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ES2928283T3 - Conjunto de electrodos - Google Patents

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ES2928283T3
ES2928283T3 ES14752127T ES14752127T ES2928283T3 ES 2928283 T3 ES2928283 T3 ES 2928283T3 ES 14752127 T ES14752127 T ES 14752127T ES 14752127 T ES14752127 T ES 14752127T ES 2928283 T3 ES2928283 T3 ES 2928283T3
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electrode
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spacer
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ES14752127T
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English (en)
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Ah Reum Jung
Ji Won Park
Myung Hoon Ko
Seung Ho Na
Jin Ho Ban
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un conjunto de electrodos incluye una parte de pila de celdas que tiene (a) una estructura en la que se dispone repetidamente un tipo de unidad radical que tiene el mismo número de electrodos y separadores dispuestos alternativamente y combinados integralmente, o (b) una estructura en la que al menos dos tipos de unidades radicales que tienen el mismo número de electrodos y separadores dispuestos alternativamente y combinados integralmente están dispuestos en un orden predeterminado, y una parte de fijación que se extiende desde una superficie superior a lo largo de un lado hasta su superficie inferior para fijar la parte del apilamiento de celdas. El tipo de unidad radical tiene una estructura de cuatro capas en la que el primer electrodo, el primer separador, el segundo electrodo y el segundo separador se apilan secuencialmente o una estructura repetitiva en la que la estructura de cuatro capas se apila repetidamente, y cada uno de los al menos dos los tipos de unidades radicales se apilan uno por uno para formar la estructura de cuatro capas o la estructura repetitiva. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de electrodos
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un conjunto de electrodos y, más particularmente, a un conjunto de electrodos que tiene una buena estabilidad de apilamiento que se puede obtener mediante apilamiento.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias se pueden clasificar en diversos tipos de acuerdo con la estructura de un conjunto de electrodos. Habitualmente, las baterías secundarias se pueden clasificar en tipo pila, tipo envolvente (tipo rollo de gelatina) o tipo pila/plegado de acuerdo con la estructura de un conjunto de electrodos. La estructura tipo pila puede obtenerse apilando por separado unidades de electrodos (un cátodo, un separador y un ánodo) que constituyen el conjunto de electrodos y, por tanto, es muy difícil una alineación precisa del conjunto de electrodos. De manera adicional, una gran cantidad de procesos son necesarios para la fabricación del conjunto de electrodos. La estructura tipo pila/plegado se fabrica, en general, utilizando dos aparatos de laminación y un aparato de plegado y, por tanto, la fabricación del conjunto de electrodos es muy complicada. Particularmente, en la estructura tipo pila/plegado, las células completas o las células dobles se apilan mediante plegado y, por tanto, la alineación de las células completas o de las células dobles es difícil.
Diferentes baterías secundarias se divulgan en los documentos EP 2802025, EP 2802033, EP 2808933, US 2006/115718, US 2012/244423, US 2012/015236, US 2003/113618, US 6,383,234, JP 2010080324 y JP 2013025999.
[Problema técnico]
El solicitante de la presente divulgación ha presentado un conjunto de electrodos de tipo novedoso que se puede fabricar únicamente mediante apilamiento y que se puede alinear con precisión con una productividad mejorada. La presente divulgación se refiere, básicamente, al conjunto de electrodos que tiene una estabilidad de apilamiento mejorada.
Un aspecto de la presente divulgación proporciona un conjunto de electrodos que puede obtenerse mediante apilamiento y que tiene una buena estabilidad de apilamiento.
Objeto de la invención
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un conjunto de electrodos como se define en las reivindicaciones.
[Efectos ventajosos]
En un conjunto de electrodos de acuerdo con la presente divulgación, dado que una parte de pila de células tiene una estructura basada en el apilamiento y una parte de fijación fija la parte de pila células, el conjunto de electrodos se puede obtener fácilmente mediante apilamiento y tiene una buena estabilidad de apilamiento.
