ES2935657T3 - Batería secundaria - Google Patents

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ES2935657T3 ES17824507T ES17824507T ES2935657T3 ES 2935657 T3 ES2935657 T3 ES 2935657T3 ES 17824507 T ES17824507 T ES 17824507T ES 17824507 T ES17824507 T ES 17824507T ES 2935657 T3 ES2935657 T3 ES 2935657T3
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Abstract

Se describe una batería secundaria. La batería secundaria incluye un conjunto de electrodos que tiene una pluralidad de cuerpos de electrodos unitarios, cada cuerpo de electrodo incluye una placa de electrodo positivo que tiene una pluralidad de ranuras irregulares de electrodo positivo en las que se inserta un material activo de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo que tiene una pluralidad de electrodos negativos ranuras irregulares de electrodos situadas frente a las ranuras irregulares de electrodos positivos de manera que se inserta en ellas un material activo de electrodos negativos, y un separador unitario interpuesto entre la placa de electrodos positivos y la placa de electrodos negativos; y una caja que tiene una parte de alojamiento en la que se alojan el conjunto de electrodos y un electrolito, en la que la placa de electrodos positivos y la placa de electrodos negativos son simétricas entre sí sobre la base del separador unitario. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Batería secundaria
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2016-0085571 presentada el 6 de julio de 2016 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a una batería secundaria, más específicamente, a una batería secundaria que tiene una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo de estructura irregular.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias son muy aplicables a una variedad de grupos de productos y tienen características eléctricas con alta densidad de energía. Dichas baterías secundarias se aplican no solo a dispositivos electrónicos portátiles sino también a vehículos eléctricos, vehículos híbridos, dispositivos de almacenamiento de potencia y similares, accionados por fuentes de conducción eléctrica.
Un paquete de baterías aplicado a un vehículo eléctrico o similar tiene una estructura en la que se conectan una pluralidad de módulos de batería, cada uno de los cuales que tiene una pluralidad de celdas de batería, para obtener un alto rendimiento. Además, cada celda de batería es un conjunto de electrodo que incluye un electrodo positivo, un colector de corriente de electrodo negativo, un separador, un material activo, un electrolito y similares para permitir la carga y descarga repetidas por una reacción electroquímica entre componentes.
Dado que recientemente ha aumentado la necesidad de una estructura de gran capacidad como fuente de almacenamiento de energía, existe una demanda creciente de un paquete de baterías de estructura multimódulo en el que se agrupan una pluralidad de baterías secundarias conectadas en serie o en paralelo.
Mientras tanto, el proceso de carga o descarga de una batería secundaria genera calor por medio de reacciones electroquímicas. Si el calor generado por el módulo de batería durante la carga y descarga no se elimina eficazmente, puede producirse una acumulación de calor. En este caso, la batería puede deteriorarse más rápidamente y, en algunos casos, puede producirse un incendio o una explosión.
Los documentos JP 2017010937 A, KR 20120008257 A y US 2015/380764 A1 divulgan conjuntos de electrodos en los que el material activo se aloja en las ranuras de un colector de corriente.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está dirigida a proporcionar una batería secundaria que tiene un conjunto de electrodo capaz de emitir el calor generado por la batería secundaria.
Además, la presente divulgación también está dirigida a proporcionar una batería secundaria que tiene un conjunto de electrodo con una nueva estructura.
La presente divulgación no se limita a ello, y los expertos en la técnica pueden entender claramente otros objetivos que no mencionados en el presente documento a partir de la siguiente descripción.
Solución al problema
La presente invención proporciona una batería secundaria como se especifica en la reivindicación 1.
Según una realización de la presente divulgación, la batería secundaria comprende un conjunto de electrodo que tiene una pluralidad de cuerpos de electrodos unitarios, cada cuerpo de electrodo que incluye una placa de electrodo positivo que tiene una pluralidad de ranuras irregulares de electrodos positivos en las que se inserta un material activo de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo que tiene una pluralidad de ranuras irregulares de electrodos negativos ubicadas frente a las ranuras irregulares de electrodos positivos de modo que se inserta en ellas un material activo de electrodo negativo, y un separador unitario interpuesto entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo; y una carcasa que tiene una porción de alojamiento en la que se alojan el conjunto de electrodo y un electrolito, en la que la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo son simétricas entre sí sobre la base del separador unitario, y las ranuras irregulares de los electrodos positivos adyacentes o las ranuras irregulares de electrodos de los cuerpos de electrodos unitarios adyacentes se acoplan con la placa de electrodo negativo o la placa de electrodo positivo por ajuste.
