ES3064265T3 - Electrode assembly and method for manufacturing the same - Google Patents

Electrode assembly and method for manufacturing the same

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ES3064265T3 ES20889471T ES20889471T ES3064265T3 ES 3064265 T3 ES3064265 T3 ES 3064265T3 ES 20889471 T ES20889471 T ES 20889471T ES 20889471 T ES20889471 T ES 20889471T ES 3064265 T3 ES3064265 T3 ES 3064265T3
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Su Hyun Yun
Bum Young Jung
Kyung Min Kim
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Abstract

Un método para fabricar un conjunto de electrodos según una realización de la presente invención para resolver el problema comprende los pasos de: fabricar un electrodo positivo recubriendo un material activo de electrodo positivo en al menos una porción de un colector de electrodo positivo formado por laminación de una primera lámina de electrodo positivo, una capa de aislamiento de electrodo positivo y una segunda lámina de electrodo positivo en este orden, y fabricar un electrodo negativo recubriendo un material activo de electrodo negativo en al menos una porción de un colector de electrodo negativo formado por laminación de una primera lámina de electrodo negativo, una capa de aislamiento de electrodo negativo y una segunda lámina de electrodo negativo en este orden; disponer un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo; retirar la capa de aislamiento del electrodo positivo de al menos una porción de una pestaña de electrodo positivo no recubierta con el material activo del electrodo positivo en el colector de electrodo positivo, y retirar la capa de aislamiento del electrodo negativo de al menos una porción de una pestaña de electrodo negativo no recubierta con el material activo del electrodo negativo en el colector de electrodo negativo; y conectar un cable de electrodo positivo y un cable de electrodo negativo a la pestaña del electrodo positivo y a la pestaña del electrodo negativo, respectivamente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Conjunto de electrodos y método para fabricar el mismo
[0003] Referencia cruzada a solicitud relacionada
[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad de la Solicitud de Patente Coreana n.º 10-2019-0148934, presentada el 19 de noviembre de 2019.
[0005] Sector de la técnica
[0006] La presente invención se refiere a un conjunto de electrodos y a un método para fabricar el mismo y, más en particular, a un conjunto de electrodos que se forma en una estructura multicapa que incluye una capa aislante de electrodos y capaz de conectar fácilmente un conductor de electrodos a múltiples lengüetas de electrodos sin una parte de conexión separada, y a un método para fabricar el mismo.
[0007] Antecedentes de la invención
[0008] En general, las baterías secundarias incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de iones de litio y baterías de polímero de iones de litio. Dicha batería secundaria se está aplicando a y usando en productos de tamaño pequeño como, por ejemplo, cámaras digitales, P-DVD, MP3P, teléfonos móviles, PDA, dispositivos portátiles de juego, herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas y similares, así como productos de tamaño grande que requieren alta potencia como, por ejemplo, vehículos eléctricos y vehículos híbridos, dispositivos de almacenamiento de energía para almacenar energía excedente o energía renovable, y dispositivos de almacenamiento de energía de reserva.
[0009] Con el fin de fabricar un conjunto de electrodos, se fabrican y apilan un cátodo (en lo sucesivo, denominado electrodo positivo), un separador, y un ánodo (en lo sucesivo, denominado electrodo negativo). De manera específica, una lechada de material activo de electrodo positivo se aplica a un colector de electrodo positivo, y una lechada de material activo de electrodo negativo se aplica a un colector de electrodo negativo para fabricar un electrodo positivo y un electrodo negativo. Asimismo, cuando el separador se interpone y se apila entre el electrodo positivo fabricado y el electrodo negativo fabricado, se forman celdas unitarias. Las celdas unitarias se apilan unas sobre otras para formar un conjunto de electrodos. Asimismo, cuando el conjunto de electrodos se aloja en una caja específica, y se inyecta un electrolito, se fabrica la batería secundaria.
[0010] Sin embargo, según la técnica relacionada, los electrodos como, por ejemplo, el electrodo positivo y el electrodo negativo, se forman en una estructura de capa única de modo tal que la electricidad fluye entre ambas superficies del electrodo. Por consiguiente, cuando el conjunto de electrodos se daña debido a un impacto externo, ocurre un cortocircuito en una superficie del electrodo y, asimismo, ocurre un cortocircuito en la otra superficie del electrodo y provoca un riesgo de explosión o similar.
[0011] El documento JP 2012155974 A describe un método para fabricar un conjunto de electrodos.
