ES3060465T3 - Electrolyte, secondary battery, battery module, battery pack, and electric device - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un electrolito, una batería secundaria, un módulo de batería, un paquete de baterías y un dispositivo eléctrico. El electrolito comprende un disolvente orgánico y un aditivo, donde el disolvente orgánico comprende un primer disolvente orgánico representado por la fórmula (1), y el aditivo comprende un primer aditivo, que se selecciona de entre uno o más compuestos representados por las fórmulas (2A) y (2B). En la fórmula (1), R1 y R2 son cada uno independientemente uno de los grupos alquilo C1-C3 y haloalquilo C1-C3; en la fórmula (2A), R21, R22, R23 y R24 son cada uno independientemente uno de los grupos enlace simple y metileno; y en la fórmula (2B), R31, R32, R33 y R34 son cada uno independientemente uno de los grupos enlace simple y metileno, y R4 es uno de los grupos enlace simple, -O-, alquileno C1-C3, haloalquileno C1-C3 y oxaalquileno C1-C3. La batería secundaria ofrece un buen rendimiento de carga rápida, a la vez que garantiza una larga vida útil tanto en ciclos de carga como de almacenamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Electrolito, batería secundaria, módulo de batería, paquete de baterías y dispositivo eléctrico

[0003] Campo técnico

[0004] La presente solicitud pertenece al campo técnico de las baterías secundarias, y se refiere específicamente a una solución electrolítica tal y como se especifica en las reivindicaciones 1-10, una batería secundaria tal y como se especifica en la reivindicación 11 o 12, un módulo de batería tal y como se especifica en la reivindicación 13, un paquete de baterías tal y como se especifica en la reivindicación 14, y un dispositivo alimentado tal y como se especifica en la reivindicación 15.

[0005] Antecedentes de la técnica

[0006] Los problemas del cambio climático global y la contaminación medioambiental son cada vez más graves, y los vehículos eléctricos propulsados por baterías han prosperado debido a sus excelentes características ecológicas y libres de contaminación. Sin embargo, en comparación con el repostaje rápido y oportuno de los vehículos convencionales propulsados por gasolina, los vehículos eléctricos tienden a tardar más en cargarse porque, por lo general, se cargan a una velocidad menor. Este problema de los vehículos eléctricos no solo genera ansiedad entre los consumidores por la autonomía, sino que también limita el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos. El documento CN 110 931 869 A describe una solución electrolítica que comprende un carbonato de etileno como disolvente orgánico. El documento US 2020/313237 A1 describe un electrolito no acuoso para baterías de iones litio. El documento US 2019/067741 A1 describe un electrolito para una batería secundaria de litio.

[0007] Compendio de la invención

[0008] Un objetivo de la presente solicitud es proporcionar una solución electrolítica, una batería secundaria, un módulo de batería, un paquete de baterías, y un dispositivo alimentado, con el fin de permitir que la batería tenga una larga vida útil y de almacenamiento, así como un buen rendimiento de carga rápida.

[0009] Un primer aspecto de la presente solicitud proporciona una solución electrolítica tal y como se especifica en las reivindicaciones 1-10, que comprende un disolvente orgánico y un aditivo. El disolvente orgánico comprende un primer disolvente orgánico mostrado en la Fórmula 1. En la Fórmula 1, cada uno de R<1>y R<2>son independientemente uno de alquilo C1-C3 y haloalquilo C1-C3. El aditivo comprende un primer aditivo seleccionado de entre uno o más de los compuestos representados por la Fórmula 2A y la Fórmula 2B, en donde, en la Fórmula 2A, R<21>, R<22>, R<23>, R<24>son cada uno independientemente uno de un enlace simple y metileno y, en la Fórmula 2B, R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son cada uno independientemente uno de un enlace simple y metileno, y R<4>es uno de un enlace simple, -O-, alquileno C1-C3, haloalquileno C1-C3 y oxaalquileno C1-C3.

[0012]

[0014] El uso del primer aditivo en combinación con el primer disolvente orgánico puede garantizar un buen rendimiento cíclico y de almacenamiento de la batería, al tiempo que se aprovecha al máximo el efecto del primer disolvente orgánico para mejorar la conductividad de la solución electrolítica.

[0015] En cualquier realización de la presente solicitud, en la Fórmula 1, R<1>y R<2>son, cada uno de forma independiente, uno de metilo, etilo, propilo, fluorometilo, fluoroetilo y fluoropropilo. El primer disolvente orgánico puede seleccionarse adecuadamente para mantener la viscosidad de la solución electrolítica dentro de un rango adecuado, de modo que la solución electrolítica tenga una mayor conductividad y la batería tenga un mejor rendimiento de carga rápida. En cualquier realización de la presente solicitud, el primer disolvente orgánico se selecciona entre uno o más de los siguientes compuestos:

[0016]

[0018] El uso de los compuestos anteriores como primer disolvente orgánico puede hacer que la solución electrolítica tenga una viscosidad moderada y una conductividad más alta.

[0019] En cualquier realización de la presente solicitud, el primer disolvente orgánico se selecciona entre uno o dos de los siguientes compuestos:

[0022]

[0025] El compuesto 1-1 y el compuesto 1-2 tienen una viscosidad más baja, lo que puede mejorar la conductividad de la solución electrolítica de forma más evidente.

[0026] En cualquier realización de la presente solicitud, en la Fórmula 2A, cada uno de R<21>, R<22>, R<23>y R<24>son independientemente uno de un enlace simple y metileno.

[0027] Opcionalmente, no todos de R<21>, R<22>, R<23>, y R<24>son enlaces simples.

[0028] Más concretamente, uno o ambos de R<21>y R<22>son metileno, y uno o ambos de R<23>y R<24>son metileno.

[0029] En cualquier realización de la presente solicitud, en la Fórmula 2B, R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>son, cada uno de forma independiente, uno de un enlace simple y metileno, y R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>no son todos enlaces simples.

[0030] En cualquier realización de la presente solicitud, en la Fórmula 2B, R<4>es un enlace simple, -O-, metileno, etileno, propileno, fluorometileno, fluoroetileno, fluoropropileno, metilenooxi, etilenooxi y propilenooxi.

[0031] Opcionalmente, R<4>es un enlace simple, metileno, etileno y propileno.

[0032] El primer aditivo cuyos sustituyentes se encuentran dentro del rango anterior puede formar una película interfacial densa y estable en la superficie del material activo del electrodo negativo, lo que bloquea el contacto directo entre el primer disolvente orgánico y el material activo del electrodo negativo, y así puede mejorar aún más la reversibilidad de la intercalación y desintercalación de iones activos entre las láminas de los electrodos positivo y negativo y mejorar la capacidad de descarga y el rendimiento cíclico de la batería.

[0033] En cualquier realización de la presente solicitud, cuando R<4>es un enlace simple, uno o ambos de R<31>y R<32>son metileno, y el resto son enlaces simples.

[0034] En cualquier realización de la presente solicitud, cuando R<4>es un enlace simple, uno o ambos de R<33>y R<34>son metileno, y el resto son enlaces simples.

[0035] En cualquier realización de la presente solicitud, cuando R<4>es un enlace simple, uno de R<31>y R<32>es metileno, uno de R<33>y R<34>es metileno, y el resto son enlaces simples.

[0036] En cualquier realización de la presente solicitud, cuando R<4>es un enlace simple, tanto R<31>como R<32>son metileno, y uno de R<33>y R<34>es metileno, y el resto son enlaces simples.

[0037] En cualquier realización de la presente solicitud, cuando R<4>es un enlace simple, tanto R<33>como R<34>son metileno, y uno de R<31>y R<32>es metileno, y el resto son enlaces simples.

[0038] En cualquier realización de la presente solicitud, cuando R<4>es un enlace simple, R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son todos metileno. En cualquier realización de la presente solicitud, el primer aditivo se selecciona entre uno o más de los siguientes compuestos:

[0041]

[0043] El primer aditivo mencionado anteriormente puede formar una película interfacial estable y duradera en la superficie del material activo del electrodo negativo, mejorando así aún más el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería.

[0044] En cualquier realización de la presente solicitud, opcionalmente, el primer aditivo se selecciona entre uno o más de los siguientes compuestos:

[0047]

[0049] En cualquier realización de la presente solicitud, en la que, basándose en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa w1 del primer disolvente orgánico está en el intervalo del 20 % al 80 %. Opcionalmente, w1 oscila entre el 30 % y el 70 %. El porcentaje en masa del primer disolvente orgánico se controla dentro de un rango adecuado, lo que puede proporcionar a la batería un buen rendimiento cíclico y de almacenamiento, al tiempo que mejora el rendimiento de carga rápida de la batería.

[0050] En cualquier realización de la presente solicitud, basado en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w2 del primer aditivo está en el rango del 0,1 % al 10 %. Opcionalmente, w2 oscila entre el 0,5 % y el 5 %. El porcentaje en masa del primer aditivo se controla dentro de un rango adecuado, lo que permite que la batería tenga un buen rendimiento de carga rápida, rendimiento cíclico y rendimiento de almacenamiento.

[0051] En cualquier realización de la presente solicitud, el aditivo comprende, además, un segundo aditivo, y el segundo aditivo es uno o más de entre compuestos de carbonato cíclico que contienen un enlace insaturado, compuestos de carbonato cíclico sustituidos con halógeno, compuestos de sulfato, compuestos de sulfito, compuestos de sultona, compuestos de ácido disulfónico, compuestos de nitrilo, compuestos aromáticos, compuestos de isocianato, compuestos de fosfazeno, compuestos de anhídrido ácido cíclico, compuestos de fosfito, compuestos de fosfato, compuestos de borato y compuestos de carboxilato.

[0052] Estos segundos aditivos pueden formar una película interfacial más densa y estable en la superficie del material activo del electrodo positivo y/o del material activo del electrodo negativo, lo que ayuda a mejorar aún más el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería.

[0053] En cualquier realización de la presente solicitud, el segundo aditivo comprende uno o más de los siguientes compuestos:

[0056]

[0058] Cuando la solución electrolítica contiene uno o ambos de los dos compuestos anteriores, el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería pueden mejorarse aún más.

[0059] En cualquier realización de la presente solicitud, basándose en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w3 del segundo aditivo es ≤10 %. Opcionalmente, w3 es ≤5 %. El porcentaje en masa del segundo aditivo se controla dentro de un rango adecuado, lo que puede mejorar aún más el rendimiento cíclico de la batería.

[0060] En cualquier realización de la presente solicitud, el disolvente orgánico comprende además un segundo disolvente orgánico, y el segundo disolvente orgánico comprende uno o más de los compuestos de carbonato cíclico y compuestos de carbonato de cadena. Opcionalmente, el segundo disolvente orgánico comprende un compuesto de carbonato cíclico o una combinación de un compuesto de carbonato cíclico y un compuesto de carbonato de cadena. El disolvente orgánico también comprende el segundo disolvente orgánico mencionado anteriormente, lo que permite que la batería que contiene la solución electrolítica tenga un buen rendimiento de carga rápida.

[0061] En cualquier realización de la presente solicitud, el segundo disolvente orgánico comprende uno o más de carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de 1,2-buteno, carbonato de dimetilo, carbonato de metilo y etilo, carbonato de dietilo, carbonato de dipropilo, carbonato de metilo y propilo, y carbonato de etilo y propilo. La solución electrolítica que contiene el segundo disolvente orgánico compuesto por los compuestos mencionados anteriormente puede hacer que la batería que contiene la solución electrolítica tenga un mejor rendimiento de carga rápida.

[0062] En cualquier realización de la presente solicitud, basándose en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa w4 del compuesto de carbonato cíclico está en el intervalo del 20 % al 80 %. Opcionalmente, w4 está en el intervalo del 20 % al 50 %. Los compuestos de carbonato cíclico tienen constantes dieléctricas más altas, lo que favorece la disociación de las sales de litio. El porcentaje en masa del compuesto de carbonato cíclico se controla en un rango adecuado, lo que permite que la batería que contiene la solución electrolítica tenga un rendimiento de carga rápida más excelente.

