ES3060943T3

ES3060943T3 - Electrode assembly and secondary battery including the same

Info

Publication number: ES3060943T3
Application number: ES21822426T
Authority: ES
Inventors: Yohan Ko
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2026-03-30
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: CN115461902B; JP7490920B2; KR20210152200A; WO2021251595A1; JP2023520873A; EP4113680A4; EP4113680A1; PL4113680T3; CN115461902A; EP4113680B1; US20230163366A1; KR102856167B1

Abstract

Un conjunto de electrodos, según una realización de la presente invención, comprende varias celdas unitarias que forman una estructura radial con respecto a un lado central. El espesor de la celda unitaria, con respecto a la sección transversal horizontal, disminuye desde el lado exterior de la estructura radial hacia el lado central, y se forma una lengüeta de electrodo en al menos uno de los bordes superior, inferior, exterior o central de un colector de corriente provisto en la celda unitaria. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Conjunto de electrodos y batería secundaria que incluye el mismo

[0003] Antecedentes de la invención

[0004] (a) Campo de la invención

[0005] Campo técnico

[0006] La presente invención se refiere a un conjunto de electrodos y una batería secundaria que incluye el mismo, y particularmente se refiere a un conjunto de electrodos con una estructura radial y una batería secundaria que incluye el mismo.

[0007] Antecedentes de la técnica

[0008] Recientemente, la demanda de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo, teléfonos móviles y similares está aumentando rápidamente, y el desarrollo de vehículos eléctricos, acumuladores de energía, robots y satélites está activo, por lo que se han realizado muchas investigaciones sobre baterías secundarias utilizadas como fuente de energía de accionamiento para los mismos.

[0009] El conjunto de electrodos instalado en una envoltura de batería es un elemento generador que está configurado como una estructura apilada que incluye un electrodo positivo, una membrana de separación y un electrodo negativo y que puede cargarse y descargarse repetidamente, y se clasifica como tipo enrollado, tipo apilado y tipo apilado/plegado. El tipo enrollado es una estructura obtenida interponiendo una membrana de separación entre los electrodos positivo y negativo del tipo lámina larga recubiertos con un material activo y luego enrollándolos, y el tipo apilado es una estructura en la que una pluralidad de electrodos positivos y negativos con un tamaño predeterminado se apilan secuencialmente mientras se interpone una membrana de separación entre ellos, y el tipo apilado/plegado es una estructura mixta del tipo enrollado y el tipo apilado. Entre estos, el conjunto de electrodos tipo enrollado tiene grandes ventajas en cuanto a fácil fabricación y alta densidad de energía por unidad de peso. La batería secundaria se clasifica en una batería cilíndrica en la que se instala un conjunto de electrodos en una lata de metal cilíndrica, una batería de forma cuadrada en la que se instala un conjunto de electrodos en una lata de metal de forma cuadrada y una batería de tipo bolsa en la que se instala un conjunto de electrodos en una envoltura tipo bolsa de una hoja laminada de aluminio de acuerdo con la forma de la bolsa de batería. Entre estas, la batería cilíndrica tiene la ventaja de que tiene una capacidad relativamente grande y tiene una estructura estable.

[0010] La batería secundaria incluye, por ejemplo, una batería de níquel-cadmio, una batería de níquel-hidrógeno, una batería de níquel-zinc y una batería secundaria de litio. Entre estas, en comparación con la batería secundaria a base de níquel, la batería secundaria de litio apenas genera un efecto de memoria, por lo que se carga y descarga libremente, la tasa de autodescarga es muy baja, la tensión de operación es alta y la densidad de energía por unidad de peso es alta, lo cual es ventajoso, por lo que se usa ampliamente en el campo de dispositivos electrónicos de vanguardia.

[0011] La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva despiezada de un conjunto de electrodos enrollado convencional que aún no está enrollado.

[0012] Haciendo referencia a la FIG. 1, el conjunto de electrodos enrollado convencional 10 insertado en la batería secundaria incluye una lámina de electrodo positivo 20, una lámina de electrodo negativo 30 y una película de separación 40 proporcionada entre la lámina de electrodo positivo 20 y la lámina de electrodo negativo 30. Cuando se enrollan en forma de rollo, es preferible disponer adicionalmente una película de separación 40 debajo de la lámina de electrodo negativo 30 para evitar que la lámina de electrodo positivo 20 y la lámina de electrodo negativo 30 se plieguen una sobre otra.

[0013] La lámina de electrodo positivo 20 puede incluir una capa mixta de electrodo positivo 22 formada aplicando un material activo de electrodo positivo al colector de corriente de electrodo positivo y una región no revestida de electrodo positivo 23 a la que no se aplica el material activo de electrodo positivo y que deja expuesto el colector de corriente de electrodo positivo. La lengüeta de electrodo positivo 21 puede unirse a la región no revestida de electrodo positivo 23 mediante un método tal como soldadura.

[0014] De manera similar, la lámina de electrodo negativo 30 puede incluir una capa mixta de electrodo negativo 32 formada aplicando un material activo negativo al colector de corriente de electrodo negativo y una región no revestida negativa 33 a la que no se aplica el material activo negativo y que deja expuesto el colector de corriente de electrodo negativo. La lengüeta de electrodo negativo 31 puede unirse a la región negativa no revestida 33 mediante un método tal como soldadura.

[0015] En este caso, la lámina de electrodo positivo 20 y la lámina de electrodo negativo 30 generalmente tienen una forma de lámina rectangular que se enrollan formando un rollo, por lo que se aumenta la distancia para que los electrones se muevan desde la lengüeta de electrodo positivo 21 o la lengüeta de electrodo negativo 31 a través del colector de corriente de electrodo positivo o el colector de corriente de electrodo negativo. Cuando la distancia para que los electrones se muevan aumenta como se ha descrito anteriormente, la resistencia a la transferencia de electrones aumenta sustancialmente, lo que es un inconveniente y, particularmente, el inconveniente puede intensificarse en una condición de operación de alta corriente.

[0016] De otra manera, en el caso de una batería secundaria de litio, en general, los iones de litio en una solución de electrolito expresan una alta conductividad iónica dentro de un intervalo de concentración específico, y la conductividad iónica se reduce cuando su concentración es menor o mayor que la misma. La concentración de la solución de electrolito de la batería secundaria de litio o la concentración de los iones de litio no es constante, y las concentraciones de los iones de litio alrededor del electrodo positivo y el electrodo negativo van en direcciones opuestas dependiendo de las condiciones de funcionamiento de la batería.

[0017] Por lo tanto, para resolver el problema, se necesitan nuevos métodos para la batería secundaria.