[0012] Explicación de la invención
[0013] Problema técnico
[0014] Un objeto de la presente invención para resolver los problemas de más arriba es proveer un conjunto de electrodos que se forma en una estructura multicapa que incluye una capa aislante de electrodos y capaz de conectar fácilmente un conductor de electrodos a múltiples lengüetas de electrodos sin una parte de conexión separada, y un método para fabricar el mismo.
[0015] Los objetos de la presente invención no están limitados al objeto anterior, y otros objetos no descritos en la presente memoria se comprenderán claramente por las personas con experiencia en la técnica a partir de las descripciones de más abajo.
[0016] Solución técnica
[0017] Un método para fabricar un conjunto de electrodos según la presente invención para resolver los problemas de más arriba se define en el conjunto de reivindicaciones anexas, el método incluye: una etapa de aplicación de un material activo de electrodo positivo a al menos una porción de un colector de electrodo positivo, que se forma apilando secuencialmente una primera lámina de electrodo positivo, una capa aislante de electrodo positivo, y una segunda lámina de electrodo positivo, para fabricar un electrodo positivo y de aplicación de un material activo de electrodo negativo a al menos una porción de un colector de electrodo negativo, que se forma apilando secuencialmente una primera lámina de electrodo negativo, una capa aislante de electrodo negativo, y una segunda lámina de electrodo negativo, para fabricar un electrodo negativo; una etapa de interposición de un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo; una etapa de retirada, respectivamente, de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo de al menos áreas parciales de una lengüeta de electrodo positivo, que no está recubierta con el material activo de electrodo positivo en el colector de electrodo positivo, y al menos áreas parciales de una lengüeta de electrodo negativo, que no está recubierta con el material activo de electrodo negativo en el colector de electrodo negativo; y una etapa de conexión de un conductor de electrodo positivo y un conductor de electrodo negativo a la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo, respectivamente.
[0018] Asimismo, la etapa de retirada de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo puede incluir una etapa de inmersión de la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo en un disolvente orgánico.
[0019] Asimismo, cada una de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo puede incluir PET.
[0020] Asimismo, el disolvente orgánico puede incluir acetona.
[0021] Asimismo, cada una de la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo puede sumergirse en el disolvente orgánico en un 20 % a un 80 % de una longitud total de la misma.
[0022] Asimismo, la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo pueden sumergirse en el disolvente orgánico durante 30 segundos a 2 minutos.
[0023] Asimismo, la etapa de retirada de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo puede además incluir una etapa de secado del disolvente orgánico después de la etapa de inmersión de la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo en el disolvente orgánico.
[0024] Asimismo, la etapa de retirada de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo puede incluir una etapa de pulverización del disolvente orgánico sobre la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo.
[0025] Un conjunto de electrodos, que no es parte de la invención, incluye: un electrodo positivo recubierto con un material activo de electrodo positivo en al menos una porción de un colector de electrodo positivo; un electrodo negativo recubierto con un material activo de electrodo negativo en al menos una porción del colector de electrodo negativo; y un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, en donde el colector de electrodo positivo se forma apilando secuencialmente una primera lámina de electrodo positivo, una capa aislante de electrodo positivo, y una segunda lámina de electrodo positivo, el colector de electrodo negativo se forma apilando secuencialmente una primera lámina de electrodo negativo, una capa aislante de electrodo negativo, y una segunda lámina de electrodo negativo, la capa aislante de electrodo positivo se retira de al menos un área parcial de una lengüeta de electrodo positivo que no está recubierta con el material activo de electrodo positivo en el colector de electrodo positivo, y la capa aislante de electrodo negativo se retira de al menos un área parcial de una lengüeta de electrodo negativo que no está recubierta con el material activo de electrodo negativo en el colector de electrodo negativo.
[0026] Asimismo, la capa aislante de electrodo positivo puede retirarse de la lengüeta de electrodo positivo en un 20 % a un 80 % de una longitud total de la lengüeta de electrodo positivo, y la capa aislante de electrodo negativo puede retirarse de la lengüeta de electrodo negativo en un 20 % a un 80 % de una longitud total de la lengüeta de electrodo negativo.
[0027] Asimismo, cada una de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo puede incluir PET.
[0028] Las particularidades de otras realizaciones se incluyen en la descripción detallada y en los dibujos.
[0029] Efectos ventajosos
[0030] Según las realizaciones de la presente invención, existen al menos los siguientes efectos.
[0031] El colector de electrodos puede formarse en la estructura multicapa que incluye la capa aislante de electrodo, y las capas aislantes de electrodos de las múltiples lengüetas de electrodos pueden grabarse usando el disolvente orgánico para conectar eléctricamente todas las múltiples lengüetas de electrodos entre sí al permitir que las lengüetas de electrodos adyacentes contacten entre sí, conectando fácilmente de este modo el conductor de electrodos a las múltiples lengüetas de electrodos.
