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MXPA03000864A - Electrodo en particulas que incluye un electrolito para una bateria recargable de litio. - Google Patents

Electrodo en particulas que incluye un electrolito para una bateria recargable de litio.

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Publication number
MXPA03000864A
MXPA03000864A MXPA03000864A MXPA03000864A MXPA03000864A MX PA03000864 A MXPA03000864 A MX PA03000864A MX PA03000864 A MXPA03000864 A MX PA03000864A MX PA03000864 A MXPA03000864 A MX PA03000864A MX PA03000864 A MXPA03000864 A MX PA03000864A
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MX
Mexico
Prior art keywords
lithium battery
polymer
particles
filaments
rechargeable lithium
Prior art date
Application number
MXPA03000864A
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English (en)
Inventor
James K Jacobs
Original Assignee
Dasgupta Sankar
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dasgupta Sankar filed Critical Dasgupta Sankar
Publication of MXPA03000864A publication Critical patent/MXPA03000864A/es

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Abstract

Se describe un electrodo en particulas entretejido ubicado entre el colector de corriente y un separador poroso de una bateria de litio recargable, que contiene particulas electro-activas intermezcladas con filamentos de polimero de conduccion de iones de litio, solidos flexibles que tienen superficies adhesivas. Las particulas electro-activas y las particulas de carbon electro- conductoras agregadas opcionalmente se adhieren a la superficie pegajosa de los filamentos de electrolito de polimero adhesivamente interenlazados. El electrodo en particulas entretejido se impregna con una solucion organica que contiene otro compuesto de litio. En una segunda modalidad, el separador poroso se cubre en al menos una de sus caras, con electrolito de polimero que tiene una superficie adhesiva y hecha del mismo polimero como los filamentos de electrolito. Los filamentos del electrolito de polimero en la capa entretejida pueden adherirse a la superficie cubierta del separador. Ademas, el recubrimiento de polimero llena parcialmente los poros del electrolito poroso, pero dejando espacio suficiente en los poros para que la solucion organica penetre el separador de la bateria de litio.

Description

ELECTRODO EN PARTÍCULAS QUE INCLUYE UN ELECTROLITO PARA UNA BATERÍA RECARGABLE DE LITIO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta Invención se refiere a celdas electroquímicas, más particularmente, a celdas electroquímicas de Iones de litio recargables.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las baterías de litio recargables comúnmente se usan en aplicaciones en donde la densidad de alta energía es un requerimiento. Una batería de litio puede contener una celda electroquímica, pero más comúnmente consiste de varias celdas electroquímicas de litio en series o paralelo o una combinación de dichas conexiones.
Las celdas electromecánicas se empacan frecuentemente en contenedores cilindricos o son conformados como botones o laminares algunas veces referidos como celdas delgadas perfiladas, empacadas y selladas en laminados de polímero multi-capas.
Las partículas electro-activas del electrodo negativo de una celda electroquímica de litio, son usualmente pero no necesariamente, partículas de grafito o partículas de carbón de naturaleza similar que son capaces de intercalar Invertidamente iones de litio. Otras sustancias en partículas que son capaces de intercalar invertidamente litio, también pueden usarse como partículas activas negativas. La aleación de litio o metal de litio, sometida a ciertas condiciones, también puede usarse como material de electrodos negativos. Las partículas electro-activas más comúnmente usadas en el electrodo positivo de las baterías de litio son partículas de óxidos metálicos de transición de litio y sulfuros, sin embargo, cualquier otra sustancia similar capaz de intercalar invertidamente el litio en su estructura puede usarse. El electrolito de una celda de litio es un liquido no acuoso o un polímero que contiene iones de litio disoclables o móviles o puede ser una sal de litio que contiene material cristalino, que es liquido en la temperatura de operación de la celda de ion de litio. El electrolito de la celda es conductivo para los iones de litio pero es un aislante con respecto a los electrodos, Los electrodos de una celda electroquímica de litio usualmente se separan uno del otro mediante alguna forma de un separador, Los colectores de corriente negativa y positiva ubicados adyacentes a los electrodos apropiados, proporcionan lineas eléctricas para cargar y descargar la celda electroquímica de iones de litio.
El electrolito de una celda electroquímica de litio o batería, por obvias razones, tiene un rol Importante en el trabajo de la celda, además existen muchos tipos conocidos de electrolitos usados en las baterías de litio. El electrolito puede ser un liquido orgánico no acuoso que tiene una sal de litio disuelta en el mismo. La ventaja de un electrolito líquido es que la movilidad de los iones de litio es usualmente mayor en un líquido que en un sólido, sin embargo, el liquido orgánico puede perderse mediante la filtración si el contenedor se daña o perfora. El líquido orgánico frecuentemente es un carbonato orgánico o mezclas de dicho, pero existen muchos otros compuestos orgánicos conocidos que tienen las propiedades requeridas. Otra forma frecuentemente usada de electrolito es una capa de polímero sólidos soportando compuestos de litio disociables, tales como por ejemplo, los descritos en la Patente Norteamericana No. 5,436,091 otorgada a Shackle et al. en Julio 25, 1995. se nota que dichas capas de electrolito de polímero frecuentemente juegan el rol de un separador de electrodos a su vez. En otra forma de electrolito un polímero poroso inerte y un compuesto de solidificación absorbente polimerizable se combinan y la combinación se impregna con un liquido orgánico que contiene una sal de litio, ya sea antes o después de la polimerización del compuesto de solidificación absorbente. Dicho sistema de electrolito se describe, por ejemplo en la Patente Norteamericana No. 5, ,681 , 357 otorgada a Eschbach et al. en Octubre 28, 997.
También se conoce que tiene una pasta de electrodos que comprende partículas electro-activas mezcladas con precursores de electrolitos de polímero y un compuesto de litio, que se polimeriza subsecuentemente para formar una capa de electrodos iónicamente conductora. La pasta de electrodos puede contener adicionalmente un aglomerante de conducción de iones, tales como por ejemplo, un fluoropolímero. En el caso de la preparación de un electrodo positivo o capa de cátodos que contiene partículas de cátodos, además de las partículas de electrolitos polimerizadas soportando un compuesto de litio y aglomerantes, el carbón fino también puede agregarse para la conducción eléctrica. Fautex et al. en la Patente Norteamericana No, 4,925,752 otorgada el 15 de Mayo, 1990, enseña una pasta de cátodo hecha de una mezcla de partículas de óxido de vanadio, óxido de polietileno, carbón fino, una sal de litio, carbonato de propileno y un acrilato curable de radiación. La pasta de cátodo puede sofocarse con una sal de litio curable que contiene una capa de electrolito que también separa la capa de cátodo eléctricamente del electrodo o ánodo negativo y las capas soportando óxido de polietileno y acrilato curable con radiación se polimerizan para formar un montaje de celda cubierta herméticamente adherente.