[0018] El documento JP 2014007108 A se refiere a una batería secundaria que comprende un electrolito; y un miembro de electrodo sumergido en el electrolito, en donde el miembro de electrodo forma un par de electrodos en el que una pluralidad de electrodos positivos, que tienen una capa de material activo de electrodo positivo formada sobre una superficie de una hoja metálica colectora de corriente de electrodo positivo, un electrodo negativo, que tiene una capa de material activo de electrodo negativo formada sobre una superficie de una hoja metálica colectora de corriente de electrodo negativo, y unos separadores están apilados entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y que está compuesto por la capa de material activo de electrodo positivo y la capa de material activo de electrodo negativo que están opuestas entre sí a través de los separadores. Cada uno de los pares de electrodos tiene unas primeras regiones que consisten en capas de material activo que tienen unas primeras características de mayor salida y baja capacidad, relativamente, y unas segundas regiones que consisten en capas de material activo que tienen unas segundas características de menor salida y alta capacidad, relativamente, y una región entre la primera región y la segunda región tiene una capa de material activo que tiene unas características en las que la salida y la capacidad cambian desde las primeras características hasta las segundas características por gradación o paso a paso.

[0019] El documento KR 20170022 289 A divulga un conjunto de electrodos que comprende un electrodo positivo, un electrodo negativo y una membrana de separación interpuesta entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El electrodo positivo y el electrodo negativo comprenden una unidad de revestimiento de material activo sobre uno o ambos lados de un colector de corriente en forma de placa y tienen una lengüeta de electrodo, que no está revestida con un material activo de electrodo, en un extremo lateral del colector de corriente. Al menos un electrodo de entre el electrodo positivo y el electrodo negativo forma una estructura en la que la cantidad de carga de la unidad de revestimiento de material activo aumenta hacia el lado de la lengüeta de electrodo.

[0020] Descripción detallada de la invención

[0021] Problema técnico

[0022] La presente invención se ha realizado en un esfuerzo por proporcionar un conjunto de electrodos para reducir la resistencia de transferencia y proporcionar estabilidad estructural, y un dispositivo que incluye el mismo.

[0023] El objeto de la presente invención no se limita al objeto descrito anteriormente, y puede ampliarse de diversas formas en el intervalo de las ideas y las áreas de la presente invención.

[0024] Solución técnica

[0025] La presente invención proporciona un conjunto de electrodos (100) que incluye: una pluralidad de celdas unitarias (100U) para formar una estructura radial con referencia a un centro, en donde el espesor de la celda unitaria (100U) se reduce según se avanza hacia el centro desde un lado externo de la estructura radial con respecto a una sección transversal horizontal, y una lengüeta de electrodo (211a, 311a) está formada en al menos uno de un borde superior, un borde inferior, un borde externo y un borde central de un colector de corriente (210, 310) incluido en la celda unitaria (100U), caracterizado por que la celda unitaria (100U) incluye un electrodo positivo (200), una primera película de separación (400), un electrodo negativo (300) y una segunda película de separación (500) que están apilados secuencialmente, en donde el electrodo positivo (200) incluye un colector de corriente de electrodo positivo (210) y una capa mixta de electrodo positivo (220) formada sobre el colector de corriente de electrodo positivo (210), y el electrodo negativo (300) incluye un colector de corriente de electrodo negativo ( 310) y una capa mixta de electrodo negativo (320) formada sobre el colector de corriente de electrodo negativo (310), en donde el espesor de al menos una de la capa mixta de electrodo positivo (220) y la capa mixta de electrodo negativo (320) se reduce según se avanza hacia el centro desde el lado externo de la estructura radial, y en donde la densidad de al menos una de la capa mixta de electrodo positivo (220) y la capa mixta de electrodo negativo (320) aumenta según se avanza hacia el centro desde el lado externo de la estructura radial.

[0026] Puede formarse una lengüeta de electrodo positivo (211a, 211b, 211c) en al menos uno de un borde superior, un borde externo y un borde central del colector de corriente de electrodo positivo (210).

[0027] Puede formarse una lengüeta de electrodo negativo (311a, 311b, 311c) en al menos uno de un borde inferior, un borde externo y un borde central del colector de corriente de electrodo negativo (310).

[0028] El colector de corriente de electrodo positivo (210), la capa mixta de electrodo positivo (220), la primera película de separación (400), la capa mixta de electrodo negativo (320), el colector de corriente de electrodo negativo (310) y la segunda película de separación (500) pueden apilarse secuencialmente.

[0029] Se puede formar un orificio pasante (212, 312) en el colector de corriente (210, 310).

[0030] El conjunto de electrodos puede incluir además un conductor de electrodo (213, 313) unido a la lengüeta de electrodo (211a-c, 311a-c).

[0031] Otra realización de la presente invención proporciona una batería secundaria que incluye: el conjunto de electrodos (100); una envoltura de batería (600) para recibir el conjunto de electrodos (100); y un conjunto de tapa (700) dispuesto sobre el conjunto de electrodos (100), en donde la lengüeta de electrodo (211a, 311a) está conectada al conjunto de tapa (700) o a la envoltura de batería (600).

[0032] Efectos ventajosos

[0033] Las realizaciones de la presente invención proponen una pluralidad de configuraciones de celda unitaria para formar una estructura radial para reducir la resistencia de transferencia, y el rendimiento de la batería secundaria puede aumentarse reduciendo la anchura variable de la concentración de la solución electrolítica en la batería secundaria aplicando el colector de corriente formado con un orificio pasante.

[0034] De forma adicional, la estabilidad estructural del conjunto puede aumentarse de acuerdo con la estructura de lengüeta de electrodo formada en un borde del colector de corriente, y puede minimizarse el aumento de peso. Los efectos de la presente invención no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la materia entenderán claramente otros efectos no mencionados a partir de la descripción de las reivindicaciones.Descripción de los dibujos

[0035] La FIG.1 muestra una vista en perspectiva despiezada de un conjunto de electrodos enrollado convencional que aún no está enrollado.

[0036] La FIG. 2 muestra una vista en perspectiva de un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización de la presente invención.

[0037] La FIG.3 muestra una vista en sección transversal parcial de parte de una sección transversal con respecto a la línea A-A' de la FIG.2.

[0038] La FIG.4 muestra una vista en sección transversal parcial de parte de una sección transversal con respecto a la línea B-B' de la FIG.2.

[0039] La FIG.5 (a) a la FIG. 5 (c) muestran un colector de corriente de electrodo positivo y una lengüeta de electrodo positivo de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención.

[0040] La FIG.6 (a) a la FIG.6 (c) muestran un colector de corriente de electrodo negativo y una lengüeta de electrodo negativo de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención.

[0041] La FIG.7 (a) a la FIG.7 (c) muestran una estructura unida de una lengüeta de electrodo positivo y un conductor de electrodo positivo de acuerdo con realizaciones modificadas de la presente invención.

[0042] La FIG.8 (a) a la FIG.8 (c) muestran una estructura unida de una lengüeta de electrodo negativo y un conductor de electrodo negativo de acuerdo con realizaciones modificadas de la presente invención.

[0043] La FIG. 9 es una vista en perspectiva despiezada de una batería secundaria de acuerdo con una realización de la presente invención.

[0044] La FIG. 10 y la FIG. 11 muestran gráficos de resultados de comparación y estimación sobre cambios de tensiones y temperaturas cuando se carga y descarga una batería secundaria de acuerdo con una realización de la presente invención.

[0045] Descripción detallada de las realizaciones

[0046] La presente invención se describirá más detalladamente a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en las que se muestran realizaciones a modo de ejemplo de la invención.