[0032] Los efectos de la presente invención no están limitados por la descripción descrita más arriba y, por consiguiente, efectos más variados están implicados en esta memoria descriptiva.
[0033] Breve descripción de los dibujos
[0034] La FIG. 1 es una vista ensamblada de una batería secundaria tipo bolsa según una realización de la presente invención.
[0035] La FIG. 2 es una vista lateral esquemática de un colector de electrodos según una realización de la presente invención.
[0036] La FIG.3 es una vista lateral esquemática que ilustra una configuración en la cual una parte de conexión se forma en cada una de una lámina de electrodo positivo y una lámina de electrodo negativo de una lengüeta de electrodo. La FIG. 4 es una vista superior esquemática que ilustra una configuración en la cual un conductor de electrodos se conecta a la parte de conexión.
[0037] La FIG.5 es una vista frontal esquemática que ilustra una configuración en la cual múltiples lengüetas de electrodos positivos y múltiples lengüetas de electrodos negativos se apilan según una realización de la presente invención. La FIG.6 es una vista esquemática que ilustra un estado en el cual las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos se sumergen en un disolvente orgánico según una realización de la presente invención.
[0038] La FIG. 7 es una vista frontal esquemática que ilustra una configuración en la cual una capa aislante de electrodo positivo y una capa aislante de electrodo negativo se retiran de las múltiples lengüetas de electrodos positivos y lengüetas de electrodos negativos, respectivamente, según una realización de la presente invención.
[0039] La FIG. 8 es una vista frontal esquemática que ilustra una configuración en la cual el conductor de electrodos se conecta a cada una de las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos según una realización de la presente invención.
[0040] La FIG. 9 es una vista superior esquemática que ilustra una configuración en la cual el conductor de electrodos se conecta a cada una de las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos según una realización de la presente invención.
[0041] Realización preferente de la invención
[0042] Ventajas y características de la presente invención, y métodos de implementación de la misma, serán más claros a través de las siguientes realizaciones descritas con referencia a los dibujos anexos. Sin embargo, la presente invención puede realizarse en formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones establecidas en la presente memoria. Más bien, estas realizaciones se proveen de modo que la presente descripción sea exhaustiva y completa, y con total transmisión del alcance de la presente invención a las personas con experiencia en la técnica. Además, la presente invención se define solamente por los alcances de las reivindicaciones. Numerales de referencia iguales se refieren a elementos iguales a lo largo de la descripción.
[0043] A menos que los términos usados en la presente invención se definan de manera diferente, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) usados en la presente memoria tienen el mismo significado que el comprendido generalmente por las personas con experiencia en la técnica. Asimismo, a menos que se definan de manera clara y aparente en la descripción, los términos tal como se definen en un diccionario de uso común no se interpretan de manera ideal o excesiva como unos que tienen un significado formal.
[0044] En la siguiente descripción, los términos técnicos se usan solo para explicar una realización específica a modo de ejemplo, aunque no limitan la presente invención. En esta memoria descriptiva, los términos de una forma singular pueden incluir formas plurales a menos que se describan específicamente. El significado de “comprende” y/o “que incluye” no excluye otros componentes además de un componente mencionado.
[0045] De aquí en adelante, realizaciones preferidas se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos.
[0046] La FIG. 1 es una vista ensamblada de una batería 1 secundaria tipo bolsa según una realización de la presente invención.
[0047] En un proceso de fabricación de una batería 1 secundaria tipo bolsa, primero, una lechada en la cual un material activo de electrodo, un aglutinante y un plastificante se mezclan entre sí se aplica a un colector 101 de electrodo positivo y a un colector 102 de electrodo negativo para fabricar electrodos como, por ejemplo, un electrodo positivo y un electrodo negativo. En lo sucesivo, el colector 101 de electrodo positivo y el colector 102 de electrodo negativo se apilan, respectivamente, a ambos lados de un separador para formar un conjunto 10 de electrodos que tiene una forma predeterminada y, luego, el conjunto 10 de electrodos se inserta en una caja 13 de batería, se inyecta un electrolito, y se lleva a cabo el sellado.