Existen celdas de litio recargables conocidas en las cuales las partículas de electrolitos se mezclan con las partículas electro-activas y un aglomerante de conducción de iones para formar una mezcla de electrodo-electrolito que posteriormente se separa por medio de un separador poroso de otros electrodos, de manera que dicho circuito corto electrónico entre los electrodos se evita pero sin dificultar el paso de los iones de litio entre los electrodos.
Otras estructuras de celdas electroquímicas de Iones de litio conocidas puede prepararse mediante formar un electrodo negativo o pasta aguada de ánodo o electrodo compuesta de partículas electro-activas de carbón, un fluoropolímero de conducción de iones dispersado en un solvente de punto de ebullición bajo y ftalato de dibutilo como plastificante, una pasta aguada de cátodo o electrodo positivo compuesto de iones de litio soportando partículas activas-positlvas, un fluoropolímero de conducción de iones dispersos en un solvente de punto de ebullición bajo, ftalato de dibutilo y partículas de carbón de electro-conducción y una pasta aguada de electrolitos hecha de un fluoropolímero de conducción de Iones dispersa en un solvente de punto de ebullición baja y ftalato de dibutilo, cada componente de la celda formando una entidad separada. Un ejemplo de este método se describe en la Patente Norteamericana No. 5,756,230 otorgada a FENA Gao et al. el 26 de Mayo de 998, las pastas aguadas obtenidas se dispersan para formar capas, el solvente de bajo punto de ebullición permite evaporarse, el ftalato de dibutllo posteriormente se extrae, por lo tanto dejando estructuras de alma pollmérica porosa que se montan subsecuentemente en precursores de celdas electroquímicas. Otro ejemplo de dicho método es la Patente Norteamericana No. 5,571 ,634 otorgada a Gozdz et al. el 5 de Noviembre, 1996, en donde el separador está comprendido de un copollmero PVDF y un plastificante orgánico, cada electrodo se compone de partículas electro-activas apropiadas en una matriz de copolímeros PVDF y cada capa, nombrada capa de electrodo negativa, la capa de electrodo positiva y la capa de electrolitos forma un elemento de celda de auto-soporte. Se nota que la matriz de conducción de Iones que lleva las partículas electro-activas ni el elemento separador, contiene cualquier compuesto que lleva el litio en el momento del ensamble de las capas precursoras de celdas de litio. Además, la matriz de conducción de Iones comprendida en los electrodos está en la forma de un laminado en el cual las partículas de conducción de iones se distribuyen aleatoriamente, sin ninguna forma estructural específica, tal como filamentos.
Se nota que uno de los sistemas de electrolitos convencionales usado en las baterías de litio laminar recargables es una combinación de una capa de electrolitos de polímero de conducción de iones de litio sólida con una solución líquida orgánica que tiene una sal de litio disuelta en la misma. El compuesto de litio en el polímero sólido es usualmente, pero no necesariamente, el mismo compuesto de litio que se disolvió en la solución orgánica.
Puede observarse en todas las celdas electroquímicas de litio descritas anteriormente que el rol del electrolito es permitir la disociación de iones de litio de varias naturalezas para estar disponibles para el movimiento de electrolitos y la conducción en la proximidad de las partículas electro-activas. Dichos objetivos se logran frecuentemente por las capas del componente celular siendo empacado de manera conjunta relativamente hermético. Es sin embargo, conocido que el espesor de las capas de cátodo y ánodo cambia durante el ciclo de la celda a través de las etapas de carga y descarga, Por lo tanto las capas también puede delaminarse en áreas pequeñas por diferentes razones. Además, es deseable proporcionar elasticidad nativa entre las capas y partículas de electrolitos y electro-activas y al mismo tiempo mantener buen contacto dentro y entre las capas de electrodos.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un nuevo electrodo que tiene una mezcla de partículas de electrodo-electrolito para baterías de litio recargables se ha encontrado que comprende partículas electro-activas ínter-mezcladas con filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles que contienen un primer compuesto de litio dlsoclable, dichos filamentos de electrolitos de polímero sólidos teniendo superficies adhesivas, además formando una capa entretejida y partículas de adherencia sostenidas de manera conjunta y también teniendo vacíos entre los filamentos flexibles inter-vinculadas, que se Impregnan subsecuentemente con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable. La mezcla resultante en la forma de una capa entretejida se coloca entre un colector de energía y un separador poroso, inerte que tiene de preferencia, una multiplicidad de capas de polímero.
La celda electroquímica de litio recargable en una modalidad tiene un electrodo negativo que comprende partículas activas negativas Inter.-mezcladas con filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles que contienen un primer compuesto de litio disociable, dichos filamentos de polímero sólidos, flexibles que tienen superficies de adhesivo, dichas partículas activas negativas que se adhieren a la superficie de los filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles que por lo tanto forman una capa entretejida de filamentos Inter.-enlazados y partículas activas negativas de adherencia, teniendo vacíos y la capa entretejida se impregnó subsecuentemente con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable. La capa entretejida que comprende una primera mezcla de partículas de filamentos de polímero de conducción de Iones, sólidos, flexibles, ¡nter-enlazados y partículas activas negativas de adherencia, impregnadas con una solución que contiene el compuesto de litio no acuosa, se coloca entre el colector de corriente de electrodos negativo y una cara del separador de polímero poroso, inerte multi-capas. Un electrodo positivo que tiene una capa entretejida que comprende una segunda mezcla de filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles, Inter.-enlazados que contienen un primer compuesto de litio y que tienen superficies adherentes y partículas que además comprenden partículas activas positivas y carbón de conducción de electrones finos, se coloca entre la otra cara del separador poroso Inerte multi-capas y un colector de energía de electrodos positivos. Los vacíos en la capa entretejida del electrodo positivo también se impregnan con el segundo compuesto de litio que contiene solución no acuosa.
En la batería de litio recargable de otra modalidad de la invención, el separador de polímero poroso, Inerte multl-capas entre las capas entretejidas de los electrodos positivos y negativos, se cubre en al menos una de sus caras con una capa porosa de un polímero sólidos que contiene un primer compuesto de litio disociable y el polímero de conducción de iones parcialmente llena los poros de dicho separador de polímero poroso Inerte, multl-capas. El polímero de conducción de iones cubre el separador poroso, inerte, multl-capas y que llena parcialmente los poros del separador, tiene la misma composición como los filamentos de polímero sólidos, de conducción de iones, flexibles, Inter.-enlazados que tienen superficies de adhesivo comprendidos en las capas entretejidas de los electrodos negativos y positivos de la celda electroquímica de litio recargable.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una representación esquemática de una porción de una mezcla de electrodos que incluye partículas electro-activas en contacto adherente con filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles, Inter.-enlazados.
La Figura 2a es una representación diagramática de las capas de electrodos, una capa separadora porosa y colectores de corriente de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 2B es un dibujo seccional esquemático de la Figura 2A en el plano indicado por las flechas.