[0063] En cualquier realización de la presente solicitud, la solución electrolítica comprende, además, una sal de litio, y la sal de litio comprende uno o más de LiN(C<x>F<2x+1>SO<2>)(C<y>F<2y+1>SO<2>), LiPF<6>, LiBF<4>, LiBOB, LiDFOB, LiPO<2>F<2>, LiDFOP, LiTFOP, LiAsF<6>, Li(FSO<2>)<2>N, LiCF<3>SO<3>y LiClO<4>, en donde x e y son números enteros positivos. La sal de litio mencionada anteriormente está presente en la solución electrolítica, lo que puede ayudar a formar una película interfacial uniforme, densa y de baja impedancia en la superficie del material activo del electrodo negativo de la batería, y mejorar eficazmente el rendimiento de carga rápida y el rendimiento cíclico de la batería.

[0064] En cualquier realización de la presente solicitud, la conductividad de la solución electrolítica satisface ≥12 mS/cm. Opcionalmente, la conductividad de la solución electrolítica satisface ≥13 mS/cm. La conductividad de la solución electrolítica se controla en un rango adecuado, lo que permite que la batería tenga un buen rendimiento de carga rápida, rendimiento cíclico, rendimiento de almacenamiento y rendimiento de seguridad.

[0065] En cualquier realización de la presente solicitud, la conductividad de la solución electrolítica es de 12 mS/cm a 24 mS/cm. Opcionalmente, la conductividad de la solución electrolítica es de 13 mS/cm a 20 mS/cm.

[0066] Un segundo aspecto de la presente solicitud proporciona una batería secundaria que comprende la solución electrolítica del primer aspecto de la presente solicitud.

[0067] La batería secundaria de la presente solicitud comprende la solución electrolítica del primer aspecto de la presente solicitud, y la batería secundaria tiene un excelente rendimiento cíclico y de almacenamiento, así como un buen rendimiento de carga rápida.

[0068] En cualquier realización de la presente solicitud, la batería secundaria comprende una lámina de electrodo negativo, y la lámina de electrodo negativo comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de película de electrodo negativo dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y que comprende un material activo de electrodo negativo. La relación H/Dv50 entre el espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo es ≥3. Opcionalmente, H/Dv50 es ≥3,5. Más concretamente, el rango de H/Dv50 es 4≤H/Dv50≤9. El valor de H/Dv50 se encuentra en un rango adecuado, lo que puede mejorar aún más el rendimiento de carga rápida de la batería secundaria, además de garantizar que esta tenga una mayor densidad energética volumétrica.

[0069] En cualquier realización de la presente solicitud, el espesor H de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara cumple ≥60 µm. Opcionalmente, el espesor H de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara cumple ≥65 µm. El espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara se encuentra en un rango adecuado, lo que puede mejorar aún más la densidad energética de la batería.

[0070] En cualquier realización de la presente solicitud, el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo cumple ≤18 µm. Opcionalmente, el tamaño medio volumétrico de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo cumple 14 µm≤Dv50≤18 µm. El tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo se encuentra dentro de un rango adecuado, lo que no solo mejora el coeficiente de difusión de los iones activos, sino que también reduce el área de contacto entre la capa de película del electrodo negativo y la solución electrolítica, lo que permite que la batería tenga un buen rendimiento de carga rápida, rendimiento cíclico y rendimiento de almacenamiento.

[0071] En cualquier realización de la presente solicitud, la densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo es de 1,4 g/cm<3>a 1,85 g/cm<3>. Opcionalmente, la densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo es de 1,6 g/cm<3>a 1,8 g/cm<3>. La densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo se encuentra en un rango adecuado, lo que permite que la batería tenga una alta densidad energética y un buen rendimiento de carga rápida.

[0072] En cualquier realización de la presente solicitud, la batería secundaria comprende una lámina de electrodo positivo, la lámina de electrodo positivo comprende un material activo de electrodo positivo que comprende uno o más de un óxido de metal de transición de litio, un fosfato que contiene litio con estructura de olivino y sus respectivos compuestos modificados.

[0073] En cualquier realización de la presente solicitud, los fosfatos que contienen litio con estructura de olivino comprende uno o más de fosfato de hierro y litio, materiales compuestos de fosfato de hierro y litio y carbono, fosfato de manganeso y litio, materiales compuestos de fosfato de manganeso y litio y carbono, fosfato de manganeso, hierro y litio, materiales compuestos de fosfato de manganeso, hierro y litio y carbono, y sus compuestos modificados. El uso de estos materiales activos de electrodo positivo en la capa de película del electrodo positivo puede mejorar el rendimiento de la batería en cuanto a velocidad y densidad energética, al tiempo que mejora el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería.

[0074] Un tercer aspecto de la presente solicitud proporciona un módulo de batería que comprende la batería secundaria del segundo aspecto de la presente solicitud.

[0075] Un cuarto aspecto de la presente solicitud proporciona un paquete de baterías que comprende una de las baterías secundarias del segundo aspecto de la presente solicitud o el módulo de batería del tercer aspecto de la presente solicitud.

[0076] Un quinto aspecto de la presente solicitud proporciona un dispositivo alimentado que comprende al menos una de las baterías secundarias del segundo aspecto de la presente solicitud, el módulo de batería del tercer aspecto de la presente solicitud y el paquete de baterías del cuarto aspecto de la presente solicitud.

[0077] El módulo de batería, el paquete de baterías y el dispositivo alimentado de la presente solicitud comprenden la batería secundaria proporcionada por la presente solicitud y, por lo tanto, tienen al menos las mismas ventajas que las de la batería secundaria.

[0078] Descripción de los dibujos

[0079] Con el fin de ilustrar más claramente las soluciones técnicas de los ejemplos de la presente solicitud, a continuación se introducirán brevemente los dibujos necesarios en los ejemplos de la presente solicitud. Obviamente, los dibujos descritos a continuación son únicamente ejemplos de la presente solicitud. Para los expertos en la materia, también se pueden obtener otros dibujos de acuerdo con los dibujos sin ningún esfuerzo creativo.

[0080] La Fig. 1 es un diagrama esquemático de una realización de una batería secundaria de acuerdo con la presente solicitud.

[0081] La Fig. 2 es un diagrama esquemático explosionado de una realización de una batería secundaria según la presente solicitud.

[0082] La Fig. 3 es un diagrama esquemático de una realización de un módulo de batería de acuerdo con la presente solicitud.

[0083] La Fig. 4 es un diagrama esquemático de una realización de un paquete de baterías de acuerdo con la presente solicitud.

[0084] La Fig.5 es una vista despiezada de la Fig.4.

[0085] La Fig. 6 es un diagrama esquemático de una realización de un dispositivo alimentado que utiliza una batería secundaria como fuente de alimentación según la presente solicitud.

[0086] Descripción detallada

[0087] Con el fin de aclarar el objetivo, la solución técnica y el efecto técnico beneficioso de la presente solicitud, a continuación se describirá la presente solicitud con más detalle haciendo referencia a ejemplos. Debe entenderse que los ejemplos descritos en la memoria descriptiva solo tienen fines explicativos y no limitan la presente solicitud. En aras de la brevedad, la presente solicitud divulga específicamente algunos rangos numéricos. Sin embargo, cualquier límite inferior puede combinarse con cualquier límite superior para formar un intervalo no explícitamente recitado; y cualquier límite inferior puede combinarse con otro límite inferior para formar un intervalo no explícitamente recitado, y del mismo modo, cualquier límite superior puede combinarse con cualquier otro límite superior para formar un intervalo no explícitamente recitado. Además, cada punto o valor individual entre los extremos de un rango está comprendido dentro del rango, aunque no se mencione expresamente. Por lo tanto, cada punto o valor numérico individual puede utilizarse por sí mismo como límite inferior o límite superior para combinarse con cualquier otro punto o valor numérico individual o con otro límite inferior o límite superior para formar un rango no mencionado explícitamente.

[0088] En la presente descripción, cabe señalar que, salvo que se especifique lo contrario, “por encima” y “por debajo” incluyen el número en sí, y “más” en “uno o más” significa dos o más.

[0089] En la presente descripción, salvo que se indique lo contrario, el término “o” es inclusivo. Por ejemplo, la frase “A o B” significa “A, B o tanto A como B”. Más concretamente, la condición “A o B” se cumple con cualquiera de las siguientes opciones: A es verdadera (o está presente) y B es falsa (o está ausente); A es falsa (o está ausente) y B es verdadera (o está presente); o tanto A como B son verdaderas (o están presentes).

[0090] Debe entenderse que los términos relacionales como “primero”, “segundo”, solo se utilizan para distinguir una entidad u operación de otra entidad u operación, y no requieren ni implican necesariamente la presencia de ninguna relación u orden real entre estas entidades u operaciones.

[0091] El compendio anterior de la invención de la presente solicitud no pretende describir cada realización divulgada ni todas las implementaciones de la presente solicitud. La siguiente descripción ilustra ejemplos de realizaciones con más detalle. En varios lugares de la presente solicitud se proporcionan orientaciones mediante una serie de ejemplos, que pueden utilizarse en diversas combinaciones. En los ejemplos, la enumeración es meramente representativa y no debe interpretarse como exhaustiva.

[0092] [Batería secundaria]

[0093] Las baterías secundarias, también conocidas como baterías recargables o baterías de almacenamiento, se refieren a baterías que, después de descargarse, pueden activar materiales activos mediante la carga para un uso continuo. Normalmente, una batería secundaria comprende una lámina de electrodo positivo, una lámina de electrodo negativo, un separador y una solución electrolítica. Durante la carga y descarga de la batería, los iones activos (como los iones de litio) se intercalan y desintercalan entre la lámina de electrodo positivo y la lámina de electrodo negativo. El separador se encuentra entre la lámina de electrodo positivo y la lámina de electrodo negativo, y su función principal es evitar un cortocircuito entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, al tiempo que permite el paso de los iones activos. La solución electrolítica sirve principalmente para conducir los iones activos entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo.

[0094] [Solución electrolítica]

[0095] La batería secundaria comprende una solución electrolítica, que es el puente para los iones activos en la batería secundaria, desempeña la función de transportar iones activos entre los electrodos positivo y negativo de la batería, y es de gran importancia para el rendimiento de carga rápida, la capacidad específica, la eficiencia del ciclo y el rendimiento de seguridad de la batería.

[0097] Los inventores descubrieron que uno de los factores importantes que afectan al rendimiento de carga rápida de la batería es la conductividad de la solución electrolítica. La conductividad de la solución electrolítica y el rendimiento de carga rápida de la batería pueden mejorarse añadiendo carboxilato a la solución electrolítica. Esto se debe a que el carboxilato tiene las ventajas de baja viscosidad y alta constante dieléctrica. Cuando se aplica a la solución electrolítica, el carboxilato puede mejorar la conductividad iónica de la solución electrolítica. Sin embargo, el carboxilato es incompatible con el electrodo negativo, y el α-H del carboxilato reacciona fácilmente con el litio activo obtenido por reducción en el electrodo negativo, lo que provoca la pérdida de litio activo y afecta al rendimiento cíclico y al rendimiento de almacenamiento de la batería, especialmente en un entorno de alta temperatura. Además, el carboxilato tiene una resistencia a la oxidación deficiente y es propenso a la descomposición oxidativa cuando se almacena en un estado de carga alto, lo que afecta aún más al rendimiento de almacenamiento de la batería. Con el fin de reducir el impacto negativo del carboxilato en el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería, la técnica anterior informaba de la adición de sulfato cíclico a la solución electrolítica. El sulfato cíclico puede formar una película interfacial sobre los materiales activos de los electrodos positivo y negativo para bloquear el contacto directo entre el material activo del electrodo positivo, el material activo del electrodo negativo y la solución electrolítica, suprimiendo así la reacción continua entre el electrodo negativo y el carboxilato en la solución electrolítica. Sin embargo, los sulfatos cíclicos convencionales también generan gases durante la formación de la película interfacial, y estos gases generados continuamente se enriquecerán en la interfaz de la lámina del electrodo positivo, la lámina del electrodo negativo y el separador para formar burbujas macroscópicas, que pueden bloquear el transporte de iones activos, lo que también afecta al rendimiento cíclico y al rendimiento de almacenamiento de la batería.