[0047] Las partes que son irrelevantes para la descripción se omitirán para describir claramente la presente invención, y los mismos elementos se designarán con los mismos números de referencia en toda la memoria descriptiva.

[0048] El tamaño y el espesor de cada configuración mostrada en los dibujos se muestran arbitrariamente para una mejor comprensión y facilidad de descripción, pero la presente invención no se limita a esto. En los dibujos, el espesor de las capas, películas, paneles, regiones, etc., está ampliado para mayor claridad. Los espesores de algunas capas y áreas están exagerados por conveniencia de explicación.

[0049] Se entenderá que cuando se dice que un elemento tal como una capa, película, región o sustrato está "sobre" otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes otros elementos intermedios. En contraste, cuando se dice que un elemento está "directamente sobre" otro elemento, no están presentes elementos intermedios. El término "sobre" o "encima" significa posicionado sobre o debajo de la porción de objeto, y no significa necesariamente posicionado sobre el lado superior de la porción de objeto basándose en una dirección gravitacional.

[0050] A menos que se describa explícitamente lo contrario, se entenderá que el término "comprender" y variaciones como "comprende/n" o "que comprende/n" implican la inclusión de los elementos que se declaran, pero no la exclusión de ningún otro elemento.

[0051] La expresión "en una vista en planta" significa ver una porción de objeto desde la parte superior, y la expresión "en una vista en sección transversal" significa ver una sección transversal de la cual la porción de objeto está cortada verticalmente desde el lado.

[0052] La FIG. 2 muestra una vista en perspectiva de un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización de la presente invención. La FIG. 3 muestra una vista en sección transversal parcial de parte de una sección transversal con respecto a la línea A-A' de la FIG.2. La FIG.4 muestra una vista en sección transversal parcial de parte de una sección transversal con respecto a la línea B-B' de la FIG. 2. En detalle, el diagrama en sección transversal de la FIG. 3 con respecto a una línea A-A' corresponde a la sección transversal del conjunto de electrodos de la FIG. 2 cortada en una dirección horizontal, y el diagrama en sección transversal de la FIG.4 con respecto a una línea B-B' corresponde a la sección transversal del conjunto de electrodos de la FIG.2 cortada en una dirección vertical.

[0053] Haciendo referencia a las FIGS.2 a 4, el conjunto de electrodos 100 de acuerdo con una realización de la presente invención incluye una pluralidad de celdas unitarias 100U para formar una estructura radial con respecto a un centro. El espesor de la celda unitaria 100U se reduce según se avanza en dirección al centro desde un lado externo de la estructura radial con respecto a una sección transversal horizontal, y unas lengüetas de electrodo 211a y 311a están formadas en al menos uno de un borde superior, un borde inferior, un borde externo y un borde central de los colectores de corriente 210 y 310 incluidos en la celda unitaria 100U. En este caso, la sección transversal horizontal significa una sección transversal del conjunto de electrodos 100 con respecto a un plano xy como se muestra en la FIG.2, y corresponde a la sección transversal con respecto a la línea A-A'.

[0054] El conjunto de electrodos 100 de acuerdo con la presente realización puede tener una forma cilíndrica, el centro significa una región central interna del conjunto de electrodos 100 con respecto a la sección transversal horizontal, y el lado externo significa una región externa de una superficie circunferencial externa del conjunto de electrodos 100 con respecto a la sección transversal horizontal. Se puede formar un espacio hueco que pasa a través de la dirección vertical (o dirección del eje z) en el centro del conjunto de electrodos 100.

[0055] Como se ha descrito anteriormente, la celda unitaria 100U de acuerdo con la presente realización forma una estructura radial, y el espesor de la celda unitaria 100U se reduce según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial con respecto a la sección transversal horizontal. Una pluralidad de celdas unitarias 100U puede configurar el conjunto de electrodo cilíndrico 100. En detalle, un número n de celdas unitarias 100U (n es un número entero igual o mayor que 5) pueden juntarse para formar un conjunto de electrodos 100, y la superficie circunferencial externa del conjunto de electrodos 100 puede tener una forma circular, una forma que está cerca de la forma circular con respecto a la sección transversal horizontal, una forma poligonal de n lados o una forma de abanico. En otras palabras, la forma de la sección transversal horizontal del conjunto de electrodos 100 puede determinarse por el número de celdas unitarias 100U y, cuando el número es pequeño, puede ser un polígono de n lados y, cuando el número es grande, puede formar un círculo. Por ejemplo, cuando la forma en sección transversal del conjunto de electrodos 100 es un polígono de n lados, y el número n es igual o mayor que 5 o es igual o mayor que 10, puede considerarse que pertenece a la categoría de círculos.

[0056] Los colectores de corriente 210 y 310 de acuerdo con la presente realización pueden incluir un colector de corriente de electrodo positivo 210 y un colector de corriente de electrodo negativo 310, y las lengüetas de electrodo 211a y 311a pueden incluir una lengüeta de electrodo positivo 211a y una lengüeta de electrodo negativo 311a. En detalle, la celda unitaria 100U de acuerdo con la presente realización incluye un electrodo positivo 200, una primera película de separación 400, un electrodo negativo 300 y una segunda película de separación 500 que se apilan secuencialmente.

[0057] El electrodo positivo 200 incluye un colector de corriente de electrodo positivo 210 y una capa mixta de electrodo positivo 220 formada sobre el colector de corriente de electrodo positivo 210. La capa mixta de electrodo positivo 220 puede formarse aplicando un material activo de electrodo positivo al colector de corriente de electrodo positivo 210.

[0058] El electrodo negativo 300 incluye un colector de corriente de electrodo negativo 310 y una capa mixta de electrodo negativo 320 formada sobre el colector de corriente de electrodo negativo 310. La capa mixta de electrodo negativo 320 puede formarse aplicando un material activo negativo al colector de corriente de electrodo negativo 310.

[0059] Haciendo referencia a la FIG. 3, el espesor de al menos una de la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320 se reduce según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial. Particularmente, es preferible que los espesores de la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320 se reduzcan según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial.

[0060] Es decir, de acuerdo con la presente realización, se puede proporcionar una alineación de espesor a la celda unitaria 100U y la estructura radial se puede formar diseñando los espesores de las capas mixtas 220 y 320 cargadas en los colectores de corriente 210 y 310 para que se reduzcan según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial.

[0061] Según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial, aumenta la densidad de al menos una de la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320. Particularmente, es deseable que la densidad de la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320 aumente según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial.

[0062] Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente realización, puede generarse una falta de uniformidad de capacidad de acuerdo con la posición o dirección de la celda unitaria 100U cuando el espesor de las capas mixtas 220 y 320 cargadas en los colectores de corriente 210 y 310 está diseñado para reducirse según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial. En la presente realización, la falta de uniformidad de capacidad provocada por la alineación del espesor de la celda unitaria 100U puede compensarse diseñando la densidad de las capas mixtas 220 y 320 cargadas en los colectores de corriente 210 y 310 para que aumente según se avanza en dirección al centro desde el lado externo de la estructura radial. Por ejemplo, una región en la que el espesor de las capas mixtas 220 y 320 cargadas en los colectores de corriente 210 y 310 es menor puede establecer que la densidad de las capas mixtas 220 y 320 sea alta. La alineación de la densidad de las capas mixtas 220 y 320 puede realizarse aplicando o reduciendo presiones en una dirección cuando las presiones se aplican mediante el uso de un rodillo mientras se cargan uniformemente las capas mixtas 220 y 320 en los colectores de corriente 210 y 310.

