peróxido de lauroílo, peróxido de dilauroílo, peróxido de didecanoílo, peróxido de benzoílo y peróxido de dibenzoílo.
e) Construcción del separador
En comparación con un separador convencional, el separador según la presente invención está configurado para tener una estructura que no incluye ningún sustrato de separador, por lo que la resistencia del separador puede ser baja. Por este motivo, el separador puede tener un grosor relativamente grande. El grosor del separador puede oscilar desde 5 |im hasta 30 |im.
En el caso en el que el grosor del separador es menor de 5 |im, la resistencia del separador es baja, por lo que puede dañarse fácilmente el separador, lo que no es deseable. En el caso en el que el grosor del separador es mayor de 30 |im, se aumenta el grosor total del conjunto de electrodos, por lo que puede reducirse la capacidad de la batería, lo que tampoco es deseable.
El contenido del agente de reticulación puede ser mayor del 0 % en peso y menor del 15 % en peso del peso total de un cuerpo sólido en el separador. En el caso en el que el contenido del agente de reticulación es mayor del 15 % en peso del peso total del cuerpo sólido, no se realiza completamente la reticulación. Como resultado, el agente de reticulación puede servir localmente como plastificante y, por tanto, se reduce de manera bastante notable la resistencia a la tracción del separador, lo que no es deseable.
El separador puede tener una permeabilidad al aire de 50 s/100 cm3 a 4.000 s/100 cm3. En el caso en el que la permeabilidad al aire del separador es menor de 50 s/100 cm3, la propiedad de aislamiento del separador es muy baja, lo que no es deseable. En el caso en el que la permeabilidad al aire del separador es mayor de 4.000 s/100 cm3, la impregnación del separador con la disolución de electrolito y la conductividad iónica del separador se vuelven bajas, lo que tampoco es deseable.
Las propiedades físicas del separador se ven afectadas por la temperatura de reacción y el tiempo de reacción. A medida que se aumentan la temperatura de reacción y el tiempo de reacción, se aumenta el grado de reticulación. f) Dispositivo electroquímico
La presente invención también proporciona un dispositivo electroquímico que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y un electrolito. En este caso, el dispositivo electroquímico puede ser una batería secundaria de litio.
El electrodo positivo puede fabricarse aplicando una mezcla de un material activo de electrodo positivo, un agente conductor y un aglutinante a un colector de corriente de electrodo positivo y secando la mezcla. Puede añadirse adicionalmente una carga a la mezcla según sea necesario.
En general, el colector de corriente de electrodo positivo se fabrica para tener un grosor de 3 a 500 |im. El colector de corriente de electrodo positivo no está particularmente restringido, siempre que el colector de corriente de electrodo positivo presente alta conductividad mientras que el colector de corriente de electrodo positivo no induzca ningún cambio químico en una batería a la se aplica el colector de corriente de electrodo positivo. Por ejemplo, el colector de corriente de electrodo positivo puede fabricarse de acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio o carbono plástico. Alternativamente, el colector de corriente de electrodo positivo puede fabricarse de aluminio o acero inoxidable, cuya superficie se trata con carbono, níquel, titanio o plata. Además, el colector de corriente de electrodo positivo puede tener un patrón irregular a microescala formado sobre la superficie del mismo para aumentar la fuerza de adhesión del material activo de electrodo positivo. El colector de corriente de electrodo positivo puede configurarse en diversas formas, tales como las de una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma y un cuerpo de material textil no tejido.
El material activo de electrodo positivo puede ser, pero no se limita a, un compuesto dispuesto en capas, tal como un óxido de litio-cobalto (LÍCoÜ<2>) o un óxido de litio-níquel (LiNiÜ<2>), o un compuesto sustituido con uno o más metales de transición; un óxido de litio-manganeso representado por la fórmula química Lh+xMn<2>-xO<4>(donde x = de 0 a 0,33) o un óxido de litio-manganeso, tal como LiMnO<3>, LiMn<2>O<3>o LiMnO<2>; un óxido de litio-cobre (Li<2>CuO<2>); un óxido de vanadio, tal como LiV<3>O<8>, V<2>O<5>o Cu<2>V<2>O<7>; un óxido de litio-níquel con sitio de Ni representado por la fórmula química LiNh_xMxO<2>(donde M= Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B o Ga, y x = de 0,01 a 0,3); un óxido compuesto de litio-manganeso representado por la fórmula química LiMn<2>-xMxO<2>(donde M= Co, Ni, Fe, Cr, Zn o Ta, y x = de 0,01 a 0,1) o la fórmula química Li<2>Mn<3>MO<8>(donde M= Fe, Co, Ni, Cu o Zn); LiMn<2>O<4>que tiene Li de una fórmula química parcialmente reemplazada por iones de metales alcalinotérreos; un compuesto de disulfuro; o Fe<2>(MoO<4>)<3>.