[0099] Los inventores llevaron a cabo numerosas investigaciones y añadieron hábilmente el primer aditivo representado por la Fórmula 2A y/o la Fórmula 2B a la solución electrolítica que contiene carboxilato para superar el obstáculo mencionado anteriormente. La solución electrolítica de la presente solicitud puede garantizar que la batería tenga un buen rendimiento cíclico y de almacenamiento, al tiempo que aprovecha al máximo el efecto del carboxilato en la mejora de la conductividad de la solución electrolítica y el rendimiento de carga rápida de la batería, garantizando especialmente que la batería siga teniendo un buen rendimiento cíclico y de almacenamiento en un entorno de alta temperatura.

[0101] Concretamente, la solución electrolítica de la presente solicitud comprende un disolvente orgánico y un aditivo, en la que el disolvente orgánico comprende un primer disolvente orgánico mostrado en la Fórmula 1, y el aditivo comprende un primer aditivo seleccionado de uno o más de los compuestos representados por la Fórmula 2A y la Fórmula 2B. Concretamente, en algunas realizaciones, el primer aditivo se selecciona de entre uno o más de los compuestos representados por la Fórmula 2A; en algunas realizaciones, el primer aditivo se selecciona de entre uno o más de los compuestos representados por la Fórmula 2B; en algunas realizaciones, el primer aditivo comprende tanto un compuesto representado por la Fórmula 2A como un compuesto representado por la Fórmula 2B.

[0104]

[0107] En la Fórmula 1, R<1>y R<2>son cada uno, independientemente, uno de alquilo C1-C3 y haloalquilo C1-C3, y R<1>y R<2>pueden ser iguales o diferentes. El alquilo y el haloalquilo pueden tener una estructura lineal o una estructura ramificada. El número de átomos de halógeno en el haloalquilo puede ser uno o más; cuando hay más de un átomo de halógeno en el haloalquilo, estos átomos de halógeno pueden ser iguales o diferentes.

[0110]

[0113] En la Fórmula 2A, cada uno de R<21>, R<22>, R<23>y R<24>son independientemente uno de un enlace simple y metileno (-CH<2>-). R<21>, R<22>, R<23>y R<24>pueden ser iguales o diferentes.

[0115] En la Fórmula 2B, R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son, cada uno de forma independiente, un enlace simple o un grupo metileno, y R<4>es uno de un enlace simple, -O-, alquileno C1-C3, haloalquileno C1-C3 y oxaalquileno C1-C3. El alquileno, el haloalquileno y el oxaalquileno pueden tener una estructura lineal o una estructura ramificada. El número de átomos de halógeno en el haloalquileno puede ser uno o más; cuando hay más de un átomo de halógeno en el haloalquileno, estos átomos de halógeno pueden ser iguales o diferentes. El número de átomos de oxígeno en el oxaalquileno puede ser uno o más.

[0116] Cuando R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son enlaces simples, esto significa que R<4>está unido directamente a -O-adyacente a R<31>, R<32>, R<33>y R<34>mediante un enlace simple. R<31>, R<32>, R<33>y R<34>pueden ser iguales o diferentes.

[0117] El primer aditivo añadido a la solución electrolítica de la presente solicitud tiene un alto potencial de reducción, puede aceptar electrones del electrodo negativo y reducirse a sí mismo durante la carga, y formar una película interfacial orgánica densa y estable que contiene azufre en la superficie del material activo del electrodo negativo antes que el primer disolvente orgánico, inhibiendo así la reacción entre el primer disolvente orgánico y el litio activo resultante de la reducción en el electrodo negativo. El primer aditivo tiene una alta estabilidad térmica, no genera gases durante la formación de la película interfacial orgánica que contiene azufre y no afecta al rendimiento cíclico y al rendimiento de almacenamiento de la batería, especialmente en un entorno de alta temperatura. El primer aditivo también puede formar una película interfacial sobre la superficie del material activo del electrodo positivo antes que el primer disolvente orgánico para inhibir la descomposición oxidativa del primer disolvente orgánico sobre el electrodo positivo; el primer aditivo también puede coordinarse con el metal de transición en la superficie del material activo del electrodo positivo para formar un complejo, lo que hace que la película interfacial formada en la superficie del material activo del electrodo positivo sea más densa y estable, y evita eficazmente el contacto directo entre el disolvente orgánico (especialmente el primer disolvente orgánico) y el material activo del electrodo positivo.

[0118] El uso del primer aditivo en combinación con el primer disolvente orgánico puede garantizar un buen rendimiento cíclico y de almacenamiento de la batería, al tiempo que se aprovecha al máximo el efecto del primer disolvente orgánico para mejorar la conductividad de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica de la presente solicitud puede hacer que la batería tenga un excelente rendimiento de carga rápida, un buen rendimiento cíclico y un buen rendimiento de almacenamiento.

[0119] Sin querer estar limitados por ninguna teoría, los inventores descubrieron por primera vez durante el proceso de investigación que el primer aditivo añadido a la solución electrolítica desempeña un papel muy superior en la inhibición de la reacción entre el primer disolvente orgánico y el electrodo negativo y en garantizar que la batería tenga un buen rendimiento cíclico y de almacenamiento, en comparación con los sulfatos cíclicos convencionales (por ejemplo, el sulfato de etileno (DTD)) utilizados en la técnica anterior.

[0120] En algunas realizaciones, en la Fórmula 1, R<1>y R<2>son, cada uno de forma independiente, uno de metilo, etilo, propilo, fluorometilo, fluoroetilo y fluoropropilo. R<1>y R<2>pueden ser iguales o diferentes. El número de átomos de flúor puede ser uno o más. Cuando R<1>y R<2>se seleccionan de entre los grupos mencionados anteriormente, la viscosidad de la solución electrolítica puede mantenerse dentro de un rango adecuado, por lo que la solución electrolítica tiene una mayor conductividad y la batería tiene un mejor rendimiento de carga rápida.

[0121] En algunas realizaciones, el primer disolvente orgánico puede seleccionarse de entre uno o más de los siguientes compuestos:

[0124]

[0125] Los inventores descubrieron que cuando la solución electrolítica comprende uno o más de los compuestos anteriores, la solución electrolítica tiene una viscosidad moderada y una conductividad más alta, por lo que se puede mejorar significativamente el rendimiento de carga rápida de la batería.

[0126] En algunas realizaciones, el primer disolvente orgánico puede seleccionarse de entre uno o dos de los siguientes compuestos:

[0127]

[0130] A través de una investigación en profundidad, los inventores descubrieron que el compuesto 1-1 y el compuesto 1-2 tienen una viscosidad más baja, por lo que el efecto de mejorar la conductividad de la solución electrolítica es más evidente, lo que permite que la batería tenga un mejor rendimiento de carga rápida.

[0131] En algunas realizaciones, basándose en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa w1 del primer disolvente orgánico está en el intervalo del 20 % al 80 %. Por ejemplo, w1 puede oscilar entre el 25 % y el 80 %, el 25 % y el 75 %, el 30 % y el 70 %, el 30 % y el 60 %, el 35 % y el 65 %, el 35 % y el 60 %, el 40 % y el 60 %, o el 50 % y el 60 %. Teniendo plenamente en cuenta el efecto del primer disolvente orgánico en la mejora de la conductividad de la solución electrolítica y su impacto negativo en el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería, los inventores controlaron el porcentaje en masa del primer disolvente orgánico dentro de un rango adecuado, lo que puede mejorar el rendimiento de carga rápida de la batería al tiempo que se garantiza el buen rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería.

[0132] En algunas realizaciones, en la Fórmula 2A, no todos de R<21>, R<22>, R<23>, y R<24>son enlaces simples. Opcionalmente, uno o ambos de R<21>y R<22>son metileno, y uno o ambos de R<23>y R<24>son metileno.

[0133] En algunas realizaciones, R<21>y R<23>son metileno, y R<22>y R<24>son enlaces simples.

[0134] En algunas realizaciones, R<21>y R<23>son metileno, uno de R<22>y R<24>es metileno, y el resto son enlaces simples. En algunas realizaciones, R<21>, R<22>, R<23>, y R<24>son todos metileno.

[0135] En algunas realizaciones, en la Fórmula 2B, R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>son, cada uno de forma independiente, uno de un enlace simple y metileno, y R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>no son todos enlaces simples.

[0136] En algunas realizaciones, en la Fórmula 2B, al menos dos de R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>son metileno.

[0137] En algunas realizaciones, en la Fórmula 2B, R<4>puede ser uno de un enlace simple, -O-, metileno, etileno, propileno, fluorometileno, fluoroetileno, fluoropropileno, metilenooxi, etilenooxi y propilenooxi. Opcionalmente, R<4>es un enlace simple, metileno, etileno y propileno. Estos sustituyentes pueden tener una estructura lineal o una estructura ramificada. El número de átomos de flúor puede ser uno o más.

[0138] Cuando estos sustituyentes se encuentran dentro del rango anterior, el primer aditivo puede formar una película interfacial densa y estable en las superficies del material activo del electrodo positivo y del material activo del electrodo negativo, lo que bloquea el contacto directo del primer disolvente orgánico con el material activo del electrodo positivo y el material activo del electrodo negativo, reduce la pérdida de litio activo y, por lo tanto, puede mejorar aún más la reversibilidad de la intercalación y desintercalación de iones activos entre las láminas de los electrodos positivo y negativo y mejorar la capacidad de descarga y el rendimiento cíclico de la batería.

[0139] En algunas realizaciones, cuando R<4>es un enlace simple, uno o ambos de R<31>y R<32>son metileno, y el resto son enlaces simples.

[0140] En algunas realizaciones, cuando R<4>es un enlace simple, uno o ambos de R<33>y R<34>son metileno, y el resto son enlaces simples.

[0141] En algunas realizaciones, cuando R<4>es un enlace simple, uno de R<31>y R<32>es metileno, uno de R<33>y R<34>es metileno, y el resto son enlaces simples.

[0142] En algunas realizaciones, cuando R<4>es un enlace simple, tanto R<31>como R<32>son metileno, uno de R<33>y R<34>es metileno, y el resto son enlaces simples.

[0143] En algunas realizaciones, cuando R<4>es un enlace simple, tanto R<33>como R<34>son metileno, y uno de R<31>y R<32>es metileno, y el resto son enlaces simples.

[0144] En algunas realizaciones, cuando R<4>es un enlace simple, R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son todos metileno.

[0145] En algunas realizaciones, el primer aditivo puede seleccionarse de entre uno o más de los siguientes compuestos:

[0146]

[0149] Los inventores descubrieron que, al utilizar uno o más de los compuestos anteriores como primer aditivo, se puede formar una película interfacial más estable y duradera en las superficies del material activo del electrodo positivo y del material activo del electrodo negativo; el contacto directo entre el disolvente orgánico (especialmente el primer disolvente orgánico) y el material activo del electrodo positivo y el material activo del electrodo negativo puede evitarse eficazmente mediante la película interfacial, incluso después de un largo periodo de carga y descarga, por lo que el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería pueden mejorarse aún más.

[0151] En algunas realizaciones, el primer aditivo se selecciona de entre uno o más de los siguientes compuestos:

[0154]

[0157] En algunas realizaciones, el primer aditivo se selecciona de entre uno o dos de los siguientes compuestos:

[0160]

[0163] En algunas realizaciones, basándose en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w2 del primer aditivo puede ser ≤10 %. Por ejemplo, w2 puede oscilar entre el 0,05 % y el 10 %, entre el 0,1 % y el 10 %, entre el 0,5 % y el 10 %, entre el 0,5 % y el 8 %, entre el 0,5 % y el 5 %, entre el 1 % y el 5 %, o entre el 2 % y el 5 %. Cuando el porcentaje en masa del primer aditivo se encuentra dentro de un rango adecuado, se puede aprovechar al máximo el efecto sinérgico del primer aditivo y el primer disolvente orgánico. Si el porcentaje en masa del primer aditivo es demasiado grande, el espesor de la película formada en la superficie del material activo del electrodo negativo será mayor, lo que afectará a la velocidad de transmisión de los iones activos en la interfaz del electrodo negativo y puede que no mejore significativamente el rendimiento de carga rápida de la batería. si el porcentaje en masa del primer aditivo es demasiado pequeño, no se puede suprimir eficazmente la reacción continua entre el primer disolvente orgánico y el electrodo negativo, lo que puede no mejorar significativamente el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería. A través de un trabajo creativo, los inventores han determinado el rango de porcentaje en masa del primer aditivo, lo que permite que la batería tenga un buen rendimiento de carga rápida, rendimiento cíclico y rendimiento de almacenamiento.