En una realización, la pluralidad de cuerpos de electrodos unitarios se puede ubicar para apilarse en una dirección. En una realización, la batería secundaria puede comprender además separadores respectivamente interpuestos entre la pluralidad de cuerpos de electrodos unitarios.
En una realización, el separador puede tener la forma correspondiente a la placa de electrodo positivo o a la placa de electrodo negativo adyacente a la misma.
Efectos ventajosos de la invención
La presente divulgación proporciona los efectos siguientes:
En una realización de la presente divulgación, se proporciona un conjunto de electrodo que incluye una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo con una pluralidad de ranuras irregulares, y se puede maximizar el efecto de disipación del calor de la batería secundaria.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a lo anterior, y los expertos en la técnica pueden entender claramente efectos no mencionados en el presente documento a partir de la memoria descriptiva y las figuras adjuntas.
Descripción de las figuras
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra una batería secundaria según una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva ensamblada que muestra la batería secundaria de la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal que muestra un cuerpo de electrodo unitario, empleado en un conjunto de electrodo de la figura 1.
La figura 4 es una vista en sección transversal que muestra que una pluralidad de cuerpos de electrodos unitarios está apilada en el conjunto de electrodo de la figura 1.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán en detalle las realizaciones preferibles de la presente divulgación en referencia a las figuras adjuntas. Antes de entrar en la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y del diccionario, sino que deben interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación sobre la base del principio de que el autor de la invención puede definir los términos apropiadamente para la mejor explicación. Por lo tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferible con el propósito de ilustrar.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra una batería secundaria según una realización de la presente divulgación, y la figura 2 es una vista en perspectiva ensamblada que muestra la batería secundaria de la figura 1.
En referencia a las figuras 1 y 2, una batería 10 secundaria es una batería cargable y descargable. Por ejemplo, la batería 10 secundaria puede ser una batería secundaria de tipo bolsa. En lo sucesivo, la batería 10 secundaria de la presente divulgación se describirá como una batería secundaria de tipo bolsa.
La batería 10 secundaria incluye una carcasa 100, un conjunto 200 de electrodo, una lengüeta 300 de electrodo y un conductor 400 de electrodo.
La carcasa 100 puede tener un espacio 101 interior. En la carcasa 100, se pueden alojar un conjunto 200 de electrodo y un electrolito, explicado más adelante. Se puede proporcionar una región central de la carcasa 100 para que sobresalga hacia arriba y hacia abajo. La carcasa 100 incluye una carcasa 110 superior y una carcasa 120 inferior.
La carcasa 110 superior y la carcasa 120 inferior se combinan entre sí para formar el espacio 101 interior. Una región central de la carcasa 110 superior puede tener una forma cóncava que sobresale hacia arriba. La carcasa 120 inferior está ubicada debajo de la carcasa 110 superior. Una región central de la carcasa 120 inferior puede tener una forma cóncava que sobresale hacia abajo. De forma alternativa, el espacio interior de la carcasa 100 se puede formar solo en la carcasa 110 superior o en la carcasa 120 inferior.
La carcasa 110 superior y la carcasa 120 inferior tienen una porción 160 de sellado, respectivamente. La porción 160 de sellado de la carcasa 110 superior y la porción 160 de sellado de la carcasa 120 inferior pueden estar enfrentadas entre sí. La porción 160 de sellado de la carcasa 110 superior y la porción 160 de sellado de la carcasa 120 inferior pueden adherirse entre sí mediante la unión térmica de capas adhesivas internas ubicadas en los lados internos de las mismas. El espacio 101 interior se puede sellar adhiriendo las porciones 160 de sellado.
En el espacio 101 interior de la carcasa 100, se alojan el electrolito y el conjunto 200 de electrodo. La carcasa 100 puede tener una capa aislante exterior, una capa de metal y una capa adhesiva interna. La capa aislante exterior puede evitar que la humedad externa, el gas o similares penetren en su interior. La capa de metal puede mejorar la resistencia mecánica de la carcasa 100. La capa de metal puede estar hecha de aluminio. De forma alternativa, la capa de metal puede ser una cualquiera seleccionada del grupo que consiste en aleación de hierro, carbono, cromo y manganeso; níquel; aleación de níquel; aluminio; y sus equivalentes. Si la capa de metal está hecha de un material que contiene hierro, se puede aumentar la resistencia mecánica. Si la capa de metal está hecha de un material que contiene aluminio, la flexibilidad puede ser buena. En una realización, la capa de metal puede estar hecha de aluminio. La capa aislante exterior y la capa adhesiva interna pueden estar hechas de un material polimérico.