El agente conductor se añade generalmente de modo que el agente conductor representa del 1 al 30 % en peso basado en el peso total de la mezcla que incluye el material activo de electrodo positivo. El agente conductor no está particularmente restringido, siempre que el agente conductor presente alta conductividad sin inducir ningún cambio químico en una batería a la que se aplica el agente conductor. Por ejemplo, como agente conductor puede usarse grafito, tal como grafito natural o grafito artificial; negro de carbono, tal como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara o negro Summer; fibra conductora, tal como fibra de carbono o fibra metálica; polvo metálico, tal como polvo de fluoruro de carbono, polvo de aluminio o polvo de níquel; fibra corta monocristalina conductora, tal como un óxido de zinc o titanato de potasio; un óxido de metal conductor, tal como un óxido de titanio; o materiales conductores, tales como derivados de polifenileno.
El aglutinante es un componente que ayuda en la unión entre el material activo y el agente conductor y en la unión con el colector de corriente. El aglutinante se añade generalmente en una cantidad del 1 al 30 % en peso basado en el peso total de la mezcla que incluye el material activo de electrodo positivo. Como ejemplos del aglutinante, pueden usarse poli(fluoruro de vinilideno), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, polietileno, polipropileno, monómero de etilenopropileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butadieno, caucho fluorado y diversos copolímeros. La carga es un componente opcional usado para inhibir la expansión del electrodo positivo. No existe ningún límite particular para la carga, siempre que no provoque ningún cambio químico en una batería a la que se aplica la carga y esté fabricada de un material fibroso. Como ejemplos de la carga, pueden usarse polímeros olefínicos, tales como polietileno y polipropileno; y materiales fibrosos, tales como fibra de vidrio y fibra de carbono.
El electrodo negativo puede fabricarse aplicando un material de electrodo negativo a un colector de corriente de electrodo negativo y secando el mismo. Los componentes descritos anteriormente pueden incluirse adicionalmente de manera selectiva según sea necesario.
En general, el colector de corriente de electrodo negativo se fabrica para tener un grosor de 3 |im a 500 |im. El colector de corriente de electrodo negativo no está particularmente restringido, siempre que el colector de corriente de electrodo negativo presente alta conductividad mientras que el colector de corriente de electrodo negativo no induzca ningún cambio químico en una batería a la que se aplica el colector de corriente de electrodo negativo. Por ejemplo, el colector de corriente de electrodo negativo puede fabricarse de cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio o carbono plástico. Alternativamente, el colector de corriente de electrodo negativo puede fabricarse de cobre o acero inoxidable, cuya superficie se trata con carbono, níquel, titanio o plata, o una aleación de aluminio-cadmio. Además, el colector de corriente de electrodo negativo puede tener un patrón irregular a microescala formado sobre la superficie del mismo para aumentar la fuerza de adhesión del material activo de electrodo negativo, de la misma manera que el colector de corriente de electrodo positivo. El colector de corriente de electrodo negativo puede configurarse de diversas formas, tales como las de una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma y un cuerpo de material textil no tejido.
Como material activo de electrodo negativo, por ejemplo, puede usarse carbono, tal como un carbono duro o un carbono a base de grafito; un óxido compuesto metálico, tal como LixFe<2>O<3>(0<x<1), LixWO<2>(0<x<1), SnxMe-i-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, elementos del grupo 1, 2 y 3 de la tabla periódica, halógeno; 0<x<1; 1<y<3; 1<z<8); metal de litio; aleación de litio; aleación a base de silicio; aleación a base de estaño; un óxido metálico, tal como SnO, SnO<2>, PbO, PbO<2>, Pb<2>O<3>, Pb<3>O<4>, Sb<3>O<3>, Sb<2>O<4>, Sb<3>O<5>, GeO, GeO<3>, Bi<3>O<3>, Bi<2>O<4>o Bi<2>O<5>; un polímero conductor, tal como poliacetileno; o un material a base de Li-Co-Ni.
El dispositivo electroquímico puede incorporarse en un bloque de baterías.
Específicamente, el bloque de baterías puede usarse como fuente de alimentación para un dispositivo que requiere la capacidad de soportar altas temperaturas, una larga vida útil, características de tasa alta, etc. Los ejemplos específicos del dispositivo pueden incluir un dispositivo electrónico móvil, un dispositivo electrónico ponible, una herramienta eléctrica accionada por un motor impulsado por batería, un automóvil eléctrico, tal como un vehículo eléctrico (VE), vehículo eléctrico híbrido (VEH) o un vehículo eléctrico híbrido enchufable (VEHE), un vehículo eléctrico de dos ruedas, tal como una bicicleta eléctrica (E-bike) o un escúter eléctrico (E-scooter), un carrito de golf eléctrico y un sistema de almacenamiento de energía. Sin embargo, la presente invención no se limita a los mismos.
La estructura y el método de fabricación del dispositivo se conocen bien en la técnica a la que pertenece la presente invención, y se omitirá una descripción detallada de los mismos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico que muestra los resultados de la medición de las propiedades físicas de separadores en función de si están presentes un agente de reticulación y un iniciador.
la figura 2 es un gráfico que muestra los resultados de la medición de las propiedades físicas de separadores en función de la temperatura de reacción del agente de reticulación.