[0164] En algunas realizaciones, el aditivo puede comprender además un segundo aditivo. El segundo aditivo puede comprender uno o más de entre compuestos de carbonato cíclico que contienen un enlace insaturado, compuestos de carbonato cíclico sustituidos con halógeno, compuestos de sulfato, compuestos de sulfito, compuestos de sultona, compuestos de ácido disulfónico, compuestos de nitrilo, compuestos aromáticos, compuestos de isocianato, compuestos de fosfazeno, compuestos de anhídrido ácido cíclico, compuestos de fosfito, compuestos de fosfato, compuestos de borato y compuestos de carboxilato. Estos segundos aditivos pueden formar una película interfacial más densa y estable en la superficie del material activo del electrodo positivo y/o del material activo del electrodo negativo, lo que ayuda a mejorar aún más el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería. En algunas realizaciones, el segundo aditivo puede comprender uno o más de los siguientes compuestos:

[0167]

[0169] Cuando el segundo aditivo comprende uno o ambos de los dos compuestos anteriores, el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería pueden mejorarse aún más.

[0170] En algunas realizaciones, basándose en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w3 del segundo aditivo puede ser ≤10 %. Por ejemplo, w3 puede ser ≤9 %, ≤8 %, ≤7 %, ≤6 %, ≤5 %, ≤4 %, ≤3 %, ≤2 %, o ≤1 %.

[0171] En algunas realizaciones, basándose en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w3 del segundo aditivo puede ser del 1 % al 10 %, del 1 % al 8 %, del 1 % al 7 %, del 1 % al 5 %, del 1 % al 4 %, del 1 % al 3 % o del 1 % al 2 %.

[0172] El porcentaje en masa del segundo aditivo está dentro de un rango adecuado, lo que puede mejorar aún más el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería.

[0173] En algunas realizaciones, el disolvente orgánico puede comprender, además, un segundo disolvente orgánico, y el segundo disolvente orgánico puede comprender uno o más de los compuestos de carbonato cíclico y compuestos de carbonato de cadena. Opcionalmente, el segundo disolvente orgánico puede comprender un compuesto de carbonato cíclico o una combinación de un compuesto de carbonato cíclico y un compuesto de carbonato de cadena.

[0174] El tipo de compuesto de carbonato de cadena y compuesto de carbonato cíclico no está particularmente limitado en la presente solicitud y puede seleccionarse de acuerdo con las necesidades reales. En algunas realizaciones, el segundo disolvente orgánico puede comprender uno o más de carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de 1,2-buteno (BC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de metilo y etilo (EMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dipropilo (DPC), carbonato de metilo y propilo (MPC) y carbonato de etilo y propilo (EPC). Cuando el disolvente orgánico de la presente solicitud comprende además estos segundos disolventes orgánicos, la batería puede tener un buen rendimiento de carga rápida.

[0175] En algunas realizaciones, basándose en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa del segundo disolvente orgánico puede estar en el intervalo del 20 % al 80 %. Opcionalmente, el porcentaje en masa del segundo disolvente orgánico oscila entre el 20 % y el 75 %, el 25 % y el 75 %, el 30 % y el 70 %, el 40 % y el 70 %, el 35 % y el 65 %, el 40 % y el 65 %, el 40 % y el 60 %, o el 40 % y el 50 %.

[0176] En algunas realizaciones, basadas en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa w4 del compuesto de carbonato cíclico puede estar en el intervalo del 20 % al 80 %. Por ejemplo, w4 puede oscilar entre el 20 % y el 50 %, el 25 % y el 50 %, el 25 % y el 45 %, el 25 % y el 40 %, el 25 % y el 35 %, el 30 % y el 50 %, el 30 % y el 45 %, o el 30 % y el 40 %.

[0177] Los compuestos de carbonato cíclico tienen constantes dieléctricas más altas, lo que favorece la disociación de las sales de litio. Cuando el porcentaje en masa del compuesto de carbonato cíclico se controla en un rango adecuado, permite que la batería que contiene la solución electrolítica tenga un rendimiento de carga rápida más excelente. En algunas realizaciones, basadas en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa del compuesto de carbonato de cadena puede oscilar entre el 0 % y el 50 %, el 0 % y el 40 %, 0 % a 30 %, 0 % a 25 %, 0 % a 20 %, 10 % a 50 %, 10 % a 40 %, 10 % a 30 % o 10 % a 20 %.

[0178] En algunas realizaciones, la solución electrolítica comprende además una sal de litio. El tipo de sal de litio no está particularmente limitado en la presente solicitud y puede seleccionarse de acuerdo con las necesidades reales. Como ejemplo, la sal de litio puede comprender uno o más de LiN(C<x>F<2x+1>SO<2>)(C<y>F<2y+1>SO<2>), LiPF<6>, LiBF<4>, LiBOB, LiDFOB, LiPO<2>F<2>, LiDFOP, LiTFOP, LiAsF<6>, Li(FSO<2>)<2>N, LiCF<3>SO<3>y LiClO<4>, en donde x e y son números enteros positivos. Cuando la sal de litio mencionada anteriormente está presente en la solución electrolítica, puede ayudar a formar una película interfacial uniforme, densa y de baja impedancia en la superficie del material activo del electrodo negativo, y mejorar eficazmente el rendimiento de carga rápida y el rendimiento cíclico de la batería.

[0179] En algunas realizaciones, la conductividad de la solución electrolítica puede satisfacer ≥12 mS/cm. Por ejemplo, la conductividad de la solución electrolítica puede satisfacer ≥12 mS/cm, ≥13 mS/cm, ≥14 mS/cm, ≥15 mS/cm, ≥16 mS/cm, ≥17 mS/cm, ≥18 mS/cm, ≥19 mS/cm o ≥20 mS/cm.

[0180] Cuando la conductividad de la solución electrolítica está en un rango adecuado, permite que la batería tenga un buen rendimiento de carga rápida, rendimiento cíclico, rendimiento de almacenamiento y rendimiento de seguridad.

[0181] En algunas realizaciones, la conductividad de la solución electrolítica puede ser de ≥12 mS/cm a 24 mS/cm. Por ejemplo, la conductividad de la solución electrolítica puede ser de 12 mS/cm a 23 mS/cm, de 12 mS/cm a 22 mS/cm, de 12 mS/cm a 21 mS/cm, de 12 mS/cm a 20 mS/cm o de 13 mS/cm a 20 mS/cm.

[0182] [Lámina de electrodo negativo]

[0183] La batería secundaria comprende una lámina de electrodo negativo, y la lámina de electrodo negativo comprende generalmente un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de película de electrodo negativo dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y que comprende un material activo de electrodo negativo.

[0184] La relación H/Dv50 entre el espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo puede utilizarse para caracterizar el número de partículas longitudinales por unidad de capa de película de electrodo negativo.

[0185] Los inventores descubrieron que cuanto mayor es el número de partículas longitudinales por unidad de capa de película de electrodo negativo que contiene materiales activos de electrodo negativo, mayor es el coeficiente de difusión de los iones activos y mejor es el rendimiento de carga rápida de la batería; sin embargo, cuanto mayor es el número de partículas longitudinales que contienen materiales activos del electrodo negativo por unidad de capa de película del electrodo negativo, mayor es el área de contacto entre la capa de película del electrodo negativo y la solución electrolítica, y mayores son las reacciones secundarias de la solución electrolítica en la superficie de las partículas de material activo del electrodo negativo, lo que afectará en cierta medida al rendimiento cíclico y al rendimiento de almacenamiento de la batería. Por el contrario, cuanto menor sea el número de partículas longitudinales por unidad de capa de película de electrodo negativo que contienen materiales activos de electrodo negativo, peor será el rendimiento de carga rápida de la batería, mientras que el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería mejorarán.

[0186] Los inventores han llevado a cabo numerosas investigaciones y han seleccionado un rango adecuado para H/Dv50. Concretamente, en la lámina del electrodo negativo de la batería secundaria de la presente solicitud, la relación H/Dv50 entre el espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo es ≥3. Por ejemplo, H/Dv50 es ≥4, ≥5, ≥6, ≥7, ≥8 o ≥9. El valor de H/Dv50 se encuentra en un rango adecuado, lo que puede mejorar aún más el rendimiento de carga rápida de la batería secundaria, además de garantizar que esta tenga una mayor densidad energética volumétrica.

[0187] La relación H/Dv50 entre el espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo es 4≤H/Dv50≤9. La relación H/Dv50 entre el espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo se limita a un rango adecuado que, combinado con la solución electrolítica de la presente solicitud, puede proporcionar baterías secundarias con un excelente rendimiento de carga rápida, una larga vida útil y una alta densidad energética.

[0188] En algunas realizaciones, el espesor H de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara puede satisfacer ≥60 µm. Opcionalmente, el espesor de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara puede satisfacer ≥65 µm. Más concretamente, el espesor H de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara puede satisfacer ≥70 µm. El espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara se controla en un rango adecuado, lo que puede mejorar aún más la densidad energética de la batería.

[0189] En algunas realizaciones, el tamaño medio volumétrico de partícula Dv50 del material activo del electrodo negativo puede satisfacer ≤18 µm. Opcionalmente, el tamaño medio volumétrico de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo puede cumplir 14 µm≤Dv50≤18 µm. Cuando el espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara es constante, cuanto menor es el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo, mayor es el coeficiente de difusión de los iones activos; sin embargo, el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo no debe ser demasiado pequeño, ya que de lo contrario aumentará la superficie de contacto entre la capa de película del electrodo negativo y la solución electrolítica, lo que afectará al rendimiento cíclico y al rendimiento de almacenamiento de la batería. El tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo se encuentra dentro de un rango adecuado, lo que no solo mejora el coeficiente de difusión de los iones activos, sino que también reduce el área de contacto entre la capa de película del electrodo negativo y la solución electrolítica. Por lo tanto, la batería puede tener un buen rendimiento de carga rápida, rendimiento cíclico y rendimiento de almacenamiento.

[0191] En algunas realizaciones, la densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo es de 1,4 g/cm<3>a 1,85 g/cm<3>. Opcionalmente, la densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo es de 1,6 g/cm<3>a 1,8 g/cm<3>. La densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo se controla dentro de un rango adecuado, de modo que las partículas de material activo del electrodo negativo en la capa de película del electrodo negativo puedan estar en estrecho contacto y se pueda aumentar el contenido de material activo del electrodo negativo por unidad de volumen, lo que aumenta la densidad energética de la batería.

[0193] En la batería secundaria de la presente solicitud, el tipo de material activo del electrodo negativo no está particularmente limitado, y se pueden utilizar materiales activos de electrodo negativo bien conocidos para baterías secundarias en la técnica. A modo de ejemplo, el material activo del electrodo negativo puede comprender uno o más de grafito, carbono blando, carbono duro, microperlas de mesocarbono, fibras de carbono, nanotubos de carbono, materiales a base de silicio, materiales a base de estaño y titanato de litio. El material a base de silicio puede seleccionarse entre uno o más de los siguientes: silicio elemental, óxido de silicio, compuesto de silicio y carbono, compuesto de silicio y nitrógeno y aleación de silicio. El material a base de estaño puede comprender uno o más de los siguientes: estaño elemental, óxido de estaño y aleación de estaño. La presente solicitud no se limita a estos materiales, y también pueden utilizarse otros materiales conocidos convencionalmente que pueden utilizarse como materiales activos del electrodo negativo para baterías secundarias. Estos materiales activos de electrodo negativo pueden usarse en solitario o en combinación de dos o más.