La Figura 3A es una representación diagramátlca de los colectores de corriente, las capas de electrodos y una capa separadora porosa cubierta en una de sus caras, de conformidad con otra modalidad de la presente invención. La Figura 3B es un dibujo seccional esquemático de la Figura 3A en el plano Indicado por las flechas.
Una descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención se describirá en este documento posteriormente y se ilustrarán por los ejemplos de trabajo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se ha descrito anteriormente, el buen contacto entre las partículas electro-activas de una celda electroquímica de litio recargable y el electrolito de soporte de litio tiene una muy fuerte influencia en la salida de energía y la conflabilidad de la celda de litio. Una de las características principales de la presente invención es que utiliza fibras o filamentos flexibles de un electrolito de polímero sólidos, por lo tanto Incrementando el área de superficie del electrolito de polímero sólido. Los filamentos de polímero flexibles o fibras soportan un compuesto de litio capaz de disociar, por lo tanto proporcionando iones de litio móviles. En otras palabras, los filamentos de polímero sólidos, flexibles son conductores de iones. Además, los filamentos de polímero de conducción de iones tienen adhesivo y superficies un poco desiguales. Los filamentos del polímero que tienen superficies desiguales y adhesivas o pegajosas se Inter.-mezclan con partículas electro-activas que se adhieren a las superficies desiguales y pegajosas de los filamentos de polímero. Los filamentos de conducción de iones de polímero también pueden adherirse una a la otra, por lo tanto la mezcla de filamentos Inter.-enlazados a los cuales las partículas electro-activas se adhieren, tiene una pasta como consistencia que puede extenderse para formar una capa entretejida porosa o un cuerpo entretejido. Los poros de la capa entretejida en partículas se llenan o se Impregnan subsecuentemente con una solución de electrolitos orgánicos no acuosos que también contienen un compuesto de litio. La capa entretejida por virtud de los filamentos de polímero de de conducción de Iones Inter.-enlazados, tienen un grado de elasticidad o flexibilidad, que es deseable en las capas de electrodos ubicadas entre los colectores de corriente y los separadores de polímero porosos o las baterías de litio recargables laminares empacadas y selladas en la envoltura de polímero laminada.
Se proporcionan en esta descripción con el fin de clarificar las siguientes definiciones de las frases y las expresiones usadas en la descripción: Elementos flexibles - se entiende que los filamentos de polímero usados en la presente invención tienen proporciones de aspecto mayor de 5 y pueden doblarse y vencerse sin rompimiento.
Superficie adhesiva de los filamentos - se entiende que la superficie es casi pegajosa sin la aplicación de cualquier sustancia adhesiva adicional o tratamiento de la superficie, resultando en las partículas mezcladas adhiriéndose rápidamente a dicha superficie de filamentos sin unirse rígidamente o sin adherirse químicamente al mismo. Además, los filamentos de polímero flexibles también son capaces de adherirse uno con otro por lo tanto formando una estructura Inter.-enlazada.
Las capas entretejidas o estructuras entretejidas compactadas como se refieren en la presente descripción, son mezclas coherentes de filamentos de polímero flexibles y electro-activos y otras partículas del componente de electrodos produciendo una estructura flexibles, resistente, holgada que también es capaz de retener y mantener la solución de electrolitos en sus vacíos. La estructura entretejida se forma mediante el Inter-enlace de las superficies pegajosas y adhesivas de los filamentos de polímeros flexibles una con otra y con las partículas del componente de electrodos mezcladas. lón de litio móvil - se entiende que los Iones de litio en los compuestos de litio usados en la presente invención son capaces de disociación y siendo movilizados o movidos cuando se someten a gradientes potenciales termodinámicos o eléctricos.
Relleno parcial de los poros - se entiende que se obtiene un recubrimiento relativamente delgado a lo largo de las paredes de los poros, mediante métodos conocidos, que dejan suficiente espacio para otro líquido para llenar y penetrar el espacio restante dentro de los poros.
Se conoce que la movilidad de los iones usualmente es mayor en un líquido que en un sólido. Por otro lado, la cantidad del compuesto de litio disociable no acuoso que contiene la solución, se limita una celda de litio laminar o batería que es capaz de sostener el volumen por unidad. La cantidad en exceso del líquido presente en la celda electroquímica de litio sellada y empacada puede conducir a la celda que excede de las dimensiones deseadas y/o el empaquetado puede ser perforado o de otra manera dañado, resultando en la pérdida de algo o toda la solución orgánica y además reduciendo sustancialmente la población de los portadores iónicos en la celda. Usando un polímero que soporte el compuesto de litio sólido puede ser ventajoso porque el polímero puede ser una capa de adherencia entre los electrodos, así como se forma como filamentos de polímero de conducción de Iones flexibles. Se cree, pero esta explicación no se considera de ninguna manera un enlace, que los compuestos de litio disociables se ubican entre los límites de grano o entre los dominios moleculares del polímero sólidos y los iones de litio se mueven a lo largo de los límites de grano del electrolito del polímero sólidos en el proceso de carga o descarga de la celda. En las modalidades preferidas de la presente invención los filamentos y recubrimientos del polímero que soportan el compuesto de litio, así como el compuesto de litio que contiene soluciones orgánicas se usan simultáneamente. La solubilidad de los compuestos de litio puede ser diferente en el líquido no acuoso usado en la celda electroquímica de litio que en el polímero sólido. Por eso, puede ser ventajoso usar un compuesto de litio disociable disuelto en la solución orgánica o no acuosa y otro compuesto de litio en el electrolito de polímero sólido. En otras palabras, el compuesto de litio disociable en el electrolito de polímero sólido puede ser diferente del compuesto de litio disuelto en la solución de electrolito no acuosa, pero también puede ser la misma, dictada por conveniencia o solo por el diseño de la celda.
Los filamentos de electrolitos sólidos pueden hacerse de óxidos conocidos de poliolefinas o copolímeros de fluoruro de polivinilideno o sus combinaciones o mediante sus equivalentes químicos. El polímero para usarse para obtener los filamentos de polímero que tienen una superficie pegajosa, tiene temperaturas de fusión mayores que 180° C, así como siendo capaz de retener los compuestos de litio dlsoclables en su estructura de polímero. Una solución o suspensión se obtiene del polímero seleccionado en un solvente de bajo punto de ebullición, tal como acetona o metil-pirrolideno (NMP) o en solventes de características similares a los cuales un compuesto de litio disociable, referido en este documento posteriormente como el primero compuesto de litio, también puede agregarse en una concentración, que podría ser considerada apropiada para la conducción iónica por una persona experta en la técnica. Los filamentos de polímero, flexibles pueden obtenerse mediante métodos convencionales tales como rotación, precipitación, extrusión a través de un tamiz apropiadamente dimensionado, o por métodos conocidos similares. Los filamentos de polímero flexibles también pueden obtenerse mediante rotación en un estado fundido. La proporción del aspecto preferido de los filamentos oscila entre 1 :5 y 1 ;100, sin embargo, el tamaño de filamento conveniente es de entre 5-30 µ?? de largo y tiene diámetros menores de 1 µG?. La superficie adhesiva o pegajosa de los filamentos es en parte debido a la naturaleza de la composición del polímero seleccionada para obtener filamentos de polímero flexibles y en parte algo de retención del solvente, así como a la superficie irregular algo ásperas de los filamentos producidos mediante los métodos anteriores. El compuesto de litio seleccionado puede introducirse dentro de la estructura de polímero de los filamentos, durante la producción de los filamentos o en una etapa del proceso subsecuente mediante impregnar los filamentos en el compuesto de litio conteniendo la solución orgánica por un breve periodo de tiempo. Se nota que la invención no se reclama por la composición de los filamentos de polímero o por el método de obtener los filamentos de polímero.