[0063] Con respecto a la celda unitaria 100U, un colector de corriente de electrodo positivo 210, una capa mixta de electrodo positivo 220, una primera película de separación 400, una capa mixta de electrodo negativo 320, un colector de corriente de electrodo negativo 310 y una segunda película de separación 500 pueden apilarse secuencialmente. Por consiguiente, cuando se reúnen múltiples celdas unitarias 100U para configurar un conjunto de electrodos 100, una segunda película de separación 500 de una celda unitaria 100U puede estar orientada hacia el colector de corriente de electrodo positivo 210 de otra celda unitaria 100U adyacente. Es decir, con respecto al conjunto de electrodos 100 de acuerdo con la presente realización, la primera película de separación 400 puede colocarse entre la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320, y la segunda película de separación 500 puede colocarse entre el colector de corriente de electrodo positivo 210 y el colector de corriente de electrodo negativo 310.

[0064] Como se ha descrito anteriormente, se forma una lengüeta de electrodo en al menos uno del borde superior, el borde inferior, el borde externo y el borde central de los colectores de corriente 210 y 310 incluidos en la celda unitaria 100U, y la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo se describirán ahora individualmente con referencia a las FIGS.5 (a) a 5 (c) y las FIGS.6 (a) a 6 (c).

[0065] Las FIGS. 5 (a) a 5 (c) muestran un colector de corriente de electrodo positivo y una lengüeta de electrodo positivo de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención, y las FIGS. 6 (a) a 6 (c) muestran un colector de corriente de electrodo negativo y una lengüeta de electrodo negativo de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención.

[0066] Haciendo referencia a las FIGS.5 (a) a 5 (c), las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c pueden formarse en al menos uno del borde superior, el borde externo y el borde central del colector de corriente de electrodo positivo 210. En detalle, la FIG. 5 (a) muestra la lengüeta de electrodo positivo 211a formada en el borde superior del colector de corriente de electrodo positivo 210, la FIG.5 (b) muestra la lengüeta de electrodo positivo 211b formada en el borde externo del colector de corriente de electrodo positivo 210, y la FIG. 5 (c) muestra la lengüeta de electrodo positivo 211c formada en el borde central del colector de corriente de electrodo positivo 210. En este caso, el borde superior representa el borde colocado en la dirección del eje z en la FIG.2, el borde externo indica el borde colocado en el lado externo del conjunto de electrodos 100 en la FIG.2, y el borde central es el borde colocado en el centro del conjunto de electrodos 100 en la FIG.2.

[0067] Las respectivas lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c pueden extenderse hacia arriba. La lengüeta de electrodo positivo 211a formada en el borde superior puede extenderse hacia arriba en línea recta, y las lengüetas de electrodo positivo 211b y 211c formadas en el borde externo o el borde central pueden doblarse y extenderse hacia arriba.

[0068] Haciendo referencia a las FIGS. 6 (a) a 6 (c), las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c pueden formarse en al menos uno del borde inferior, el borde externo y el borde central del colector de corriente de electrodo negativo 310. En detalle, la FIG. 6 (a) muestra la lengüeta de electrodo negativo 311a formada en el borde inferior del colector de corriente de electrodo negativo 310, la FIG. 6 (b) muestra la lengüeta de electrodo negativo 311b formada en el borde externo del colector de corriente de electrodo negativo 310, y la FIG. 6 (c) muestra la lengüeta de electrodo negativo 311c formada en el borde central del colector de corriente de electrodo negativo 310. El borde inferior es el borde colocado en la dirección del eje -z de la FIG.2, el borde externo representa el borde colocado en el lado externo del conjunto de electrodos 100 de la FIG. 2, y el borde central indica el borde colocado en el centro del conjunto de electrodos 100 de la FIG.2.

[0069] Las respectivas lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c pueden extenderse hacia abajo. La lengüeta de electrodo negativo 311a formada en el borde inferior puede extenderse hacia abajo en línea recta, y las lengüetas de electrodo negativo 311b y 311c formadas en el borde externo o el borde central pueden doblarse y extenderse hacia abajo.

[0070] Las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c pueden configurarse en un solo cuerpo con el colector de corriente de electrodo positivo 210. Es decir, parte del colector de corriente de electrodo positivo 210 en forma de placa puede sobresalir para formar las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c. De manera similar, las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c pueden configurarse en un solo cuerpo con el colector de corriente de electrodo negativo 310. Es decir, parte del colector de corriente de electrodo negativo 310 en forma de placa puede sobresalir para formar las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c.

[0071] El conjunto de electrodos 100 de acuerdo con la presente realización puede configurarse combinando una de las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c y una de las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c. En detalle, por ejemplo, la lengüeta de electrodo positivo 211a formada en el borde superior puede combinarse con la lengüeta de electrodo negativo 311a formada en el borde inferior, la lengüeta de electrodo positivo 211b formada en el borde externo puede combinarse con la lengüeta de electrodo negativo 311b formada en el borde externo, y la lengüeta de electrodo positivo 211c formada en el borde central puede combinarse con la lengüeta de electrodo negativo 311c formada en el borde central. La lengüeta de electrodo positivo 211b formada en el borde externo puede combinarse con la lengüeta de electrodo negativo 311c formada en el borde central. No hay límite específico para las combinaciones respectivas, y son posibles diversos tipos de combinaciones.

[0072] Por ejemplo, el conjunto de electrodos 100 descrito con referencia a la FIG.2 puede representar una forma en la que las lengüetas de electrodo positivo 211a se formen en el borde superior del colector de corriente de electrodo positivo, y las lengüetas de electrodo negativo 311a se formen en el borde inferior del colector de corriente de electrodo negativo.

[0073] A diferencia de lo que se ilustra, como una de las presentes realizaciones, la lengüeta de electrodo positivo puede formarse en el borde inferior y puede extenderse hacia abajo, y la lengüeta de electrodo negativo puede formarse en el borde superior y puede extenderse hacia arriba.

[0074] Con respecto al conjunto de electrodo enrollado convencional 10 mostrado en la FIG. 1, la lámina de electrodo positivo 20 y la lámina de electrodo negativo 30 están configuradas para ser una lámina rectangular para enrollar, por lo que aumenta la distancia para que los electrones viajen a través del colector de corriente de electrodo positivo o el colector de corriente de electrodo negativo, y aumenta la resistencia de transferencia de electrones. Por ejemplo, en el caso del conjunto de electrodo enrollado convencional 10, el colector de corriente de electrodo positivo o de electrodo negativo puede tener un espesor de entre varios micrómetros y varias decenas de micrómetros y puede tener una longitud de varios cientos de milímetros a 1 metro. Cuando la lengüeta de electrodo se coloca en el centro del colector de corriente, los electrones tienen que moverse sobre la mitad de la longitud del colector de corriente, es decir, varios cientos de milímetros.