Descripción de las figuras
La figura 1 es una vista lateral que ilustra una primera estructura de una unidad radical de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 2 es una vista lateral que ilustra una segunda estructura de una unidad radical de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 3 es una vista lateral que ilustra una parte de pila de células formada mediante el apilamiento de las unidades radicales de la figura 1;
la figura 4 es una vista lateral que ilustra una tercera estructura de una unidad radical de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 5 es una vista lateral que ilustra una cuarta estructura de una unidad radical de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 6 es una vista lateral que ilustra una parte de pila de células formada mediante el apilamiento de las unidades radicales de la figura 4 y las unidades radicales de la figura 5;
la figura 7 es un diagrama de proceso que ilustra un proceso de fabricación de una unidad radical de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 8 es una vista en perspectiva que ilustra una parte de pila de células formada mediante el apilamiento de unidades radicales que tienen diferentes tamaños;
la figura 9 es una vista lateral que ilustra la parte de pila de células de la figura 8;
la figura 10 es una vista en perspectiva que ilustra una parte de pila de células formada mediante el apilamiento de unidades radicales que tienen diferentes formas geométricas;
la figura 11 es una vista lateral que ilustra una primera estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una primera unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 12 es una vista lateral que ilustra una segunda estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una primera unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 13 es una vista lateral que ilustra una tercera estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una segunda unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 14 es una vista lateral que ilustra una cuarta estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una segunda unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 15 es una vista lateral que ilustra una quinta estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una primera unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 16 es una vista lateral que ilustra una sexta estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una primera unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 17 es una vista lateral que ilustra una séptima estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una segunda unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 18 es una vista lateral que ilustra una octava estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una segunda unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 19 es una vista lateral que ilustra una novena estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una primera unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 20 es una vista lateral que ilustra una décima estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical, una primera unidad auxiliar y una segunda unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación; la figura 21 es una vista lateral que ilustra una undécima estructura de una parte de pila de células que incluye una unidad radical y una segunda unidad auxiliar de acuerdo con la presente divulgación;
la figura 22 es una vista en perspectiva que ilustra un conjunto de electrodos que incluye una parte de fijación de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
la figura 23 es una vista en planta que ilustra el conjunto de electrodos de la figura 22;
las figuras 24 y 25 son vistas en planta que ilustran una primera y una segunda realizaciones de modificación de la parte de fijación de la figura 23;
la figura 26 es una vista en planta que ilustra una tercera realización de modificación de la parte de fijación de la figura 23;
la figura 27 es una vista en planta que ilustra una cuarta realización de modificación de la parte de fijación de la figura 23;
la figura 28 es una vista en planta que ilustra una quinta realización de modificación de la parte de fijación de la figura 23;
las figuras 29 y 30 son vistas en planta que ilustran una sexta y una séptima realizaciones de modificación de la parte de fijación de la figura 23;
la figura 31 es una vista en planta que ilustra una octava realización de modificación de la parte de fijación de la figura 23;
la figura 32 es una vista en perspectiva que ilustra el conjunto de electrodos de la figura 31; y
las figuras 33 y 34 son vistas en planta que ilustran una primera y una segunda realizaciones de modificación de la parte de fijación de la figura 31.
Descripción detallada de la invención
Las realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación se describirán a continuación en detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, la presente divulgación no está restringida ni limitada a las siguientes realizaciones a modo de ejemplo.
El conjunto de electrodos de acuerdo con la presente divulgación incluye, básicamente, una parte de pila de células y una parte de fijación para fijar la parte de pila de células. En lo sucesivo en el presente documento, la parte de pila de células se explicará en primer lugar y, después, se explicará la parte de fijación.
Parte de pila de células
La parte de pila de células tiene una estructura obtenida mediante la disposición repetida de un tipo de unidades radicales. Esto se describirá a continuación con más detalle.
[Estructura de la unidad radical]
En un conjunto de electrodos de acuerdo con la presente divulgación, una unidad radical se forma mediante una disposición alterna de electrodos y separadores. En este punto, se dispone la misma cantidad de electrodos y separadores. Por ejemplo, como se ilustra en la figura 1, se puede formar una unidad radical 110a apilando dos electrodos 111 y 113 y dos separadores 112 y 114. En este punto, un cátodo y un ánodo pueden estar orientados entre sí de manera natural a través del separador. Cuando la unidad radical se forma como se ha descrito anteriormente, un electrodo 111 se sitúa en un extremo de la unidad radical (véase el electrodo 111 en las figuras 1 y 2) y un separador 114 se sitúa en el otro extremo de la unidad radical (véase el separador 114 en las figuras 1 y 2).
El conjunto de electrodos de acuerdo con la presente divulgación está, básicamente, caracterizado por que la parte de pila de células o el conjunto de electrodos se forma únicamente apilando las unidades radicales. Es decir, la presente divulgación tiene una característica básica de que la parte de pila de células se forma mediante la disposición repetida de un tipo de unidad radical. Para obtener la característica descrita anteriormente, la unidad radical puede tener la siguiente estructura.
En primer lugar, la unidad radical se puede formar mediante el apilamiento de un primer electrodo, un primer separador, un segundo electrodo y un segundo separador en secuencia. Con más detalle, un primer electrodo 111, un primer separador 112, un segundo electrodo 113 y un segundo separador 114 se pueden apilar en secuencia desde un lado superior hasta un lado inferior, como se ilustra en la figura 1, o desde el lado inferior hasta el lado superior, como se ilustra en la figura 2, para formar unas unidades radicales 110a y 110b. La unidad radical que tiene la estructura descrita anteriormente se puede denominar "primera unidad radical". En este punto, el primer electrodo 111 y el segundo electrodo 113 pueden ser tipos de electrodos opuestos. Por ejemplo, cuando el primer electrodo 111 es un cátodo, el segundo electrodo 113 puede ser un ánodo.
Como se ha descrito anteriormente, la unidad radical se puede formar mediante el apilamiento del primer electrodo 111, el primer separador 112, el segundo electrodo 113 y el segundo separador 114 en secuencia. Entonces, una parte de pila de células 100a se puede formar mediante la disposición repetida del un tipo de unidades radicales 110a, como se ilustra en la figura 3. En este punto, la unidad radical puede tener una estructura de ocho capas o una estructura de doce capas, además de una estructura de cuatro capas. Es decir, la unidad radical puede tener una estructura repetitiva en la que la estructura de cuatro capas se dispone repetidamente. Por ejemplo, la unidad radical se puede formar mediante el apilamiento del primer electrodo 111, el primer separador 112, el segundo electrodo 113, el segundo separador 114, el primer electrodo 111, el primer separador 112, el segundo electrodo 113 y el segundo separador 114 en secuencia.
