ES2965181T3 - Método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio y un electrodo positivo para una batería secundaria de litio obtenido a partir de la misma - Google Patents

Método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio y un electrodo positivo para una batería secundaria de litio obtenido a partir de la misma Download PDF

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Abstract

La presente invención proporciona un método para producir una suspensión catódica para una batería secundaria de litio, comprendiendo el método las etapas de: agregar un material catódico activo, un material conductor, un polímero aglutinante y un dispersante a un solvente y mezclar los mismos para obtener una suspensión que contiene del 69 al 74 % en masa de contenidos sólidos; dispersar principalmente la suspensión durante 50 a 100 minutos de modo que la velocidad de transferencia del contenido sólido en la suspensión oscile entre 3 y 6 m/s; y dispersar secundariamente la suspensión principalmente dispersada durante 5 a 20 minutos de modo que la velocidad de transferencia de los contenidos sólidos en la suspensión oscile de 14 a 27 m/s, donde la velocidad de transferencia de los contenidos sólidos indica la distancia medida en cada intervalo de tiempo, mediante el cual el contenido sólido se transfiere debido a una fuerza aplicada a la suspensión en un dispositivo de dispersión utilizado para dispersar la suspensión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio y un electrodo positivo para una batería secundaria de litio obtenido a partir de la misma
Sector de la técnico
La presente divulgación se refiere a un método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio y un electrodo positivo para una secundaria de litio obtenido a partir de la misma.
Estado de la técnica
Recientemente, a medida que el desarrollo tecnológico y la demanda de instrumentos portátiles, tales como ordenadores portátiles, teléfonos móviles y cámaras, han aumentado, las baterías secundarias han tenido una demanda cada vez mayor como fuentes de energía para tales instrumentos portátiles. Entre dichos dispositivos electroquímicos, se han comercializado y usado ampliamente baterías secundarias de litio que muestran una alta densidad de energía y potencial operativo y tienen un ciclo de vida prolongado y una baja tasa de autodescarga.
Además, recientemente, a medida que ha aumentado la atención a los problemas medioambientales, se han realizado numerosos estudios sobre vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos capaces de sustituir a los vehículos que usan combustibles fósiles, incluyendo los vehículos de gasolina y los vehículos diésel, una de las causas principales de la contaminación del aire. Por lo tanto, como fuente de energía para dichos vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos, se ha usado ampliamente una batería de hidruro metálico de níquel. Sin embargo, se ha estudiado activamente y comercializado parcialmente una batería secundaria de litio que tiene alta densidad de energía y alta tensión de descarga.
Más recientemente, se ha requerido que una batería secundaria de litio tenga alta capacidad y larga vida útil, y se han desarrollado baterías a gran escala para su uso en vehículos eléctricos, etc. Por lo tanto, ha habido un intento de aumentar el contenido sólido en la suspensión de electrodo positivo para inhibir la migración del aglutinante durante el revestimiento de un colector de corriente de electrodo con la suspensión y aumentar la adhesión del electrodo. Sin embargo, cuando aumenta el contenido sólido en la suspensión de electrodo positivo, existen problemas porque aumenta la viscosidad para causar la oclusión de un filtro durante el transporte de la suspensión y el revestimiento (aplicación) de la suspensión no se puede realizar uniformemente.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar un método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio que tiene un alto contenido sólido pero tiene una viscosidad controlada para eliminar los problemas durante el transporte y el revestimiento.
La presente divulgación también se refiere a proporcionar un electrodo positivo usando la suspensión de electrodo positivo preparada mediante el método mencionado anteriormente, y una batería secundaria de litio que incluye el electrodo positivo.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio que incluye las etapas de: añadir un material activo de electrodo positivo, un material conductor, un polímero aglutinante y un agente dispersante a un disolvente y mezclarlos para obtener una suspensión que tiene un contenido sólido del 69-74 % en peso; dispersar la suspensión principalmente durante 50 minutos a 100 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pueda ser de 3-6 m/s; y dispersar la suspensión secundariamente durante 5 minutos a 20 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pueda ser de 14-27 m/s, en donde la velocidad de migración del contenido sólido es la longitud de migración del contenido sólido causada por la fuerza aplicada a la suspensión en el sistema de dispersión usado para dispersar la suspensión en función del tiempo.
La velocidad de migración del contenido sólido se refiere a la longitud de migración (m) por segundo del contenido sólido en la suspensión, causada por la fuerza de corte generada por la fricción entre un elemento dispersante de suspensión proporcionado en el sistema de dispersión y la suspensión durante la rotación del elemento.
La velocidad de migración del contenido sólido está representada por la siguiente Fórmula matemática 1:
[Fórmula matemática 1]
Velocidad de migración del contenido sólido (m/s) = 2nR(m)*A
en donde R es el radio del elemento dispersante de suspensión,
A es la rotación por minuto (rpm) del elemento dispersante de suspensión, dividida por 60 segundos.
La suspensión de electrodo positivo puede incluir el 90-98 % en peso del material activo de electrodo positivo, el 0,5 5 % en peso del material conductor, el 0,5-5 % en peso del polímero aglutinante y el 0,2-0,4 % en peso del agente dispersante, basándose en el peso total del contenido sólido.
El material activo de electrodo positivo puede tener un diámetro promedio (D50) de 0,5-20 pm.
El material activo de electrodo positivo puede tener una densidad compactada de 0,5-5 g/cm3
El material conductor puede mostrar una distribución de diámetro promedio (D50) de 0,9-1,48 pm en la suspensión dispersada secundariamente.
El polímero aglutinante puede ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en fluoruro de polivinilideno, fluoruro de polihexafluoropropileno-co-polivinilideno y clorotrifluoroetileno, o una combinación de dos o más de ellos.
La suspensión de electrodo positivo puede tener una viscosidad de 3-12 Pa.s a una velocidad de corte de 0,1/s después de la dispersión secundaria.
Efectos ventajosos
De acuerdo con el método para preparar la suspensión de electrodo positivo de la presente divulgación, es posible controlar la viscosidad realizando dos etapas de dispersión mientras se aumenta el contenido sólido a un intervalo predeterminado. La suspensión de electrodo positivo obtenida se puede migrar y revestir con facilidad durante la fabricación de un electrodo positivo y, por lo tanto, puede proporcionar al electrodo positivo una excelente adhesión.
