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

Composición ligante de electrodo, 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 compuesto representado mediante una fórmula general (1), y (C) un medio líquido,

consistiendo, el polímero (A) en partículas de polímero con contenido en flúor, el cual incluye (Ma) una unidad repetitiva derivada de un monómero a base de etileno, con contenido de flúor, y (Mb), una unidad repetitiva derivada de un éster de ácido carboxílico, insaturado, y

una concentración del compuesto (B), en la composición del ligante del electrodo, correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van de 5 a 500 ppm,

**(Ver fórmula)**

en donde, R1 y R2, representan, de una forma independiente, un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno, o un grupo alquilo monovalente y, n, es un número entero de 0 a 5.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13152624.

Solicitante: JSR CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

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

Inventor/es: MAEGAWA,MAKI, HONDA,TATSUAKI, ABE,TATSUYA, MIYAUCHI,HIROYUKI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes orgánicos > C08K5/01 (Hidrocarburos)
  • 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 C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > C08L51/00 (Composiciones de polímeros injertados en los que el componente injertado es obtenido por reacciones que implican solamente enlaces insaturados carbono-carbono (conteniendo polímeros ABS C08L 55/02 ); Composiciones de los derivados de tales polímeros)

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Fragmento de la descripción:

Composición ligante de electrodo, suspensión de electrodo, electrodo y dispositivo de almacenamiento eléctrico

ANTECEDENTES Y TRASFONDO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, se refiere a una composición ligante de electrodo, una suspensión de electrodo que incluye la composición ligante y un material activo de electrodo, un electrodo que se produce mediante la aplicación de la suspensión a un colector y el secado de la suspensión, 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 una mezcla de un material activo de electrodo y partículas de polímero, la cual funcione como un ligante a la superficie del colector, y el secado de la mezcla. Se requieren las partículas de polímero, para exhibir 20 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 25 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) ) , 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 poli (fluoruro de vinilideno) , 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 un poli (fluoruro de vinilideno) , en un disolvente 45 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 un 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 el control de la cantidad de 2, 4-difenil-4-metil-1-penteno, que permanece en las partículas, cuando se polimeriza el látex (véase la solicitud de 55 patente japonesa JP-A-2002-319402) .

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El ligante de electrodo negativo dado a conocer en la solicitud de patente japonesa JP-A-2011-3529, el cual utiliza 60 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, ó 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, ó en la solicitud de patente japonesa JP-A-2002-319402, exhibe una adherencia mejorada. No obstante, e es difícil de 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.

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

La invención, puede implementarse mediante los siguientes ejemplos de aplicación que se facilitan a continuación:

Ejemplo de aplicación 1

En concordancia con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una composición ligante de electrodo, 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 (al cual se le podrá hacer referencia, en la parte que sigue de este documento, como “polímero (A) ”, (B) , un compuesto representado mediante una fórmula general (1) (al cual se le podrá hacer referencia, en la parte que sigue este documento, como “compuesto (B) ”, y C) , un medio líquido (al cual se le podrá hacer referencia, en la parte que sigue de este documento, como “medio líquido (C) ”) ,

consistiendo, el polímero (A) en partículas de polímero con contenido... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición ligante de electrodo, 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 compuesto representado mediante una fórmula general (1) , y (C) un medio líquido, consistiendo, el polímero (A) en partículas de polímero con contenido en flúor, el cual incluye (Ma) una unidad repetitiva derivada de un monómero a base de etileno, con contenido de flúor, y (Mb) , una unidad repetitiva derivada de un éster de ácido carboxílico, insaturado, y una concentración del compuesto (B) , en la composición del ligante del electrodo, correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van de 5 a 500 ppm,

en donde, R1 y R2, representan, de una forma independiente, un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno, o un grupo alquilo monovalente y, n, es un número entero de 0 a 5.

2. La composición ligante de electrodo, según la reivindicación 1, en donde, las partículas de polímero con contenido en flúor, tienen únicamente un pico endotérmico, dentro de unos márgenes de temperatura que van desde los -50°C hasta los +250°C, cuando éstas se someten a calorimetría de exploración diferencial (DSC) , en concordancia la norma JIS K 7121.

3. La composición ligante de electrodo, según la reivindicación 2, en donde, las partículas de polímero con contenido en flúor, tienen únicamente un pico endotérmico, dentro de unos márgenes de temperatura que van desde los -30°C hasta los +30°C.

4. Una composición ligante de electrodo, la cual se utiliza para producir un electrodo utilizado para un dispositivo de almacenamiento eléctrico, incluyendo, la composición, (A) un polímero, (B) un compuesto representado mediante una fórmula general (1) , y (C) un medio líquido, consistiendo, el polímero (A) en partículas de polímero de dieno, el cual incluye (Mc) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de dieno conjugado, (Md) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de vinilo, aromático, (Me) una unidad repetitiva derivada de un compuesto de (met) acrilato, y (Mf) una unidad repetitiva derivada de un ácido carboxílico, insaturado, y una concentración del compuesto (B) , en la composición del ligante, correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van de 5 a 500 ppm,

en donde, R1 y R2, representan, de una forma independiente, un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno, o un grupo alquilo monovalente y, n, es un número entero de 0 a 5.

5. La composición ligante de electrodo, según la reivindicación 4, en donde, las partículas de polímero de dieno, tienen únicamente un pico endotérmico, dentro de unos márgenes de temperatura que van desde los -50°C hasta los +50°C, cuando éstas se someten a calorimetría de exploración diferencial (DSC) , en concordancia la norma JIS K 7121.

6. La composición ligante de electrodo, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde, las partículas de polímero con contenido en flúor, o las partículas de polímero de dieno, tienen un tamaño medio de partícula, numérico, comprendido dentro de unos márgenes que van desde 50 hasta 400 nm.

7. Una suspensión de electrodo, la cual comprende la composición ligante de electrodo, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, y un material activo de electrodo.

8. Un electrodo que comprende un colector, y una capa la cual se forma procediendo a aplicar la suspensión de electrodo según la reivindicación 7, a la superficie del colector, y secando la suspensión.

9. Un dispositivo de almacenamiento eléctrico, el cual comprende el electrodo según la reivindicación 8

FIG 1

Temperatura / °C