Como se ha descrito anteriormente, el un tipo de unidad radical en la presente divulgación tiene una estructura de cuatro capas, en la que un primer electrodo, un primer separador, un segundo electrodo y un segundo separador se apilan secuencialmente, o tiene una estructura repetitiva, en la que la estructura de cuatro capas se apila repetidamente.
Por tanto, la parte de pila de células o el conjunto de electrodos se forma únicamente mediante apilamiento, es decir, mediante la disposición repetida de un tipo de unidad radical.
La parte de pila de células de la presente divulgación se puede formar mediante el apilamiento de las unidades radicales una a una. Es decir, la parte de pila de células se puede fabricar formando las unidades radicales y, luego, apilando las unidades radicales repetidamente o en un orden predeterminado. Como se ha descrito anteriormente, la parte de pila de células de la presente divulgación se forma únicamente apilando las unidades radicales. Por lo tanto, las unidades radicales de la presente divulgación se pueden alinear con mucha precisión. Cuando la unidad radical está alineada con precisión, el electrodo y el separador también se pueden alinear con precisión en la parte de pila de células. De manera adicional, se puede mejorar la productividad de la parte de pila de células o del conjunto de electrodos. Esto se hace porque el proceso de fabricación es muy sencillo.
[Fabricación de la unidad radical]
Un proceso de fabricación de la primera unidad radical se describirá a modo de ejemplo haciendo referencia a la figura 7. En primer lugar, un material de primer electrodo 121, un material de primer separador 122, un material de segundo electrodo 123 y un material de segundo separador 124 se preparan. En este punto, el material de primer separador 122 y el material de segundo separador 124 pueden ser el mismo. El material de primer electrodo 121 se corta a un tamaño determinado mediante un cortador C1 y el material de segundo electrodo 123 se corta a un tamaño determinado mediante un cortador C2. Entonces, el material de primer electrodo 121 se apila sobre el material de primer separador 122 y el material de segundo electrodo 123 se apila sobre el material de segundo separador 124.
Entonces, es preferente que los materiales de electrodo y los materiales de separador se unan entre sí mediante unos laminadores L1 y L2. A través de la unión, se puede formar una unidad radical en la que los electrodos y los separadores se combinan integralmente. El método de combinación puede ser diverso. Los laminadores L1 y L2 pueden aplicar presión a los materiales o aplicar presión y calor a los materiales para unir los materiales entre sí. Gracias a la unión, el apilamiento de las unidades radicales se puede realizar más fácilmente mientras se fabrica la parte de pila de células. Así mismo, la alineación de las unidades radicales también se puede lograr fácilmente gracias a la unión. Después de la unión, el material de primer separador 122 y el material de segundo separador 124 se cortan a un tamaño determinado mediante un cortador C3 para fabricar la unidad radical 110a. Durante este proceso, los bordes de los separadores no están afianzados entre sí.
Como se ha descrito anteriormente, el electrodo se puede unir al separador adyacente en la unidad radical. Alternativamente, el separador se puede unir al electrodo adyacente. En este punto, es preferente que la totalidad de una superficie del electrodo que está orientada hacia el separador adyacente se una al separador adyacente. En este caso, el electrodo se puede fijar de manera estable al separador. Habitualmente, el electrodo tiene un tamaño menor que el del separador.
Para ello, se puede aplicar un adhesivo al separador. Sin embargo, cuando se utiliza el adhesivo, es necesario aplicar el adhesivo sobre una superficie de adhesión del separador en forma de malla o de puntos. Esto se debe a que, si el adhesivo se aplica estrechamente a la totalidad de la superficie de adhesión, es posible que los iones reactivos, tales como los iones de litio, no pasen a través del separador. Por tanto, cuando se utiliza el adhesivo, es difícil permitir que la superficie global del electrodo se una estrechamente al separador adyacente.
Alternativamente, el uso del separador que incluye la capa de recubrimiento que tiene fuerza adhesiva hace posible unir, generalmente, el electrodo al separador. Esto se describirá a continuación con más detalle. El separador puede incluir un material base de separador poroso, tal como un material base de separador a base de poliolefina, y una capa de recubrimiento porosa que, generalmente, se aplica a un lado o a ambos lados del material base de separador. En este punto, la capa de recubrimiento puede estar formada por una mezcla de partículas inorgánicas y un polímero aglutinante que aglutina y fija las partículas inorgánicas entre sí.
En este punto, las partículas inorgánicas pueden mejorar la estabilidad térmica del separador. Es decir, las partículas inorgánicas pueden impedir que el separador se contraiga a alta temperatura. De manera adicional, el polímero aglutinante puede fijar las partículas inorgánicas para mejorar la estabilidad mecánica del separador. Así mismo, el polímero aglutinante puede unir el electrodo al separador. Dado que el polímero aglutinante generalmente se distribuye en la capa de recubrimiento, el electrodo se puede adherir estrechamente a la totalidad de la superficie de adhesión del separador, a diferencia del adhesivo anterior. Por tanto, cuando el separador se utiliza como se ha descrito anteriormente, el electrodo se puede fijar de manera más estable al separador. Para mejorar la adhesión, se pueden utilizar los laminadores descritos anteriormente.