[0075] Por otro lado, el conjunto de electrodos 100 de acuerdo con la presente realización forma superficialmente una configuración cilíndrica, que es similar al conjunto de electrodo enrollado convencional 10, e incluye una pluralidad de celdas unitarias 100U que forman una estructura radial y, para las celdas unitarias 100U respectivas, pueden formarse las anteriormente descritas lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c y lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c. Es decir, el conjunto de electrodos 100 forma una nueva configuración, reduciendo así la distancia para que los electrones viajen a través del colector de corriente de electrodo positivo 210 o el colector de corriente de electrodo negativo 310. Por ejemplo, en el caso del conjunto de electrodos de acuerdo con la presente realización, el colector de corriente de electrodo positivo o de electrodo negativo puede tener el espesor de varios micrómetros y la longitud de aproximadamente 60 milímetros. La trayectoria que recorren los electrones puede reducirse aún más cuando se forma el conjunto de electrodos con un tamaño y forma similares en comparación con el conjunto de electrodos enrollado convencional 10. Por lo tanto, el conjunto de electrodos 100 puede resolver el problema del aumento de resistencia a la transferencia de electrones del conjunto de electrodos enrollado convencional 10.

[0076] Haciendo referencia a la FIG.3 y la FIG. 4, pueden formarse unos orificios pasantes 212 y 312 en los colectores de corriente 210 y 310 de acuerdo con una realización de la presente invención, y los orificios pasantes 212 y 312 pueden formarse en la dirección del espesor de los colectores de corriente 210 y 310. En detalle, los iones se transmiten generalmente entre la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320 con la primera película de separación 400 entre medias. Como se ha descrito anteriormente, la segunda película de separación 500 se coloca entre el colector de corriente de electrodo positivo 210 y el colector de corriente de electrodo negativo 310, los orificios pasantes 212 y 312 se forman respectivamente en el colector de corriente de electrodo positivo 210 y el colector de corriente de electrodo negativo 310, por lo que la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320 pueden entrar en contacto con la segunda película de separación 500 a través de los orificios pasantes 212 y 312. Por lo tanto, los iones pueden transmitirse entre la capa mixta de electrodo positivo 220 y la capa mixta de electrodo negativo 320 con la segunda película de separación 500 entre medias. Es decir, cuando se carga y se descarga la batería secundaria, la transmisión de iones puede realizarse de manera bidireccional debido a la segunda película de separación 500 y los colectores de corriente porosos 210 y 310 en los que están formados los orificios pasantes 212 y 312, por lo que se puede mejorar el rendimiento de la batería secundaria.

[0077] Al aplicar a la celda unitaria 100U los colectores de corriente 210 y 310 en los que están formados los orificios pasantes 212 y 312, se pueden reducir los grados de cambio de concentración de una solución electrolítica o iones de litio en la batería secundaria y se puede mejorar el rendimiento de la batería. Al aplicar a la celda unitaria 100U los colectores de corriente 210 y 310 en los que están formados los orificios pasantes 212 y 312 en la dirección del espesor, la concentración de iones de litio en la solución electrolítica puede mantenerse dentro de un intervalo predeterminado. Por ello, se puede reducir el factor de sobretensión relacionado con la solución electrolítica de entre los factores de sobretensión de la batería secundaria, aumentando así el rendimiento de la batería.

[0078] De acuerdo con una realización de la presente invención, la fracción de área para formar los orificios pasantes 212 y 312 puede estar dentro del intervalo del 10 % al 80 %. En detalle, la fracción de área de los orificios pasantes 212 y 312 formados puede estar en el intervalo del 10 % al 80 %, del 10 % al 70 %, del 10 % al 50 %, del 20 % al 90 %, del 30 % al 90 % o del 30 % al 60 %. La fracción de área de los orificios pasantes 212 y 312 formados puede representar una relación entre el área de los orificios pasantes 212 y 312 y el área de los colectores de corriente 210 y 310.

[0079] De acuerdo con una realización de la presente invención, pueden formarse de 10 a 500 orificios pasantes 212 y 312 por unidad de área de 10 cm x 10 cm. En detalle, pueden formarse de 10 a 300, 10 a 200, 10 a 100, 10 a 70, 30 a 50, 50 a 500, 100 a 200, 50 a 300, 100 a 500, 30 a 200 o 10 a 200 orificios pasantes 212 y 312 por unidad de área. Por ejemplo, los colectores de corriente 210 y 310 pueden tener forma de malla.

[0080] Controlando el número de orificios pasantes 212 y 312 por unidad de área o la fracción de área de los mismos dentro del intervalo, se puede reducir el grado de cambio del colector de corriente sin mucho deterioro de la resistencia mecánica, y se puede reducir el grado de cambio de la concentración de una solución electrolítica con respecto a la concentración de iones de litio en la batería secundaria.

[0081] Se describirá ahora un conductor de electrodo unido a una lengüeta de electrodo de acuerdo con una realización modificada de la presente invención con referencia a la FIG.7 y la FIG.8.

[0082] Las FIGS. 7 (a) a 7 (c) muestran una estructura unida de una lengüeta de electrodo positivo y un conductor de electrodo positivo de acuerdo con realizaciones modificadas de la presente invención, y las FIGS. 8 (a) a 8 (c) muestran una estructura unida de una lengüeta de electrodo negativo y un conductor de electrodo negativo de acuerdo con realizaciones modificadas de la presente invención.

[0083] Haciendo referencia a las FIGS.7 (a) a 7 (c), las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c pueden formarse en al menos uno del borde superior, el borde externo y el borde central del colector de corriente de electrodo positivo 210. En detalle, la FIG. 7 (a) muestra la lengüeta de electrodo positivo 211a formada en el borde superior del colector de corriente de electrodo positivo 210, la FIG.7 (b) muestra la lengüeta de electrodo positivo 211b formada en el borde externo del colector de corriente de electrodo positivo 210, y la FIG. 7 (c) muestra la lengüeta de electrodo positivo 211c formada en el borde central del colector de corriente de electrodo positivo 210. Los cables de electrodo positivo 213 pueden unirse a las respectivas lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c. El respectivo conductor de electrodo positivo 213 puede extenderse hacia arriba.

[0084] Haciendo referencia a las FIGS. 8 (a) a 8 (c), las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c pueden formarse en al menos uno del borde inferior, el borde externo y el borde central del colector de corriente de electrodo negativo 310. En detalle, la FIG. 8 (a) muestra la lengüeta de electrodo negativo 311a formada en el borde inferior del colector de corriente de electrodo negativo 310, la FIG. 8 (b) muestra la lengüeta de electrodo negativo 311b formada en el borde externo del colector de corriente de electrodo negativo 310, y la FIG. 8 (c) muestra la lengüeta de electrodo negativo 311c formada en el borde central del colector de corriente de electrodo negativo 310. Los cables de electrodo negativo 313 pueden unirse a las respectivas lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c. Los respectivos cables de electrodo negativo 313 pueden extenderse hacia abajo.

[0085] El conjunto de electrodos de acuerdo con la presente realización puede configurarse con una combinación de una de las estructuras unidas de las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c y el conductor de electrodo positivo 213 y una de las estructuras unidas de las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c y el conductor de electrodo negativo 313, como se ha descrito anteriormente.