Además, la suspensión de electrodo positivo sometida a dos etapas de dispersión proporciona un excelente efecto de dispersión del material conductor, mejorando así la homogeneidad y dispersabilidad de la suspensión total y, por lo tanto, puede contribuir significativamente a una disminución de la viscosidad de la suspensión.
Mejor modo
En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitadas a significados generales y de diccionario, sino interpretados basándose en los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente divulgación sobre la base del principio de que el inventor puede definir los términos apropiadamente para obtener la mejor explicación.
En un aspecto, se proporciona un método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio, que incluye las etapas de: (S1) añadir un material activo de electrodo positivo, un material conductor, un polímero aglutinante y un agente dispersante a un disolvente para obtener una suspensión; (S2) dispersar principalmente la suspensión; y (S3) dispersar secundariamente la suspensión dispersada principalmente.
De acuerdo con la presente divulgación, la etapa (S1) se realiza de tal manera que el contenido sólido en la suspensión de electrodo positivo se pueda controlar al 69-74 % en peso, o al 69,5-73 % en peso. En el presente documento, "contenido sólido" significa materiales de electrodo positivo distintos del disolvente de la suspensión de electrodo positivo, es decir, el material activo de electrodo positivo, el material conductor, el polímero aglutinante y el agente dispersante. Cuando dicho contenido sólido es un contenido elevado dentro del intervalo definido anteriormente, la relación de disolvente que se evapora después de que la suspensión reviste el electrodo disminuye para reducir la migración del aglutinante, dando como resultado un aumento de la adhesión. Tal aumento de la adhesión puede reducir el contenido del aglutinante en la composición total. Además, el contenido del material activo puede aumentar de acuerdo con dicha disminución del aglutinante y, por lo tanto, el electrodo puede tener una mayor densidad de energía.
Cuando la suspensión de electrodo positivo tiene un contenido sólido inferior al 69 % en peso, la adhesión del electrodo terminado puede disminuir, ya que la suspensión de electrodo positivo se ve afectada significativamente por la migración del aglutinante durante el secado de la suspensión. Mientras tanto, cuando el contenido sólido es superior al 74 % en peso, puede producirse una colisión de las partículas del material de electrodo debido a un menor intervalo entre las partículas del material de electrodo y, por lo tanto, se pueden formar agregados de partículas mediante agregación de partículas, dando como resultado un rápido aumento de la viscosidad.
La suspensión de electrodo positivo puede incluir el material activo de electrodo positivo en una cantidad del 90-98 % en peso, o del 95-98 % en peso, basándose en el peso total del contenido sólido. Cuando el contenido del material activo de electrodo positivo satisface el intervalo definido anteriormente, no hay degradación de la capacidad, y el contenido relativo del aglutinante y del material conductor se controla adecuadamente para evitar la degradación de la adhesión al colector de corriente de electrodo positivo y la degradación de la conductividad.
Como material activo de electrodo positivo, se puede usar preferentemente un óxido de metal de transición que contiene litio. Los ejemplos particulares del óxido de metal de transición que contiene litio incluyen uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en LixCoO2(0,5 < x < 1,3), LixNiO2(0,5 < x < 1,3), LixMnO2(0,5 < x < 1,3), LixMn2O4(0,5 < x < 1,3), Lix(NiaCobMnc)O<2>(0,5 < x < 1,3, 0 < a < 1, 0 < b < 1, 0 < c < 1, a b c = 1), LixNi1-yCoyO2(0,5 < x < 1,3, 0 < y < 1), LixCo1-yMnyO2(0,5 < x < 1,3, 0 < y < 1), LixNi1-yMnyO2(0,5 < x < 1,3, O < y < 1), Lix(NiaCobMnc)O4(0,5 < x < 1,3, 0 < a < 2, 0 < b < 2, 0 < c < 2, a b c = 2), LixMn2-zNizO4(0,5 < x < 1,3, 0 < z < 2), LixMn2-zCozO4(0,5 < x < 1,3, 0 < z < 2), LixCoPO4(0,5 < x < 1,3) y LixFePO4(0,5 < x < 1,3), o una combinación de dos o más de ellos. El óxido de metal de transición que contiene litio puede revestirse con un metal, tal como aluminio (Al) u óxido de metal. Además del óxido de metal de transición que contiene litio, pueden usarse sulfuro, seleniuro o haluro, pero el alcance de la presente divulgación no se limita a los mismos.
El material activo de electrodo positivo puede tener un diámetro de partícula promedio (D50) de 0,5-20 pm o un diámetro de partícula promedio (D50) de 1-20 pm. En una variante, el material activo de electrodo positivo puede tener un diámetro de partícula promedio (D50) de 0,5-1 pm. Cuando el diámetro de partícula promedio del material activo de electrodo positivo satisface el intervalo definido anteriormente, es posible evitar la degradación de la dispersabilidad en la suspensión de electrodo positivo causada por la agregación de las partículas del material activo de electrodo positivo, y asegurar la resistencia mecánica y el área superficial específica del material activo de electrodo positivo. Además, el material activo de electrodo positivo puede tener un diámetro de partícula promedio (D50) de 0,5-15 pm, considerando un efecto significativo de mejorar las características de velocidad y las características de capacidad inicial derivadas del tamaño de partícula controlado del material activo de electrodo positivo.
Como se usa en el presente documento, "diámetro de partícula promedio (D50)" significa el valor D50 determinado mediante análisis de distribución del tamaño de partícula por difracción láser.
El material activo de electrodo positivo puede tener una densidad compactada de 0,5-5 g/cm3. Cuando la densidad compactada del material activo de electrodo positivo satisface el intervalo definido anteriormente, la cantidad de material activo de electrodo positivo por volumen del electrodo positivo no disminuye. Por lo tanto, es posible garantizar la capacidad de la batería.
Como se usa en el presente documento, "densidad compactada" significa el valor obtenido al introducir un peso predeterminado de material activo de electrodo positivo en un cilindro de malla, medir el volumen total de huecos entre partículas al golpear el material activo de electrodo positivo 200 veces y dividir el peso del material activo de electrodo positivo por el volumen total. Dicha densidad compactada puede medirse usando un sistema general de medición de la densidad compactada, particularmente usando un analizador de densidad compactada.