Mejor modo
A continuación en el presente documento, la presente invención se describirá con referencia a los siguientes ejemplos. Estos ejemplos se proporcionan sólo para la ilustración de la presente invención y no deben interpretarse como limitativos del alcance de la presente invención.
Los métodos concretos para medir las propiedades físicas de los separadores fabricados según los siguientes ejemplos son los siguientes.
Medición de la resistividad volumétrica
Se prepararon 10 separadores, cada uno de los cuales se cortó a un tamaño de 6 cm x 6 cm, se almacenaron los separadores en una sala seca, y luego se midió la resistividad volumétrica de los separadores.
Se usó un dispositivo SM 7120 de HIOKI Company para medir la resistividad volumétrica, y se midió la resistividad volumétrica en un modo Rv. Se midió la resistividad volumétrica con respecto a los 10 separadores, y se calcularon los valores promedio de la resistividad volumétrica. Los valores mostrados en la tabla 1 son valores promedio. Las condiciones de medición concretas fueron las siguientes.
• Tiempo de medición: 3 s
• Promedio: apagado
• Tensión: 100 V
• Velocidad: lenta-2
• Intervalo: automático
• Retardo: 0 ms
• SEQ: ON: 0
• DCHG 1: 0
• CHG: 0
• DCHG 2: 0
Medición de la resistencia a la tracción y el alargamiento
Se prepararon 6 separadores, cada uno de los cuales se cortó a un tamaño de 15 mm x 150 mm, y luego cada uno de los separadores se adhirió a un portaobjetos para alinearse en la dirección del eje menor y la dirección del eje mayor del portaobjetos.
Un extremo del separador, que estaba ubicado en el portaobjetos, y el otro extremo del separador, que no estaba adherido al portaobjetos, se conectaron a una máquina de ensayos universal (UTM), y luego se tiró de los dos extremos del separador en direcciones opuestas para medir la resistencia a la rotura del separador. En este momento, la velocidad de medición de la UTM era de 500 mm/min y la longitud de una unidad de medición de la UTM era de 100 mm.
Se realizaron experimentos con respecto a cada uno de los 6 separadores, y luego se calcularon los valores promedio de la resistencia a la tracción y el alargamiento. Los valores mostrados en la tabla 1 son valores promedio. Medición del hinchamiento
Se prepararon 6 separadores, cada uno de los cuales se cortó a un tamaño de 10 cm x 10 cm, y una disolución de electrolito, que incluía carbonato de etileno / carbonato de etilmetilo / carbonato de dimetilo a una razón de 3:3:4 y que incluía 1,0 M de LiPF6 como sal de litio.
Se impregnaron los separadores con 10 ml de la disolución de electrolito durante 1 hora, y se midió la longitud cambiada de cada uno de los separadores para calcular el hinchamiento de los separadores. Se realizaron experimentos con respecto a cada uno de los 6 separadores, y luego se calcularon los valores promedio del hinchamiento. Los valores mostrados en la tabla 1 son valores promedio.
Medición de la resistencia eléctrica
Se fabricaron celdas de botón de tamaño 2016, incluyendo cada una un separador y una disolución de electrolito excluyendo un electrodo.
Se midió la impedancia de las celdas de botón en un intervalo de frecuencia específico de desde 10.000 Hz hasta 100.000 Hz usando un sistema de prueba de celdas 1470E de Solatron Company y un analizador de respuesta de frecuencia 1255B de Solatron Company, y la ordenada en el origen X formada cuando los respectivos valores de impedancia se conectan en una recta se tomó como la resistencia de cada uno de los separadores.
<Ejemplo 1> (que no es según la invención)
Se fabricó una suspensión de modo que el contenido de un cuerpo sólido que incluía boehmita (AlO(OH)), como partículas inorgánicas, poli(fluoruro de vinilideno) (PVdF), como aglutinante, y dimetacrilato de polietilenglicol (PEGDMA), como agente de reticulación, mezclados a una razón en peso de 78:20:2, pasó a ser el 18 % en peso del peso total de la suspensión.
Específicamente, se añadieron 28,08 g de boehmita (AlO(OH)), 7,2 g de PVdF y 0,72 g de PEGDMA a 164 g de acetona para fabricar una suspensión. Se formó la suspensión para tener la forma de un separador, y luego se realizó una reacción de reticulación a 150 °C durante 30 minutos para fabricar un separador. Después de la reacción de reticulación, se secó adicionalmente el separador a temperatura ambiental para completar el separador.
<Ejemplo 2> (que no es según la invención)
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque se añadieron 0,0072 g de 2,2'-azobis(isobutironitrilo), como iniciador, a la suspensión fabricada según el ejemplo 1.
<Ejemplo comparativo 1>
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque se usó un cuerpo sólido que incluía boehmita (AlO(OH)) y poli(fluoruro de vinilideno) (PVdF), mezclados a una razón de 78:22, sin dimetacrilato de polietilenglicol (PEGDMA), como agente de reticulación.