[0195] En la batería secundaria de la presente solicitud, la capa de película del electrodo negativo comprende generalmente un material activo del electrodo negativo, un aglutinante opcional, un agente conductor opcional y otros auxiliares opcionales. La capa de película del electrodo negativo se forma normalmente recubriendo el colector de corriente del electrodo negativo con una pasta del electrodo negativo, seguido de un secado y un prensado en frío. La pasta de electrodo negativo se forma generalmente dispersando el material activo del electrodo negativo, el agente conductor opcional, el aglutinante opcional y otros auxiliares opcionales en un disolvente y agitando suficientemente la mezcla. El disolvente puede ser N-metilpirrolidona (NMP) o agua desionizada, pero no se limita a ello. Entre otros, el tipo y el contenido del agente conductor y el aglutinante no están particularmente limitados y pueden seleccionarse según las necesidades reales. A modo de ejemplo, el agente conductor puede comprender uno o más de los siguientes: carbono superconductor, negro de carbón (como negro de acetileno y negro Ketjen), punto de carbono, nanotubo de carbono, grafeno y nanofibra de carbono. A modo de ejemplo, el aglutinante puede comprender uno o más de los siguientes: caucho de estireno-butadieno (SBR), resina insaturada soluble en agua SR-1B, resina acrílica a base de agua (como ácido poliacrílico (PAA), ácido polimetacrílico (PMAA) y poliacrilato de sodio (PAAS)), poliacrilamida (PAM), alcohol polivinílico (PVA), alginato de sodio (SA) y carboximetilquitosano (CMCS). Otros auxiliares opcionales pueden comprender espesantes (por ejemplo, carboximetilcelulosa sódica (CMC-Na)), material termistor PTC y similares.

[0196] En la batería secundaria de la presente solicitud, la capa de película del electrodo negativo puede estar dispuesta en un lado del colector de corriente del electrodo negativo, o puede estar dispuesta en ambos lados del colector de corriente del electrodo negativo. Por ejemplo, el colector de corriente del electrodo negativo tiene dos lados opuestos en la dirección de su propio espesor, y la capa de película del electrodo negativo está dispuesta en uno o ambos de los dos lados opuestos del colector de corriente del electrodo negativo.

[0198] En la batería secundaria de la presente solicitud, el tipo de colector de corriente del electrodo negativo no está particularmente limitado y puede seleccionarse según las necesidades reales.

[0200] En la batería secundaria de la presente solicitud, el colector de corriente del electrodo negativo puede ser una lámina metálica o un colector de corriente compuesto. Como ejemplo de lámina metálica, se puede utilizar una lámina de cobre como colector de corriente del electrodo negativo. El colector de corriente compuesto puede comprender una capa de sustrato de material de alto peso molecular y una capa de material metálico formada sobre al menos una superficie de la capa de sustrato de material de alto peso molecular. Como un ejemplo, el material metálico puede seleccionarse de uno o más de cobre, aleación de cobre, níquel, aleación de níquel, titanio, aleación de titanio, plata y aleación de plata. A modo de ejemplo, la capa de sustrato de material de alto peso molecular puede seleccionarse, por ejemplo, entre polipropileno (PP), tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), poliestireno (PS) y polietileno (PE).

[0201] Cabe señalar que los parámetros (como el espesor y la densidad de compactación) de la capa de película del electrodo negativo que se indican en la presente solicitud se refieren todos a los parámetros de la capa de película del electrodo negativo en un solo lado del colector de corriente del electrodo negativo. Cuando la capa de película del electrodo negativo se dispone en ambos lados del colector de corriente del electrodo negativo, siempre que los parámetros de la capa de película del electrodo negativo en cualquiera de los lados satisfagan la presente solicitud, se considera que entra dentro del ámbito de protección de la presente solicitud. Además, los rangos de espesor y densidad de compactación, por ejemplo, de la capa de película del electrodo negativo según la presente solicitud se refieren a los parámetros correspondientes de la capa de película del electrodo negativo utilizada para ensamblar la batería después del prensado en frío y la compactación.

[0202] Además, en la batería secundaria de la presente solicitud, la lámina del electrodo negativo no excluye otras capas funcionales adicionales distintas de la capa de película del electrodo negativo. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la lámina de electrodo negativo descrita en la presente solicitud puede comprender además un recubrimiento de imprimación conductora (por ejemplo, compuesto por un agente conductor y un aglutinante) dispuesto entre el colector de corriente del electrodo negativo y la capa de película del electrodo negativo. En otras realizaciones, la lámina de electrodo negativo de la presente solicitud comprende además una capa protectora que cubre la superficie de la capa de película del electrodo negativo.

[0203] En la presente solicitud, el tamaño medio volumétrico de partícula Dv50 del material activo del electrodo negativo es el tamaño de partícula correspondiente al porcentaje de distribución volumétrica acumulativa del material activo del electrodo negativo que alcanza el 50 %, que puede determinarse mediante análisis del tamaño de partícula por difracción láser. Por ejemplo, se determina utilizando un analizador de tamaño de partículas por láser (como Malvern Master Size 3000) con referencia a la norma GB/T 19077.1-2016.

[0204] En la presente solicitud, el espesor de la capa de película del electrodo negativo tiene un significado bien conocido en la técnica y puede comprobarse mediante métodos conocidos en la técnica, como el uso de un micrómetro (por ejemplo, Mitutoyo 293-100, con una precisión de 0,1 µm).

[0205] En la presente solicitud, la densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo tiene un significado bien conocido en la técnica y puede comprobarse mediante métodos conocidos en la técnica. La densidad de compactación de la capa de película del electrodo negativo = densidad superficial de la capa de película del electrodo negativo/espesor de la capa de película del electrodo negativo. Entre otras cosas, la densidad de área de la capa de película del electrodo negativo tiene un significado bien conocido en la técnica y puede comprobarse mediante métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, una lámina de electrodo negativo recubierta por una sola cara y prensada en frío (si se trata de una lámina de electrodo negativo recubierta por ambas caras, se puede limpiar primero la capa de película del electrodo negativo de una de las caras de la lámina de electrodo negativo) y perforada en pequeños discos con un área de S1, se pesa el peso del disco y se registra como M1; a continuación, se limpia la capa de película del electrodo negativo de la lámina de electrodo negativo pesada anteriormente, se pesa el colector de corriente del electrodo negativo y se registra como M0; la densidad de área de la capa de película del electrodo negativo = (peso M1 de la lámina de electrodo negativo - peso M0) del colector de corriente del electrodo negativo/S1. Cabe señalar que en las pruebas anteriores de los parámetros de la capa de película del electrodo negativo o del material activo del electrodo negativo, las muestras pueden tomarse para su análisis durante el proceso de preparación de la batería, o pueden tomarse para su análisis de la batería secundaria preparada.

[0206] Cuando la muestra de prueba mencionada anteriormente se toma de la batería secundaria preparada, a modo de ejemplo, el muestreo puede realizarse siguiendo los pasos (1) a (3) siguientes.

[0207] (1) Se descarga la batería secundaria (por razones de seguridad, la batería se descarga completamente); se desmonta la batería, se extrae la lámina del electrodo negativo y se sumerge en carbonato de dimetilo (DMC) durante un periodo de tiempo determinado (por ejemplo, entre 2 y 10 horas); a continuación, se extrae la lámina del electrodo negativo y se seca a una temperatura determinada durante un periodo de tiempo determinado (por ejemplo, 60 °C, 4 horas) y, a continuación, se extrae la lámina del electrodo negativo seca. En este punto, se pueden tomar muestras de la lámina de electrodo negativo seca para comprobar los parámetros relacionados con la capa de película de electrodo negativo descritos anteriormente en la presente solicitud. (2) La lámina de electrodo negativo seca del paso (1) se hornea a una temperatura determinada durante un periodo de tiempo determinado (por ejemplo, 400 °C durante 2 h), y se selecciona cualquier región de la lámina de electrodo negativo horneada para tomar muestras del material activo del electrodo negativo (la muestra se puede tomar raspando con una cuchilla para obtener polvo de muestra). (3) El material activo del electrodo negativo recogido en el paso (2) se somete a un tratamiento de tamizado (por ejemplo, tamizado con un tamiz de malla 200) y, finalmente, se obtiene una muestra que se puede utilizar para comprobar los parámetros mencionados anteriormente del material activo del electrodo negativo en la presente solicitud.

[0208] [Lámina de electrodo positivo]

[0209] En la batería secundaria de la presente solicitud, la lámina del electrodo positivo comprende un colector de corriente del electrodo positivo y una capa de película del electrodo positivo dispuesta en al menos una superficie del colector de corriente del electrodo positivo y que comprende un material activo del electrodo positivo. Por ejemplo, el colector de corriente del electrodo positivo tiene dos superficies opuestas en la dirección de su propio espesor, y la capa de película del electrodo positivo está dispuesta en una o ambas de las dos superficies opuestas del colector de corriente del electrodo positivo.

[0211] En algunas realizaciones, el material activo del electrodo positivo puede comprender uno o más de los óxidos de litio y metales de transición, fosfatos que contienen litio con estructura de olivino y sus respectivos compuestos modificados. En la batería secundaria de la presente solicitud, los compuestos modificados mencionados anteriormente de los materiales activos del electrodo positivo pueden obtenerse modificando el material activo del electrodo positivo mediante dopaje, recubrimiento superficial o ambos recubrimiento superficial y dopaje.

[0213] A modo de ejemplo, el óxido de litio y metal de transición puede comprender uno o más de óxido de litio y cobalto, óxido de litio y níquel, óxido de litio y manganeso, óxido de litio, níquel y cobalto, óxido de litio, manganeso y cobalto, óxido de litio, níquel y manganeso, óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso, óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio, y compuestos modificados de los mismos. A modo de ejemplo, el fosfato que contiene litio con estructura de olivino puede comprender uno o más de fosfato de hierro y litio, materiales compuestos de fosfato de hierro y litio y carbono, fosfato de manganeso y litio, materiales compuestos de fosfato de manganeso y litio y carbono, fosfato de manganeso, hierro y litio, materiales compuestos de fosfato de manganeso, hierro y litio y carbono, y sus compuestos modificados. Estos materiales activos del electrodo positivo pueden utilizarse solos o en combinación de dos o más de ellos.

[0214] En algunas realizaciones, el material activo del electrodo positivo puede comprender uno o más de los fosfatos que contienen litio con estructura de olivino y sus compuestos modificados. En otras realizaciones, el material activo del electrodo positivo puede ser uno o más de los fosfatos que contienen litio con estructura de olivino y sus compuestos modificados. El uso de estos materiales activos del electrodo positivo en la capa de película del electrodo positivo puede mejorar el rendimiento de la batería, al tiempo que mejora el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería. El voltaje de trabajo de la batería que utiliza estos materiales activos del electrodo positivo no es alto, generalmente ≤4,3 V, y dentro de este rango de voltaje, el primer disolvente orgánico y el primer aditivo utilizados juntos proporcionan un mejor efecto, por lo que el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería pueden mejorarse aún más.

[0216] En la batería secundaria de la presente solicitud, la capa de película del electrodo positivo comprende generalmente un material activo del electrodo positivo, un aglutinante opcional y un agente conductor opcional. La capa de película del electrodo positivo se forma normalmente recubriendo el colector de corriente del electrodo positivo con una pasta del electrodo positivo, seguido de un secado y un prensado en frío. La pasta del electrodo positivo se forma generalmente dispersando el material activo del electrodo positivo, el agente conductor opcional, el aglutinante opcional y cualquier otro componente en un disolvente y agitando suficientemente la mezcla. El disolvente puede ser N-metilpirrolidona (NMP), pero no se limita a ello. El tipo y el contenido del agente conductor y el aglutinante no están particularmente limitados y pueden seleccionarse según las necesidades reales. A modo de ejemplo, el aglutinante puede comprender uno o más de los siguientes: fluoruro de polivinilideno (PVDF), politetrafluoroetileno (PTFE), terpolímero de fluoruro de vinilideno-tetrafluoroetileno-propileno, terpolímero de fluoruro de vinilidenohexafluoropropileno-tetrafluoroetileno, copolímero de tetrafluoroetileno-hexafluoropropileno y resina de acrilato que contiene flúor. A modo de ejemplo, el agente conductor puede comprender uno o más de carbono superconductor, negro de acetileno, negro de humo, negro Ketjen, puntos de carbono, nanotubos de carbono, grafeno y nanofibras de carbono.