El tamaño de la partícula de las partículas electro-activas usadas en las celdas electroquímicas de litio es usualmente menor de 25 µ?? y de preferencia oscila entre 5 y 15 µ??. Se prefiere mezclar el carbón fino por la conducción electrónica en un porcentaje de poco peso, usualmente en la cantidad de menos de 7% en peso, excepto cuando la partícula electro-activa usada es una sustancia de carbón, tal como por ejemplo, partículas de grafito. El carbón fino es una terminología general para el negro carbón, negro Shawlnigan, negro acetileno y partículas de carbón finas similares frecuentemente usadas como un aditivo electrónicamente conductor. Para mejores resultados las electro-activas mezcladas y otras partículas se humedecen con un porcentaje de poco peso de un solvente de punto de ebullición bajo y se mezclan con el compuesto de litio que contiene filamentos de polímero flexibles, de conducción de iones. La proporción en peso conveniente de los filamentos para las partículas electro-activas en la mezcla de electrodo en partículas dependerá de la densidad de los filamentos de polímero sólidos que se hacen de su longitud y diámetro promedio, la densidad del volumen de las partículas electro-activas y otros componentes de electrodo, pero es menos conveniente que 15:85. La partícula electro-activa- de filamento de polímero soportando la mezcla puede obtenerse por la mezcla a mano o mediante usar un dispositivo de mezclado mecánico relativamente lento. La mezcla se forma subsecuentemente o se expande en una capa, que se lleva convenientemente mediante la película del colector de corriente, red u hoja. La extensión de la mezcla en partícula usualmente se conduce por alguna fuerza ligera produciendo una capa entretejida, en la cual la superficie algo irregular y pegajosa de las fibras o filamentos adhesivamente inter-enlazadas y mantener las partículas electro-activas y agregar opclonalmente las partículas de carbón finas, adhesivamente de manera conjunta. La capa entretejida retendrá alguna flexibilidad o maleabilidad y elasticidad, así como algunos vacíos, que se llenan subsecuentemente con una solución no acuosa, orgánica que contiene un segundo compuesto de litio. Como se describió anteriormente, los primeros y segundos compuestos de litio pueden ser diferentes o pueden ser los mismos, impuestos por conveniencia solamente. La Figura 1 es una representación esquemática de una porción mostrada mediante el número de referencia 1 de una mezcla de electrodo de conformidad con la presente invención. La mezcla se mostró para contener filamentos de polímero sólidos, conductores de iones, flexibles que tiene una superficie irregular y pegajosa, Indicada por el número de referencia 2, partículas electro-activas 4, partículas de carbón fino 6 y vacíos que se llenan por un orgánico no acuoso, el compuesto de litio conteniendo la solución de electrolitos 8.
El solvente orgánico en la solución no acuosa puede ser un carbonato orgánico conocido o una mezcla de carbonatos orgánicos o equivalentes químicos. La concentración del compuesto de litio en la solución orgánica es de aproximadamente 1 molar, pero generalmente se determina por conveniencia. La solución no acuosa en cada una de las mezclas de electrodo en partículas dentro de la misma celda electroquímica tiene usualmente la misma composición pero puede ser diferente bajo algunas circunstancias, impuestas por conveniencia solamente.
La mayoría de los compuestos de litio comúnmente disponibles para usarse en las celdas electroquímicas de litio pueden usarse en la presente Invención, en el electrolito de polímero sólidos y/o en la solución no acuosa, tal como por ejemplo, perclorato de litio (LiCI04), triflato de litio (LICF3SO3) o los compuestos de litio que tienen los siguientes aniones: borofluoruro (LIBF4), fosfofluoruro (LiPFe), arsenofluoruro (LiAsF8), antimonio-fluoruro (LiSbF6) y los radicales aniónicos conocidos, apropiados similares.
La celda electroquímica de litio de una modalidad de la presente invención es hacer más con uno o ambos de sus electrodos que comprenden un compuesto electro-activo Inter -mezclado y mantenido de manera conjunta adhesivamente con filamentos de electrolito de polímero de conducción de Iones, sólidos, flexibles que tiene superficies algo irregulares y pegajosas y que contienen un compuesto de litio disociable. Los filamentos de polímero flexibles también se adhieren uno con otro, por lo tanto formando una estructura Inter. -enlazada. La mezcla en partículas en una etapa subsecuente se impregnó con una solución no acuosa que contiene otro o el mismo compuesto de litio disociable. Los electrodos que comprenden una mezcla en partículas de conformidad con la presente invención, usualmente se separan por un separador poroso inerte que es de preferencia multi-capas. La cara opuesta o externa de cada mezcla de partículas Inter.-enlazadas soportando los electrodos se coloca en contacto con un colector de corriente convencional. El componente activo negativo en el electrodo negativo en partículas puede ser una sustancia de carbón, tal como partículas de carbón media-fase de grafito y materiales de naturaleza similar que son capaces de intercalar Invertidamente los iones de litio. El material activo positivo en el electrodo positivo en partículas frecuentemente es un óxido metálico de transición litiado o una solución sólida de dichos óxidos, tales como por ejemplo, óxido de níquel litiado, óxido de cobalto lltlado, óxido de manganeso lltlado o un sulfuro metálico de transición lltiado pero puede usarse cualquier sustancia convencional que es capaz de Intercalar invertidamente los Iones de litio en un potencial electroquímico diferente del compuesto activo negativo.