<Ejemplo experimental 1>
Medición de las propiedades físicas de los separadores en función de si están presentes el agente de reticulación y el iniciador
Se midieron la resistividad volumétrica, la resistencia a la tracción y el hinchamiento de los separadores fabricados según los ejemplos 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1. Los resultados de la medición se muestran en la tabla 1 y en la figura 1.
[Tabla 1]
Haciendo referencia a la tabla 1 y la figura 1, la resistividad volumétrica del separador fabricado según el ejemplo 1, en el que no se añadió iniciador, era de 4,2 GQcm, que es baja, mientras que la resistividad volumétrica del separador fabricado según el ejemplo 2, en el que se añadió el iniciador, era notablemente mayor que la resistividad volumétrica del separador fabricado según el ejemplo comparativo 1, en el que no se incluyó agente de reticulación. En el caso en el que la resistividad volumétrica del separador es baja, el separador no se está suficientemente aislado, por lo que fluye microcorriente en el separador. En cambio, en el caso en el que la resistividad volumétrica del separador es alta, el separador está aislado, por lo que no fluye corriente en el separador. Por tanto, puede observarse que, en el caso en el que se añade el iniciador, se mejora de manera notable el aislamiento. En el caso en el que se añade el iniciador, se aumenta la densidad de reticulación del separador, por lo que se reduce el contenido del agente de reticulación que no reacciona y se aumenta la velocidad de reacción del polímero debido al agente de reticulación, en comparación al caso en el que no se añade iniciador. Por tanto, se supone que, cuando se añade el iniciador, se mejora la resistividad volumétrica del separador.
Además, en el caso de los ejemplos 1 y 2, en los que se incluyó el agente de reticulación, configurado para cambiarse para tener una estructura con forma de red tridimensional, se aumentó la resistencia a la tracción de cada uno de los separadores, por lo que se mejoró la rigidez de cada uno de los separadores, y se redujo el hinchamiento de cada uno de los separadores, por lo que se mejoró la estabilidad dimensional de cada uno de los separadores. Es decir, en el caso en el que se añade un agente de reticulación, tal como PEGDMA, para fabricar un separador, se forma una estructura con forma de red tridimensional basándose en la reticulación a través de una etapa de secado realizada a 150 °C. Por consiguiente, puede observarse que se aumenta la resistencia a la tracción del separador y que se reduce el hinchamiento del separador.
Además, cuando se compara el ejemplo 1, en el que no se añadió iniciador, y el ejemplo 2, en el que se añadió el iniciador, la resistencia a la tracción del separador fabricado según el ejemplo 2 era mayor que la resistencia a la tracción del separador fabricado según el ejemplo 1. Por consiguiente, puede observarse que el iniciador es eficaz en cuanto a la reticulación para formar la estructura con forma de red tridimensional.
<Ejemplo 3> (que no es según la invención)
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque se cambió la temperatura de reacción desde 150 °C hasta 130 °C.
<Ejemplo comparativo 2>
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque la temperatura de reacción de la suspensión era de 100 °C.
<Ejemplo comparativo 3>
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque la temperatura de reacción de la suspensión era de 170 °C.
<Ejemplo experimental 2>
Medición de las propiedades físicas de los separadores en función de la temperatura de reacción del agente de reticulación
Se midieron la resistividad volumétrica, la resistencia a la tracción y el hinchamiento de los separadores fabricados según el ejemplo 1, el ejemplo 3, el ejemplo comparativo 2 y el ejemplo comparativo 3. Los resultados de la medición se muestran en la tabla 2 y en la figura 2.
[Tabla 2]
Haciendo referencia a la tabla 2 y la figura 2, cuando se comparan las propiedades físicas del separador fabricado según el ejemplo 1, en el que la temperatura de reticulación era de 150 °C, y las propiedades físicas del separador fabricado según el ejemplo 3, en el que la temperatura de reticulación era de 130 °C, la resistividad volumétrica y la resistencia a la tracción del separador fabricado según el ejemplo 1 eran mayores que la resistividad volumétrica y la resistencia a la tracción del separador fabricado según el ejemplo 3. Además, puede observarse que el hinchamiento del separador fabricado según el ejemplo 1 y el hinchamiento del separador fabricado según el ejemplo 3 eran iguales.
Además, cuando se comparan las propiedades físicas del separador fabricado según el ejemplo comparativo 2, en el que la temperatura de reticulación era de 100 °C, y las propiedades físicas del separador fabricado según el ejemplo 3, en el que la temperatura de reticulación era de 130 °C, la resistividad volumétrica, la resistencia a la tracción y el hinchamiento del separador fabricado según el ejemplo comparativo 2 eran más deficientes que la resistividad volumétrica, la resistencia a la tracción y el hinchamiento del separador fabricado según el ejemplo 3.
Cuando se comparan las propiedades físicas del separador fabricado según el ejemplo comparativo 3, en el que la temperatura de reticulación era de 170 °C, y las propiedades físicas del separador fabricado según el ejemplo 1, el hinchamiento del separador fabricado según el ejemplo comparativo 3 y el hinchamiento del separador fabricado según el ejemplo 1 eran iguales, pero la resistividad volumétrica y la resistencia a la tracción del separador fabricado según el ejemplo comparativo 3 eran menores que la resistividad volumétrica y la resistencia a la tracción del separador fabricado según el ejemplo 1.