La suspensión de electrodo positivo puede incluir el material conductor en una cantidad del 0,5-5 % en peso o del 2 4 % en peso. Cuando la cantidad de material conductor satisface el intervalo definido anteriormente, es posible impartir suficiente conductividad y asegurar la capacidad de la batería evitando una disminución en la cantidad del material activo de electrodo positivo.
Puede usarse cualquier material conductor usado convencionalmente en la técnica sin limitación particular. Los ejemplos particulares del material conductor pueden incluir grafito artificial, grafito natural, negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro denka, negro térmico, negro de canal, fibras de carbono, fibras metálicas, aluminio, estaño, bismuto, silicio, antimonio, níquel, cobre, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, cinc, molibdeno, wolframio, plata, oro, lantano, rutenio, platino, iridio, dióxido de titanio, polianilina, politiofeno, poliacetileno, polipirrol o una combinación de los mismos, pero sin limitación a los mismos.
El material conductor puede tener un diámetro promedio de 15-70 nm. En el presente documento, el diámetro promedio del material conductor puede determinarse mediante cualquier método usado convencionalmente en la técnica. Por ejemplo, puede determinarse usando un microscopio electrónico de barrido.
Cuando el diámetro promedio del material conductor satisface el intervalo definido anteriormente, es posible evitar la degradación de la dispersabilidad causada por la agregación de partículas del material conductor, y la degradación de la conductividad en la capa de material activo de electrodo positivo causada por una disminución en un área superficial específica y la dificultad para formar una ruta conductora.
La suspensión de electrodo positivo puede incluir el polímero aglutinante en una cantidad del 0,5-5 % en peso o del 1-3 % en peso basándose en el peso total del contenido sólido. Cuando la cantidad de polímero aglutinante satisface el intervalo definido anteriormente, es posible proporcionar un electrodo con suficiente adhesión evitando al mismo tiempo la degradación de las características de capacidad de la batería.
Los ejemplos particulares del polímero aglutinante incluyen fluoruro de polivinilideno (PVdF), fluoruro de polihexafluoropropileno-co-polivinilideno (PVdf-HFP), clorotrifluoroetileno (CTFE) o una combinación de los mismos.
La suspensión de electrodo positivo puede incluir el agente dispersante en una cantidad del 0,2-0,4 % en peso basándose en el peso total del contenido sólido. Cuando la cantidad del agente dispersante satisface el intervalo definido anteriormente, es posible lograr el efecto deseado de mejorar la dispersabilidad sin reducir la cantidad del material activo de electrodo positivo y los demás materiales del electrodo.
Puede usarse cualquier agente dispersante usado convencionalmente para la suspensión de electrodo positivo sin limitación particular. Por ejemplo, considerando el efecto de mejorar las características de la batería, los ejemplos particulares del agente dispersante incluyen compuestos de celulosa, óxido de polialquileno, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona, polivinil acetal, éter polivinílico, ácido polivinilsulfónico, cloruro de polivinilo (PVC), fluoruro de polivinilideno, quitosano, almidón, amilosa, poliacrilamida, poli-N-isopropilacrilamida, poli-N,N-dimetilacrilamida, imina de polietileno, polioxietileno, poli(2-metoxietoxietileno), poli(cloruro de acrilamida-co-dialildimetilamonio), polímero de acrilonitrilo/butadieno/estireno (ABS), polímero de acrilonitrilo/estireno/acrilato (ASA), una mezcla de polímero de acrilonitrilo/estireno/acrilato (ASA) con carbonato de propileno, copolímero de estireno/acrilonitrilo (SAN), o polímero de metacrilato de metilo/acrilonitrilo/butadieno/estireno (MABS). Tales agentes dispersantes pueden usarse individualmente o en combinación.
El disolvente para disolver el polímero aglutinante mientras se dispersan el otro contenido sólido en la suspensión de electrodo positivo no está particularmente limitado, siempre que se use convencionalmente para fabricar un electrodo positivo. Los ejemplos no limitantes del disolvente incluyen disolventes de amina, tales como N,N-dimetilaminopropilamina, dietilentriamina o N,N-dimetilformamida (DMF), disolventes de éter, tal como tetrahidrofurano, disolventes cetónicos, tal como metil etil cetona, disolventes de éster, tal como acetato de metilo, disolventes de amida, tales como dimetil acetamida o 1-metil-2-pirrolidona, dimetilsulfóxido (DMS) o similares, pero sin limitación a los mismos.
De acuerdo con la presente divulgación, en la etapa (S2), la suspensión obtenida dispersando el ingrediente mencionado anteriormente en el disolvente se dispersa preliminarmente. En el presente documento, la dispersión primaria se realiza durante 50-100 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido en la suspensión pueda ser de 3-6 m/s.
La velocidad de migración del contenido sólido (también denominada velocidad de dispersión en lo sucesivo en el presente documento) es la longitud de migración del contenido sólido causada por la fuerza aplicada a la suspensión en el sistema de dispersión usado para dispersar la suspensión en función del tiempo.
Particularmente, la "velocidad de migración del contenido sólido" se refiere a la longitud de migración (m) por segundo del contenido sólido en la suspensión, causada por la fuerza de corte generada por la fricción entre un elemento dispersante de suspensión, tal como una paleta, proporcionado en el sistema de dispersión y la suspensión durante la rotación del elemento.
La velocidad de migración del contenido sólido es proporcional al radio R del elemento dispersante de suspensión proporcionado en el sistema de dispersión y la rotación por minuto (rpm), y puede representarse mediante la siguiente Fórmula matemática 1. Por lo tanto, es posible controlar la velocidad de migración del contenido sólido en la suspensión ajustando el radio y la velocidad de rotación de la paleta de dispersión.
[Fórmula matemática 1]
Velocidad de migración del contenido sólido (m/s) = 2nR(m)*A
en donde R es el radio del elemento dispersante de suspensión y
A es la rotación por minuto (rpm) del elemento dispersante de suspensión, dividida por 60 segundos.