[0086] Como una realización, el conductor de electrodo positivo 213 unido a la lengüeta de electrodo positivo 211a formada en el borde superior puede combinarse con el conductor de electrodo negativo 313 unido a la lengüeta de electrodo negativo 311a formada en el borde inferior. El conjunto de electrodos configurado anteriormente tiene la ventaja de que su proceso de fabricación es comparativamente simple ya que el conductor de electrodo positivo 213 y el conductor de electrodo negativo 313 se colocan respectivamente en un lado superior y un lado inferior del conjunto de electrodos 100.

[0087] En otra realización, el conductor de electrodo positivo 213 unido a la lengüeta de electrodo positivo 211b formada en el borde externo puede combinarse con el conductor de electrodo negativo 313 unido a la lengüeta de electrodo negativo 311c formada en el borde central. El conductor de electrodo positivo 213 unido a la lengüeta de electrodo positivo 211c formada en el borde central puede combinarse con el conductor de electrodo negativo 313 unido a la lengüeta de electrodo negativo 311b formada en el borde externo. Los conjuntos de electrodos configurados anteriormente tienen la ventaja de que se adquiere estabilidad estructural en la transformación del electrodo, ya que los cables de electrodo 213 y 313 sujetan el conjunto de electrodos por el lado externo y por el centro.

[0088] En otra realización, el conductor de electrodo positivo 213 unido a la lengüeta de electrodo positivo 211b formada en el borde externo puede combinarse con el conductor de electrodo negativo 313 unido a la lengüeta de electrodo negativo 311b formada en el borde externo. El conjunto de electrodos configurado anteriormente tiene la ventaja de que se obtiene estabilidad estructural en la transformación del electrodo, particularmente, expansión en la dirección externa, ya que los cables de electrodo 213 y 313 sujetan el conjunto de electrodos por el lado externo.

[0089] Para otro ejemplo, el conductor de electrodo positivo 213 unido a la lengüeta de electrodo positivo 211c formada en el borde central puede combinarse con el conductor de electrodo negativo 313 unido a la lengüeta de electrodo negativo 311c formada en el borde central. El conjunto de electrodos configurado anteriormente tiene la ventaja de minimizar el aumento adicional de peso.

[0090] No hay límite específico en la unión de las lengüetas de electrodo positivo 211a, 211b y 211c y el conductor de electrodo positivo 213 o en la unión de las lengüetas de electrodo negativo 311a, 311b y 311c y el conductor de electrodo negativo 313 y, por ejemplo, se puede realizar una unión por soldadura.

[0091] La FIG. 9 es una vista en perspectiva despiezada de una batería secundaria de acuerdo con una realización de la presente invención.

[0092] Haciendo referencia a la FIG. 9, la batería secundaria incluye un conjunto de electrodos 100 que incluye celdas unitarias que forman una estructura radial con referencia al centro, una envoltura de batería 600 para recibir el conjunto de electrodos 100, y un conjunto de tapa 700 colocado sobre el conjunto de electrodos 100.

[0093] La envoltura de batería 600 recibe el conjunto de electrodos 100 en el que se ha impregnado una solución electrolítica, y puede tener una forma cilíndrica.

[0094] El conjunto de tapa 700 puede incluir una tapa superior 710 y una ventilación de seguridad 720. La tapa superior 710 se coloca en la ventilación de seguridad 720, y puede conectarse eléctricamente a la ventilación de seguridad 720 ya que la misma está unida estrechamente a la ventilación de seguridad 720. El centro de la tapa superior 710 sobresale hacia arriba y la tapa superior 710 está conectada indirectamente al electrodo positivo 200 del conjunto de electrodos 100 a través de la lengüeta de electrodo positivo 211a, por lo que puede funcionar como un terminal de electrodo positivo mediante una conexión a un circuito externo.

[0095] Una junta 800 para sellado puede colocarse entre la envoltura de batería 600 y el conjunto de tapa 700. En detalle, la junta 800 puede colocarse entre la envoltura de batería 600 y el conjunto de tapa 700, y un extremo de la envoltura de batería 600 está doblado, formando así una porción de engaste. Por ello, con el conjunto de tapa 700 montado, la batería secundaria puede quedar sellada.

[0096] Las lengüetas de electrodo 211a y 311a pueden conectarse directamente al conjunto de tapa 700 o a la envoltura de batería 600. En detalle, la lengüeta de electrodo positivo 211a que se extiende hacia arriba puede conectarse al conjunto de tapa 700 de modo que la tapa superior 710 del conjunto de tapa 700 pueda funcionar como un terminal de electrodo positivo. La lengüeta de electrodo negativo 311a que se extiende hacia abajo puede conectarse a la porción inferior de la envoltura de batería 600 de modo que la porción inferior de la envoltura de batería 600 pueda funcionar como un terminal negativo. Las respectivas lengüetas de electrodo 211a y 311a pueden conectarse al conjunto de tapa 700 o a la envoltura de batería 600 y, de otra manera, las lengüetas de electrodo 211a y 311a pueden unirse entre sí y pueden conectarse al conjunto de tapa 700 o a la envoltura de batería 600.

[0097] Aunque no se muestra, como realización modificada de la presente invención, la lengüeta de electrodo puede unirse al conductor de electrodo y puede conectarse al conjunto de tapa 700 o a la envoltura de batería 600. En detalle, el conductor de electrodo positivo, unido a la lengüeta de electrodo positivo y que se extiende hacia arriba, puede conectarse al conjunto de tapa 700 y la tapa superior 710 del conjunto de tapa 700 puede servir como terminal de electrodo positivo. El conductor de electrodo negativo, unido a la lengüeta de electrodo negativo y que se extiende hacia abajo, puede conectarse a la porción inferior de la envoltura de batería 600 y la porción inferior de la envoltura de batería 600 puede servir como terminal negativo. Los cables de electrodo respectivos pueden conectarse al conjunto de tapa 700 o a la envoltura de batería 600 y, de otra manera, los cables de electrodo pueden unirse entre sí y pueden conectarse al conjunto de tapa 700 o a la envoltura de batería 600.

[0098] Haciendo referencia a la FIG. 2, con respecto a la sección transversal horizontal, se puede formar en el centro del conjunto de electrodos 100 un espacio hueco que penetra en una dirección vertical (o dirección del eje z), y la relación de diámetros entre el diámetro interior y el diámetro exterior puede estar en el intervalo de 1:1,1 a 100. La relación de diámetros entre el diámetro interior y el diámetro exterior del conjunto de electrodos 100 se calcula de acuerdo con un valor medio del diámetro interior y el diámetro exterior. En la realización detallada, la relación de diámetros entre el diámetro interior y el diámetro exterior del conjunto de electrodos 100 puede estar en el intervalo de 1:1,1 a 100, 1:1,5 a 80, 1:2 a 50, 1:10 a 100 o 1:30 a 100.