El conjunto 200 de electrodo incluye un cuerpo 210 de electrodo unitario y un separador 290.
La figura 3 es una vista en sección transversal que muestra un cuerpo de electrodo unitario, empleado en el conjunto de electrodo de la figura 1.
En referencia a la figura 3, el cuerpo 210 de electrodo unitario incluye una placa 230 de electrodo positivo, una placa 250 de electrodo negativo y un separador 270 unitario. Se puede proporcionar una pluralidad de cuerpos 210 de electrodos unitarios. La pluralidad de cuerpos 210 de electrodos unitarios puede proporcionarse para apilarse en una dirección.
La placa 230 de electrodo positivo tiene una ranura 231 irregular de electrodo positivo. Se proporciona una pluralidad de ranuras 231 irregulares de electrodos positivos. La pluralidad de ranuras 231 irregulares de electrodos positivos pueden estar separadas entre sí por una determinada distancia. La ranura 231 irregular de electrodo positivo puede proporcionarse para que sobresalga hacia arriba. La sección transversal de la ranura 231 irregular de electrodo positivo puede tener una forma rectangular. Una porción de la placa 230 de electrodo positivo entre las ranuras 231 irregulares de electrodos positivos adyacentes puede proporcionarse para extenderse horizontalmente.
La placa 230 de electrodo positivo puede estar hecha de aluminio. De forma alternativa, la placa 230 de electrodo positivo puede estar hecha de acero inoxidable, níquel, titanio, carbono sinterizado o aluminio o acero inoxidable con una superficie tratada con carbono, níquel, titanio, plata o similar. De forma selectiva, la placa 230 de electrodo positivo puede estar hecha de un material que no provoque ningún cambio químico en la batería 10 secundaria y que tenga una alta conductividad.
La ranura 231 irregular de electrodo positivo puede estar provista de un material 233 activo de electrodo positivo insertado en su interior. El material activo 233 de electrodo positivo puede ser un material activo a base de litio. Por ejemplo, se pueden utilizar óxidos metálicos tales como LiCoO2 , LiNiO2 , LiMnO2 , LiMn2O4 , LiFePO4 y Lh+zNh-xyCOx MyO2 (0 < x <1, 0 < y <1, 0 < x+y <1, 0 < Z < 1, M es un metal tal como Al, Sr, Mg, La y Mn).
La placa 250 de electrodo negativo tiene una ranura 251 irregular de electrodo negativo. Se proporciona una pluralidad de ranuras 251 irregulares de electrodos negativos. La pluralidad de ranuras 251 irregulares de electrodos negativo pueden estar separadas entre sí por una determinada distancia. La ranura 251 irregular de electrodo negativo puede proporcionarse para que sobresalga hacia abajo. La ranura 251 irregular de electrodo negativo puede colocarse en correspondencia con la ranura 231 irregular de electrodo positivo. La sección transversal de la ranura 251 irregular de electrodo negativo puede tener una forma rectangular. Una porción de la placa 250 de electrodo negativo entre ranuras 251 irregulares de electrodo negativo adyacentes puede proporcionarse para extenderse horizontalmente.
La placa 250 de electrodo negativo puede estar hecha de un material de cobre. De forma alternativa, la placa 250 de electrodo negativo puede estar hecha de acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbono sinterizado o cobre o acero inoxidable con una superficie tratada con carbono, níquel, titanio, plata o similar. De forma selectiva, se puede proporcionar una aleación de aluminio y cadmio.
La ranura 251 irregular de electrodo negativo puede estar provista de un material 253 activo de electrodo negativo insertado en su interior. El material 253 activo de electrodo negativo puede ser un material activo a base de carbono. Por ejemplo, el material 253 activo de electrodo negativo puede ser un material de carbono tal como un carbono cristalino, un carbono amorfo, un compuesto de carbono o una fibra de carbono, un metal de litio, una aleación de litio o similares. A diferencia de los ejemplos anteriores, los tipos y las composiciones químicas del material activo 233 de electrodo positivo y el material 253 activo de electrodo negativo se pueden proporcionar de manera diferente dependiendo del tipo de batería 10 secundaria.
El separador 270 unitario está interpuesto entre la placa 230 de electrodo positivo y la placa 250 de electrodo negativo. El separador 270 unitario se puede proporcionar para que se extienda en una dirección. Las formas de la placa 230 de electrodo positivo y la placa 250 de electrodo negativo pueden ser simétricas entre sí sobre la base del separador 270 unitario.