El rol del separador poroso, inerte, que usualmente se impregna con un electrolito líquido, que es para permitir el paso de los iones de litio de un electrodo a otro en la carga y descarga de la celda o la batería. El separador adlclonalmente funciona como un medio para encerrar una cada de la mezcla electrodo-electrolito en partículas, así como para prevenir el contacto electrónico entre los electrodos positivos y negativos y los colectores de corriente. Como se describió anteriormente, en la modalidad preferida, la mezcla de las partículas electro-activas con los electrolitos, sostuvieron de manera conjunta adhesivamente por la superficie pegajosa de los filamentos de electrolitos del polímero, también últimamente conteniendo un lón de litio soportando la solución no acuosa, forma una capa entre el colector de corriente y el separador. También es deseable que el separador confiera algún soporte y retención de forma para la mezcla en partículas de electrolito -partícula electro-activa, así como proporcionar alguna otra medida de protección celular, de aquí la capa separadora de preferencia se hace de varias capas de polímero poroso. Además se prefiere que el separador inerte multi-capas es una combinación del propileno micro-poroso y las capas de polímero de polietileno micro-poroso o poroso. El número de capas y su espesor combinado dentro del separador poroso, inerte se Imponen por consideraciones económicas y por conveniencia solamente, Como se describió anteriormente, en las baterías de litio recargables laminares de la presente invención, la capa entretejida de un electrodo negativo se separa del electrodo positivo por una capa de polímero micro-poroso o poroso, inerte, que es de preferencia un separador multi-capas. El segundo compuesto de litio que contiene la solución de electrolito no acuosa líquida puede pintarse entre el primer compuesto de litio en partículas inter-enlazada soportando la capa y el separador o las capas primero se ensamblan y posteriormente se impregnan con el compuesto de litio no acuoso conteniendo la solución. Las capas de polímero ensambladas pueden insertarse entre colectores de corriente apropiada en una manera conocida. La Figura 2A da una representación diagramática de una celda de litio laminar 10, en donde los colectores de corriente se muestran mediante los números de referencia 12 y 20, los electrodos se muestran como 14 y 18 respectivamente y el separador poroso inerte que tiene poros 22, se muestra en el número de referencia 16. Una sección transversal esquemática de la Figura 2A en el plano indicado por las flechas se muestra en la Figura 2B, que tiene los poros 22 del separador poroso relleno con el electrolito líquido. Como los elementos se representan mediante los números de referencia.
En otro arreglo del montaje de la celda electroquímica de litio convencional, un colector de corriente centralmente ubicado está en contacto con un electrodo en partículas que comprende una mezcla de partículas electro-activas y filamentos de polímero adhesivamente inter-enlazados de conducción de iones, sólidos y flexibles que tienen superficies adhesivas y formando una capa entretejida, cerrando el colector de energía. Un separador de polímero multi-capas de preferencia poroso, inerte posteriormente se coloca en contacto con cada cara externa del electrodo, la otra cara del separador de polímero a su vez se ponen en contacto con el otro electrodo y el otro colector de corriente. El otro electrodo de preferencia es un electrodo en partículas, que comprende una capa entretejida de una mezcla de filamentos de polímero Inter.-enlazados de conducción de Iones, sólidos, flexibles y sostiene adhesivamente las partículas electro-activas altas. Otro montaje conocido de los elementos de una batería de litio recargable también es aceptable. La celda o batería electroquímica de litio ensamblada se empaca y se sella en un contendor de polímero multi-capas que es capaz de excluir la humedad y es resistente a la oxidación en la manera usual.
En otra modalidad de la presente Invención, una capa adhesiva, porosa, delgada, que comprende el mismo compuesto de litio que contiene el polímero como filamentos de polímero de conducción de Iones, sólidos, flexibles, se deposita en al menos una cara del separador multi- capas. El ion de litio poroso, adhesivo que contiene recubrimiento de polímero en la cara del separador de polímero poroso, inerte da un contacto adhesivo entre los filamentos de electrolito de polímero sólidos en la mezcla en partículas y el separador. El recubrimiento de polímero, conductor de iones poroso puede obtenerse mediante sumergir un separador de polímero poroso, inerte o un separador hecho de varias capas de polímero poroso en una solución débil en un solvente de baja ebullición, conteniendo el polímero que soporta el compuesto de litio y en la remoción de la solución que permite que el solvente se evapore. El residuo del polímero de conducción de iones de la solución débil deja una capa pegajosa de solo un espesor de pocos micrones en ambas caras del separador de polímero poroso, inerte y simultáneamente, el residuo proporciona un recubrimiento delgado en las paredes de los poros del separador, por lo tanto llenando parcialmente los poros del separador. En otro método también puede usarse el compuesto de litio que contiene la solución se pinta en al menos una de las caras del separador de polímero, de preferencia multl-capas poroso, inerte. Pero otros métodos convencionales para obtener un recubrimiento de conducción de Iones, delgado. Como se mencionó anteriormente, el compuesto de litio, que soporta la capa de polímero sólido, delgado obtenido también proporciona un recubrimiento a lo largo de las paredes de los poros del separador del polímero poroso, inerte llenando de preferencia los poros, pero dejando suficiente abertura para la introducción del compuesto de litio orgánico conteniendo electrolito líquido. Se nota que el grado de penetración del recubrimiento de polímero dentro de los poros del separador se dificulta para examinar, puede, sin embargo, expresarse mediante el tratamiento descrito anteriormente, el recubrimiento de polímero sólidos, de conducción de Iones, delgado que tiene una superficie adhesiva se sujeta a la capa del separador poroso inerte. Se cree que el paso de los iones de litio de un electrodo a otro puede tomar lugar por medio de los filamentos de polímero de conducciones de iones, sólidos y el recubrimiento de polímero de conducción de Iones sólidos llevado por el separador poroso, asi como por el compuesto de litio que contiene solución se mantiene en los vacíos de la capa de electrodo en partículas entretejidas y en los poros parcialmente rellenos del separador. Alternativamente, los Iones de litio también pueden cruzar del líquido al sólido y viceversa. La representación diagramatica de la segunda modalidad de la presente invención se muestra en la Figura 3A en donde el compuesto de litio adhesivo que contiene el recubrimiento de polímero sólidos del separador de polímero poroso, inerte se Indica por el número de referencia 15. El relleno parcial de los poros 22, por medio de formar un recubrimiento de polímero sólidos de conducción de iones de litio 15, a lo largo de las paredes de los poros del separador también se muestra en la Figura 3A y en la Figura 3B, la última siendo un dibujo esquemático de la sección transversal de la Figura 3A, en el plano de las flechas. El relleno de la porción no rellena restante de los poros 22, mediante contener el electrolito 8 líquido no acuoso, también se indica en las Figuras 3A y la Figura 3B.
Los colectores de corriente de la celda o batería de litio son redes o rejillas de hoja metálica, usualmente pero no necesariamente hechas de cobre, aluminio o níquel o aleaciones de dichos metales.
Es aconsejable que la celda electroquímica de litio que soporta las mezclas en partículas de partículas de electrolitos electro-activas, así como la batería de litio completa hechas de dichas celdas, se fabrica en una atmósfera libre de humedad y las celdas se sellan y empacan subsecuentemente en la manera convencional.