Cuando la velocidad de dispersión primaria es inferior a 3 m/s, las partículas en la suspensión pueden mostrar una dispersabilidad reducida debido a una energía de dispersión insuficiente. Cuando la velocidad de dispersión primaria es superior a 6 m/s, se puede aumentar la temperatura para provocar la generación de calor, lo que da como resultado la gelificación de la suspensión y un cambio en las propiedades físicas de la suspensión.
Después de realizar la dispersión primaria, la suspensión puede tener una viscosidad de 13-32 Pa.s a una velocidad de corte de 0,1/s.
Como se usa en el presente documento, "viscosidad" significa el valor determinado usando un viscosímetro usado convencionalmente para determinar la viscosidad de un fluido (por ejemplo, viscosímetro tipo BM (TIKIMEC), un reómetro (TA instrumentos), etc.) a una temperatura predeterminada (25 °C). Particularmente, el reómetro puede determinar no sólo la viscosidad de un fluido sino también las propiedades elásticas del mismo (por ejemplo, un cambio en la viscosidad dependiendo de la velocidad de corte) y, por lo tanto, puede usarse en el presente documento de manera más adecuada.
La suspensión que tiene una viscosidad dentro del intervalo definido anteriormente tiene una fluidez baja, dificultando de este modo el transporte de la suspensión y la realización del revestimiento. Por lo tanto, en el presente documento se realiza además la dispersión para reducir la viscosidad de la suspensión y para aumentar la fluidez de la misma.
En otras palabras, en la etapa (S3), la suspensión dispersada preliminarmente se dispersa adicionalmente a una velocidad aproximadamente tres veces la velocidad de dispersión de la dispersión primaria, por ejemplo, a una velocidad de 14-27 m/s o 14-24 m/s durante un breve tiempo de 5-20 minutos.
La suspensión a preparar de acuerdo con la presente divulgación tiene un alto contenido sólido del 69-74 % en peso. Por lo tanto, cuando la suspensión se somete a dispersión primaria en condiciones severas, tan pronto como se forma la suspensión, la temperatura puede aumentar de manera no deseada. Como se ha mencionado anteriormente, cuando la velocidad de dispersión primaria es superior a 6 m/s, la suspensión puede experimentar gelificación o un cambio en las propiedades físicas debido a la generación de calor. Para evitar esto, la suspensión se dispersa preliminarmente a una velocidad suave y a continuación se realiza una dispersión secundaria a una velocidad elevada durante un corto tiempo para reducir la viscosidad sin provocar un cambio en la suspensión.
Además, dicha dispersión secundaria a una velocidad elevada permite mejorar la dispersión del material conductor en la suspensión. Por lo tanto, el material conductor en la suspensión puede proporcionar un diámetro de partícula promedio (D50) de 0,9-1,48 pm, particularmente 0,9-1,45 pm, y un diámetro de partícula promedio (D90) de 3-4 pm, particularmente 3,58-3,93 pm, en su estado particulado secundario. Tal mejora de la dispersión del material conductor mejora la homogeneidad y la dispersabilidad de toda la suspensión, contribuyendo así significativamente a una disminución de la viscosidad de la suspensión.
Cuando la velocidad de dispersión secundaria es inferior a 14 m/s, no es posible reducir la viscosidad lo suficiente debido a una energía de dispersión insuficiente. Cuando la velocidad de dispersión secundaria es superior a 27 m/s, la colisión de partículas se vuelve grave debido a dicha energía de dispersión excesivamente fuerte, provocando así la agregación de partículas y un aumento de la viscosidad.
El sistema de dispersión usado para la dispersión primaria y la dispersión secundaria puede incluir un homogeneizador, un molino de perlas, un molino de bolas, un molino de cesta, molino de atrición, un agitador multifuncional, un mezclador transparente, un mezclador TK o similares. De acuerdo con la presente divulgación, la dispersión primaria y la dispersión secundaria pueden realizarse en el mismo sistema o en sistemas diferentes.
Después de realizar la dispersión primaria y la dispersión secundaria como se ha descrito anteriormente, la suspensión tiene una viscosidad de 3-12 Pa.s, particularmente 3,8-11,3 Pa.s a una velocidad de corte de 0,1/s. Por lo tanto, es posible solucionar los problemas de oclusión de un filtro y generación de defectos en el revestimiento durante el transporte de la suspensión para preparar un electrodo positivo.
En otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un electrodo positivo usando la suspensión de electrodo positivo obtenida mediante el método descrito anteriormente.
Particularmente, el electrodo positivo de acuerdo con la presente divulgación incluye una capa de material activo de electrodo positivo formada aplicando la suspensión de electrodo positivo al menos a una superficie de un colector de corriente de electrodo positivo, seguido de secado y prensado. La capa de material activo de electrodo positivo se forma usando la suspensión que tiene una viscosidad controlada a un intervalo predeterminado y, por lo tanto, puede mantener el material activo de electrodo positivo, el material conductor, el polímero aglutinante y el agente dispersante en un estado homogéneamente disperso. El aglutinante puede estar en contacto en forma de punto con el material activo de electrodo positivo y el material conductor.
El colector de corriente de electrodo positivo no está particularmente limitado, siempre que tenga conductividad sin provocar ningún cambio químico en la batería correspondiente. Los ejemplos particulares del colector de corriente de electrodo positivo incluyen acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón horneado, o una superficie de aluminio o acero inoxidable tratada con carbono, níquel, níquel, titanio, plata, etc., o similares.
El colector de corriente de electrodo positivo generalmente puede tener un grosor de 3-500 pm. El colector de corriente de electrodo positivo puede tener finas irregularidades superficiales para aumentar la adhesión del material activo de electrodo positivo. Por ejemplo, el colector de corriente de electrodo positivo puede tener diversas formas, tales como una película, hoja, lámina, red, cuerpo poroso, espuma, cuerpo no tejido o similares.
En el electrodo positivo, la capa de material activo de electrodo positivo se puede obtener de acuerdo con un método convencional, excepto que se usa la suspensión de electrodo positivo preparada mediante el método descrito anteriormente.
