Composición ligante de electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, suspensión para el electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico y dispositivo de almacenamiento eléctrico.

Una composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, la cual se utiliza para producir un electrodo, el cual se utiliza para un dispositivo de almacenamiento eléctrico, incluyendo, la composición ligante,

(A) un polímero, (B) un ácid o carboxílico o una sal del mismo y (C) un medio líquido, consistiendo, el polímero (A) en partículas de aleación de polímeros formadas de una red de polímeros interpenetrantes (IPN) que incluye (Aa) un polímero que incluya una unidad repetitiva derivada de al menos un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en fluoruro de vinilideno, tetrafluoroetileno, y hexafluoropropileno, y (Ab), un polímero que incluya una unidad repetitiva derivada de un éster de ácido carboxílico insaturado, el polímero (Aa) y el polímero (Ab) no se encuentran unidos de una forma covalente, o

partículas de polímero de dieno que incluyen (a) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de dieno conjugado,

(b) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de vinilo, aromático, (c) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de (met)acrilato, y (d) una unidad repetitiva derivada de un ácido carboxílico, insaturado, y la composición ligante que tiene una concentración del ácido carboxílico o una sal del mismo (B) de 20 a 1000 ppm.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12172997.

Solicitante: JSR CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 9-2, Higashi-shinbashi 1-chome Minato-ku Tokyo 105-8640 JAPON.

Inventor/es: HONDA,TATSUAKI, KITAGUCHI,HIRONORI, OTSUKA,YOSHIHARU, FUJIHARA,NOBUYUKI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Electrodos > H01M4/62 (Empleo de sustancias específicas inactivas como ingredientes para las masas activas, p. ej. aglomerantes, cargas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CONDENSADORES; CONDENSADORES, RECTIFICADORES, DETECTORES,... > H01G9/00 (Condensadores electrolíticos, rectificadores electrolíticos, detectores electrolíticos, conmutadores, dispositivos de conmutación electrolíticos, dispositivos electrolíticos fotosensibles o sensibles a la temperatura; Procesos para su fabricación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Electrodos > H01M4/88 (Procesos de fabricación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Celdas secundarias; Su fabricación > H01M10/0525 (Baterías de tipo "rocking-chair", es decir, baterías de inserción o intercalación de litio en ambos electrodos; Baterías de ión litio)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Electrodos > H01M4/13 (Electrodos para acumuladores con electrolito no acuoso, p. ej. para acumuladores de litio; Sus procedimientos de fabricación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Electrodos > H01M4/139 (Procedimientos de fabricación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CONDENSADORES; CONDENSADORES, RECTIFICADORES, DETECTORES,... > H01G11/00 (Condensadores híbridos, es decir, condensadores que tienen diferentes electrodos positivo y negativo; Condensadores eléctricos de doble capa [EDL]; Los procesos para la fabricación de los mismos o de sus partes constitutivas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CONDENSADORES; CONDENSADORES, RECTIFICADORES, DETECTORES,... > Condensadores híbridos, es decir, condensadores... > H01G11/22 (Electrodos)

PDF original: ES-2478272_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Composición ligante de electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, suspensión para el electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico y dispositivo de almacenamiento eléctrico Antecedentes de la invención La presente invención, se refiere a una composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, una suspensión para el electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico que incluye la composición ligante y un material activo de electrodo, un electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico que se produce mediante la aplicación de la suspensión a un colector, y un dispositivo de almacenamiento eléctrico, el cual incluye un electrodo.

En años recientes, se ha venido deseando un dispositivo de almacenamiento eléctrico, de alto voltaje, el cual tenga una alta densidad de energía, como suministro de potencia energética, para accionar un instrumento electrónico. De una forma particular, se espera que, una batería de iones de litio, o un condensador de iones de litio, sea un dispositivo de almacenamiento eléctrico de alto voltaje, que tenga una alta densidad de energía.