[0099] Con respecto a la sección transversal horizontal, con respecto a la celda unitaria 100U, la relación (Dout:Din) entre el espesor (Din) de un extremo interno que forma una circunferencia interior en la dirección central y el espesor (Dout) de un extremo externo que forma una superficie circunferencial externa puede estar en el intervalo de 1:1,5 a 10. En la realización detallada, la relación (Dout:Din) puede estar en el intervalo de 1:1,1 a 100, 1:1,5 a 80, 1:2 a 50, 1:10 a 100 o 1:30 a 100.

[0100] Como se ha descrito anteriormente, la celda unitaria 100U tiene una estructura radial cuyo espesor se reduce según se avanza en una dirección. Esta forma es diferente de las baterías cuadradas, baterías de tipo bolsa o baterías cilíndricas. Las baterías secundarias existentes tienen diferentes formas externas, y las celdas unitarias que configuran la batería se fabrican para tener un espesor total uniforme mientras tienen una forma apilada o una forma enrollada. Por el contrario, con respecto a la celda unitaria 100U, con respecto a la sección transversal horizontal, se reduce el espacio entre los electrodos 200 y 300 mientras se avanza hacia el centro desde el lado externo de la estructura radial.

[0101] El material activo de electrodo positivo puede incluir un óxido que contenga litio. Se puede usar un óxido de metal de transición que contenga litio como el óxido que contiene litio. En un ejemplo, la capa mixta de electrodo positivo 220 puede incluir un material conductor y un polímero aglutinante además del material activo de electrodo positivo y, cuando sea necesario, puede incluir además un aditivo de electrodo positivo generalmente utilizado por un experto en la materia.

[0102] El colector de corriente de electrodo positivo 210 es un metal con alta conductividad, y no tiene un límite específico en cuanto al material, que es un metal al que se pueda unir fácilmente una suspensión de material activo de electrodo positivo y que no tenga reactividad en el intervalo de tensión de la batería secundaria. En detalle, el colector de corriente de electrodo positivo 210 puede ser una lámina fabricada con aluminio, níquel o una combinación de los mismos.

[0103] Cuando se usa un material de carbono como material activo negativo, se puede utilizar carbono de baja cristalización y carbono de alta cristalización. El carbono blando y el carbono duro son representativos del carbono poco cristalino. El carbono altamente cristalino incluye carbono horneado a alta temperatura, tal como grafito natural, grafito kish, carbono pirolítico, fibra de carbono a base de brea de mesofase, microperlas de mesocarbono, breas de mesofase o coques derivados de brea de alquitrán de hulla o petróleo.

[0104] El colector de corriente de electrodo negativo 310 puede ser una lámina fabricada usando cobre, oro, níquel, una aleación de cobre, o una combinación de los mismos. El colector de corriente de electrodo negativo 310 puede apilar sustancias hechas de los materiales y puede usar las mismas.

[0105] La primera película de separación 400 y la segunda película de separación 500 pueden usar sustancias porosas usadas por la batería secundaria de litio y, por ejemplo, pueden usar una membrana porosa a base de poliolefina o telas no tejidas, pero sin limitación a las mismas. Los ejemplos de la membrana porosa a base de poliolefina incluyen membranas hechas de polietilenos, tales como polietileno de alta densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de muy alto peso molecular y polímeros a base de poliolefina tales como polipropileno, polibutileno o polipenteno o polímeros mixtos de los mismos.

[0106] Un conjunto de electrodos de acuerdo con otra realización de la presente invención puede aplicarse a baterías de estado sólido. Aunque no se muestra en detalle, se puede colocar una capa de electrolito sólido entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, en lugar de la película de separación. Es decir, en lugar de la primera película de separación y la segunda película de separación, se dispone en la posición correspondiente la capa de electrolito sólido, rellena con un electrolito sólido, para poder formar el conjunto de electrodos para la batería de estado sólido. De acuerdo con una realización de la presente invención, la solución de electrolito puede usar un electrolito no acuoso que incluye un electrolito no acuoso. Como electrolito no acuoso se puede usar, por ejemplo, un disolvente orgánico no protogénico, tal como N-metil-2-pirrolidinona, carbonato de propileno, carbonato de etileno, carbonato de butileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, gamma-butirolactona, 1,2-dimetoxietano, tetrahidrofurano, 2-metiltetrahidrofurano, dimetil sulfóxido, 1,3-dioxolano, formamida, dimetilformamida, dioxolano, acetonitrilo, nitrometano, formiato de metilo, acetato de metilo, triéster de fosfato, trimetoxi metano, derivados de dioxolano, sulfolano, metil sulfolano, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, derivados de carbonato de polipropileno, derivados de tetrahidrofurano, éter, propionato de metilo y propionato de etilo. Sin limitarse específicamente a los mismos, la pluralidad de componentes de la solución electrolítica utilizados en el campo de la batería secundaria de litio puede aumentarse o reducirse dentro de un intervalo apropiado.

[0107] A continuación, se describirá en detalle un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización.

[0108] Realización 1

[0109] 100 partes en peso de NCM (LiNi<0,8>Co<0,1>Mn<0,1>O<2>) como material activo de electrodo positivo, 1,5 partes en peso de negro de humo (FX35, Denka) como material conductor, y 2,3 partes en peso de fluoruro de polivinilideno (KF9700, Kureha) como polímero aglutinante se añaden a un disolvente de NMP (N-metil-2-pirrolidona) para fabricar una suspensión de capa mixta de electrodo positivo. La suspensión de la capa mixta de electrodo positivo se reviste sobre un lado del colector de corriente de aluminio, en el que se ha formado un orificio pasante, con una cantidad de carga de 640 mg/25 cm<2>y se seca al vacío para obtener un electrodo positivo. En relación con el colector de corriente de aluminio, el orificio pasante se forma con una fracción de área de aproximadamente el 40 %, y se forman aproximadamente cincuenta orificios pasantes por unidad de área de 10 cm x 10 cm. La capa mixta de electrodo positivo se presuriza para reducirla secuencialmente hasta el nivel de espesor de aproximadamente el 40 % en una dirección.

[0110] 100 partes en peso de grafito sintético (GT, Zichen (China)) como material activo negativo, 1,1 partes en peso de negro de humo (Super-P) como material conductor, 2,2 partes en peso de caucho de estireno-butadieno y 0,7 partes en peso de carboximetilcelulosa se añaden al agua que es el disolvente para fabricar la suspensión de material activo negativo, y la suspensión se reviste sobre un lado de un colector de corriente de cobre en el que el se ha formado un orificio pasante, y se seca y luego se comprime para fabricar así el electrodo negativo. Con relación al colector de corriente de cobre, el orificio pasante se forma con una fracción de área de aproximadamente el 40 %, y se forman aproximadamente cincuenta orificios pasantes por unidad de área de 10 cm x 10 cm. La capa mixta de electrodo positivo se presuriza para reducirla secuencialmente hasta el nivel de espesor de aproximadamente el 40 % en una dirección.

[0111] Se utiliza una película de separación, con un punto de fusión de 165 °C y una anchura de un lado de 200 mm, que tiene una estructura microporosa alargando uniaxialmente el polipropileno mediante el uso de un método de secado. El conjunto de electrodos se fabrica ajustando repetidamente celdas unitarias en las que la primera película de separación se proporciona entre el electrodo positivo y el electrodo negativo y la segunda película de separación se coloca fuera del electrodo positivo y el electrodo negativo. El conjunto de electrodos tiene una estructura en la que se ajustan cincuenta celdas unitarias en forma radial con respecto al centro con referencia a la sección transversal horizontal.