Por ejemplo, la aplicación de la suspensión de electrodo positivo se puede realizar sobre una superficie del colector de corriente de electrodo positivo usando un proceso de revestimiento de suspensión convencional, tal como un revestimiento en barra, revestimiento por rotación, revestimiento con rodillo, revestimiento por troquel o revestimiento por pulverización. En el presente documento, tales procesos de revestimiento pueden usarse individualmente o en combinación. Además, cuando se aplica la suspensión de electrodo positivo, se prefiere aplicar la suspensión de electrodo positivo hasta un grosor adecuado considerando la cantidad de carga y el grosor del material activo en la capa de material activo de electrodo positivo terminada.
A continuación, la película de revestimiento de la suspensión de electrodo positivo formada sobre el colector de corriente de electrodo positivo se somete a una etapa de secado. En el presente documento, la etapa de secado puede realizarse mediante tratamiento térmico o inyección de aire caliente a una temperatura en la que la humedad contenida en el electrodo positivo pueda eliminarse al máximo grado simultáneamente con la eliminación del disolvente en la suspensión de electrodo positivo y la fuerza de unión del polímero aglutinante puede aumentarse. Particularmente, la etapa de secado puede realizarse a una temperatura que varía del punto de ebullición del disolvente al punto de fusión del aglutinante, más particularmente a una temperatura de 100-150 °C. Más particularmente, la etapa de secado puede realizarse a una temperatura de 100-120 °C a una presión de 10 torr o menos durante 1-50 horas.
Después de la etapa de secado, la etapa de prensado puede realizarse de acuerdo con un método convencional.
En una variante, el electrodo positivo puede obtenerse aplicando y secando la suspensión de electrodo positivo descrita anteriormente sobre un soporte separado para formar una película para formar un electrodo positivo, retirando la película del soporte y a continuación laminando la película para formar un electrodo positivo en un colector de corriente de electrodo positivo.
De acuerdo con la presente divulgación, el electrodo positivo obtenido permite la dispersión homogénea de la suspensión de electrodo positivo usada para formar la capa de material activo de electrodo positivo para reducir la resistencia interna, cuando el electrodo positivo se aplica a una batería, y puede proporcionar a la batería características de salida mejoradas. Además, es posible proporcionar al electrodo una excelente adhesión, ya que se inhibe la migración del polímero aglutinante.
Aún en otro aspecto, se proporciona una batería secundaria de litio que incluye el electrodo positivo.
Particularmente, la batería secundaria de litio incluye el electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo y un electrolito no acuoso.
En la batería secundaria de litio, el electrodo negativo incluye un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo de electrodo negativo formada sobre el colector de corriente de electrodo negativo.
En el electrodo negativo, el colector de corriente de electrodo negativo no está particularmente limitado, siempre que tenga conductividad sin provocar ningún cambio químico en la batería correspondiente. Los ejemplos particulares del colector de corriente de electrodo negativo incluyen cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón horneado o una superficie de cobre o acero inoxidable tratada con carbono, níquel, titanio, plata, etc., o similares. Además, el colector de corriente de electrodo negativo puede tener diversas formas, tales como una película, hoja, lámina, red, cuerpo poroso, espuma, cuerpo no tejido o similares. Además, el colector de corriente de electrodo negativo tiene generalmente un grosor de 3-500 pm. El colector de corriente de electrodo negativo puede tener finas irregularidades superficiales para aumentar la adhesión del material activo de electrodo negativo.
En el electrodo negativo, la capa de material activo de electrodo negativo puede obtenerse disolviendo y dispersando un material activo de electrodo negativo, un aglutinante y un material conductor en un disolvente para formar una suspensión de electrodo negativo, y aplicando la suspensión de electrodo negativo al colector de corriente de electrodo negativo, seguido de secado y prensado.
En el presente documento, el material activo de electrodo negativo puede ser un compuesto apto para la intercalación y desintercalación reversible de litio. Los ejemplos particulares del material activo de electrodo negativo incluyen: materiales carbonosos, tales como grafito artificial, grafito natural, fibras de carbono grafitizadas y carbono amorfo; compuestos metálicos capaces de formar aleaciones con litio, tales como Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, aleaciones de Si, aleaciones de Sn o aleaciones de Al; o compuestos que incluyen compuestos metálicos y materiales carbonosos. Dichos materiales activos de electrodo negativo pueden usarse individualmente o en combinación. Además, se puede usar una lámina de metal de litio como material activo de electrodo negativo.
El polímero aglutinante funciona para mejorar la unión de partículas de material activo de electrodo negativo y la unión entre el material activo de electrodo negativo y el colector de corriente de electrodo negativo. Los ejemplos particulares del polímero aglutinante incluyen fluoruro de polivinilideno (PVDF), alcohol polivinílico, almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, terpolímero de etileno-propilenodieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno-butireno (SBR), caucho fluorado, diversos copolímeros o similares. Dichos polímeros aglutinantes pueden usarse individualmente o en combinación. Por ejemplo, el polímero aglutinante puede ser caucho de estireno-butadieno. Además, el polímero aglutinante puede usarse en una cantidad del 10-30 % en peso basándose en el peso total de la capa de material activo de electrodo negativo.
El material conductor es el mismo que se ha descrito anteriormente con referencia a la suspensión de electrodo positivo. El material conductor puede usarse en una cantidad del 1-15 % en peso basándose en el peso total de la capa de material activo de electrodo negativo. Cuando la cantidad de material conductor satisface el intervalo definido anteriormente, es posible evitar la degradación del rendimiento de la batería causada por un aumento en la resistencia interna de la batería, sin disminuir al mismo tiempo la cantidad de otros materiales de electrodo, tal como el material activo.
El disolvente puede ser un disolvente usado convencionalmente en la técnica, y los ejemplos particulares del mismo incluyen dimetilsulfóxido (DMSO), alcohol isopropílico, N-metil pirrolidona (NMP), acetona o agua. Tales disolventes pueden usarse individualmente o en combinación.
La suspensión de electrodo negativo puede incluir además un agente espesante además de los ingredientes descritos anteriormente. Particularmente, el agente espesante puede ser un compuesto de celulosa, tal como carboximetilcelulosa (CMC). El agente espesante puede usarse en una cantidad del 1-10 % en peso basándose en el peso total de la capa de material activo de electrodo negativo.