[0218] En la batería secundaria de la presente solicitud, el colector de corriente del electrodo positivo puede ser una lámina metálica o un colector de corriente compuesto. Como ejemplo de lámina metálica, se puede utilizar una lámina de aluminio como colector de corriente del electrodo positivo. El colector de corriente compuesto puede comprender una capa de sustrato de material de alto peso molecular y una capa de material metálico formada sobre al menos una superficie de la capa de sustrato de material de alto peso molecular. Como un ejemplo, el material metálico puede seleccionarse de uno o más de aluminio, aleación de aluminio, níquel, aleación de níquel, titanio, aleación de titanio, plata y aleación de plata. A modo de ejemplo, la capa de sustrato de material de alto peso molecular puede seleccionarse, por ejemplo, entre polipropileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, poliestireno y polietileno.

[0220] [Separador]

[0222] La batería secundaria de la presente solicitud comprende además un separador. El separador se encuentra entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo, y tiene la función de separar. El tipo de separador no está particularmente limitado, y se puede seleccionar cualquier separador conocido con una estructura porosa que tenga buena estabilidad química y mecánica. En algunas realizaciones, el material del separador puede seleccionarse entre uno o más de fibra de vidrio, tela no tejida, polietileno, polipropileno y fluoruro de polivinilideno, pero no se limita a ellos. El separador puede ser una película de capa única o una película compuesta multicapa. Cuando el separador es una película compuesta de varias capas, los materiales de las capas pueden ser iguales o diferentes. En algunas realizaciones, se puede proporcionar además un recubrimiento cerámico o un recubrimiento de óxido metálico sobre el separador.

[0223] En algunas realizaciones, la lámina de electrodo positivo, la lámina de electrodo negativo y el separador se pueden convertir en un conjunto de electrodos mediante un proceso de bobinado o un proceso de laminación.

[0224] En algunas realizaciones, la batería secundaria puede comprender un paquete exterior. El paquete exterior se puede utilizar para encapsular el conjunto de electrodos y la solución electrolítica mencionados anteriormente.

[0225] En algunas realizaciones, el paquete exterior de la batería secundaria puede ser una caja rígida, como una caja de plástico duro, una caja de aluminio y una caja de acero. El embalaje exterior de la batería secundaria también puede ser una bolsa, como una bolsa tipo saco. El material de la bolsa puede ser plástico, como uno o más de los siguientes: polipropileno, tereftalato de polibutileno (PBT) y succinato de polibutileno (PBS).

[0226] La forma de la batería secundaria no está particularmente limitada en la presente solicitud, y puede ser cilíndrica, cuadrada o de cualquier otra forma. Por ejemplo, la Fig. 1 es un ejemplo de batería secundaria 5 con una estructura cuadrada.

[0227] En algunas realizaciones, con referencia a la Fig.2, el envase exterior puede comprender una caja 51 y una placa de cubierta 53. Aquí, la caja 51 puede comprender una placa inferior y una placa lateral conectada a la placa inferior, con la placa inferior y la placa lateral encerrando juntas para formar una cavidad de alojamiento. La caja 51 tiene una abertura que comunica con la cavidad de alojamiento, y la placa de cubierta 53 se utiliza para cubrir la abertura y cerrar la cavidad de alojamiento. La lámina de electrodos positivos, la lámina de electrodos negativos y el separador pueden formarse en un conjunto 52 de electrodos mediante un proceso de bobinado o un proceso de laminación. El conjunto de electrodos 52 está encapsulado dentro de la cavidad de alojamiento. La solución electrolítica impregna el conjunto de electrodos 52. El número de conjuntos de electrodos 52 contenidos en la batería secundaria 5 puede ser uno o más, y puede ajustarse según las necesidades.

[0228] En algunas realizaciones, las baterías secundarias pueden ensamblarse en un módulo de batería, el módulo de batería puede contener varias baterías secundarias y el número específico de baterías secundarias puede ajustarse según la aplicación y la capacidad del módulo de batería.

[0229] La Fig.3 es un ejemplo de módulo de batería 4. Refiriéndose a la Fig.3, en el módulo 4 de baterías, una pluralidad de baterías 5 secundarias pueden estar dispuestas secuencialmente a lo largo de la dirección longitudinal del módulo 4 de baterías. Por supuesto, también es posible cualquier otra disposición. La pluralidad de baterías secundarias 5 se pueden fijar adicionalmente mediante elementos de fijación.

[0230] Opcionalmente, el módulo de batería 4 puede comprender además una carcasa con un espacio de alojamiento, en el que se alojan la pluralidad de baterías secundarias 5.

[0231] En algunas realizaciones, los módulos de batería mencionados anteriormente pueden ensamblarse además en un paquete de baterías, y el número de módulos de batería contenidos en el paquete de baterías puede ajustarse según la aplicación y la capacidad del paquete de baterías.

[0232] Las Fig.4 y 5 son un ejemplo de paquete de baterías 1. Haciendo referencia a las Fig.4 y 5, el paquete de baterías 1 puede comprender una caja de baterías y una pluralidad de módulos de batería 4 dispuestos en la caja de baterías. La caja de baterías comprende una caja superior 2 y una caja inferior 3, en la que la caja superior 2 se utiliza para cubrir la caja inferior 3 con el fin de formar un espacio cerrado para alojar los módulos de batería 4. Los módulos de batería 4 pueden disponerse en la caja de batería de cualquier forma.

[0233] Dispositivo alimentado

[0234] Un segundo aspecto de la presente solicitud proporciona un dispositivo alimentado que comprende al menos una de las baterías secundarias, el módulo de batería o el paquete de baterías de la presente solicitud. La batería secundaria, el módulo de batería o el paquete de baterías pueden utilizarse como fuente de energía para el dispositivo alimentado, y también pueden utilizarse como unidad de almacenamiento de energía para el dispositivo alimentado. El dispositivo alimentado puede ser, entre otros, un dispositivo móvil (como un teléfono móvil o un ordenador portátil), un vehículo eléctrico (como un vehículo totalmente eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico híbrido enchufable, una bicicleta eléctrica, un scooter eléctrico, un carrito de golf eléctrico o un camión eléctrico), un tren eléctrico, un barco, un satélite, un sistema de almacenamiento de energía, etc.

[0235] Para el dispositivo alimentado, la batería secundaria, el módulo de batería o el paquete de baterías pueden seleccionarse de acuerdo con sus requisitos de uso.

[0236] La Fig.6 es un ejemplo de un dispositivo alimentado. El dispositivo alimentado es un vehículo totalmente eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido o un vehículo eléctrico híbrido enchufable, etc. Para satisfacer los requisitos del dispositivo alimentado en cuanto a alta potencia y alta densidad energética, se puede utilizar un paquete de baterías o un módulo de baterías.

[0237] A modo de otro ejemplo, el dispositivo alimentado puede ser un teléfono móvil, una tableta, un ordenador portátil, etc. Por lo general, se requiere que el dispositivo alimentado sea ligero y delgado, y puede utilizar una batería secundaria como fuente de alimentación.

[0239] Ejemplos

[0240] Los siguientes ejemplos describen la divulgación de la presente solicitud con más detalle y se proporcionan únicamente con fines ilustrativos, ya que las diversas modificaciones y cambios dentro del alcance de la divulgación de la presente solicitud serán evidentes para los expertos en la materia. A menos que se indique lo contrario, todas las partes, porcentajes y proporciones indicados en los siguientes ejemplos se basan en la masa, todos los reactivos utilizados en los ejemplos están disponibles comercialmente o se sintetizan según métodos convencionales, y pueden utilizarse directamente sin necesidad de procesamiento adicional, y todos los instrumentos utilizados en los ejemplos están disponibles comercialmente.

[0241] En los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos, el grafito artificial, el agente conductor negro de acetileno, el aglutinante caucho de estireno-butadieno (SBR) y el espesante carboximetilcelulosa sódica (CMC-Na) utilizados en la lámina del electrodo negativo están disponibles comercialmente. El material activo del electrodo positivo, el fosfato de hierro y litio, el aglutinante, el fluoruro de polivinilideno (PVDF), el agente conductor, el negro de acetileno, y el disolvente, la N-metilpirrolidona (NMP), utilizados en la lámina del electrodo positivo se encuentran disponibles en el mercado. El LiPF<6>, el primer disolvente orgánico, el segundo disolvente orgánico, el primer aditivo, el segundo aditivo y el sulfato de etileno (DTD) utilizados en la solución electrolítica están disponibles comercialmente. La película de polipropileno utilizada para el separador está disponible comercialmente.

[0242] Ejemplo 1

[0243] Preparación de la lámina del electrodo negativo

[0244] Los materiales activos del electrodo negativo, grafito artificial, agente conductor negro de acetileno, aglutinante caucho de estireno-butadieno (SBR) y espesante carboximetilcelulosa sódica (CMC-Na) en una proporción en masa de 95:2:2:1, se disolvieron en el disolvente agua desionizada, se agitaron y mezclaron suficientemente para preparar una pasta de electrodo negativo; la suspensión del electrodo negativo se recubrió uniformemente sobre la lámina de cobre del colector de corriente del electrodo negativo y, a continuación, se secó en horno, se prensó en frío y se cortó para obtener la lámina del electrodo negativo.

[0245] Preparación de la lámina del electrodo positivo

[0246] El material activo del electrodo positivo, fosfato de hierro y litio, el aglutinante, fluoruro de polivinilideno (PVDF), y el agente conductor, negro de acetileno, en una proporción en masa de 97:2:1, se disolvieron en el disolvente N-metilpirrolidona (NMP), se agitaron y mezclaron suficientemente para preparar una suspensión del electrodo positivo; la suspensión del electrodo positivo se recubrió uniformemente sobre la lámina de aluminio colectora de corriente del electrodo positivo y, a continuación, se secó en horno, se prensó en frío y se cortó para obtener la lámina del electrodo positivo.

[0247] Preparación de la disolución de electrolito

[0248] En una caja de guantes con atmósfera de argón (contenido de H<2>O < 0,1 ppm, contenido de O<2>< 0,1 ppm), se mezclaron suficientemente el compuesto 1-2, el carbonato de etileno (EC) y el carbonato de metilo y etilo (EMC) en una proporción en masa de 30:30:40 para preparar un disolvente orgánico; se disolvió una cierta cantidad de LiPF<6>y una cierta cantidad del compuesto 2-4 en el disolvente orgánico anterior y se agitó suficientemente para obtener una solución electrolítica. En este caso, el porcentaje en masa del compuesto 2-4 en la solución electrolítica fue del 2 % y la conductividad de la solución electrolítica fue de 13,5 mS/cm.

[0249] Separador

[0250] Se utilizó una película de polipropileno como separador.

[0251] Preparación de una batería secundaria

[0252] La lámina del electrodo positivo, el separador y la lámina del electrodo negativo se apilaron en orden, de modo que el separador quedara situado entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo para separarlos, y luego se enrollaron para obtener un conjunto de electrodos; el conjunto de electrodos se introdujo en un envase exterior y se secó, y luego se inyectó la solución electrolítica en el mismo; a continuación, se obtuvo la batería secundaria mediante procesos tales como la formación química y la reposición. La batería secundaria tenía una longitud de 194 mm, una anchura de 70 mm y una altura de 112 mm

[0253] Ejemplos 2 a 26 y ejemplos comparativos 1 a 3

[0254] Los métodos de preparación de los ejemplos 2 a 26 y los ejemplos comparativos 1 a 3 son similares a los del ejemplo 1, excepto que se ajustan los parámetros relevantes de la solución electrolítica, y los parámetros específicos del electrolito se muestran en la tabla 1. Aquí, el primer aditivo utilizado en la solución electrolítica del ejemplo comparativo 3 es el compuesto 2-9.