EJEMPLO 1 Los filamentos de electrolito de polímero se obtienen mediante métodos de rotación de filamento convencionales usando una solución de fluoruro de polivinlllldeno y óxido de polietileno en acetona, también conteniendo fosfofluoruro de litio (LiPFe) en 10% en paso basado en el contenido sólidos. Los filamentos de polímero obtenidos fueron flexibles, tuvieron una superficie algo pegajosa a temperatura ambiente y tuvieron una longitud promedio de 12 µ??? y 0,8 µ?? de diámetro. Los filamentos primero se humedecieron mediante aproximadamente 2% en peso de acetona y se mezclaron con partículas de meso-fase mezcladas (MCMB) teniendo el tamaño de partícula promedio de 10 µ?t?, fabricado por Osaka Gas Co., en una proporción de peso de los filamentos del polímero para el grafito = 6:94. La mezcla se obtuvo mediante el mezclado a mano y subsecuentemente extendiéndose en una capa de 200 µpp de espesor por el método de hoja de doctor en una hoja de cobre de 10 µpp de espesor. La capa de electrodo negativa de esta manera obtenida se saturó con una solución de electrolito orgánico hecha da carbonato de etileno -carbonato de dimetilo, conteniendo LIPFe en una concentración 1 M. Subsecuentemente la cara del electrodo negativo se cubre mediante un separador de polímero micro-poroso compuesto de dos capas de polipropileno y dos capas de polietileno, comercializados por CELGARD. El electrodo positivo se preparó usando filamentos de polímero que tienen la misma composición como aquellas en el electrodo de la inventiva, mezclados con partículas de óxido de litio-cobalto (LÍCoC^) teniendo un tamaño de partícula promedio de 12 µ?? y carbón fino (Negro Shawinigan). La mezcla de electrodo positivo tuvo la composición como sigue: óxido metálico de lltlo:filamento de pollmeroxarbón = 89:7:4 en el % en peso. La mezcla se extendió por el método de hoja de doctor en un espesor de 200 p? sobre 2 µpp del colector de corriente de hoja de aluminio gruesa y la cara libre superior se Impregnó con el L¡PFe conteniendo electrolitos no acuosos, como el electrodo negativo anterior. Los componentes sólidos de la batería de litio recargable ensamblada se encontraron a una cantidad de 62% en peso y el líquido orgánico proporcionó el balance de 38% en peso. El montaje de la celda electroquímica de litio recargable obtenido compuesto de 3 capas, encerrando entre los colectores de corriente de aluminio y cobre, se envolvió en el material de empaque de polietileno cubierto con aluminio convencional multi-capas y sellado en la manera usual.
EJEMPLO 2 Los filamentos de polímero se obtuvieron de una suspensión del copolímero VdF:HFP comercializada como KYNAR FLEX 2750 en (NMP), también conteniendo 7% en peso de perclorato de litio (LiCI04) basado en el contenido sólidos de la solución, mediante la extrusión convencional. Los filamentos de polímero soportando el compuesto de litio sólidos que tienen una superficie pegajosa se mezclan con partículas de grafito MCMB como en el Ejemplo 1 para formar el electrodo negativo de una celda electroquímica de litio recargable. Un separador poroso multl-capas se pintó con 2% en peso de la solución del copolímero VdF:HFP en NMP también conteniendo LiCIO„ en una de sus caras y se permitió que el solvente se evaporara. El separador se colocó en la capa de electrodo negativa con la cara cubierta estando en contacto con el filamento de polímero soportando la capa de electrodo. El electrodo positivo se preparó usando el mismo compuesto de litio que contiene filamentos de electrolito de polímero sólidos como en el electrodo negativo mezclado con el óxido de litio-manganeso (LiMn02) y carbón fino en una proporción de LiMn02:filamentos de electrolito de pollmero:carbón =88:8:4 y se lleva a cabo por un colector de corriente de hoja de aluminio. El electrodo positivo preparado se puso en contacto con la cara no cubierta del separador de polímero multi-capas. Se preparó una solución de electrolito orgánico que contiene LiAsFe en 1 M de concentración en mezcla de carbonato etileno etileno carbonato-metilo, el montaje electrodo-separador-electrodo Impregnado con el electrolito liquido, La proporción de peso de sólidos a liquido dentro de la estructura de 3 capas obtenida encerrada entre los colectores de corriente se encontró para ser 61.5:38.5. La estructura de celdas de litio se empacó en los laminados mult¡-capas de polímero con dorso de aluminio y selladas en la manera usual para proporcionar una celda electroquímica laminar, recargable.
EJEMPLO 3 Los electrodos de otra batería de litio recargable se prepararon de partículas electro-activas y sólidas, filamentos de polímero de conducción de Iones de litio sólidos como se describe en el Ejemplo 2, sin embargo, el separador de polímero inerte multi-capas en esta celda de ión de litio se sumergió en 2% en peso de la solución de copollmero VdP:HFP en NMP también conteniendo perclorato de litio, además proporcionando un separador de polímero cubierto con una capa de polímero sólida, de conducción de iones que tiene una superficie adhesiva en cada cara para estar en contacto con el electrodo negativo y positivo, respectivamente. Los electrodos montados y el separador cubierto con el electrolito de polímero sólidos en ambas caras se colocaron subsecuentemente entre los colectores de corriente y se Impregnó con arseno-fluoruro de litio conteniendo electrolito orgánico como en el Ejemplo 2. El contenido sólidos de la estructura de la celda de litio obtenida fue 62.4% en peso, el balance siendo un electrolito líquido no acuoso.
Finalmente, la celda electroquímica de litio obtenida se empacó y se selló de manera similar como en los Ejemplos 1 y 2.
EJEMPLO 4 El funcionamiento de las baterías de litio preparadas y ensambladas de conformidad con la presente invención se comparó con las baterias convencionales que tienen electrodos positivos y negativos en capas, un separador de polímero multi-capas insertado entre los electrodos y la estructura de tres capas siendo impregnada subsecuentemente con el compuesto de litio que contiene la solución orgánica, posteriormente se monto y se selló en la manera usual.
Las baterías de litio se fabricaron como se describió en el Ejemplo 3 y su capacidad de descarga e Impedancia medidas, La impedancia y la capacidad de descarga de las baterías de litio convencionalmente preparadas también se midieron y las mediciones obtenidas se tabularon en la Tabla 1 posterior.
Tabla 1 Batería de Litio de la Presente Batería de L¡ Convencional Invención Puede observarse que la resistencia o impedancia interna de la batería de litio hecha de conformidad con la presente Invención cayó en un promedio de 3.65% cuando se comparó a la resistencia interna o impedancia de una batería de litio que tiene una estructura similar pero que no tiene filamentos de electrolito de polímero con superficies adhesivas en los electrodos y que tiene recubrimiento de polímero no poroso en las capas separadoras del polímero poroso inerte. La capacidad de descarga medida en las baterías de litio hechas de conformidad con la presente invención se encontró que tiene un promedio incrementado por el 4.13% cuando se compara a la capacidad de descarga de las baterías convencionales.