Las partículas inorgánicas pueden tener una estructura densamente empaquetada para formar volúmenes intersticiales entre las partículas inorgánicas sobre la capa de recubrimiento global. En este punto, se puede formar una estructura porosa en la capa de recubrimiento mediante los volúmenes intersticiales que están definidos por las partículas inorgánicas. Debido a la estructura porosa, aunque la capa de recubrimiento se forma en el separador, los iones de litio pueden pasar suavemente a través del separador. A título indicativo, el volumen intersticial definido por las partículas inorgánicas puede ser bloqueado por el polímero aglutinante de acuerdo con una posición de este.
En este punto, la estructura densamente empaquetada puede explicarse como una estructura en la que unas gravas están contenidas en una botella de vidrio. Por tanto, cuando las partículas inorgánicas forman la estructura densamente empaquetada, los volúmenes intersticiales entre las partículas inorgánicas no se forman localmente en la capa de recubrimiento, sino que, generalmente, se forman en la capa de recubrimiento. Como resultado, cuando aumenta el tamaño de cada una de las partículas inorgánicas, también aumenta el tamaño del poro formado por el volumen intersticial. Debido a la estructura densamente empaquetada descrita anteriormente, los iones de litio pueden pasar suavemente a través del separador por la totalidad de la superficie del separador.
Las unidades radicales también se pueden adherir entre sí en la parte de pila de células. Por ejemplo, si el adhesivo o la capa de recubrimiento descrita anteriormente se aplica a una superficie inferior del segundo separador 114 en la figura 1, la otra unidad radical se puede adherir a la superficie inferior del segundo separador 114.
En este punto, la fuerza adhesiva entre el electrodo y el separador en la unidad radical es mayor que la existente entre las unidades radicales en la parte de pila de células. Se entiende, que puede que no se proporcione la fuerza adhesiva entre las unidades radicales. En este caso, cuando se desmonta el conjunto de electrodos o la parte de pila de células, el conjunto de electrodos se puede separar en las unidades radicales debido a una diferencia en la fuerza adhesiva. A título indicativo, la fuerza adhesiva se puede expresar como fuerza de delaminación. Por ejemplo, la fuerza adhesiva entre el electrodo y el separador se puede expresar como una fuerza requerida para separar el electrodo del separador. De esta manera, la unidad radical puede no estar ligada a la unidad radical adyacente en la parte de pila de células o puede estar ligada a la unidad radical adyacente en la parte de pila de células por medio de una fuerza de ligadura diferente de una fuerza de ligadura entre el electrodo y el separador.
A título indicativo, cuando el separador incluye la capa de recubrimiento descrita anteriormente, no es preferente realizar una soldadura ultrasónica en el separador. Habitualmente, el separador tiene un tamaño mayor que el del electrodo. Por tanto, puede haber un intento de ligar el borde del primer separador 112 al borde del segundo separador 114 mediante la soldadura ultrasónica. En este punto, es necesario presionar directamente un objeto que se va a soldar a través de una bocina en la soldadura ultrasónica. Sin embargo, cuando el borde del separador es hecho pasar directamente a través de la bocina, el separador se puede adherir a la bocina debido a que la capa de recubrimiento tiene fuerza adhesiva. Como resultado, el aparato de soldadura puede averiarse.
[Modificación de la unidad radical]
Hasta ahora, se han explicado unas unidades radicales que tienen el mismo tamaño. Sin embargo, las unidades radicales pueden tener diferentes tamaños. Al apilar las unidades radicales que tienen diferentes tamaños, se pueden fabricar partes de pilas de células que tienen diversas formas. En el presente documento, el tamaño de la unidad radical se explica haciendo referencia al tamaño del separador, porque, habitualmente, el separador es más grande que el electrodo.
Haciendo referencia a las figuras 8 y 9, se prepara una pluralidad de unidades radicales y se pueden clasificar en al menos dos grupos que tienen diferentes tamaños (véanse los números de referencia 1101a, 1102a y 1103a en la figura 9). Al apilar las unidades radicales de acuerdo con sus tamaños, se puede formar una parte de pila de células 100c que tiene una estructura de una pluralidad de escalones. Las figuras 8 y 9 ilustran una realización en la que la parte de pila de células incluye tres escalones obtenidos mediante el apilamiento de las unidades radicales 1101a, 1102a y 1103a clasificadas en tres grupos, en los que las unidades radicales que tienen el mismo tamaño se apilan juntas, ilustrados. Por lo tanto, la parte de pila de células 100c en las figuras 8 y 9 tiene una estructura que incluye tres escalones. A título indicativo, las unidades radicales incluidas en un grupo pueden formar dos o más escalones.
Cuando la pluralidad de escalones se forma como se ha descrito anteriormente, es preferente que la unidad radical tenga una estructura de la primera unidad radical, es decir, la estructura de cuatro capas descrita anteriormente o la estructura repetitiva en la que la estructura de cuatro capas se apila repetidamente. (En el presente documento, las unidades radicales se consideran incluidas en un tipo de unidad radical aunque las unidades radicales tengan las mismas estructuras apiladas, pero tengan diferentes tamaños.)
Preferentemente, la misma cantidad de cátodos y los ánodos se apilan en un escalón. Así mismo, es preferente que los electrodos opuestos queden orientados entre sí a través de un separador entre un escalón y otro escalón.