Por tanto, puede observarse que el agente de reticulación realiza de manera activa una reacción de reticulación dentro de un intervalo de temperatura de 120 °C a 160 °C, por lo que es posible fabricar un separador que tiene propiedades físicas deseadas y que, en el caso en el que la temperatura de reticulación es de 150 °C, es posible fabricar un separador que tiene las mejores propiedades físicas.
<Ejemplo 4> (que no es según la invención)
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque se cambió la razón de contenido del aglutinante con respecto al peso total del cuerpo sólido desde el 20 % en peso hasta el 15 % en peso y porque se cambió la razón de contenido del agente de reticulación con respecto al peso total del cuerpo sólido desde el 2 % en peso hasta el 7 % en peso.
<Ejemplo 5> (que no es según la invención)
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque se cambió la razón de contenido del aglutinante con respecto al peso total del cuerpo sólido desde el 20 % en peso hasta el 11 % en peso y porque se cambió la razón de contenido del agente de reticulación con respecto al peso total del cuerpo sólido desde el 2 % en peso hasta el 11 % en peso.
<Ejemplo comparativo 4>
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 1, excepto porque se cambió la razón de contenido del aglutinante con respecto al peso total del cuerpo sólido desde el 20 % en peso hasta el 7 % en peso y porque se cambió la razón de contenido del agente de reticulación con respecto al peso total del cuerpo sólido desde el 2 % en peso hasta el 15 % en peso.
<Ejemplo experimental 3>
Medición de las propiedades físicas de los separadores en función del contenido del agente de reticulación
Se midieron la resistencia a la tracción y el alargamiento de los separadores fabricados según el ejemplo 1, el ejemplo 4, el ejemplo 5 y el ejemplo comparativo 4. Los resultados de la medición se muestran en la tabla 3.
[Tabla 3]
Haciendo referencia a la tabla 3, la resistencia a la tracción y el alargamiento de los separadores fabricados según los ejemplos 1, 4 y 5, en los que se añadió menos del 15 % en peso del agente de reticulación, eran mayores que la resistencia a la tracción y el alargamiento del separador fabricado según el ejemplo comparativo 4, en el que se añadió el 15%en peso del agente de reticulación.
Es decir, puede observarse que, en el caso en el que se añade una cantidad excesiva del agente de reticulación, se reduce en gran medida la resistencia a la tracción.
Por tanto, puede observarse que se mantienen una resistencia a la tracción y un alargamiento adecuados sólo en el caso en el que el contenido del agente de reticulación se aumenta dentro de un intervalo predeterminado, por lo que es posible fabricar un separador que permite el montaje de una celda.
<Ejemplo 7>
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 2, excepto porque se usó un compuesto que tiene seis grupos funcionales representados por la fórmula química 1 como agente de reticulación en lugar de dimetacrilato de polietilenglicol (PEGDMA) y porque se usó 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) como iniciador en lugar de 2,2'-azobis(isobutironitrilo).
<Ejemplo 8>
Se fabricó un separador usando el mismo método que en el ejemplo 2, excepto porque se usó un compuesto que tiene diez grupos funcionales representados por la fórmula química 2 como agente de reticulación en lugar de dimetacrilato de polietilenglicol (PEGDMA) y porque se usó 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) como iniciador en lugar de 2,2'-azobis(isobutironitrilo).
<Ejemplo experimental 4>
Medición de las propiedades físicas de los separadores en función del número de grupos funcionales del agente de reticulación y el contenido del agente de reticulación
Se midieron la resistividad volumétrica, la resistencia eléctrica, la resistencia a la tracción y el hinchamiento de los separadores fabricados según el ejemplo 2, el ejemplo 7 y el ejemplo 8. Los resultados de la medición se muestran en la tabla 4.
[Tabla 4]
Haciendo referencia a la tabla 4, puede observarse que la resistividad volumétrica de los separadores fabricados según el ejemplo 7, en el que el número de grupos funcionales del agente de reticulación era de 6, y el ejemplo 8, en el que el número de grupos funcionales del agente de reticulación era de 10, era mayor que la resistividad volumétrica del separador fabricado según el ejemplo 2 (que no es según la invención), en el que el número de grupos funcionales del agente de reticulación era de 2. Se prevé que el motivo para esto es que se produjo mucha más reticulación.
La resistencia a la tracción de los separadores aumentó a medida que se aumentó el número de grupos funcionales del agente de reticulación.
En el caso en el que los separadores tenían el mismo contenido del agente de reticulación, el hinchamiento de los separadores disminuyó a medida que se disminuyó el número de grupos funcionales del agente de reticulación, por lo que se aumentó la estabilidad dimensional de los separadores.