El separador 270 unitario puede estar hecho de un material poroso. Por ejemplo, el separador 270 unitario puede estar hecho de una membrana de polímero poroso tal como una película de poliolefina, poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno, poli(fluoruro de vinilideno)-tricloroetileno, metacrilato de polimetilo, poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, acetato de polivinilo, copolímero de acetato de etilenovinilo, óxido de polietileno, acetato de celulosa, butirato de acetato de celulosa, propionato de acetato de celulosa, pululano de cianoetilo, alcohol polivinílico de cianoetilo, cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, carboxilmetilcelulosa, copolímero de acrilonitrilo butadieno estireno, poliimida, poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poliéster, poliacetal, poliamida, polieteretercetona, poliéter sulfona, óxido de polifenileno, sulfuro de polifenileno, naftaleno de polietileno, una película no tejida, una membrana con una estructura de red porosa o una mezcla de los mismos.
La figura 4 es una vista en sección transversal que muestra que una pluralidad de cuerpos de electrodos unitarios está apilada en el conjunto de electrodo de la figura 1.
En referencia a la figura 4, los cuerpos 210 de electrodos unitarios están previstos para apilarse unos sobre otros. Por ejemplo, como se muestra en la figura 4, los cuerpos 210 de electrodos unitarios se pueden apilar en una dirección superior. Las ranuras 231 irregulares de electrodo positivo o las ranuras irregulares de electrodo negativo adyacentes entre sí en cuerpos 210 de electrodos unitarios adyacentes se acoplan con la placa 250 de electrodo negativo o la placa 230 de electrodo positivo por ajuste.
Por ejemplo, entre los cuerpos 210 de electrodos unitarios adyacentes, la placa 230 de electrodo positivo del cuerpo 210 de electrodo unitario situado debajo y la placa 250 de electrodo negativo del cuerpo 210 de electrodo unitario situado encima pueden ser adyacentes entre sí. La ranura 231 irregular de electrodo positivo de la placa 230 de electrodo positivo del cuerpo 210 de electrodo unitario situado debajo puede acoplarse al espacio entre las ranuras 251 irregulares de electrodo negativo del cuerpo 210 de electrodo unitario situado encima. La ranura 251 irregular de electrodo negativo del cuerpo 210 de electrodo unitario situado encima puede acoplarse al espacio entre las ranuras 231 irregulares de electrodo positivo del cuerpo 210 de electrodo unitario situado debajo.
Los cuerpos 210 de electrodos unitarios pueden acoplarse entre sí sin que quede espacio a través del procedimiento de acoplamiento anterior. En la figura 4, cuatro cuerpos 210 de electrodos unitarios están apilados y acoplados entre sí como ejemplo. Sin embargo, la presente divulgación no se limita a ello, y se pueden apilar más de cuatro cuerpos 210 de electrodos unitarios unos sobre otros.
El separador 290 se puede colocar entre la pluralidad de cuerpos 210 de electrodos unitarios. Por ejemplo, el separador 290 se puede colocar entre cuerpos 210 de electrodos unitarios adyacentes. El separador 290 puede colocarse entre la placa 230 de electrodo positivo del cuerpo 210 de electrodo unitario ubicado debajo y la placa 250 de electrodo negativo del cuerpo 210 de electrodo unitario ubicado encima. El separador 290 puede tener la forma correspondiente a la placa 230 de electrodo positivo del cuerpo 210 de electrodo unitario ubicado debajo o la placa 250 de electrodo negativo del cuerpo 210 de electrodo unitario ubicado debajo.
El separador 290 puede estar hecho de un material poroso. Por ejemplo, el separador 290 puede estar hecho del mismo material que el separador 270 unitario.
Como se describe anteriormente, la placa 230 de electrodo positivo y la placa 250 de electrodo negativo pueden configurarse para tener una ranura 231 irregular de electrodo positivo y una ranura 251 irregular de electrodo negativo, respectivamente, de modo que el área de la superficie de contacto pueda ampliarse. Al ampliar el área de la superficie de contacto de la placa 230 de electrodo positivo y la placa 250 de electrodo negativo, se puede maximizar el efecto de liberar el calor generado en el conjunto 200 de electrodo hacia el exterior. Además, a causa de la estructura de las ranuras irregulares de la placa 230 de electrodo positivo y la placa 250 de electrodo negativo, la fuerza adhesiva puede mejorar cuando se acoplan los cuerpos 210 de electrodos unitarios.