[0112] El conjunto de electrodos se instala en la envoltura de batería cilíndrica y se inyecta una solución de electrolito, una solución a base de carbonato de LiPF61M, para completar la batería secundaria.

[0113] Realización 2

[0114] La batería secundaria se fabrica con el mismo método que la realización 1, excepto que los colectores de corriente de aluminio y cobre usan el colector de corriente con una estructura de malla.

[0115] Ejemplo Comparativo 1

[0116] El electrodo positivo y el electrodo negativo se fabrican con el mismo método que la realización 1, excepto que no se forman orificios pasantes respectivamente en los colectores de corriente de electrodo positivo y electrodo negativo y no se forman gradientes de espesor en las capas mixtas de electrodo positivo y electrodo negativo.

[0117] Ejemplo experimental 1: Estimación de las propiedades físicas de las baterías secundarias

[0118] Se estiman las propiedades físicas de las baterías secundarias fabricadas de acuerdo con la realización 1 y el ejemplo comparativo 1. En detalle, las baterías secundarias respectivas se cargan y descargan, y los cambios de tensión y temperatura se miden respectivamente durante la carga y la descarga. Las baterías secundarias se cargan y descargan en una condición de 20 °C y 1C.

[0119] La FIG. 10 muestra los resultados de la estimación del cambio de tensiones cuando la batería secundaria es cargada y descargada, y la FIG. 11 muestra los resultados de la estimación del cambio de temperatura cuando la batería secundaria es cargada y descargada.

[0120] Haciendo referencia a la FIG.10, se ha descubierto que la batería secundaria de acuerdo con la realización 1 tiene tensiones de descarga más altas y tensiones de carga más bajas en comparación con el Ejemplo comparativo 1. Por ello, se ha descubierto que la batería secundaria de acuerdo con la realización 1 proporciona mayor potencia cuando se aplica a los productos y requiere menos potencia de carga cuando es cargada.

[0121] Haciendo referencia a la FIG.11, se ha descubierto que la batería secundaria de acuerdo con la realización 1 tiene una temperatura baja cuando se carga y descarga y tiene un ancho de cambio muy pequeño de la misma en comparación con el Ejemplo comparativo 1. Por lo tanto, la batería secundaria de acuerdo con la realización 1 puede requerir un menor rendimiento de enfriamiento y puede diseñarse de una manera más compacta.

[0122] Puede ser aplicada a diversos dispositivos móviles y dispositivos ponibles, y particularmente es apropiado para dispositivos pequeños tales como auriculares o relojes inteligentes y particularmente para dispositivos que estén limitados por el peso y volumen de la batería secundaria y necesiten un uso prolongado.

[0123] También se puede usar para herramientas eléctricas de gran potencia y que funcionen mediante un motor que recibe energía eléctrica desde una batería, y es apropiada para usarse en vehículos eléctricos incluyendo un dron, un vehículo eléctrico (EV), un vehículo eléctrico híbrido (HEV), un vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV), vehículos eléctricos de dos ruedas incluyendo una bicicleta eléctrica y un scooter eléctrico, y medios de transporte que utilicen electricidad de alta potencia, tales como un carrito de golf eléctrico, y un sistema de almacenamiento de electricidad.

[0124] En la presente realización, se han utilizado términos que representan direcciones tales como antes, después, derecha, izquierda, superior e inferior, pero son para facilitar la descripción y son variables dependiendo de la posición de un material objetivo o de la posición de un observador.

[0125] Descripción de los símbolos

[0126] 100: conjunto de electrodos

[0127] 100U: celda unitaria

[0128] 200: electrodo positivo

[0129] 210: colector de corriente de electrodo positivo

[0130] 211a, 211b, 211c: lengüeta de electrodo positivo

[0131] 300: electrodo negativo

[0132] 310: colector de corriente de electrodo negativo

[0133] 311a, 311b, 311c: lengüeta de electrodo negativo

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de electrodos (100) que comprende

una pluralidad de celdas unitarias (100U) para formar una estructura radial con referencia a un centro, en donde el espesor de la celda unitaria (100U) se reduce según se avanza hacia el centro desde un lado externo de la estructura radial, con respecto a una sección transversal horizontal, y

una lengüeta de electrodo (211a, 311a) está formada en al menos uno de un borde superior, un borde inferior, un borde externo y un borde central de un colector de corriente (210, 310) incluido en la celda unitaria (100U), caracterizado por que

la celda unitaria (100U) incluye un electrodo positivo (200), una primera película de separación (400), un electrodo negativo (300) y una segunda película de separación (500) que están apilados secuencialmente, en donde el electrodo positivo (200) incluye un colector de corriente de electrodo positivo (210) y una capa mixta de electrodo positivo (220) formada sobre el colector de corriente de electrodo positivo (210), y

el electrodo negativo (300) incluye un colector de corriente de electrodo negativo (310) y una capa mixta de electrodo negativo (320) formada sobre el colector de corriente de electrodo negativo (310),

en donde el espesor de al menos una de la capa mixta de electrodo positivo (220) y la capa mixta de electrodo negativo (320) se reduce según se avanza hacia el centro desde el lado externo de la estructura radial, y en donde la densidad de al menos una de la capa mixta de electrodo positivo (220) y la capa mixta de electrodo negativo (320) aumenta según se avanza hacia el centro desde el lado externo de la estructura radial.

2. El conjunto de electrodos (100) de la reivindicación 1, en donde

hay una lengüeta de electrodo positivo (211a, 211b, 211c) formada en al menos uno de un borde superior, un borde externo y un borde central del colector de corriente de electrodo positivo (210).

3. El conjunto de electrodos (100) de la reivindicación 1, en donde

hay una lengüeta de electrodo negativo (311a, 311b, 311c) formada en al menos uno de un borde inferior, un borde externo y un borde central del colector de corriente de electrodo negativo (310).

4. El conjunto de electrodos (100) de la reivindicación 1, en donde

el colector de corriente de electrodo positivo (210), la capa mixta de electrodo positivo (220), la primera película de separación (400), la capa mixta de electrodo negativo (320), el colector de corriente de electrodo negativo (310) y la segunda película de separación (500) están apilados secuencialmente.

5. El conjunto de electrodos de la reivindicación 1, en donde

hay un orificio pasante (212, 312) formado en el colector de corriente (210, 310).

6. El conjunto de electrodos (100) de la reivindicación 1, que comprende, además

un conductor de electrodo (213, 313) unido a la lengüeta de electrodo (211a-c, 311a-c).

7. Una batería secundaria, que comprende:

un conjunto de electrodos (100) de acuerdo con la reivindicación 1;

una envoltura de batería (600) para recibir el conjunto de electrodos (100); y

un conjunto de tapa (700) dispuesto sobre el conjunto de electrodos (100),

en donde la lengüeta de electrodo (211a, 311a) está conectada al conjunto de tapa (700) o a la envoltura de batería (600).