[0048] El conjunto 10 de electrodos se forma apilando los electrodos y el separador. En particular, el conjunto 10 de electrodos incluye dos tipos de electrodos como, por ejemplo, el electrodo positivo y el electrodo negativo, y el separador interpuesto entre los electrodos para aislar los electrodos entre sí. El conjunto 10 de electrodos puede ser tipo pila, tipo lámina enrollada, tipo apilado y plegado, o similar. Cada uno de los dos tipos de electrodos, es decir, el electrodo positivo y el electrodo negativo, tiene una estructura en la cual una lechada de material activo se aplica a cada uno de los colectores 101 y 102 de electrodos, cada uno de los cuales tiene una estructura multicapa, incluidas las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos. Los colectores 101 y 102 de electrodos según una realización de la presente invención se forman en una estructura multicapa en la cual cada una de las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos se apila entre dos láminas de electrodos. Más adelante se describirá una descripción detallada de los colectores 101 y 102 de electrodos. La lechada puede formarse usualmente agitando un material activo granular, un conductor auxiliar, un aglutinante, y un plastificante con un disolvente añadido. El disolvente puede retirarse en el proceso posterior.
[0050] Como se ilustra en la FIG. 1, el conjunto 10 de electrodos incluye las lengüetas 11 de electrodos. La lengüeta 11 de electrodo sobresale de cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo del conjunto 10 de electrodos para proveer una trayectoria, a través de la cual se mueven electrones, entre el interior y el exterior del conjunto 10 de electrodos. Cada uno de los colectores 101 y 102 de electrodos del conjunto 10 de electrodos está constituido por una porción recubierta con un material activo de electrodo y una porción de extremo distal que no está recubierta con el material activo de electrodo, es decir, una porción de no recubrimiento. Asimismo, cada una de las lengüetas 11 de electrodos puede formarse cortando la porción de no recubrimiento o conectando un miembro conductor separado a la porción de no recubrimiento a través de soldadura ultrasónica. Como se ilustra en la FIG. 1, las lengüetas 11 de electrodos pueden sobresalir de un lado del conjunto 10 de electrodos en la misma dirección, pero la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, las lengüetas 11 de electrodos pueden sobresalir en direcciones diferentes entre sí.
[0052] En el conjunto 10 de electrodos, el conductor 12 de electrodos que suministra electricidad al exterior de la batería 1 secundaria se conecta a la lengüeta 11 de electrodo a través de soldadura por puntos. Asimismo, una porción del conductor 12 de electrodos está rodeada por una parte 14 aislante. Una parte 14 aislante puede disponerse para estar limitada dentro de una parte 134 de sellado, en la cual una caja 131 superior y una caja 132 inferior se fusionan térmicamente, para unirse a la caja 13 de batería. Asimismo, se puede evitar que la electricidad generada a partir del conjunto 10 de electrodos fluya a la caja 13 de batería a través del conductor 12 de electrodos, y se puede mantener el sellado de la caja 13 de batería. Por consiguiente, la parte 14 aislante puede estar hecha de un no conductor que no tenga conductividad, que no sea eléctricamente conductor. En general, aunque una cinta aislante que se fija fácilmente al conductor 12 de electrodos y que tiene un espesor relativamente delgado, se usa principalmente como la parte 14 aislante, la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, varios miembros pueden usarse como la parte 14 aislante siempre que los miembros sean capaces de aislar el conductor 12 de electrodos.
[0054] El conductor 12 de electrodos incluye un conductor 121 de electrodo positivo que tiene un extremo conectado a una lengüeta 111 de electrodo positivo para extenderse en una dirección en la cual la lengüeta 111 de electrodo positivo sobresale y un conductor 122 de electrodo negativo que tiene un extremo conectado a una lengüeta 112 de electrodo negativo para extenderse en una dirección en la cual sobresale la lengüeta 112 de electrodo negativo. Por otro lado, como se ilustra en la FIG. 1, todos los otros extremos del conductor 121 de electrodo positivo y el conductor 122 de electrodo negativo sobresalen al exterior de la caja 13 de batería. Como resultado, la electricidad generada en el conjunto 10 de electrodos puede suministrarse al exterior. Asimismo, dado que cada una de la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo se forma para sobresalir en varias direcciones, cada uno del conductor 121 de electrodo positivo y el conductor 122 de electrodo negativo puede extenderse en varias direcciones.
[0056] El conductor 121 de electrodo positivo y el conductor 122 de electrodo negativo pueden estar hechos de materiales diferentes entre sí. Es decir, el conductor 121 de electrodo positivo puede estar hecho del mismo material que la lámina de electrodo positivo del colector 101 de electrodo positivo, es decir, un material de aluminio (Al), y el conductor 122 de electrodo negativo puede estar hecho del mismo material que la lámina de electrodo negativo del colector 102 de electrodo negativo, es decir, un material de cobre (Cu) o un material de cobre recubierto con níquel (Ni). Asimismo, una porción del conductor 12 de electrodos, que sobresale al exterior de la caja 13 de batería, puede proveerse como una parte de terminal y conectarse eléctricamente a un terminal externo.