Tal como se describió anteriormente, el separador según la presente invención no incluye ningún sustrato de poliolefina, incluye un agente de reticulación como componente que constituye el separador, y se forma de manera selectiva usando un iniciador. La resistividad volumétrica del separador aumenta de manera notable debido al agente de reticulación y el iniciador, por lo que se mejoran el aislamiento y la estabilidad dimensional del separador. Los expertos en la técnica a la que pertenece la presente invención apreciarán que son posibles diversas aplicaciones y modificaciones basándose en la descripción anterior, sin alejarse del alcance de la presente invención.
Aplicabilidad industrial
Tal como resulta evidente a partir de la descripción anterior, un separador para dispositivos electroquímicos según la presente invención no incluye ningún sustrato de poliolefina, que se usa como sustrato de separador de un separador convencional, y está fabricado de un material que incluye partículas inorgánicas, un aglutinante y un agente de reticulación reticulado. Por consiguiente, es posible resolver el problema de que la estabilidad térmica del sustrato de separador es baja. Además, el compuesto de agente de reticulación forma una estructura con forma de red tridimensional, por lo que es posible mejorar de manera notable el aislamiento del separador.
Además, puesto que el agente de reticulación se cambia de una estructura lineal a una estructura con forma de red tridimensional, se aumenta la resistencia a la tracción del separador, por lo que se reduce la probabilidad de daño al separador. Por consiguiente, es posible impedir un cortocircuito en una batería. Además, la estabilidad dimensional del separador se mejora a medida que se aumenta el número de grupos funcionales del agente de reticulación, por lo que es posible impedir que se arrugue o deforme el separador.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES Separador para un dispositivo electroquímico, configurado para garantizar el aislamiento eléctrico entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, no comprendiendo el separador ningún sustrato y comprendiendo partículas inorgánicas, un aglutinante para el acoplamiento entre las partículas inorgánicas, y un agente de reticulación reticulado; en el que el aglutinante es al menos uno de poli(fluoruro de vinilideno), poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno, poli(fluoruro de vinilideno)-tricloroetileno, poli(fluoruro de vinilideno)-clorotrifluoroetileno, poli(metacrilato de metilo), poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, poli(acetato de vinilo), copolímero de etileno-acetato de vinilo, poli(óxido de etileno), acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, acetato-propionato de celulosa, cianoetilpululano, cianoetil-poli(alcohol vinílico), cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, carboximetilcelulosa, copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho fluorado y poliimida; y en el que el agente de reticulación es un material polimérico representado por la fórmula química 1 ó 2: Fórmula química 1en la fórmula química 1, x es un número entero de 1 a 100, y es un número entero de 0 a 30, z es un número entero de 1 a 1.000, el peso molecular promedio en peso del polímero es de 1.000 a 100.000, y p es una variable dependiente de los mismos; Fórmula química 2en la fórmula química 2, a y c son cada uno un número entero de 1 a 30, b es un número entero de 1 a 1.000, el peso molecular promedio en peso del polímero es de 1.000 a 100.000, y d es una variable dependiente de los mismos. Separador según la reivindicación 1, en el que las partículas inorgánicas son partículas inorgánicas altamente dieléctricas que tienen una constante dieléctrica de 1 o más, partículas inorgánicas que tienen piezoelectricidad, partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio, alúmina hidratada, o una mezcla de dos o más de las mismas; en el que las partículas inorgánicas que tienen una constante dieléctrica de 1 o más se seleccionan de SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC, y una mezcla de los mismos; las partículas inorgánicas que tienen piezoelectricidad se seleccionan de BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pbi-xLaxZri-yTiyO3 (PLZT), Pb(Mgi/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2), y una mezcla de los mismos; y las partículas inorgánicas que tienen capacidad de transferencia de iones de litio se seleccionan de fosfato de litio (Li3PO4), fosfato de litio-titanio (LixTiy(PO4)3, donde 0<x<2 y 0<y<3), fosfato de litio-aluminio-titanio (LixAlyTiz(PO4)3, donde 0<x<2, 0<y<1 y 0<z<3), vidrio a base de (LiAlTiP)xOy (donde 0<x<4 y 0<y<13), titanato de litio-lantano (LixLayTiO3, donde 0<x<2 y 0<y<3), tiofosfato de litio-germanio (LixGeyPzSw, donde 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1 y 0<w<5), nitruro de litio (LixNy, donde 0<x<4 y 0<y<2), vidrio a base de SiS2 (LixSiySz, donde 0<x<3, 0<y<2 y 0<z<4), vidrio a base de P<2>S<5>(LixPySz, donde 0<x<3, 0<y<3 y 0<z<7), y una mezcla de los mismos. 