[0257]

[0260] Pruebas

[0261] (1) Prueba del rendimiento de carga rápida de la batería

[0262] A 25 °C, las baterías de los ejemplos anteriores y los ejemplos comparativos se cargaron y descargaron por primera vez a una corriente de 0,33 C (donde 1 C representa el valor de corriente al que la capacidad teórica de la batería se descarga completamente en 1 h). Los pasos específicos comprenden: la batería se cargó a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 3,65 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante de 3,65 V hasta que la corriente fue ≤0,05 C; se dejó reposar la batería durante 5 minutos, luego se descargó a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 2,5 V, y se registró la capacidad de descarga real de la batería como C<0>.

[0263] La batería se cargó a una corriente constante a diferentes velocidades de carga de 0,5 C<0>, 0,8 C<0>, 1,2 C<0>, 1,5 C<0>, 2,0 C<0>, 2,5 C<0>, 3,0 C<0>, 4,0 C<0>y 5,0 C<0>hasta que el voltaje de corte de carga de la batería alcanzara 3,65 V o el potencial del electrodo negativo cayera a 0 V (lo que ocurriera primero). Después de cada carga, la batería debía descargarse a 0,33 C<0>hasta alcanzar una tensión de corte de descarga de 2,5 V. Se registraron los potenciales del electrodo negativo correspondientes a la carga de la batería al 10 % SOC, 20 % SOC, 30 % SOC, 40 % SOC, 50 % SOC, 60 % SOC, 70 % SOC y 80 % SOC (SOC representa el estado de carga de la batería) a diferentes velocidades de carga. Se trazaron las curvas de la velocidad de carga frente al potencial del electrodo negativo en diferentes estados de carga y se ajustaron linealmente para obtener las velocidades de carga correspondientes cuando el potencial del electrodo negativo era de 0 V en diferentes estados de carga. Las velocidades de carga resultantes son las ventanas de carga en los respectivos estados de carga. Las ventanas de carga en diferentes estados de carga se denominaron respectivamente C<10%SOC>, C<20%SOC>, C<30%SOC>, C<40%SOC>, C<50%SOC>, C<60%SOC>, C<70%SOC>, C<80%SOC>. Según la fórmula (60/C<20%SOC>+ 60/C<30%SOC>+ 60/C<40%SOC>+ 60/C<50%SOC>+ 60/C<60%SOC>+ 60/C<70%SOC>+ 60/C<80%SOC>)× 10 %, se calculó el tiempo de carga T para que la batería se cargara del 10 % SOC al 80 % SOC. Cuanto más corto es el tiempo de carga T, mejor es el rendimiento de carga rápida de la batería.

[0264] (2) Prueba del rendimiento del ciclo de la batería a 60 °C

[0265] A 60 °C, las baterías de los ejemplos anteriores y los ejemplos comparativos se cargaron a una corriente constante de 1 C hasta un voltaje de 3,65 V, luego se cargaron a un voltaje constante de 3,65 V hasta que la corriente fue ≤0,05 C, y luego se descargaron a una corriente constante de 1 C hasta un voltaje de 2,5 V, lo que constituye un ciclo de carga y descarga. La capacidad de descarga en este punto se registró como la capacidad de descarga de la batería en el primer ciclo. Los ciclos de carga y descarga se repitieron de esta manera y se calculó la tasa de retención de capacidad de la batería después de 500 ciclos.

[0266] La tasa de retención de capacidad (%) de la batería después de 500 ciclos a 60 °C = (la capacidad de descarga de la batería en el ciclo 500/la capacidad de descarga de la batería en el primer ciclo) × 100 %.

[0267] (3) Prueba de producción de gas de almacenamiento de la batería a 60 °C

[0268] A 25 °C, las baterías de los ejemplos anteriores y los ejemplos comparativos se cargaron a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 3,65 V, luego se cargaron a un voltaje constante de 3,65 V hasta una corriente ≤ 0,05 C, y luego se descargaron a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 2,5 V. La capacidad de descarga real de la batería se registró como C<0>. A 25 °C, la batería se cargó adicionalmente a una corriente constante de 0,33 C<0>hasta un voltaje de 3,65 V, y luego se cargó a un voltaje constante de 3,65 V hasta una corriente ≤ 0,05 C<0>. En este punto, la batería estaba completamente cargada, y se midió y registró su volumen como el volumen de la batería antes del almacenamiento. La batería completamente cargada se almacenó en un termostato a 60 °C durante 30 días, y luego se sacó del termostato y se midió su volumen.

[0269] La producción de gas (ml/Ah) de la batería almacenada a 60 °C durante 30 días = (el volumen de la batería después de 30 días de almacenamiento - el volumen de la batería antes del almacenamiento)/la capacidad nominal de la batería. (4) Prueba de la tasa de retención de la capacidad de almacenamiento de la batería a 60 °C

[0270] A 25 °C, las baterías de los ejemplos anteriores y los ejemplos comparativos se cargaron a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 3,65 V, luego se cargaron a un voltaje constante de 3,65 V hasta una corriente ≤ 0,05 C; la batería se descargó a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 2,5 V. La capacidad de descarga real de la batería se registró como C<0>. A 25 °C, la batería se cargó adicionalmente a una corriente constante de 0,33 C<0>hasta un voltaje de 3,65 V, y luego se cargó a un voltaje constante de 3,65 V hasta una corriente ≤ 0,05 C<0>. En este punto, la batería estaba completamente cargada. La batería completamente cargada se almacenó en un termostato a 60 °C durante 60 días y, a continuación, se sacó para realizar pruebas de capacidad.

[0271] La tasa de retención de capacidad de la batería después de estar almacenada a 60 °C durante 60 días = (la capacidad de descarga de la batería después de estar almacenada durante 60 días/la capacidad de descarga real de la batería C<0>) × 100 %.

[0272] Los parámetros de la solución electrolítica de los ejemplos 1 a 26 y los ejemplos comparativos 1 a 3 se muestran en la tabla 1, y los resultados de la prueba se muestran en la tabla 2.

[0273] Tabla 1

[0275]

[0276]

[0278] Tabla 2

[0279]

[0280] Se puede observar en los resultados de las pruebas de la tabla 2 que el uso del primer disolvente orgánico en la solución electrolítica puede mejorar el rendimiento de carga rápida de la batería, pero debido a la mala compatibilidad entre el primer disolvente orgánico y el electrodo negativo, el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería se deteriorarán, especialmente en entornos con altas temperaturas. A partir de los resultados de las pruebas del ejemplo comparativo 2 y del ejemplo comparativo 1, se puede observar que añadir una cantidad adecuada de DTD a la solución electrolítica no mejora el rendimiento cíclico ni el rendimiento de almacenamiento de la batería. La razón principal de esto es la siguiente. El DTD forma una película interfacial estable en la superficie tanto del material activo del electrodo positivo como del material activo del electrodo negativo, lo que inhibe la reacción continua entre el electrodo negativo y el primer disolvente orgánico. Sin embargo, durante la formación de la película interfacial por el DTD se producen gases, y los gases generados se enriquecen en la interfaz de la lámina del electrodo positivo, la lámina del electrodo negativo y el separador para formar burbujas macroscópicas, que bloquearán el transporte de iones de litio.

[0281] Se puede observar en los resultados de las pruebas de la tabla 2 que las baterías de los ejemplos 1 a 26 pueden mejorar significativamente el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería, especialmente a altas temperaturas, utilizando el primer aditivo para sustituir al DTD. Además, las baterías de los ejemplos 1 a 26 siguen manteniendo un buen rendimiento de carga rápida.

[0282] De la comparación de los resultados de las pruebas del ejemplo comparativo 3 y los ejemplos 1 a 26, se puede observar que las baterías de los ejemplos 1 a 26 tienen un rendimiento de ciclo y un rendimiento de almacenamiento más excelentes.

[0283] De la comparación de los resultados de las pruebas de los ejemplos 1 a 2 se desprende que, cuando se cambia el tipo del segundo disolvente orgánico, también cambian el rendimiento de carga rápida, el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería, pero los cambios se encuentran dentro de un rango razonable y no son demasiado grandes. Por lo tanto, el tipo de segundo disolvente orgánico no está específicamente limitado en la presente solicitud.

[0284] De la comparación de los resultados de las pruebas del ejemplo 1 y los ejemplos 3 a 8, se puede observar que, a medida que aumenta el contenido del primer disolvente orgánico, el tiempo de carga T de la batería disminuye, la producción de gas de almacenamiento a alta temperatura aumenta y la tasa de retención de la capacidad de almacenamiento a alta temperatura y la tasa de retención de la capacidad de ciclo a alta temperatura disminuyen. Las principales razones de esto son las siguientes. Después de que aumenta el contenido del primer disolvente orgánico, aumenta la cantidad de α-H y aumenta la pérdida de litio activo dentro de la batería, por lo que disminuye la tasa de retención de capacidad de la batería después del almacenamiento a alta temperatura. Además, el primer disolvente orgánico tiene una resistencia a la oxidación deficiente y es propenso a la descomposición oxidativa cuando se almacena en un estado de carga elevado, por lo que aumenta la producción de gas de la batería almacenada a altas temperaturas.

[0285] De la comparación de los resultados de las pruebas del ejemplo 1 y los ejemplos 9 a 15 se desprende que, cuando se cambia el tipo del primer aditivo, también cambian el rendimiento de carga rápida, el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería, pero los cambios se encuentran dentro de un rango razonable y no son demasiado grandes.

[0286] De la comparación de los resultados de las pruebas del ejemplo 1 y los ejemplos 16 a 18 se desprende que, cuando se cambia el tipo del primer disolvente orgánico, también cambian el rendimiento de carga rápida, el rendimiento cíclico y el rendimiento de almacenamiento de la batería, pero los cambios se encuentran dentro de un rango razonable y no son demasiado grandes.

[0287] De la comparación de los resultados de las pruebas de los ejemplos 19 a 26 se desprende que, cuando aumenta el contenido del primer aditivo, la producción de gas en el almacenamiento a alta temperatura de la batería disminuye, el tiempo de carga de la batería primero disminuye y luego aumenta, y la tasa de retención de la capacidad de almacenamiento a alta temperatura y la tasa de retención de la capacidad de ciclo a alta temperatura de la batería primero aumentan y luego disminuyen. La posible razón es que el primer aditivo tiene un mayor potencial de reducción y puede formar una película interfacial densa y estable de materia orgánica que contiene azufre en la superficie del material activo del electrodo negativo antes que el primer disolvente orgánico, lo que inhibe la reacción continua entre el primer disolvente orgánico y el electrodo negativo y, como resultado, disminuye la producción de gas en el almacenamiento a alta temperatura de la batería. Sin embargo, el primer aditivo tiene una estructura cíclica y, cuando su contenido aumenta, el espesor de la película formada en la superficie del material activo del electrodo negativo aumenta y la resistencia a la formación de la película aumenta ligeramente, lo que afecta a la velocidad de transmisión de los iones de litio en la interfaz del electrodo negativo. Por lo tanto, el tiempo de carga de la batería aumentará en cierta medida y la tasa de retención de la capacidad de almacenamiento a alta temperatura y la tasa de retención de la capacidad de ciclo a alta temperatura de la batería disminuirán en cierta medida.

[0288] Ejemplo 27

[0289] Preparación de la lámina del electrodo negativo

[0290] Los materiales activos del electrodo negativo, grafito artificial (con un tamaño volumétrico medio de partícula Dv50 de 17µm), agente conductor negro de acetileno, aglutinante caucho de estireno-butadieno (SBR) y espesante carboximetilcelulosa sódica (CMC-Na) en una proporción en masa de 95:2:2:1, se disolvieron en el disolvente agua desionizada, se agitaron y mezclaron suficientemente para preparar una pasta de electrodo negativo; la suspensión del electrodo negativo se recubrió uniformemente sobre ambas superficies de la lámina de cobre del colector de corriente del electrodo negativo y, a continuación, se secó en horno, se prensó en frío y se cortó para obtener la lámina del electrodo negativo. La pasta del electrodo negativo se secó para formar una capa de película de electrodo negativo, el espesor de la capa de película de electrodo negativo unilateral era de 60 µm y la densidad de compactación de la capa de película de electrodo negativo era de 1,65 g/cm<3>.