Un electrodo de utilidad para tal tipo de almacenamiento eléctrico, es el que se proporciona mediante la aplicación de una mezcla de un material activo de electrodo y partículas de polímero, la cual funcione como un ligante de electrodo a la superficie del colector, y el secado de la mezcla. Se requieren las partículas de polímero, para exhibir una capacidad de ligar el material activo de electrodo, una capacidad de ligar el material activo de electrodo y el colector, resistencia al rayado, cuando se devana o bobina el electrodo, y resistencia a la caída de potencia eléctrica (a saber, no acontece una materia en polvo fina del material activo del electrodo, o por el estilo, a partir de la capa de la composición del electrodo (a la cual se le hará referencia, en la parte que sigue de este documento, como “capa de material activo del electrodo”) debido al corte o por el estilo) . Si las partículas de polímero satisfacen estas propiedades, es entonces posible, producir un dispositivo de almacenamiento eléctrico, el cual tenga una alta flexibilidad en el diseño estructural (como, por ejemplo, un procedimiento de plegado o doblado del electrodo, o un radio de bobinado del electrodo) y puede éste puede reducirse, en cuanto a lo referente a su tamaño. Se ha encontrado el hecho de que, una capacidad de ligar el material activo del electrodo, una capacidad de ligar el material activo del electrodo y el colector, y la resistencia a la caída de la potencia energética (eléctrica) , tienen una relación casi proporcional. Así, por lo tanto, a estas propiedades, se les puede hacer referencia como “adherencia” (“adhesión”) .

Cuando se produce un electrodo positivo, resulta ventajoso el hecho de utilizar un polímero orgánico con contenido en flúor (como por ejemplo, poli (fluoruro de vinilideno) (PVDF) ) , el cual exhiba una adherencia ligeramente reducida, pero que exhiba una excelente resistencia a la oxidación. Cuando se produce un electrodo negativo, resulta ventajoso el hecho de utilizar un polímero de ácido (met) acrílico, el cual exhiba una resistencia a la oxidación ligeramente reducida, pero que exhiba una excelente adherencia.

Se han estudiado y propuesto varias técnicas, con objeto de mejorar las propiedades (como, por ejemplo, la resistencia a la oxidación y la adherencia) , de un polímero que se utilice para el ligante del electrodo. Así, por ejemplo, la solicitud de patente japonesa JP-A-2011-3529, propone una técnica, la cual proporciona un ligante de electrodo negativo, con una resistencia a la oxidación y adherencia, mediante la utilización de PVDF, y un polímero de caucho, en combinación. La solicitud de patente japonesa JP-A-2010-55847, propone una técnica que mejora la adherencia, mediante la disolución de PVDF en un disolvente orgánico específico, procediendo a aplicar las solución a la superficie del colector, y eliminando el disolvente orgánico, a una reducida temperatura La solicitud de patente japonesa JP-A-2002-42819, propone una técnica que mejora la adherencia, mediante la utilización de un ligante de electrodo, el cual tiene una estructura que incluye una cadena principal, formada en un copolímero de fluoruro de vinilideno, y una cadena secundaria, la cual incluye un átomo de flúor.

Se han venido también proponiendo una técnica que mejora las propiedades anteriormente mencionadas, arriba, mediante el control de la composición de un ligante (véase la solicitud de patente japonesa JP-A-2000-299109) , y una técnica que mejora las propiedades anteriormente mencionadas, arriba, mediante la utilización de un ligante que contiene el grupo epoxi o hidroxilo (véase la solicitud de patente japonesa JP-A-2010-205722 y la solicitud de patente japonesa JP-A-2010-3703) .

El ligante de electrodo negativo dado a conocer en la solicitud de patente japonesa JP-A-2011-3529, el cual utiliza un polímero orgánico con contenido en flúor, y un polímero de caucho, exhibe una adherencia mejorada, pero, la resistencia a la oxidación del polímero orgánico, se deteriora, en una amplia extensión. Así, por lo tanto, un dispositivo de almacenamiento eléctrico producido mediante la utilización del ligante de electrodo negativo, tiene un problema, consistente en el hecho de que, las características de carga-descarga, se deterioran, de una forma irreversible, debido a los ciclos repetitivos de carga-descarga. El ligante de electrodo dado a conocer en la solicitud de patente japonesa JP-A-2010-55847, o en la solicitud de patente japonesa JP-A-2002-42819, el cual utiliza únicamente un polímero orgánico con contenido en flúor, no puede proporcionar una adherencia suficiente.

La composición ligante dada a conocer en la solicitud de patente japonesa JP-A-2000-299109, o en la solicitud de patente japonesa JP-A-2010-205722, exhibe una adherencia mejorada. No obstante, es difícil mantener unas buenas características de carga-descarga, durante un prolongado período de tiempo, debido al hecho de que, el ligante que se adhiere al material activo del electrodo, funciona como un componente de resistencia del electrodo.