3. Separador según la reivindicación 1, en el que la temperatura de reacción del agente de reticulación es de 120 °C a 160 °C. 4. Separador según la reivindicación 1, en el que el separador comprende además un iniciador para la reacción con el agente de reticulación. 5. Separador según la reivindicación 4, en el que el iniciador es un compuesto de base azoica o un compuesto a base de peróxido. <6>. Separador según la reivindicación 5, en el que el compuesto de base azoica es al menos uno de 2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo), 2,2'-azobis(isobutironitrilo), 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) y 2,2'-azobis(4-metoxi-2,4-dimetilvaleronitrilo). 7. Separador según la reivindicación<6>, en el que el compuesto de base azoica es 2,2'-azobis(isobutironitrilo) o 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo). <8>. Separador según la reivindicación 5, en el que el compuesto a base de peróxido es al menos uno de peroxineodecanoato de tetrametilbutilo, peroxidicarbonato de bis(4-butilciclohexilo), peroxidicarbonato de di(<2>-etilhexilo), peroxineodecanoato de butilo, peroxidicarbonato de dipropilo, peroxidicarbonato de diisopropilo, peroxidicarbonato de dietoxietilo, peroxidicarbonato de dietoxihexilo, peroxidicarbonato de hexilo, peroxidicarbonato de dimetoxibutilo, peroxidicarbonato de bis(3-metoxibutilo), peroxidicarbonato de dibutilo, peroxidicarbonato de dicetilo, peroxidicarbonato de dimiristilo, peroxipivalato de 1,1,3,3-tetrametilbutilo, peroxipivalato de hexilo, peroxipivalato de butilo, peróxido de trimetilhexanoílo, peroxineodecanoato de dimetilhidroxibutilo, peroxineodecanoato de amilo, Atofina, peroxineodecanoato de butilo, peroxineoheptanoato de t-butilo, peroxipivalato de amilo, peroxipivalato de t-butilo, peroxi-<2>-etilhexanoato de t-amilo, peróxido de lauroílo, peróxido de dilauroílo, peróxido de didecanoílo, peróxido de benzoílo y peróxido de dibenzoílo. 9. Separador según la reivindicación 1, en el que el contenido del agente de reticulación es mayor del 0 % en peso e igual a o menor del 15 % en peso del peso total de un cuerpo sólido en el separador. 10. Dispositivo electroquímico que comprende el separador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20170143690 | 2017-10-31 | ||
| KR1020180131285A KR102685138B1 (ko) | 2017-10-31 | 2018-10-30 | 분리막 기재가 없는 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자 |
| PCT/KR2018/013112 WO2019088698A2 (ko) | 2017-10-31 | 2018-10-31 | 분리막 기재가 없는 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2962470T3 true ES2962470T3 (es) | 2024-03-19 |
Family
ID=66545743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES18872529T Active ES2962470T3 (es) | 2017-10-31 | 2018-10-31 | Separador sin sustrato de separador y dispositivo electroquímico que comprende el mismo |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11990641B2 (es) |
| EP (1) | EP3624224B1 (es) |
| JP (1) | JP2020524886A (es) |
| CN (1) | CN110651383B (es) |
| ES (1) | ES2962470T3 (es) |
| HU (1) | HUE064005T2 (es) |
| PL (1) | PL3624224T3 (es) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102314366B1 (ko) * | 2018-04-13 | 2021-10-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 후처리 가교에 의한 분리막의 물성 향상 방법 및 이에 의한 분리막 |
| CN111613758B (zh) * | 2020-04-21 | 2023-02-21 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 无聚烯烃基材的隔膜及其制备方法和含有该隔膜的锂电池 |
| CN111933865A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-13 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194098B1 (en) | 1998-12-17 | 2001-02-27 | Moltech Corporation | Protective coating for separators for electrochemical cells |
| US6277514B1 (en) | 1998-12-17 | 2001-08-21 | Moltech Corporation | Protective coating for separators for electrochemical cells |
| KR100403754B1 (ko) | 2001-06-19 | 2003-10-30 | 송민규 | 연료전지용 복합 고분자 전해질 막, 이의 제조방법 및이를 포함하는 연료전지 |
| KR100635261B1 (ko) * | 2005-08-12 | 2006-10-23 | 주식회사 나노텍세라믹스 | 폴리머 배합물 기재의 접착개선제 및 이를 포함하는 폴리머배합조성물 |
| US8883354B2 (en) | 2006-02-15 | 2014-11-11 | Optodot Corporation | Separators for electrochemical cells |