[0058] La caja 13 de batería es una bolsa hecha de un material flexible, que aloja en la misma el conjunto 10 de electrodos. En lo sucesivo, se describirá la caja en la cual la caja 13 de batería es la bolsa. La caja 13 de batería aloja el conjunto 10 de electrodos de modo tal que una porción del conductor 12 de electrodos, a saber, la parte de terminal, se expone y luego se sella. Como se ilustra en la FIG. 1, la caja 13 de batería incluye la caja 131 superior y la caja 132 inferior. Un espacio 1331 de alojamiento en el cual se forma una parte 133 de copa para alojar el conjunto 10 de electrodos puede proveerse en la caja 132 inferior, y la caja 131 superior puede cubrir un lado superior del espacio 1331 de alojamiento de modo tal que el conjunto 10 de electrodos no se separe al exterior de la caja 13 de batería. Aquí, según se ilustra en la FIG.1, la parte 133 de copa que tiene la parte 1331 de alojamiento puede formarse en la caja 131 superior para alojar el conjunto 10 de electrodos en la porción superior. Como se ilustra en la FIG. 1, un lado de la caja 131 superior y un lado de la caja 132 inferior pueden conectarse entre sí. Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a ello. Por ejemplo, la caja 131 superior y la caja 132 inferior pueden fabricarse por separado para estar separadas entre sí.
[0059] Cuando un conductor 12 de electrodos se conecta a la lengüeta 11 de electrodo del conjunto 10 de electrodos, y la parte 14 aislante se provee en una porción del conductor 12 de electrodos, el conjunto 10 de electrodos puede alojarse en el espacio 1331 de alojamiento provisto en la parte 133 de copa de la caja 132 inferior, y la caja 131 superior puede cubrir el espacio de alojamiento desde el lado superior. Asimismo, el electrolito se inyecta, y la parte 134 de sellado que se extiende hacia fuera desde los bordes de la caja 131 superior y la caja 132 inferior se sella. El electrolito puede mover iones de litio generados por una reacción electroquímica del electrodo durante la carga y descarga de la batería 1 secundaria. El electrolito puede incluir un electrolito orgánico no acuoso, que es una mezcla de una sal de litio y un tipo de disolvente 2 orgánico de alta pureza, o un polímero que usa un electrolito polimérico. La batería 1 secundaria tipo bolsa puede fabricarse a través del método descrito más arriba.
[0060] La FIG.2 es una vista lateral esquemática del colector de electrodos según una realización de la presente invención. Como se describe más arriba, los electrodos como, por ejemplo, el electrodo positivo y el electrodo negativo, se fabrican aplicando lechada obtenida mezclando un material activo de electrodo, un aglutinante, y un plastificante a los colectores 101 y 102 de electrodos como, por ejemplo, el colector 101 de electrodo positivo y el colector 102 de electrodo negativo, respectivamente.
[0061] Según la técnica relacionada, el colector 101 de electrodo positivo y el colector 102 de electrodo negativo se forman en una estructura de capa única. Por consiguiente, cuando el conjunto 10 de electrodos se daña debido a un impacto externo, existe el problema de que ocurre un riesgo de explosión debido a un cortocircuito. Sin embargo, según una realización de la presente invención, como se ilustra en la FIG. 2, los colectores 101 y 102 de electrodos se forman en una estructura multicapa en la cual las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos se apilan entre las dos láminas de electrodos. En particular, el colector 101 de electrodo positivo se forma apilando secuencialmente una primera lámina 1011 de electrodo positivo, una capa 1013 aislante de electrodo positivo, y una segunda lámina 1012 de electrodo positivo. Asimismo, el colector 102 de electrodo negativo se forma apilando secuencialmente una primera lámina 1021 de electrodo negativo, una capa 1023 aislante de electrodo negativo, y una segunda lámina 1022 de electrodo negativo.
[0062] Cada una de la primera y segunda láminas 1011 y 1012 de electrodos positivos está hecha de un material que tiene alta conductividad sin provocar un cambio químico. Por ejemplo, el material puede ser acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón calcinado, o un material en el cual carbón, níquel, titanio, plata o similar se trata superficialmente sobre una superficie de aluminio o acero inoxidable, pero no se limita a ello. Asimismo, cada una de la primera y segunda láminas 1011 y 1012 de electrodos positivos puede tener una fina irregularidad en una superficie de la misma para mejorar la fuerza de unión del material activo de electrodo positivo.