El electrodo o los electrodos de las baterías de lirio recargable descritos anteriormente se hacen de filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles que tienen superficies adhesivas y electro-activas que se adhieren a las superficies. Los filamentos y de partículas de adherencia forman una capa entretejida que tiene vacíos que se llenan con compuesto de ión de litio no acuoso que contiene los electrolitos. Una de las ventajas de las partículas de la mezcla de electrodos de la presente invención es que el movimiento iónico de litio en las partículas electro-activas puede ser vía los filamentos de electrolitos y los electrolitos líquidos, por lo tanto mejorando la conductividad total dentro de los electrodos. Por lo tanto, el separador de polímero de preferencia multi-capas poroso, Inerte se cubre por uno o ambas caras con una capa de polímero conductor de ión sólidos que además llena parcialmente los poros, mientras que la porción no llena de los poros contiene un ión de litio que soporta el electrolito líquido, por lo tanto además facilitando el movimiento iónico y la reducción de la impedancla de la célula.
Otra ventaja de las baterías de litio recargables hechas como se describió anteriormente es que la flexibilidad y la elasticidad de las capas de electrodo entretejidas comprenden filamentos electrolitos de polímero sólidos flexibles con superficies adhesivas Inter.-enlazadas con partículas electro-activas que pueden mantener buen contacto entre las partículas dentro de los electrodos y entre los electrodos y las capas separadores en el proceso de la carga y descarga repetidas de las celdas y baterías electroquímicas. Aquí no se necesita una presión de adherencia para aplicarse cuando se usan las baterías de litio recargables fabricadas de conformidad con las diferentes modalidades de la presente Invención.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a la modalidad preferida, se entiende que las modificaciones y variaciones pueden reclasificarse sin apartarse del alcance y espíritu de la Invención, como aquellos expertos en la técnica lo aprenderán rápidamente. Dichas modificaciones y variaciones se consideran para estar dentro de la esfera y alcance de la invención y las reivindicaciones anexas.

Claims (37)

REIVINDICACIONES
1 . Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte que comprende: una mezcla de partículas electro-activas Intermezcladas con filamentos de polímero de conducción de iones sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas y que contienen un primer compuesto de litio dlsoclable en donde los filamentos de polímero de conducción de iones sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas que se inter-enlazan adhesivamente y dichas partículas electro-activas se adhieren a dicha superficie de dichos filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles por lo tanto formando una capa entretejida sostenida de manera conjunta adhesivamente, dicha capa entretejida que tiene vacíos que son capaces de ser llenados con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable y dicha capa entretejida siendo ubicada entre un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte,
2, Un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dichos filamentos de polímero de conducción de Iones sólidos, flexibles tiene una longitud y un diámetro de sección transversal menor que 1 µ?? y la proporción de dicho diámetro de sección transversal de dichos filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles para dicha longitud oscilando entre 1 :5 y 1 : 100.
3. Un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso Inerte, de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde dichas partículas electro-activas se intermezclan adicionalmente con carbón fino en una cantidad menor de 7% en peso.
4. Un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso Inerte de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles que tienen superficies adhesivas se hacen de al menos uno de los polímero seleccionados del grupo que consiste de un óxido de polímeros de poliolefina y copollmeros de fluoruro de pollvlnllldlno.
5, Un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicho primer compuesto de litio dlsoclable es el mismo como dicho segundo compuesto de litio disociable.
6. Un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicho primer compuesto de litio dlsoclable es diferente de dicho segundo compuesto de litio disociable.
7. Un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicho primer compuesto de litio disociable y dicho segundo compuesto de litio se selecciona del grupo que consiste de perclorato de litio (LICI04), borofluoruro de litio (L1BF4), fosfofluoruro de litio (LIPFe), arsenofluoruro de litio (LiAsF8), fluoruro-antomlnlo de litio (LISbF6) y trlfiato de litio (LiCF3S03).
8. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polfmero poroso Inerte de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde dicha solución no acuosa comprende un carbonato orgánico o una mezcla de carbonatos orgánicos,
9. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho separador de polímero poroso inerte tiene dos caras opuestas,
10. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso Inerte de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9 en donde dicho separador de polímero poroso Inerte tiene una multiplicidad de capas.
1 1. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde dicho separador de polímero poroso Inerte tiene un par de caras opuestas y al menos una de dichas caras opuestas está cubierta con un recubrimiento de polímero de conducción de iones sólidos poroso que comprende el mismo polímero como dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles.
12. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dicho recubrimiento de polímero de conducción de iones sólidos, poroso en donde al menos una de dichas caras opuestas de dicho separador de polímero poroso inerte está cubriendo las paredes de los poros de dicho separador de polímero poroso inerte, por lo tanto produciendo poros parcialmente llenos.
13. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso Inerte de conformidad con la reivindicación 1 1 ó 12, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de iones flexibles están comprendidos en dicha mezcla en partículas que son capaces de ser unidos adhesivamente a dicho recubrimiento de polímero de conducción de iones sólidos poroso en al menos una de dichas caras opuestas de dicho separador de polímero poroso inerte.
14. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso Inerte de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 13, en donde dichas partículas electro-activas en dicha mezcla son partículas negativas-activas capaces de Intercalar reversiblemente los Iones de litio.
15. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con la reivindicación 14, en donde dichas partículas negativas-activas son partículas de carbón capaces de intercalar reversiblemente el litio.
16. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 13, en donde dichas partículas electro-activas son partículas positivas-activas capaces de intercalar reversiblemente iones de litio.
17. Un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con la reivindicación 16, en donde dichas partículas positivas-activas se seleccionan del grupo que consiste de: partículas de óxidos metálicos de transición litiados, partículas de solución de sólidos litiados de óxidos metálicos de transición y partículas de sulfuras metálicos de transición litiados.
18. Una batería de litio recargable que comprende: i) un colector de corriente para un electrodo negativo; ii) un electrodo negativo en partículas que comprende una primera mezcla de partículas activas negativas intermezcladas con filamentos de polímero de conducción de iones sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas y que contienen un primer compuesto de litio disociable, en donde dichos filamentos de de polímero de conducción de Iones, sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas se ¡nter-enlazan y dichas partículas negativas activas se adhieren a dicha superficie de dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles, por lo tanto formando una capa entretejida manteniendo de manera conjunta adhesivamente, dicha capa entretejida que tiene vacíos que son capaces de ser Impregnados con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable y dicha capa entretejida siendo ubicada adyacente a dicho colector de corriente para dicho electrodo negativo; III) un separador de polímero poroso inerte y iv) un electrodo en partículas positivo que comprende una segunda mezcla de partículas activas positivas intermezcladas con filamentos de polímero, de conducción de iones sólidos, flexibles que tiene superficies adhesivas y que contienen un primer compuesto de litio disociable, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de Iones, sólidos flexibles tienen superficies adhesivas que se interenlazan adhesivamente y dichas partículas activas positivas se adhieren a dicha superficie de dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles, por lo tanto formando una capa entretejida mantenida de manera conjunta adhesivamente, dicha capa entretejida teniendo vacíos que son capaces de ser Impregnados con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable y dicha capa entretejida siendo ubicada entre dicho separador de polímero poroso inerte y un colector de corriente para dicho electrodo positivo.