Sin embargo, en el caso de la primera unidad radical, únicamente se necesita un tipo de unidad radical para formar un escalón, como se ilustra en la figura 9. Por tanto, cuando la unidad radical tiene la estructura de cuatro capas o la estructura repetitiva en la que la estructura de cuatro capas se apila repetidamente, la cantidad de tipos de unidades radicales puede disminuir aunque se forme una pluralidad de escalones.
Las unidades radicales pueden tener no solo diferentes tamaños, sino también diferentes formas geométricas. Por ejemplo, las unidades radicales pueden tener diferentes tamaños y diferentes formas de borde y pueden o no tener un orificio pasante, como se ilustra en la figura 10. Más particularmente, como se ilustra en la figura 10, una pluralidad de unidades radicales clasificadas en tres grupos pueden formar tres escalones mediante el apilamiento de las unidades radicales que tienen las mismas formas geométricas.
Para ello, las unidades radicales se pueden clasificar en al menos dos grupos (cada uno de los grupos tiene una forma geométrica diferente). De manera similar, la unidad radical puede tener, preferentemente, la estructura de cuatro capas o la estructura repetitiva en la que las estructuras de cuatro capas se apilan repetidamente, es decir, la estructura de la primera unidad radical. (En el presente documento, las unidades radicales se consideran incluidas en un tipo de unidad radical aunque las unidades radicales tengan la misma estructura apilada, pero tengan diferentes formas geométricas.)
[Unidad auxiliar]
La parte de pila de células puede incluir, además, al menos una de una primera unidad auxiliar y/o una segunda unidad auxiliar. En primer lugar, la primera unidad auxiliar se describirá a continuación. En la presente divulgación, un electrodo se sitúa en un extremo de la unidad radical y un separador se sitúa en el otro extremo de la unidad radical. Cuando las unidades radicales se apilan en secuencia, el electrodo se puede situar en la porción más alta o en la porción más baja de la parte de pila de células (véase el número de referencia 116 en la figura 11 y este electrodo se puede denominar "electrodo terminal 116"). La primera unidad auxiliar se apila, adicionalmente, sobre el electrodo terminal.
Con más detalle, cuando el electrodo terminal 116 es un cátodo, la primera unidad auxiliar 130a se puede formar apilando, hacia fuera desde el electrodo terminal 116, un separador 114, un ánodo 113, un separador 112 y un cátodo 111 en secuencia, como se ilustra en la figura 11. Por otro lado, cuando el electrodo terminal 116 es un ánodo, la primera unidad auxiliar 130b se puede formar apilando, hacia fuera desde el electrodo terminal 116, el separador 114 y el cátodo 113 en secuencia, como se ilustra en la figura 12.
En las partes de pila de células 100d y 100e, se puede situar un cátodo en la porción más exterior a través de las primeras unidades auxiliares 130a y 130b, como se ilustra en las figuras 11 y 12. En este caso, en el cátodo situado en la porción más exterior, es decir, el cátodo de la primera unidad auxiliar, una capa de material activo se recubre, preferentemente, sobre únicamente un lado que está orientado hacia la unidad radical (un lado que está orientado en sentido descendente en la figura 11) entre ambos lados del colector de corriente. Cuando un lado del colector de corriente se recubre con la capa de material activo, como se ha descrito anteriormente, la capa de material activo no está situada en la porción más exterior de la parte de pila de células. Por tanto, se puede impedir un desperdicio de la capa de material activo. A título indicativo, dado que el cátodo emite, por ejemplo, iones de litio, cuando el cátodo se sitúa en la porción más exterior, se puede mejorar la capacidad de una batería.
En lo que sigue, una segunda unidad auxiliar se describirá a continuación. La segunda unidad auxiliar realiza la misma función que la primera unidad auxiliar, que se describirá a continuación con más detalle. En la presente divulgación, un electrodo se sitúa en un extremo de la unidad radical y un separador se sitúa en el otro extremo de la unidad radical. Cuando las unidades radicales se apilan en secuencia, el separador se puede situar en la porción más alta o en la porción más baja de la parte de pila de células (véase el número de referencia 117 en la figura 13 y este separador se puede denominar "separador terminal 117"). La segunda unidad auxiliar se apila, adicionalmente, sobre el separador terminal.
Con más detalle, cuando el electrodo 113 en contacto con el separador terminal 117 es un cátodo en la unidad radical, la segunda unidad auxiliar 140a se puede formar apilando, desde el separador terminal 117, un ánodo 111, un separador 112 y un cátodo 113 en secuencia, como se ilustra en la figura 13. Por otro lado, cuando el electrodo 113 en contacto con el separador terminal 117 es un ánodo en la unidad radical, la segunda unidad auxiliar 140b se puede formar como el cátodo 111, como se ilustra en la figura 14.
En las partes de pila de células 100f y 100g, un cátodo se puede situar en la porción más exterior del separador terminal a través de las segundas unidades auxiliares 140a y 140b, como se ilustra en las figuras 13 y 14. En este caso, en el cátodo situado en la porción más exterior, es decir, el cátodo de la segunda unidad auxiliar, una capa de material activo se recubre, preferentemente, sobre únicamente un lado que está orientado hacia la unidad radical (un lado que está orientado en sentido ascendente en la figura 13) entre ambos lados del colector de corriente, similar al cátodo de la primera unidad auxiliar.