[0063] Cada una de la primera y segunda láminas 1021 y 1022 de electrodos negativos está hecha de un material que tiene conductividad sin provocar un cambio químico. Por ejemplo, el material puede ser cobre, acero inoxidable, níquel, titanio, carbón calcinado, o un material en el cual carbón, níquel, titanio, plata o similar se trata superficialmente sobre una superficie de cobre o acero inoxidable, o una aleación de aluminio-cadmio, en particular, preferiblemente cobre enchapado con níquel, pero no se limita a ello. Asimismo, cada una de la primera y segunda láminas 1021 y 1022 de electrodos negativos puede tener una fina irregularidad en una superficie de la misma para mejorar la fuerza de unión del material activo de electrodo negativo.
[0064] La capa 1013 aislante de electrodo positivo se apila entre la primera lámina 1011 de electrodo positivo y la segunda lámina 1012 de electrodo positivo para aislar la primera lámina 1011 de electrodo positivo y la segunda lámina 1012 de electrodo positivo entre sí. Asimismo, la capa 1023 aislante de electrodo negativo se apila entre la primera lámina 1021 de electrodo negativo y la segunda lámina 1022 de electrodo negativo para aislar la primera lámina 1021 de electrodo negativo y la segunda lámina 1022 de electrodo negativo entre sí. Como resultado, incluso si el conjunto 10 de electrodos se daña debido al impacto externo, una superficie y la otra superficie de un electrodo pueden desconectarse eléctricamente entre sí para evitar que ocurra el riesgo de explosión debido al cortocircuito, garantizando de este modo la seguridad. Cada una de la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo puede estar hecha de al menos uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en polietileno, polipropileno, policarbonato, tereftalato de polietileno, cloruro de polivinilo, polímero acrílico, poliacrilonitrilo, poliimida, poliamida, celulosa, aramida, nylon, poliéster, poliparafenileno benzobisoxazol, poliarilato, teflón, y fibra de vidrio. En particular, se usa un polímero como, por ejemplo, resina de nylon o tereftalato de polietileno (PET) que tiene principalmente resistencia a la abrasión y resistencia al calor.
[0065] La FIG. 3 es una vista lateral esquemática que ilustra una configuración en la cual una parte 113 de conexión se forma en cada una de la lámina de electrodo positivo y la lámina de electrodo negativo de la lengüeta 11 de electrodo, y la FIG. 4 es una vista superior esquemática que ilustra una configuración en la cual el conductor de electrodos se conecta a la parte de conexión.
[0066] Como se describe más arriba, la lengüeta 11 de electrodo puede formarse cortando la porción de no recubrimiento de cada uno de los colectores 101 y 102 de electrodos o conectando un miembro conductor separado a la porción de no recubrimiento a través de soldadura ultrasónica o similar. Asimismo, el conductor 12 de electrodos tiene un extremo conectado a la lengüeta 11 de electrodo, y la lengüeta 11 de electrodo se extiende en una dirección sobresaliente de modo tal que el otro extremo del mismo sobresale al exterior de la caja 13 de batería. En lo sucesivo, la lengüeta 11 de electrodo se describe como formada solo cortando la porción de no recubrimiento, pero esto es en aras de la descripción y, por consiguiente, no pretende limitar el alcance de los derechos.
[0068] Si los colectores 101 y 102 de electrodos se forman en una estructura de capa única, las múltiples lengüetas 11 de electrodos se conectan eléctricamente contactando y conectando las lengüetas 11 de electrodos adyacentes entre sí. Por lo tanto, incluso si un conductor 12 de electrodos se conecta solo a una lengüeta 11 de electrodo, toda la electricidad generada dentro del conjunto 10 de electrodos a través del conductor 12 de electrodos puede suministrarse de manera suficiente al exterior de la batería 1 secundaria.
[0070] Sin embargo, según una realización de la presente invención, dado que los colectores 101 y 102 de electrodos se forman en una estructura multicapa que incluye las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos, incluso si las lengüetas 11 de electrodos adyacentes entre sí se conectan para estar en contacto entre sí, no todas de las múltiples lengüetas 11 de electrodos se conectan eléctricamente. Por consiguiente, las múltiples partes 113 de conexión que conectan todas de las múltiples lengüetas 11 de electrodos entre sí y también se conectan a un conductor 12 de electrodos tienen que formarse por separado.