[0291] Preparación de la lámina del electrodo positivo

[0292] El material activo del electrodo positivo, fosfato de hierro y litio, el aglutinante, fluoruro de polivinilideno (PVDF), y el agente conductor, negro de acetileno, en una proporción en masa de 97:2:1, se disolvieron en el disolvente N-metilpirrolidona (NMP), se agitaron y mezclaron suficientemente para preparar una suspensión del electrodo positivo; la suspensión del electrodo positivo se recubrió uniformemente sobre la lámina de aluminio colectora de corriente del electrodo positivo y, a continuación, se secó en horno, se prensó en frío y se cortó para obtener la lámina del electrodo positivo.

[0293] Preparación de la disolución de electrolito

[0294] En una caja de guantes con atmósfera de argón (contenido de H<2>O < 0,1 ppm, contenido de O<2>< 0,1 ppm), se mezclaron suficientemente el compuesto 1-2, el carbonato de etileno (EC) y el carbonato de metilo y etilo (EMC) en una proporción en masa de 30:30:40 para preparar un disolvente orgánico; se disolvió una cierta cantidad de LiPF<6>y una cierta cantidad del primer compuesto aditivo 2-4 en el disolvente orgánico anterior y se agitó suficientemente para obtener la solución electrolítica. En este caso, el porcentaje en masa del compuesto 2-4 en la solución electrolítica fue del 2 % y la conductividad de la solución electrolítica fue de 13,5 mS/cm.

[0295] Separador

[0296] Se utilizó una película de polipropileno como separador.

[0297] Preparación de una batería secundaria

[0298] La lámina del electrodo positivo, el separador y la lámina del electrodo negativo se apilaron en orden, de modo que el separador quedara situado entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo para separarlos, y luego se enrollaron para obtener un conjunto de electrodos; el conjunto de electrodos se introdujo en un envase exterior y se secó, y luego se inyectó la solución electrolítica en el mismo; a continuación, se obtuvo la batería secundaria mediante procesos tales como la formación química y la reposición. La batería secundaria tenía una longitud de 194 mm, una anchura de 70 mm y una altura de 112 mm

[0299] Ejemplos 28 a 37

[0300] Los métodos de preparación de los ejemplos 28 a 37 son similares a los del ejemplo 27, salvo que se ajustan los parámetros pertinentes de la lámina del electrodo negativo, y los parámetros específicos se muestran en la tabla 3.

[0301] Pruebas

[0302] (1) Prueba de densidad energética volumétrica de la batería

[0303] A 25 °C, las baterías de los ejemplos anteriores y los ejemplos comparativos se cargaron a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 3,65 V, luego se cargaron a un voltaje constante de 3,65 V hasta una corriente ≤ 0,05 C; la batería se descargó a una corriente constante de 0,33 C hasta un voltaje de 2,5 V, y se obtuvo la energía de descarga Q. Se midieron la longitud, la anchura y la altura de la carcasa de la batería con un calibre Vernier y se obtuvo el volumen V de la batería mediante cálculo.

[0304] La densidad de energía volumétrica de la batería = energía de descarga Q/volumen V de la batería; la unidad de densidad de energía volumétrica es Wh/l.

[0305] Los parámetros de la lámina del electrodo negativo y los resultados de las pruebas de rendimiento de la batería de los ejemplos 27 a 37 se muestran en la tabla 3.

[0306] Tabla 3

[0307]

[0310] Se puede observar en los resultados de las pruebas de la tabla 3 que, con el aumento del espesor H de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara, la densidad energética volumétrica de la batería aumenta, pero el tiempo de carga T se prolonga. Cuando el espesor H de la capa de película del electrodo negativo unilateral es constante, al disminuir el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo, se acorta la trayectoria de difusión de los iones activos y disminuye el tiempo de carga T; sin embargo, el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo tampoco debe ser demasiado pequeño, ya que, de lo contrario, aumentará el área de contacto entre la capa de película del electrodo negativo y la solución electrolítica, y aumentarán las reacciones secundarias del electrolito en la superficie de las partículas del material activo del electrodo negativo, lo que afectará al rendimiento cíclico y al rendimiento de almacenamiento de la batería. Por lo tanto, la relación H/Dv50 entre el espesor de la capa de película del electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de las partículas Dv50 del material activo del electrodo negativo se limita a un rango adecuado que, combinado con la solución electrolítica de la presente solicitud, puede proporcionar baterías con un buen rendimiento de carga rápida, una larga vida útil y una alta densidad energética.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1.Una solución electrolítica, que comprende un disolvente orgánico y un aditivo,

en donde el disolvente orgánico comprende un primer disolvente orgánico mostrado en la Fórmula 1,

en la Fórmula 1, cada uno de R<1>y R<2>son independientemente uno de alquilo C1-C3 y haloalquilo C1-C3; el aditivo comprende un primer aditivo seleccionado de uno o más de los compuestos representados por la Fórmula 2A y la Fórmula 2B,

en la Fórmula 2A, cada uno de R<21>, R<22>, R<23>y R<24>son independientemente uno de un enlace simple y metileno, en la Fórmula 2B, cada uno de R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son independientemente uno de un enlace simple y metileno, y R<4>es un enlace simple, -O-, alquileno C1-C3, haloalquileno C1-C3 y oxaalquileno C1-C3.

2.La solución electrolítica según la reivindicación 1, en donde,

R<1>y R<2>son, cada uno de forma independiente, uno de metilo, etilo, propilo, fluorometilo, fluoroetilo y fluoropropilo; y/o

R<21>, R<22>, R<23>y R<24>no son todos enlaces simples; opcionalmente, uno o ambos de R<21>y R<22>son metileno, y uno o ambos de R<23>y R<24>son metileno; y/o

R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>son, cada uno de forma independiente, uno de un enlace simple y metileno, y R<31>, R<32>, R<33>, y R<34>no son todos enlaces simples; y/o

R<4>es uno de un enlace simple, -O-, metileno, etileno, propileno, fluorometileno, fluoroetileno, fluoropropileno, metilenooxi, etilenooxi y propilenooxi; opcionalmente, R<4>es uno de un enlace simple, metileno, etileno y propileno.

3.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde R<31>, R<32>, R<33>, R<34>, y R<4>satisfacen, además, uno de los siguientes (1) a (6):

(1) R<4>es un enlace simple, uno o ambos de R<31>y R<32>son metileno, y el resto son enlaces simples,

(2) R<4>es un enlace simple, uno o ambos de R<33>y R<34>son metileno, y el resto son enlaces simples,

(3) R<4>es un enlace simple, uno de R<31>y R<32>es metileno, uno de R<33>y R<34>es metileno, y el resto son enlaces simples,

(4) R<4>es un enlace simple, tanto R<31>como R<32>son metileno, uno de R<33>y R<34>es metileno, y el resto son enlaces simples,

(5) R<4>es un enlace simple, tanto R<33>como R<34>son metileno, uno de R<31>y R<32>es metileno, y el resto son enlaces simples, y

(6) R<4>es un enlace simple, y R<31>, R<32>, R<33>y R<34>son todos metileno.

4.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el primer disolvente orgánico se selecciona de entre uno o más de los siguientes compuestos:

opcionalmente, el primer disolvente orgánico se selecciona de entre uno o ambos de los siguientes compuestos:

5.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el primer aditivo se selecciona de entre uno o más de los siguientes compuestos:

opcionalmente, el primer aditivo se selecciona de entre uno o más de los siguientes compuestos:

6.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde, basándose en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa w1 del primer disolvente orgánico está en el intervalo del 20 % al 80 %, y opcionalmente del 30 % al 70 %.

7.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde, basándose en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w2 del primer aditivo está en el intervalo del 0,1 % al 10 %, y opcionalmente del 0,5 % al 5 %.

8.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el aditivo comprende, además, un segundo aditivo, y el segundo aditivo comprende uno o más de entre compuestos de carbonato cíclico que contienen un enlace insaturado, compuestos de carbonato cíclico sustituidos con halógeno, compuestos de sulfato, compuestos de sulfito, compuestos de sultona, compuestos de ácido disulfónico, compuestos de nitrilo, compuestos aromáticos, compuestos de isocianato, compuestos de fosfazeno, compuestos de anhídrido ácido cíclico, compuestos de fosfito, compuestos de fosfato, compuestos de borato y compuestos de carboxilato,

opcionalmente, el segundo aditivo comprende uno o dos de los siguientes compuestos:

9.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde, basándose en la masa total de la solución electrolítica, el porcentaje en masa w3 del segundo aditivo es ≤10 % y, opcionalmente, ≤5 %.

10.La solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el disolvente orgánico comprende, además, un segundo disolvente orgánico, el segundo disolvente orgánico comprende uno o más compuestos de carbonato cíclico y compuestos de carbonato de cadena, y opcionalmente comprende un compuesto de carbonato cíclico, o comprende una combinación de un compuesto de carbonato cíclico y un compuesto de carbonato de cadena;

y/o

en donde el disolvente orgánico comprende, además, un segundo disolvente orgánico, y el segundo disolvente orgánico comprende uno o más de carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de 1,2-buteno, carbonato de dimetilo, carbonato de metilo y etilo, carbonato de dietilo, carbonato de dipropilo, carbonato de metilo y propilo, y carbonato de etilo y propilo;

y/o

en donde, basándose en la masa total del disolvente orgánico, el porcentaje en masa w4 del compuesto de carbonato cíclico está en el intervalo del 20 % al 80 %, y opcionalmente del 20 % al 50 %;

y/o

en donde la solución electrolítica comprende, además, una sal de litio, y la sal de litio comprende uno o más de LiN(C<x>F<2x+1>SO<2>)(C<y>F<2y+ 1>SO<2>), LiPF<6>, LiBF<4>, LiBOB, LiDFOB, LiPO<2>F<2>, LiDFOP, LiTFOP, LiAsF<6>, Li(FSO<2>)<2>N, LiCF<3>SO<3>y LiClO<4>, en donde x e y son números enteros positivos;

y/o

en donde la conductividad de la solución electrolítica satisface ≥ 12 mS/cm, opcionalmente ≥ 13 mS/cm y, más específicamente, la conductividad de la solución electrolítica es de 12 mS/cm a 24 mS/cm o de 13 mS/cm a 20 mS/cm.

11.Una batería secundaria que comprende la solución electrolítica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12.La batería secundaria según la reivindicación 11, en donde la batería secundaria comprende una lámina de electrodo negativo, y la lámina de electrodo negativo comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de película de electrodo negativo proporcionada en al menos una superficie del colector de corriente de electrodo negativo y que comprende un material activo de electrodo negativo, la relación H/Dv50 entre el espesor H de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara y el tamaño medio volumétrico de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo es ≥3, y opcionalmente 4≤H/Dv50≤9;

y/o

en donde

el espesor H de la capa de película de electrodo negativo de una sola cara cumple ≥60 µm, y opcionalmente ≥65 µm; y/o

el tamaño medio volumétrico de partícula Dv50 del material activo de electrodo negativo cumple ≤18 µm, y opcionalmente 14 µm≤Dv50≤18 µm;

y/o

en donde la densidad de compactación de la capa de película de electrodo negativo es de 1,4 g/cm<3>a 1,85 g/cm<3>, y opcionalmente de 1,6 g/cm<3>a 1,8 g/cm<3>;

y/o

en donde la batería secundaria comprende una lámina de electrodo positivo, la lámina de electrodo positivo comprende un material activo de electrodo positivo, y el material activo de electrodo positivo comprende uno o más de entre óxidos de litio y metales de transición, fosfatos que contienen litio con estructura de olivino y sus respectivos compuestos modificados,

opcionalmente, el fosfato que contiene litio con estructura de olivino comprende uno o más de fosfato de hierro y litio, materiales compuestos de fosfato de hierro y litio y carbono, fosfato de manganeso y litio, materiales compuestos de fosfato de manganeso y litio y carbono, fosfato de manganeso, hierro y litio, materiales compuestos de fosfato de manganeso, hierro y litio y carbono, y sus compuestos modificados.

13.Un módulo de batería, que comprende la batería secundaria según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12.

14.Paquete de baterías, que comprende una de las baterías secundarias según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, y uno de los módulos de batería según la reivindicación 13.

15.Dispositivo alimentado, que comprende al menos una de las baterías secundarias según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, el módulo de batería según la reivindicación 13 y el paquete de baterías según la reivindicación 14.