La primera unidad auxiliar y la segunda unidad auxiliar pueden tener estructuras diferentes a las descritas anteriormente. En primer lugar, la primera unidad auxiliar se describirá a continuación. Cuando el electrodo terminal 116 es un cátodo, como se ilustra en la figura 15, la primera unidad auxiliar 130c se puede formar apilando, desde el electrodo terminal 116, un separador 114 y un ánodo 113 en secuencia. Por otro lado, cuando el electrodo terminal 116 es un ánodo, como se ilustra en la figura 16, la primera unidad auxiliar 130d se puede formar apilando, desde el electrodo terminal 116, un separador 114, un cátodo 113, un separador 112 y un ánodo 111 en secuencia.
En las partes de pila de células 100h y 100i, el ánodo se puede situar en la porción más exterior del electrodo terminal a través de las primeras unidades auxiliares 130c y 130d, como se ilustra en las figuras 15 y 16.
En lo que sigue, la segunda unidad auxiliar se describirá a continuación. Como se ilustra en la figura 17, cuando el electrodo 113 en contacto con el separador terminal 117 es un cátodo en la unidad radical, la segunda unidad auxiliar 140c se puede formar como un ánodo 111. Como se ilustra en la figura 18, cuando el electrodo 113 en contacto con el separador terminal 117 es un ánodo en la unidad radical, la segunda unidad auxiliar 140d se puede formar apilando, desde el separador terminal 117, el cátodo 111, el separador 112 y el ánodo 113 en secuencia. En las partes de pila de células 100j y 100k, un ánodo se puede situar en la porción más exterior del separador terminal a través de las segundas unidades auxiliares 140c y 140d, como se ilustra en las figuras 17 y 18.
A título indicativo, un ánodo puede reaccionar con una capa de aluminio de una carcasa de batería (por ejemplo, una carcasa de tipo saco) debido a la diferencia de potencial. Por tanto, el ánodo está, preferentemente, aislado de la carcasa de batería por medio de un separador. Para ello, la primera y la segunda unidades auxiliares de las figuras 15 a 18 puede incluir, además, un separador en la porción exterior del ánodo. Por ejemplo, la primera unidad auxiliar 130e en la figura 19 puede incluir, además, un separador 112 en la porción más exterior de esta en comparación con la primera unidad auxiliar 130c en la figura 15. A título indicativo, cuando la unidad auxiliar incluye el separador, la alineación de las unidades auxiliares en la unidad radical se puede realizar fácilmente.
Una parte de pila de células 100m se puede formar como se ilustra en la figura 20. Una unidad radical 110b se puede formar apilando, desde la porción inferior hasta la porción superior, un primer electrodo 111, un primer separador 112, un segundo electrodo 113 y un segundo separador 114 en secuencia. En este caso, el primer electrodo 111 puede ser un cátodo y el segundo electrodo 113 puede ser un ánodo.
Una primera unidad auxiliar 130f se puede formar apilando, desde el electrodo terminal 116, el separador 114, el ánodo 113, el separador 112 y el cátodo 111 en secuencia. En este caso, en el cátodo 111 de la primera unidad auxiliar 130f, únicamente un lado de un colector de corriente que está orientado hacia la unidad radical 110b entre ambos lados del colector de corriente se puede recubrir con una capa de material activo.
Así mismo, una segunda unidad auxiliar 140e se puede formar apilando, desde el separador terminal 117, el cátodo 111 (el primer cátodo), el separador 112, el ánodo 113, el separador 114 y el cátodo 118 (el segundo cátodo) en secuencia. En este caso, en el cátodo 118 (el segundo cátodo) de la segunda unidad auxiliar 140e situada en la porción más exterior, únicamente un lado de un colector de corriente que está orientado hacia la unidad radical 110b entre ambos lados del colector de corriente se puede recubrir con una capa de material activo.
Por último, una parte de pila de células 100n se puede formar como se ilustra en la figura 21. Una unidad radical 110e se puede formar apilando, desde la porción superior hasta la porción inferior, un primer electrodo 111, un primer separador 112, un segundo electrodo 113 y un segundo separador 114 en secuencia. En este caso, el primer electrodo 111 puede ser un ánodo y el segundo electrodo 113 puede ser un cátodo. Así mismo, una segunda unidad auxiliar 140f se puede formar apilando, desde el separador terminal 117, el ánodo 111, el separador 112, el cátodo 113, el separador 114 y el ánodo 119 en secuencia.
Parte de fijación
El conjunto de electrodos de la presente divulgación incluye una parte de fijación para fijar la parte de pila de células. El conjunto de electrodos de acuerdo con la presente divulgación tiene propiedades básicas en la formación de la parte de pila de células (conjunto de electrodos) únicamente apilando las unidades radicales. Sin embargo, cuando la parte de pila de células se forma apilando las unidades radicales, se pueden generar brechas entre las unidades radicales. Las brechas también se pueden generar entre un electrodo y un separador. Debido a la generación de las brechas, el conjunto de electrodos se puede desmontar. Por tanto, para asegurar la estabilidad de apilamiento del conjunto de electrodos, es necesario impedir la generación de las brechas. Para ello, el conjunto de electrodos de la presente divulgación incluye una parte de fijación.