[0072] Como se ilustra en la FIG.3, las múltiples partes 113 de conexión incluyen una parte 1131 de conexión de electrodo positivo conectada a cada una de las múltiples primeras y segundas láminas 1011 y 1012 de electrodos positivos y una parte 1132 de conexión de electrodo negativo conectada a cada una de las múltiples primeras y segundas láminas 1021 y 1022 de electrodos negativos. Asimismo, como se ilustra en la FIG. 4, las múltiples partes 1131 de conexión de electrodos positivos adyacentes entre sí se conectan para estar en contacto entre sí de modo tal que un conductor 121 de electrodos positivos se conecta a una parte 1131 de conexión de electrodo positivo. Asimismo, las múltiples partes 1132 de conexión de electrodos negativos adyacentes entre sí se conectan para estar en contacto entre sí de modo tal que un conductor 122 de electrodos negativos se conecta a una parte 1132 de conexión de electrodos negativos. Como resultado, toda la electricidad generada dentro del conjunto 10 de electrodos puede suministrarse de manera suficiente al exterior de la batería 1 secundaria a través de un conductor 121 de electrodos positivos y un conductor 122 de electrodos negativos.
[0074] Sin embargo, en este método, las múltiples partes 113 de conexión se requieren por separado, y los procesos de conectar respectivamente las múltiples partes 113 de conexión a la primera y segunda láminas 1011 y 1012 de electrodos positivos y la primera y segunda láminas 1021 y 1022 de electrodos negativos se requieren por separado. Como resultado, existe el problema de que el coste de fabricación y el tiempo se consumen de manera excesiva.
[0075] La FIG. 5 es una vista frontal esquemática que ilustra una configuración en la cual las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos se apilan según una realización de la presente invención.
[0077] Según una realización de la presente invención, los colectores 101 y 102 de electrodos se forman en la estructura multicapa que incluye las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos, y las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos de las múltiples lengüetas 11 de electrodos se graban usando el disolvente 2 orgánico. Por consiguiente, dado que las lengüetas 11 de electrodos adyacentes entre sí están en contacto entre sí para conectar eléctricamente todas de las múltiples lengüetas 11 de electrodos, un conductor 12 de electrodos puede conectarse fácilmente a las múltiples lengüetas 11 de electrodos.
[0079] Para esto, un método para fabricar un conjunto 10 de electrodos según una realización de la presente invención incluye: una etapa de aplicación de un material activo de electrodo positivo a al menos una porción de un colector 101 de electrodo positivo, que se forma apilando secuencialmente una primera lámina 1011 de electrodo positivo, una capa 1013 aislante de electrodo positivo, y una segunda lámina 1012 de electrodo positivo, para fabricar un electrodo positivo y de aplicación de un material activo de electrodo negativo a al menos una porción de un colector 102 de electrodo negativo, que se forma apilando secuencialmente una primera lámina 1021 de electrodo negativo, una capa 1023 aislante de electrodo negativo, y una segunda lámina 1022 de electrodo negativo, para fabricar un electrodo negativo; una etapa de interposición de un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo; una etapa de retirada, respectivamente, de la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo de al menos un área parcial de una lengüeta 111 de electrodo positivo, que no está recubierta con el material activo de electrodo positivo en el colector 101 de electrodo positivo, y al menos un área parcial de una lengüeta 112 de electrodo negativo, que no está recubierta con el material activo de electrodo negativo en el colector 102 de electrodo negativo; y una etapa de conexión de un conductor 121 de electrodo positivo y un conductor 122 de electrodo negativo a la lengüeta 111 de electrodo positivo y a la lengüeta 112 de electrodo negativo, respectivamente. Además, la etapa de retirada de la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo puede incluir una etapa de inmersión de la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo en un disolvente 2 orgánico.
[0080] Además, el conjunto 10 de electrodos fabricado a través del método descrito más arriba incluye: un electrodo positivo recubierto con un material activo de electrodo positivo en al menos una porción de un colector 101 de electrodo positivo; un electrodo negativo recubierto con un material activo de electrodo negativo en al menos una porción de un colector 102 de electrodo negativo; y un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El colector 101 de electrodo positivo se forma apilando secuencialmente una primera lámina 1011 de electrodo positivo, una capa 1013 aislante de electrodo positivo, y una segunda lámina 1012 de electrodo positivo, y el colector 102 de electrodo negativo se forma apilando secuencialmente una primera lámina 1021 de electrodo negativo, una capa 1023 aislante de electrodo negativo, y una segunda lámina 1022 de electrodo negativo. La capa 1013 aislante de electrodo positivo se retira de al menos un área parcial de una lengüeta 111 de electrodo positivo que no está recubierta con el material activo de electrodo positivo en el colector 101 de electrodo positivo, y la capa 1023 aislante de electrodo negativo se retira de al menos un área parcial de una lengüeta 112 de electrodo negativo que no está recubierta con el material activo de electrodo negativo en el colector 102 de electrodo negativo.