La suspensión de electrodo negativo puede aplicarse a una superficie del colector de corriente de electrodo negativo usando un proceso de revestimiento en suspensión convencional, tal como un revestimiento en barra, revestimiento por rotación, revestimiento con rodillo, revestimiento por troquel o revestimiento por pulverización. En el presente documento, tales procesos de revestimiento pueden usarse individualmente o en combinación. Además, cuando se aplica la suspensión de electrodo negativo, se prefiere aplicar la suspensión de electrodo negativo hasta un grosor adecuado considerando la cantidad de carga y el grosor del material activo de electrodo negativo en la capa de material activo de electrodo negativo terminada.
A continuación, la película de revestimiento de la suspensión de electrodo negativo formada sobre el colector de corriente de electrodo negativo se somete a una etapa de secado. En el presente documento, la etapa de secado puede realizarse mediante tratamiento térmico o inyección de aire caliente a una temperatura en la que la humedad contenida en el electrodo negativo pueda eliminarse al máximo grado simultáneamente con la eliminación del disolvente en la suspensión de electrodo negativo y la fuerza de unión del polímero aglutinante puede aumentarse. Particularmente, la etapa de secado puede realizarse a una temperatura que varía del punto de ebullición del disolvente al punto de fusión del aglutinante, más particularmente a una temperatura de 100-150 °C. Más particularmente, la etapa de secado puede realizarse a una temperatura de 100-120 °C a una presión de 10 torr o menos durante 1-50 horas.
Después de la etapa de secado, la etapa de prensado puede realizarse de acuerdo con un método convencional.
En una variante, el electrodo negativo puede obtenerse aplicando y secando la suspensión de electrodo negativo descrita anteriormente sobre un soporte separado para formar una película para formar un electrodo negativo, retirando la película del soporte y a continuación laminando la película para formar un electrodo negativo en un colector de corriente de electrodo negativo. En el presente documento, la suspensión de electrodo negativo, el colector de corriente de electrodo negativo y las etapas de aplicación, secado y prensado son los mismos que se han descrito anteriormente.
Mientras tanto, en la batería secundaria de litio, se puede usar sin limitación particular cualquier separador usado convencionalmente como separador para una batería secundaria de litio. Particularmente, se prefiere usar un separador que muestre una baja resistencia al transporte de iones electrolíticos y una alta capacidad de impregnación del electrolito. Por ejemplo, puede usarse sola una película polimérica porosa obtenida usando un polímero a base de poliolefina, tal como homopolímero de etileno, homopolímero de propileno, copolímero de etileno/butano, copolímero de etileno/hexano o copolímero de etileno/metacrilato, o puede usarse una pila de dichas películas poliméricas. Además, puede usarse una tela no tejida porosa convencional, tal como una tela no tejida formada por fibras de vidrio de alto punto de fusión o fibras de tereftalato de polietileno.
El electrolito usado de acuerdo con la presente divulgación puede incluir un electrolito líquido orgánico, un electrolito líquido inorgánico, un electrolito de polímero sólido, un electrolito de polímero en gel, un electrolito inorgánico sólido o un electrolito inorgánico fundido que puede usarse para fabricar una batería secundaria de litio, pero sin limitarse a los mismos.
Particularmente, el electrolito incluye un disolvente orgánico y una sal de litio.
Puede usarse cualquier disolvente orgánico sin limitación particular, siempre que pueda funcionar como medio a través del cual se puedan transportar los iones que participan en las reacciones electroquímicas de la batería correspondiente. Los ejemplos particulares del disolvente orgánico incluyen: disolventes de éster, tal como acetato de metilo, acetato de etilo, Y-butirolactona o £-caprolactona; disolventes de éter, tales como éter dibutílico o tetrahidrofurano; disolventes cetónicos, tal como ciclohexanona; disolventes de hidrocarburos aromáticos, tales como benceno o fluorobenceno; disolventes de carbonato, tales como carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de metiletilo (MEC), carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de etileno (EC) o carbonato de propileno (PC); o similares. Tales disolventes pueden usarse individualmente o en combinación. Particularmente, el disolvente orgánico puede ser un disolvente de carbonato. Más particularmente, el disolvente de carbonato puede ser una combinación de un carbonato cíclico (por ejemplo, carbonato de etileno o carbonato de propileno), que tiene una alta conductividad iónica y una constante dieléctrica alta y puede aumentar el rendimiento de carga/descarga de una batería, con un carbonato lineal de baja viscosidad (por ejemplo, carbonato de etilmetilo, carbonato de dimetilo o carbonato de dietilo).
La sal de litio puede ser cualquier compuesto de litio sin limitación particular, siempre que el compuesto de litio pueda proporcionar iones de litio usados para una batería secundaria de litio. Los ejemplos particulares de sal de litio incluyen LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, UCF<3>SO<3>, UC<4>F<9>SO<3>, LiN(C2FsSO3)2, LiN(C<2>FsSO<2>)<2>, LiN(CF3SO2)2, LiCl, LiI, LiB(C2O4)2 o similares. Dichas sales de litio pueden usarse individualmente o en combinación. La sal de litio puede estar presente en una concentración del 0,6-2 % en moles en el electrolito.
Además de los ingredientes del electrolito mencionados anteriormente, el electrolito puede incluir al menos un aditivo seleccionado de piridina, fosfito de trietilo, trietanolamina, éteres cíclicos, etilendiamina, n-glima, hexafosfato de triamida, derivados de nitrobenceno, azufre, colorantes de quinona imina, oxazolidinona N-sustituida, imidazolidina N,N-sustituida, etilenglicoldialquiléter, sal de amonio, pirrol, 2-metoxietaol y tricloruro de aluminio para mejorar las características de vida útil de una batería, para inhibir la degradación de la capacidad de una batería y mejorar la capacidad de descarga de una batería. El aditivo puede usarse en una cantidad del 0,1-5 % en peso basándose en el peso total del electrolito.
La batería secundaria de litio descrita anteriormente puede obtenerse interponiendo el separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para formar un conjunto de electrodos, introduciendo el conjunto de electrodos en una carcasa e inyectando un electrolito en la carcasa. La batería secundaria de litio puede ser una batería cilíndrica obtenida interponiendo el separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para formar un conjunto de electrodos, introduciendo el conjunto de electrodos en una carcasa e inyectando un electrolito en la carcasa.