Como se ilustra en la figura 22, una parte de fijación 200 se extiende desde la superficie superior de la parte de pila de células 100 a lo largo del lado de la parte de pila de células 100 hasta la superficie inferior de la parte de pila de células 100 y fija la parte de pila de células 100. Aunque la parte de pila de células incluye una pluralidad de escalones, como se ilustra en la figura 8, la parte de pila de células también se puede fijar por medio de la parte de fijación. A título indicativo, una parte de pila de células que incluye una unidad radical se ilustra en la figura 22.
En este punto, la parte de fijación 200 fija, preferentemente, la parte de pila de células 100 presionando la parte de pila de células 100 hacia dentro. Particularmente, la parte de pila de células 100 se puede fijar de la siguiente manera. Un extremo de una cinta de polímero se fija a la superficie superior de la parte de pila de células 100 mediante soldadura en caliente y el otro extremo de la cinta de polímero se estira a lo largo del lado de la parte de pila de células 100 y se suelda en caliente a la superficie inferior de la parte de pila de células 100. Mediante el procedimiento, la parte de pila de células 100 se puede fijar mediante la parte de fijación 200 de manera más estable.
Al mismo tiempo, unos terminales de electrodos o pestañas de electrodos 310 y 320 que hacen conexiones eléctricas con electrodos de la parte de pila de células 100 se extienden en direcciones opuestas entre sí de acuerdo con la polaridad, como se ilustra en la figura 22. Por ejemplo, un terminal de cátodo se puede extender hacia delante y un terminal de ánodo se puede extender hacia atrás. Alternativamente, los terminales de electrodos se extienden en la misma dirección con una distancia entre ellos de acuerdo con la polaridad.
La parte de fijación 200 se puede formar mediante el proceso descrito anteriormente (véanse las figuras 22 y 23). En este caso, dos partes de fijación 200 en paralelo a una primera dirección D1, que se explicará más adelante, se pueden proporcionar en los lados de la parte de pila de células 100 entre los cuatro lados de la parte de pila de células 100, como se ilustra en la figura 23.
En este punto, las partes de fijación 201 y 202 se pueden proporcionar en plural a lo largo de la primera dirección D1 (véase la figura 23), como se ilustra en la figura 24 o 25. (Se proporcionan dos partes de fijación en el lado izquierdo a lo largo de la primera dirección y se proporcionan dos partes de fijación en el lado derecho a lo largo de la primera dirección en la figura 24.) Al formar las partes de fijación 201 y 202, la generación de brechas en la porción exterior de la parte de pila de células 100 se puede impedir de manera eficaz. De manera adicional, cuando se forma una parte de fijación 203, como se ilustra en la figura 26, la generación de las brechas en la porción exterior de la parte de pila de células 100 se puede impedir de manera más eficaz.
La primera dirección D1 se define sobre un plano obtenido al proyectar la parte de pila de células 100 en una dirección de altura (hacia arriba y hacia abajo en la figura 22). Como se ilustra en la figura 22, la parte de pila de células 100, en esta realización, tiene una forma rectangular. (En general, un separador es el más grande y el separador se explicará como referencia.) Cuando la parte de pila de células 100 se proyecta en la dirección de altura, se obtiene un rectángulo (véase la figura 23). El rectángulo tiene cuatro lados. Dos de ellos se extienden en la primera dirección D1 y están en paralelo entre sí y los dos restantes se extienden en una segunda dirección D2 que es perpendicular a la primera dirección D1 y están en paralelo entre sí. La primera dirección D1 y la segunda dirección d 2 se definen como se ha descrito anteriormente. Sin embargo, no es necesario que el plano obtenido al proyectar la parte de pila de células sea un rectángulo.
Al mismo tiempo, la parte de fijación 200 en la figura 23 se modifica como la de la figura 27. Es decir, se proporcionan dos partes de fijación 204 en cada uno de los dos lados paralelos a la segunda dirección D2 (véase la figura 23) en la parte de pila de células 100, como se ilustra en la figura 27. En este punto, se puede proporcionar una pluralidad de partes de fijación 204 a lo largo de la segunda dirección D2. (Se proporcionan dos partes de fijación en la parte superior a lo largo de la segunda dirección y se proporcionan dos partes de fijación en la parte inferior a lo largo de la segunda dirección en la figura 27.)
Como se ilustra en la figura 28, las partes de fijación 205 se pueden proporcionar en cuatro lados de la parte de pila de células 100. A título indicativo, la primera dirección D1 y la segunda dirección D2 son relativas. Por ejemplo, el lado superior y el lado inferior de la parte de pila de células en la figura 28 se puede definir como una dirección en paralelo a la primera dirección D1.
De manera adicional, el grosor de las partes de fijación 206 y 207 se puede cambiar, como se ilustra en las figuras 29 y 30, del de la parte de fijación 200 de la figura 23. Cuando se aumenta el grosor de las partes de fijación 206 y 207, como se ilustra en las figuras 29 y 30, la parte de pila de células 100 se puede fijar de manera más estable. A título indicativo, las partes de fijación 207 se proporcionan en todos los lados de la parte de pila de células 100 en la figura 30.