En referencia a las figuras 1 y 2 nuevamente, la lengüeta 300 de electrodo puede extenderse para sobresalir del conjunto 200 de electrodo. La lengüeta 300 de electrodo incluye una lengüeta 310 de electrodo positivo y una lengüeta 320 de electrodo negativo. La lengüeta 310 de electrodo positivo puede extenderse desde una porción no recubierta de la placa 230 de electrodo positivo, y la lengüeta 320 de electrodo negativo puede extenderse desde una porción no recubierta de la placa 250 de electrodo negativo. Se puede proporcionar una sola lengüeta 310 de electrodo positivo y una sola lengüeta 320 de electrodo negativo para cada batería 10 secundaria. De forma alternativa, también es posible que se proporcionen una pluralidad de lengüetas 310 de electrodos positivos y una pluralidad de lengüetas 320 de electrodos negativos.
El conductor 400 de electrodo puede conectar eléctricamente la batería 10 secundaria a otros dispositivos externos. Un conductor 400 de electrodo puede incluir un conductor 410 de electrodo positivo y un conductor 420 de electrodo negativo. El conductor 400 de electrodo se puede proporcionar para que se extienda desde el interior de la carcasa hasta el exterior de la carcasa 100. Una porción del conductor 400 de electrodo puede interponerse entre las porciones 160 de sellado. El conductor 400 de electrodo está conectado a la lengüeta 300 de electrodo. El conductor 400 de electrodo de la presente divulgación se puede proporcionar tanto con el conductor 410 de electrodo positivo como con el conductor 420 de electrodo negativo en un lado de la carcasa 100. De forma alternativa, también es posible que el conductor 410 de electrodo positivo se proporcione en un lado de la carcasa 100 y el conductor 420 de electrodo negativo se proporcione en el otro lado de la carcasa 100.
La batería 10 secundaria tiene una porción 150 de alojamiento y una porción 160 de sellado. Aquí, la porción 150 de alojamiento es una porción en la que el conjunto 200 de electrodo está alojado en la batería 10 secundaria. La porción 160 de sellado está formada en cuatro lados de la carcasa 100 que rodean la porción 150 de alojamiento, que están sellados.
Según una realización de la presente divulgación como se describe anteriormente, la batería 10 secundaria que incluye el conjunto 200 de electrodo de una nueva estructura donde la placa 230 de electrodo positivo y la placa 250 de electrodo negativo tienen áreas de superficie más grandes, en comparación con un conjunto de electrodo existente y, por tanto, el calor generado por la batería 10 secundaria puede disiparse eficazmente.
La descripción anterior ilustra la presente invención. El alcance de protección se define en la reivindicación 1 adjunta. Las características que describen detalles de realizaciones adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Una batería secundaria que comprende:
un conjunto (200) de electrodo que tiene una pluralidad de cuerpos (210) de electrodos unitarios, cada cuerpo de electrodo incluye una placa (230) de electrodo positivo que tiene una pluralidad de ranuras (231) irregulares de electrodos positivos en las que se inserta un material (233) activo de electrodo positivo, una placa (250) de electrodo negativo que tiene una pluralidad de ranuras (251) irregulares de electrodo negativo ubicada frente a las ranuras (231) irregulares de electrodos positivos de modo que se inserta un material (253) activo de electrodo negativo, y un separador (270) unitario interpuesto entre la placa (230) de electrodo positivo y la placa (250) de electrodo negativo; y
una carcasa (100) que tiene una porción de alojamiento en la que se alojan el conjunto (200) de electrodo y un electrolito,
en el que la placa (230) de electrodo positivo y la placa (250) de electrodo negativo son simétricas entre sí sobre la base del separador (270) unitario, y
ranuras (231) irregulares de electrodos positivos adyacentes o ranuras (251) irregulares de electrodos negativos de cuerpos (210) de electrodos unitarios adyacentes se acoplan con la placa (250) de electrodo negativo o la placa (230) de electrodo positivo por ajuste.
2. La batería secundaria según la reivindicación 1, en la que la pluralidad de cuerpos (210) de electrodos unitarios están ubicados para apilarse en una dirección.
3. La batería secundaria según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2,
en el que la batería secundaria comprende además separadores (290) respectivamente interpuestos entre la pluralidad de cuerpos (210) de electrodos unitarios.
4. La batería secundaria según la reivindicación 3, en la que el separador (290) tiene la forma correspondiente a la placa (230) de electrodo positivo o a la placa (250) de electrodo negativo adyacente a la misma.
ES17824507T 2016-07-06 2017-07-04 Batería secundaria Active ES2935657T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160085571A KR102001105B1 (ko) 2016-07-06 2016-07-06 이차 전지
PCT/KR2017/007105 WO2018008951A1 (en) 2016-07-06 2017-07-04 Secondary battery

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