Como se ha descrito anteriormente, la batería secundaria de litio que incluye el electrodo positivo obtenida usando la suspensión de electrodo positivo muestra una excelente capacidad de descarga, características de salida y mantenimiento de capacidad de manera estable y, por lo tanto, es útil para instrumentos portátiles, tales como teléfonos móviles, ordenadores portátiles o cámaras digitales y vehículos eléctricos tales como vehículos eléctricos híbridos.
En otro aspecto más de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que incluye la batería secundaria de litio como una celda unitaria, y un paquete de baterías que incluye el módulo de baterías.
El módulo de baterías o paquete de baterías puede usarse como fuente de energía para al menos un dispositivo de tamaño mediano a grande seleccionado de: herramientas eléctricas; coches eléctricos, incluyendo vehículos eléctricos (EV), vehículos eléctricos híbridos (HEV), vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) o similares; sistemas de almacenamiento de energía eléctrica; o similares.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo en el presente documento, la presente invención se explicará en detalle con referencia a los ejemplos. Los siguientes ejemplos se proporcionan para que la presente divulgación sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de la presente divulgación a los expertos en la técnica. Sin embargo, la presente divulgación puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones ilustrativas expuestas en la misma.
Ejemplo 1:
En primer lugar, se añadieron 95 partes en peso de Li(Ni<0>,<6>Mn<0>,<2>Co<0>,<2>)O<2>(diámetro de partícula promedio (D50): 11 pm, densidad compactada: 2,2 g/cm3) como material activo de electrodo positivo, 3,0 partes en peso de nanofibras de carbono (diámetro promedio: 38 nm) como material conductor, 1,7 partes en peso de PVD<f>como aglutinante y 0,3 partes en peso de carboximetilcelulosa (CMC, Pm: 2.500.000 g/mol) como agente dispersante a N-metilpirrolidona (NMP) como disolvente y los ingredientes se mezclaron para obtener una suspensión que tenía un contenido sólido del 69,5 % en peso.
La suspensión se introdujo en un homogeneizador (Homogenizing Disper Modelo 2.5, PRIMIX) equipado con paletas de dispersión con un radio de 1,5 cm y el homogeneizador se hizo funcionar a una velocidad de 3.000 rpm para realizar la dispersión primaria durante 75 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido en la suspensión pudiera ser de 4,7 m/s. La viscosidad de la suspensión después de dicha dispersión primaria se determinó de la misma manera que se describe en el Ejemplo de prueba 1. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
A continuación, la suspensión se introdujo en un mezclador transparente (CLM-CS-7) equipado con paletas de dispersión con un radio de 1,5 cm, y el mezclador transparente se hizo funcionar a una velocidad de 12.000 rpm para realizar la dispersión secundaria durante 5 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 18,8 m/s para obtener una suspensión de electrodo positivo con la viscosidad que se muestra en la Tabla 1.
Como referencia, la velocidad de migración (m/s) del contenido sólido es proporcional al radio R de las paletas de dispersión y la rotación por minuto (rpm), es decir, la velocidad de rotación de las paletas de dispersión, y puede calcularse de acuerdo con la Fórmula matemática 1:
[Fórmula matemática 1]
Velocidad de migración del contenido sólido (m/s) = 2nR(m)*A
en donde R es el radio del elemento dispersante de suspensión y
A es la rotación por minuto (rpm) del elemento dispersante de suspensión, dividida por 60 segundos.
Ejemplo 2:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el contenido sólido de la suspensión de electrodo positivo fue del 73 % en peso y la velocidad operativa del mezclador transparente durante la dispersión secundaria se controló de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 14,1 m/s.
Ejemplo 3:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la velocidad operativa del mezclador transparente durante la dispersión secundaria se controló de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 18,8 m/s.
Ejemplo 4:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la velocidad operativa del mezclador transparente durante la dispersión secundaria se controló de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 23,6 m/s.
Ejemplo comparativo 1:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que no se realizó la dispersión secundaria.
Ejemplo comparativo 2:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la velocidad operativa del mezclador transparente durante la dispersión secundaria se controló de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 12,6 m/s.
Ejemplo comparativo 3:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la velocidad operativa del mezclador transparente durante la dispersión secundaria se controló de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 31,4 m/s.
Ejemplo comparativo 4:
Se obtuvo una suspensión de electrodo positivo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el contenido sólido de la suspensión de electrodo positivo fue del 75,0 % en peso y la velocidad operativa del mezclador transparente durante la dispersión secundaria se controló de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pudiera ser de 18,8 m/s.
Ejemplo de prueba 1: Viscosidad
Se determinó la viscosidad de cada suspensión de electrodo positivo obtenida de los Ejemplos y Ejemplos comparativos. La viscosidad se determinó usando el reómetro (disponible en TA Instruments). La viscosidad de corte se midió a cada velocidad de corte mientras la velocidad de corte se aumentó en un intervalo predeterminado de 0,001 a 500/s. La Tabla 1 muestra la viscosidad de cada suspensión de electrodo positivo a 0,1/s de manera que la viscosidad pueda evaluarse de acuerdo con el contenido sólido y la velocidad de dispersión.
T l 1
Como se puede observar a partir de la Tabla 1, la suspensión de electrodo positivo de acuerdo con cada uno de los Ejemplos 1-4 en donde el contenido sólido está dentro de un intervalo del 69-74 % en peso, la velocidad de dispersión primaria es de 3-6 m/s y la velocidad de dispersión secundaria es de 14-27 m/s y tiene una viscosidad baja de 3 12 Pa.s a una velocidad de corte de 0,1 s.
Por el contrario, la suspensión de electrodo positivo de acuerdo con cada uno de los Ejemplos comparativos 1 y 2, en donde el contenido sólido está dentro del intervalo definido anteriormente pero la dispersión secundaria no se realizó o se realizó a una velocidad inferior a 14 m/w, tiene alta viscosidad. Mientras tanto, el Ejemplo comparativo 3 que usa una velocidad de dispersión excesivamente alta superior a 27 m/s durante la dispersión secundaria muestra un aumento de la viscosidad.