Al mismo tiempo, la parte de pila de células 100 puede estar envuelta en una parte de fijación 208 por al menos una vuelta en una dirección en paralelo a la segunda dirección D2, como se ilustra en las figuras 31 y 32. Es decir, después de extender la parte de fijación 208 desde la superficie superior de la parte de pila de células 100 a lo largo del lado de la parte de pila de células 100 hasta la superficie inferior de la parte de pila de células 100, la parte de fijación 208 se puede extender desde la superficie inferior de la parte de pila de células 100 a lo largo del otro lado de la parte de pila de células 100 hasta la superficie superior de la parte de pila de células 100. Al formar la parte de fijación 208 como se ha descrito anteriormente, la parte de pila de células 100 se puede fijar de manera más estable en comparación con la fijación utilizando la parte de fijación 200, como en la figura 23.
A título indicativo, la longitud de la parte de fijación 200 de la figura 23 es más corta en comparación con la de la parte de fijación 208 en la figura 31. Por tanto, el precio unitario de un conjunto de electrodos puede disminuir cuando se utiliza la parte de fijación 200 en la figura 23. De manera adicional, el grosor de un conjunto de electrodos puede disminuir cuando la parte de fijación 200 en la figura 23 se forma en comparación con la parte de fijación 208 en la figura 31. En la parte de fijación 200 de la figura 23, la parte de fijación 200 no se forma en la porción central de la superficie superior y la superficie inferior de la parte de pila de células 100. Sin embargo, en la parte de fijación 208 de la figura 31, la parte de fijación 208 se forma en la porción central de la superficie superior y la superficie inferior de la parte de pila de células 100.
La parte de fijación 208 de la figura 31 se puede modificar como en la figura 33 o 34. Es decir, se puede proporcionar una pluralidad de partes de fijación 209 en la primera dirección D1, como se ilustra en la figura 33. Alternativamente, la parte de fijación 210 puede envolver la parte de pila de células 100 por una vuelta o más de dos vueltas en una dirección en paralelo a la primera dirección D1, como se ilustra en la figura 34. En este caso, se puede proporcionar una pluralidad de las partes de fijación 210 en la segunda dirección D2.
[Descripción de los números de referencia]
100a-100n: partes de pila de células
110a-110e: unidades radicales
111: primer electrodo
112: primer separador
113: segundo electrodo
114: segundo separador
116: electrodo terminal
117: separador terminal
121: material de primer electrodo
122: material de primer separador
123; material de segundo electrodo
124: material de segundo separador
130a-130f: primeras unidades auxiliares
140a-140f: segundas unidades auxiliares
200-210: partes de fijación
310, 320: terminales de electrodos (pestañas de electrodos)

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de electrodos, que comprende:
una parte de pila de células que tiene una estructura en la que se dispone repetidamente un tipo de unidad radical, teniendo el un tipo de unidad radical una misma cantidad de electrodos y separadores que están dispuestos de manera alterna y combinados integralmente;
terminales de electrodos; y
partes de fijación que se extienden desde una superficie superior de la parte de pila de células a lo largo de un lado de la parte de pila de células hasta una superficie inferior de la parte de pila de células para fijar la parte de pila de células,
en donde el un tipo de unidad radical tiene una estructura de cuatro capas en la que un primer electrodo, un primer separador, un segundo electrodo y un segundo separador se apilan secuencialmente juntos;
en donde un plano definido por una proyección de la parte de pila de células en la dirección de altura tiene dos lados paralelos que se extienden en una primera dirección (D1) y dos lados paralelos que se extienden en una segunda dirección (D2) perpendicular a la primera dirección (D1), en donde los terminales de electrodos se extienden desde un lado o los dos lados paralelos a la segunda dirección (D2),
en donde se proporcionan dos partes de fijación en cada uno de los dos lados paralelos a la segunda dirección (D2),
en donde los bordes de los separadores adyacentes no están afianzados entre sí, y
en donde la fuerza adhesiva entre el electrodo y el separador adyacente en la unidad radical es mayor que la fuerza adhesiva entre las unidades radicales en la parte de pila de células, en donde la parte de pila de células se forma únicamente apilando las unidades radicales.
2. El conjunto de electrodos de la reivindicación 1, en donde las partes de fijación fijan la parte de pila de células presionando la parte de pila de células hacia dentro.
3. El conjunto de electrodos de la reivindicación 1, en donde las partes de fijación comprenden una cinta de polímero.
4. El conjunto de electrodos de la reivindicación 1,
en donde el un tipo de unidad radical se proporciona en una pluralidad y la pluralidad de un tipo de unidades radicales se clasifica en al menos dos grupos que tienen diferentes tamaños, y
en donde la parte de pila de células tiene una estructura en la que se forma una pluralidad de escalones mediante el apilamiento de un tipo de unidades radicales de acuerdo con el tamaño de estas.
5. El conjunto de electrodos de la reivindicación 1,
en donde el un tipo de unidad radical se proporciona en una pluralidad y la pluralidad del un tipo de unidades radicales se clasifica en al menos dos grupos que tienen diferentes formas geométricas, y
en donde la parte de pila de células tiene una estructura en la que se forma una pluralidad de escalones mediante el apilamiento de un tipo de unidades radicales de acuerdo con la forma geométrica de estas.
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