Estas composiciones ligantes del electrodo, se evalúan meramente en términos de las propiedades de un dispositivo de almacenamiento eléctrico, y la estabilidad de almacenamiento del las composiciones del ligante del electrodo, la cual es importante para la utilización práctica, no ha sido estudiada.

Sumario La invención, puede resolver los problemas anteriormente mencionados, arriba, y puede proporcionar una composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, la cual exhiba una excelente estabilidad de almacenamiento, y puede producir un electrodo que exhiba unas excelentes características de adherencia y de carga-descarga.

En concordancia con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una composición ligante del electrodo para un dispositivo de almacenamiento eléctrico, la cual se utiliza para producir un electrodo, el cual se utiliza para un dispositivo de almacenamiento eléctrico, incluyendo, la composición ligante, (A) un polímero, (B) un ácido carboxílico o una sal del mismo y (C) un medio líquido, consistiendo, el polímero (A) en partículas de aleación de polímeros formadas de una red de polímeros interpenetrantes (IPN) que incluye (Aa) un polímero que incluya una unidad repetitiva derivada de al menos un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en fluoruro de vinilideno, tetrafluoroetileno, y hexafluoropropileno, y (Ab) un polímero que incluya una unidad repetitiva derivada de un éster... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, la cual se utiliza para producir un electrodo, el cual se utiliza para un dispositivo de almacenamiento eléctrico, incluyendo, la composición ligante, (A)

un polímero, (B) un ácido carboxílico o una sal del mismo y (C) un medio líquido, consistiendo, el polímero (A) en partículas de aleación de polímeros formadas de una red de polímeros interpenetrantes (IPN) que incluye (Aa) un polímero que incluya una unidad repetitiva derivada de al menos un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en fluoruro de vinilideno, tetrafluoroetileno, y hexafluoropropileno, y (Ab) , un polímero que incluya una unidad repetitiva derivada de un éster de ácido carboxílico insaturado, el polímero (Aa) y el polímero (Ab) no se encuentran unidos de una forma covalente, o partículas de polímero de dieno que incluyen (a) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de dieno conjugado,

(b) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de vinilo, aromático, (c) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de (met) acrilato, y (d) una unidad repetitiva derivada de un ácido carboxílico, insaturado, y la composición ligante que tiene una concentración del ácido carboxílico o una sal del mismo (B) de 20 a 1000 ppm.

2. La composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, en concordancia con la reivindicación 1, en la que las partículas de polímero de aleación de polímeros, tienen únicamente un pico endotérmico, dentro de unos márgenes de temperatura que van desde los -50º C hasta los +250º C, cuando éstas se someten a calorimetría de exploración diferencial (DSC – del inglés, diferencial scanning calorimetr y ) , en concordancia con la norma JIS K 7121.

3. La composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, en concordancia con la reivindicación 2, en la que las partículas de aleación de polímeros, tienen únicamente un pico endotérmico, dentro de unos márgenes de temperatura que van desde los -30º C hasta los +30º C.

4. La composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, en concordancia con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que las partículas de aleación de polímeros incluyen el polímero (Aa) en una cantidad de 1 a 60 partes en masa, en base a 100 partes en masa de las partículas de aleación de polímeros.

5. La composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, en concordancia con la reivindicación 1, en la que las partículas de polímero de dieno, tienen únicamente un pico endotérmico, dentro de unos márgenes de temperatura que van desde los -50º C hasta los +5º C, cuando éstas se someten a calorimetría de exploración diferencial (DSC – del inglés, diferencial scanning calorimetr y ) , en concordancia con la norma JIS K 7121.

6. La composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, en concordancia con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las partículas de aleación de polímeros, o las partículas de polímero de dieno, tienen un tamaño medio de partícula, numérico, correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde los 50 nm hasta los 400 nm.

7. Una suspensión para el electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, la cual comprende la composición ligante del electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico, en concordancia con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, y un material activo de electrodo.

8. Un electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico que comprende un colector, y una capa la cual se forma 45 procediendo a aplicar la suspensión para el electrodo para dispositivo de almacenamiento eléctrico en concordancia con la reivindicación 7, a la superficie del colector, y secando la suspensión.

9. Un dispositivo de almacenamiento eléctrico, comprendiendo el dispositivo de almacenamiento eléctrico el electrodo en concordancia con la reivindicación 8. 50