Partículas compuestas de carbono-carbono, su preparación y uso de estas como electrodo negativo en baterías de iones de Li.

Un método para preparar un material compuesto de partículas de un carbono de cristalinidad elevada y un carbono de cristalinidad baja,

donde:

- el carbono de cristalinidad baja se caracteriza por las medidas de difracción de rayos X de ángulo ancho, es decir, por un parámetro de red promedio d≥(002) de 0.350 nm o superior y un tamaño de cristal L≥(002) en la dirección del eje C de 25 nm o inferior;

- el carbono de alta cristalinidad se caracteriza por las medidas de difracción de rayos X de ángulo ancho, es decir, por un parámetro de red promedio d≥(002) de 0.338 nm o inferior y un tamaño de cristal L≥(002) en la dirección del eje C de 40 nm o superior; el carbono de cristalinidad elevada se encuentra en al menos un 50% de su superficie externa nm incrustado en una matriz del carbono de cristalinidad baja o rodeado por ella;

- el carbono de cristalinidad elevada forma partículas que tienen un tamaño de partícula que varía de 1 a 50 micrómetros, estando dichas partículas de carbono de cristalinidad elevada al menos parcialmente cubiertas por partículas del carbono de cristalinidad baja que tienen un tamaño de partícula que varía de 20 a 500 nm, estando dichas partículas de carbono de cristalinidad baja unidas a la superficie de dichas partículas de carbono de cristalinidad elevada,

comprendiendo dicho método los pasos de:

a) dispersar al menos un polvo de carbono que tiene una cristalinidad elevada y una sustancia polimérica en un disolvente y mezclar hasta la evaporación de un 40 a un 60% del disolvente;

b) llevar a cabo una primera fase de tratamiento térmico hasta una temperatura de 225 ºC a 500 ºC y mantener la temperatura de modo que se precarbonice la mezcla resultante;

c) llevar a cabo una segunda fase de tratamiento térmico hasta una temperatura de 1000 ºC a 1250 ºC y mantener la temperatura de modo que se carbonice la mezcla resultante y

d) llevar a cabo una fase de tratamiento térmico final hasta una temperatura de 2500 ºC a 2800 ºC y mantener la temperatura durante al menos 1 minuto.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CA2002/001888.

Solicitante: HYDRO-QUEBEC.

Inventor/es: ZAGHIB,KARIM, GUERFI,ABDELBAST, DUPUIS,ELISABETH, MALEKI,HOSSEIN, SELMAN,ROBERT J.

Fecha de Publicación: 7 de Febrero de 2018.

Clasificación Internacional de Patentes:

C01B32/00 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; percarbonatos C01B 15/10; negro de carbón C09C 1/48).
C01B32/20 C01B […] › C01B 32/00 Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; percarbonatos C01B 15/10; negro de carbón C09C 1/48). › Grafito.
C04B35/52 C […] › C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS. › C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › a base de carbono, p. ej. grafito.
C04B35/524 C04B 35/00 […] › obtenidos a partir de precursores polímeros, p. ej. carbono vitreo.
H01M10/0525 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej. BATERÍAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 10/00 Células secundarias; Su fabricación. › Baterías de tipo "rocking-chair", es decir, baterías de inserción o intercalación de litio en ambos electrodos; Baterías de ión de litio.
H01M10/36 H01M 10/00 […] › Acumuladores no previstos en los grupos H01M 10/05 - H01M 10/34.
H01M4/133 H01M […] › H01M 4/00 Electrodos. › Electrodos a base de material carbonoso, p. ej. compuestos de intercalación de grafito o CFx.
H01M4/1393 H01M 4/00 […] › de electrodos a base de material carbonoso, p. ej. compuestos de intercalación de grafito o CFx.
H01M4/58 H01M 4/00 […] › de compuestos inorgánicos diferentes de óxidos o hidróxidos, p. ej. sulfuros, selenuros, telururos, halogenuros o LiCoF y ; de estructuras polianiónicas, p. ej. fosfatos, silicatos o boratos.
H01M4/587 H01M 4/00 […] › para insertar o intercalar metales ligeros.
H01M4/62 H01M 4/00 […] › Empleo de sustancias específicas inactivas como ingredientes para las masas activas, p. ej. aglomerantes, cargas.

PDF original: ES-2666587_T3.pdf

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