| KR101002161B1 (ko) * | 2007-11-29 | 2010-12-17 | 주식회사 엘지화학 | 다공성 코팅층이 형성된 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자 |
| KR101117126B1 (ko) | 2010-04-19 | 2012-02-24 | 한국과학기술연구원 | 금속산화물 초극세 섬유-기반 내열성 복합 분리막 및 이를 이용한 이차전지 |
| JP2012069457A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Konica Minolta Holdings Inc | 多孔質層及びリチウムイオン二次電池 |
| CN103229330A (zh) * | 2010-10-21 | 2013-07-31 | 日立麦克赛尔株式会社 | 电化学元件用间隔件及其制造方法、电化学元件用电极及电化学元件 |
| US10418607B2 (en) * | 2010-11-30 | 2019-09-17 | Zeon Corporation | Slurry for secondary battery porous membranes, secondary battery porous membrane, secondary battery electrode, secondary battery separator, secondary battery, and method for producing secondary battery porous membrane |
| CN103035940B (zh) | 2011-09-30 | 2016-09-07 | 深圳市比克电池有限公司 | 一种锂离子电池及其制备方法 |
| KR101987008B1 (ko) * | 2012-06-15 | 2019-06-12 | 한국전자통신연구원 | 고체 고분자 전해질, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬전지 |
| US20150194654A1 (en) * | 2014-01-06 | 2015-07-09 | Apple Inc. | Thermally curable composite separators for batteries in portable electronic devices |
| KR102219691B1 (ko) | 2014-01-13 | 2021-02-24 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 내열성 및 전기화학적 안정성이 우수한 세라믹 코팅 세퍼레이터 및 이의 제조방법 |
| KR101594245B1 (ko) | 2014-05-27 | 2016-02-17 | 인하대학교 산학협력단 | 직물-하이드로겔 복합분리막 및 직물-하이드로겔 복합분리막을 이용한 미세조류 배양방법 |
| KR101630208B1 (ko) | 2014-08-20 | 2016-06-14 | 한국화학연구원 | 친수성 분리막의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 친수성 분리막 |
| KR20160032941A (ko) * | 2014-09-17 | 2016-03-25 | 주식회사 엘지화학 | 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자 |
| KR101737223B1 (ko) * | 2014-10-02 | 2017-05-17 | 주식회사 엘지화학 | 젤 폴리머 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| WO2016053064A1 (ko) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | 주식회사 엘지화학 | 젤 폴리머 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| KR20160043768A (ko) * | 2014-10-14 | 2016-04-22 | 울산과학기술원 | 유무기 복합 분리막, 그의 제조방법 및 이를 포함한 전기 화학 소자 |
| KR20160136089A (ko) | 2015-05-19 | 2016-11-29 | 주식회사 엘지화학 | 전극 결착층을 포함하는 복합 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자 |
| KR101880237B1 (ko) * | 2015-08-28 | 2018-08-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 다공성 내열층 조성물, 상기 다공성 내열층 조성물을 포함하는 분리막, 이를 이용한 이차 전지 및 이들의 제조 방법 |
-
2018
- 2018-10-31 PL PL18872529.5T patent/PL3624224T3/pl unknown
- 2018-10-31 CN CN201880033686.0A patent/CN110651383B/zh active Active
- 2018-10-31 EP EP18872529.5A patent/EP3624224B1/en active Active
- 2018-10-31 US US16/640,877 patent/US11990641B2/en active Active
- 2018-10-31 ES ES18872529T patent/ES2962470T3/es active Active
- 2018-10-31 JP JP2019571266A patent/JP2020524886A/ja active Pending
- 2018-10-31 HU HUE18872529A patent/HUE064005T2/hu unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3624224A2 (en) | 2020-03-18 |
| CN110651383B (zh) | 2022-11-29 |
| HUE064005T2 (hu) | 2024-02-28 |
| KR20190049581A (ko) | 2019-05-09 |
| CN110651383A (zh) | 2020-01-03 |
| US20200358065A1 (en) | 2020-11-12 |
| JP2020524886A (ja) | 2020-08-20 |
| EP3624224B1 (en) | 2023-10-04 |
| PL3624224T3 (pl) | 2024-02-26 |
| EP3624224A4 (en) | 2020-04-22 |
| US11990641B2 (en) | 2024-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2960868T3 (es) | Dispositivo electroquímico que incluye un separador con retardante de la llama que tiene una estructura asimétrica | |
| KR20150129669A (ko) | 비수계 이차전지용 세퍼레이터 및 비수계 이차전지 | |
| US9450222B2 (en) | Electric storage device, and vehicle mounted electric storage system | |
| KR102567584B1 (ko) | 난연성 무기물을 포함하는 이차전지용 분리막 | |
| US11936065B2 (en) | Separator including polyethylene with highly entangled polymer chains, and electrochemical device including the same | |
| ES2962470T3 (es) | Separador sin sustrato de separador y dispositivo electroquímico que comprende el mismo | |
| KR20170015149A (ko) | 선택적 이온 흡착성 세퍼레이터, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기 화학 전지 | |
| CN111801839A (zh) | 具有绝缘膜的电极组件、其制造方法和包含其的锂二次电池 | |
| KR102353062B1 (ko) | 분리막 기재가 없는 이차전지용 분리막 | |
| KR102331067B1 (ko) | 이차전지용 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| US11929520B2 (en) | Porous separator without polyolefin substrate including inorganic particles and polymer binder | |
| KR102314366B1 (ko) | 후처리 가교에 의한 분리막의 물성 향상 방법 및 이에 의한 분리막 | |
| CN110914346B (zh) | 通过后处理交联来改善隔板的物理特性的方法和由此制备的隔板 | |
| KR102685138B1 (ko) | 분리막 기재가 없는 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자 | |
| CN110603684A (zh) | 锂离子二次电池元件及锂离子二次电池 | |
| JP2024511266A (ja) | 電気化学素子用分離膜基材、前記基材を含む分離膜、及び電池セル分離膜の形成方法 |