Además, el Ejemplo comparativo 4, en donde la velocidad de dispersión primaria y la velocidad de dispersión secundaria están dentro del intervalo definido anteriormente, muestra un aumento excesivo de la viscosidad. Esto se debe a que el contenido sólido excede un nivel predeterminado, es decir, el 74 % en peso, y la distancia entre partículas en los materiales de los electrodos se reduce para provocar la colisión de partículas, induciendo así la formación de estructuras y un rápido aumento de la viscosidad. Por lo tanto, la suspensión de electrodo positivo obtenida en el Ejemplo comparativo 4 provoca la oclusión de un filtro durante el transporte de la suspensión para fabricar un electrodo y un deterioro significativo de la capacidad de revestimiento.
Ejemplo de prueba 2: Distribución del diámetro de partícula del material conductor disperso
La distribución del diámetro de partícula del material conductor disperso en la suspensión de electrodo positivo de acuerdo con cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos se determinó usando un analizador de tamaño de partículas dispersas basado en difracción láser que determina la distribución del tamaño de partículas dispersas a través de la intensidad de dispersión láser dependiendo de tamaño de partícula. Los resultados se muestran en la Tabla 2. En el presente documento, la distribución del tamaño de partículas dispersas del material conductor significa una distribución del diámetro de partículas dispersas promedio obtenida en un estado de dispersión en suspensión, no el diámetro de partícula del propio material conductor.
Ejemplo de prueba 3: Determinación de la adhesión
La suspensión de electrodo positivo de acuerdo con cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos revistió una lámina de aluminio, se secó mediante tratamiento térmico a 130 °C y a continuación se prensó para obtener un electrodo positivo.
Para determinar la adhesión del electrodo positivo resultante, un portaobjetos de vidrio se fijó a una superficie de una cinta de doble cara y la superficie revestida del electrodo positivo se fijó a la otra superficie. A continuación, la adhesión se determinó mediante el método de prueba de adhesión convencional de 180°. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
T l 2
Como se puede observar a partir de la Tabla 2, la suspensión de electrodo positivo de acuerdo con cada uno de los Ejemplos 1-4 muestra una distribución de diámetro de partículas dispersas más pequeña del material conductor en la suspensión y una dispersabilidad mejorada, en comparación con los Ejemplos comparativos 1-3 en donde la velocidad de dispersión secundaria no está dentro del intervalo de 14-27 m/s, en las mismas condiciones de contenido sólido. Por lo tanto, la suspensión de electrodo positivo de acuerdo cada uno de los Ejemplos 1-4 proporciona un electrodo positivo con excelente adhesión durante la fabricación del electrodo. Particularmente, dicha mejora de la dispersabilidad del material conductor mejora la homogeneidad y la dispersabilidad de la suspensión durante la fabricación del electrodo positivo, contribuyendo así a una disminución de la viscosidad de la suspensión.
Mientras tanto, en el caso del Ejemplo comparativo 4, tiene el mayor contenido sólido y muestra una mayor adhesión, pero muestra una baja dispersabilidad del material conductor en la suspensión, dando como resultado un aumento significativo en la viscosidad de la suspensión.
La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones preferidas de la divulgación, se dan únicamente a modo de ilustración, dado que resultarán evidentes para los expertos en la técnica de esta descripción detallada diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio que comprende las etapas de:
añadir un material activo de electrodo positivo, un material conductor, un polímero aglutinante y un agente dispersante a un disolvente y mezclarlos para obtener una suspensión que tiene un contenido sólido del 69-74 % en peso;
dispersar la suspensión principalmente durante 50 minutos a 100 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pueda ser de 3-6 m/s; y
dispersar la suspensión secundariamente durante 5 minutos a 20 minutos de manera que la velocidad de migración del contenido sólido pueda ser de 14-27 m/s,
en donde la velocidad de migración del contenido sólido es la longitud de migración del contenido sólido causada por la fuerza aplicada a la suspensión en el sistema de dispersión usado para dispersar la suspensión en función del tiempo,
en donde la velocidad de migración del contenido sólido se refiere a la longitud de migración (m) por segundo del contenido sólido en la suspensión, causada por la fuerza de corte generada por la fricción entre un elemento dispersante de suspensión proporcionado en el sistema de dispersión y la suspensión durante la rotación del elemento, y
en donde la velocidad de migración del contenido sólido se calcula por la siguiente Fórmula matemática 1:
[Fórmula matemática 1]
Velocidad de migración del contenido sólido (m/s) = 2nR(m)*A
en donde R es el radio del elemento dispersante de suspensión y
A es la rotación por minuto (rpm) del elemento dispersante de suspensión, dividida por 60 segundos, en donde todos los parámetros se miden de acuerdo con los métodos descritos en la memoria descriptiva.
2. El método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la suspensión de electrodo positivo comprende el 90-98 % en peso del material activo de electrodo positivo, el 0,5-5 % en peso del material conductor, el 0,5-5 % en peso del polímero aglutinante y el 0,2 0,4 % en peso del agente dispersante, basándose en el peso total del contenido sólido.
3. El método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el material activo de electrodo positivo tiene un diámetro promedio (D50) de 0,5-20 pm, siendo el diámetro promedio (D50) medido de acuerdo con el método descrito en la memoria descriptiva.
4. El método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el material activo de electrodo positivo tiene una densidad compactada de 0,5-5 g/cm3, siendo la densidad compactada medida como se describe en la memoria descriptiva.
5. El método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el material conductor muestra una distribución de diámetro promedio (D50) de 0,9-1,48 pm en la suspensión dispersada secundariamente, en donde la distribución de diámetro promedio (D50) se mide como se describe en la memoria descriptiva.
6. El método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el polímero aglutinante es uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en fluoruro de polivinilideno, fluoruro de polihexafluoropropileno-co-polivinilideno y clorotrifluoroetileno, o una combinación de dos o más de ellos.
7. El método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la suspensión de electrodo positivo tiene una viscosidad de 3 12 Pa.s a una velocidad de corte de 0,1/s después de la dispersión secundaria, en donde la viscosidad se mide como se describe en la memoria descriptiva.
ES18825255T 2017-06-27 2018-06-26 Método para preparar una suspensión de electrodo positivo para una batería secundaria de litio y un electrodo positivo para una batería secundaria de litio obtenido a partir de la misma Active ES2965181T3 (es)

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