19. Una batería de litio recargable de conformidad con la reivindicación 18, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles que tienen superficies adhesivas se hacen de al menos uno de los polímeros seleccionados del grupo que consiste de un óxido de polímeros de polioleflna y copolímeros de fluoruro de pollvinilideno.
20. Una batería de litio recargable de conformidad con la reivindicación 18 ó la reivindicación 19, en donde dicho primer compuesto de litio disociable es el mismo como dicho segundo compuesto de litio disociable.
21 . Una batería da litio recargable de conformidad con la reivindicación 18 o la reivindicación 19, en donde dicho primer compuesto de litio disoclable es diferente de dicho segundo compuesto de litio disociable.
22. Una batería de litio recargable de conformidad con una de las reivindicaciones 18 a 21 , en donde dicho separador de polímero poroso inerte tiene una multiplicidad de capas.
23. Una batería de litio recargable de conformidad con una de las reivindicaciones 18 a 22, en donde dichas partículas activas negativas en dicha primera mezcla son partículas de carbón capaces de intercalar reversiblemente el litio.
24. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera do la reivindicaciones 18 a 23, en donde dichas partículas activas positivas endecha segunda mezcla se seleccionan del grupo que consiste de: partículas de óxidos metálicos de transición litiadas, partículas de solución sólida lltiada de óxidos metálicos de transición y partículas de sulfuros metálicos de transición litiada.
25. Una batería de litio recargable de conformidad con la reivindicación 24, en donde dichas partículas activas positivas se intermezclan adicionalmente con carbón fino en una cantidad menor de 7% en peso.
26. Una batería de litio recargable que comprende: i) un colector de corriente para un electrodo negativo; ii) un electrodo negativo en partículas que comprende una primera mezcla de partículas activas negativas Intermezcladas con filamentos de polímero de conducción de iones sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas y que contienen un primer compuesto de litio disociable, en donde dichos filamentos de de polímero de conducción de Iones, sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas se Inter-enlazan adhesivamente y dichas partículas negativas activas se adhieren a dicha superficie de dichos filamentos de polímero de conducción de Iones sólidos, flexibles, por lo tanto formando una capa entretejida manteniendo de manera conjunta adhesivamente, dicha capa entretejida que tiene vacíos que son capaces de ser impregnados con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable y dicha capa entretejida siendo ubicada adyacente a dicho colector de corriente para dicho electrodo negativo; iii) un separador de polímero poroso inerte, en donde dicho separador de polímero poroso inerte tiene un par de caras opuestas y al menos una de dichas caras opuestas se cubre con un recubrimiento de polímero de conducción de iones sólidos, poroso que comprende el mismo polímero como dichos filamentos de polímero, de conducción de iones, sólidos, flexibles y iv) un electrodo en partículas positivo que comprende una segunda mezcla de partículas activas positivas intermezcladas con filamentos de polímero, de conducción de Iones sólidos, flexibles que tiene superficies adhesivas y que contienen un primer compuesto de litio disociable, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos flexibles tienen superficies adhesivas que se interenlazan adhesivamente y dichas partículas activas positivas se adhieren a dicha superficie de dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos, flexibles, por lo tanto formando una capa entretejida mantenida de manera conjunta adhesivamente, dicha capa entretejida teniendo vacíos que son capaces de ser impregnados con una solución no acuosa que contiene un segundo compuesto de litio disociable y dicha capa entretejida siendo ubicada entre dicho separador de polímero poroso inerte y un colector de corriente para dicho electrodo positivo.
27. Una batería de litio recargable de conformidad con la reivindicación 26, en donde dicho recubrimiento de polímero de conducción de iones sólidos porosos en al menos una de dichas caras opuestas de dicho separador de polímero poroso inerte cubre adicionalmente las paredes de los poros de dicho separador de polímero poroso inerte, por lo tanto produciendo parcialmente poros rellenos.
28. Una batería de litio recargable de conformidad con la reivindicación 26 ó la reivindicación 27, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de Iones sólidos flexibles que tienen superficies adhesivas se hacen de al menos uno de los polímeros seleccionados del grupo que consiste de un óxido de polímeros de polioleflna y copolímeros de fluoruro de polivinilideno.
29. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera de una de las reivindicaciones 26 a 28 en donde primer compuesto de litio disociable es el mismo como en dicho segundo compuesto de litio disociable.
30. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera de una de las reivindicaciones 26 a 28, en donde dicho primer compuesto de litio disociable es diferente de dicho segundo compuesto de litio disociable.
31. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera de una de las reivindicaciones 26 a 30, en donde dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos flexibles comprende en dicha primera y dicha segunda mezcla en partículas que son capaces de ser unidas adhesivamente a dichos poros, un recubrimiento de polímero de conducción de Iones sólidos porosos en al menos una de dichas caras opuestas de dicho separador de polímero poroso inerte.
32. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera de una de las reivindicaciones 26 a 31 , en donde dicho separador de polímero poroso Inerte tiene una multiplicidad de capas.
33. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera de una de las reivindicaciones 26 a 32, en donde dichas partículas activas negativas en dicha primera mezcla son partículas de carbón capaces de Intercalar reversiblemente el litio.
34. Una batería de litio recargable de conformidad con cualquiera de una de las reivindicaciones del 26 al 33, en donde dichas partículas positivas activas en dicha segunda mezcla se seleccionan del grupo que consiste de: partículas de óxidos metálicos de transición litiada, partículas de solución de sólidos litiado de óxidos metálicos de transición y partículas de sulfuras metálicos de transición lltlada.
35. Una batería de litio recargable de conformidad con la reivindicación 34, en donde dichas partículas activas positivas se intermezclan adicionalmente con el carbón fino en una cantidad menor de 7% en peso.
36. Un método de montaje de un electrodo en partículas para la batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte que comprende las etapas de: i) proporcionar filamentos de polímero de conducción de iones, sólidos, flexibles que tienen superficies adhesivas que contienen un primer compuesto disociable y que tienen una proporción de aspecto oscilando entre 1 :5 y 1 :100; II) proporcionar partículas electro-activas y mezclar dichas partículas electro-activas con dichos filamentos de polímero de conducción de Iones, sólidos y flexibles que contienen un primer compuesto de litio disociable y que tiene superficies adhesivas, por lo tanto obteniendo una capa entretejida de partículas electro-activas que se adhieren a dichos filamentos de polímero de conducción de iones sólidos flexibles, dicha capa entretejida que tiene vacíos; iii) colocar la capa entretejida de manera que se obtenga entre dicho colector de corriente y dicho separador de polímero poroso, inerte y iv) Impregnar subsecuentemente dicha capa entretejida con una solución orgánica no acuosa que contiene un segundo compuesto disociable de litio.
37. Un método de montaje de un electrodo en partículas para una batería de litio recargable que tiene un colector de corriente y un separador de polímero poroso inerte de conformidad con la reivindicación 36, en donde las partículas de carbón fino de conducción de electrones se mezclan adicionalmente con dichas partículas electro-activas.
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