[0081] Como se ilustra en la FIG.5, cuando el separador se interpone entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, se forma una pila de electrodos, y se apilan cada una de las múltiples lengüetas 111 de electrodos positivos y cada una de las múltiples lengüetas 112 de electrodos negativos. Asimismo, las múltiples capas 1013 aislantes de electrodos positivos y las múltiples capas 1023 aislantes de electrodos negativos se insertan en las múltiples lengüetas 111 de electrodos positivos y lengüetas 112 de electrodos negativos, respectivamente.
[0082] La FIG.6 es una vista esquemática que ilustra un estado en el cual las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos se sumergen en el disolvente orgánico según una realización de la presente invención, y la FIG. 7 es una vista frontal esquemática que ilustra una configuración en la cual la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo se retiran de las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las lengüetas de electrodos negativos, respectivamente, según una realización de la presente invención.
[0083] Las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos de las múltiples lengüetas 11 de electrodos se graban usando el disolvente 2 orgánico. En particular, según una realización de la presente invención, la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo de la pila de electrodos formada se sumergen en el disolvente 2 orgánico como se ilustra en la FIG.6.
[0084] Como se describe más arriba, la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo pueden estar hechas de varios tipos de polímeros y, en particular, pueden incluir tereftalato de polietileno (PET). Asimismo, cada una de la primera lámina 1011 de electrodo positivo, la segunda lámina 1012 de electrodo positivo, la primera lámina 1021 de electrodo negativo, y la segunda lámina 1022 de electrodo negativo puede estar hecha de un metal. En este caso, el disolvente 2 orgánico preferiblemente tiene reactividad química nula o baja con el metal y alta reactividad química con el polímero y puede incluir, por ejemplo, acetona. Por consiguiente, el disolvente 2 orgánico no cambia la primera lámina 1011 de electrodo positivo, la segunda lámina 1012 de electrodo positivo, la primera lámina 1021 de electrodo negativo, y la segunda lámina 1022 de electrodo negativo, cada una de las cuales está hecha del metal y, como se ilustra en la FIG. 7, solo se graban la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo, cada una de las cuales está hecha del polímero.
[0085] La capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo pueden retirarse de las áreas al menos parciales de la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo, respectivamente. Es decir, la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo pueden retirarse de toda el área de la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo, pero pueden retirarse solo de áreas parciales. Para esto, cada una de la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo puede sumergirse parcialmente en el disolvente 2 orgánico, en particular, en un 20 % a un 80 % de una longitud total de la misma, preferiblemente, puede sumergirse en un 30 % a un 70 %.
[0086] Dado que el disolvente 2 orgánico es un material que tiene alta reactividad química, si la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo se sumergen durante un largo tiempo, el disolvente 2 orgánico puede reaccionar químicamente con la primera lámina 1011 de electrodo positivo, la segunda lámina 1012 de electrodo positivo, y la primera lámina 1021 de electrodo negativo, cada una de las cuales está hecha del metal. Por consiguiente, la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo pueden sumergirse en el disolvente 2 orgánico durante 30 segundos a 2 minutos, preferiblemente, 1 minuto a 2 minutos.
[0087] Según otra realización de la presente invención, el disolvente 2 orgánico puede pulverizarse sobre la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo de la pila de electrodos formada usando una boquilla o similar. Por consiguiente, cuando se compara con un caso en el cual la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo se sumergen simplemente en el disolvente 2 orgánico, las capas 1013 y 1023 aislantes de electrodos pueden grabarse más rápida y fácilmente a través de una presión del propio disolvente 2 orgánico.
[0088] La FIG. 8 es una vista frontal esquemática que ilustra una configuración en la cual el conductor de electrodos se conecta a cada una de las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos según una realización de la presente invención, y la FIG. 9 es una vista superior esquemática que ilustra una configuración en la cual el conductor de electrodos se conecta a cada una de las múltiples lengüetas de electrodos positivos y las múltiples lengüetas de electrodos negativos según una realización de la presente invención.
[0089] Después de sumergir la lengüeta 111 de electrodo positivo y la lengüeta 112 de electrodo negativo en el disolvente 2 orgánico, el disolvente 2 orgánico se seca. Por lo tanto, solo la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo pueden retirarse de la lengüeta 11 de electrodos.
[0090] Dado que la capa 1013 aislante de electrodo positivo y la capa 1023 aislante de electrodo negativo se retiran de la lengüeta 11 de electrodos, se forma un espacio vacío entre las primeras láminas 1011 de electrodos positivos y las segundas láminas 1012 de electrodos positivos y, asimismo, un espacio vacío se forma entre las primeras láminas 1021 de electrodos negativos y las segundas láminas 1022 de electrodos negativos. Como resultado, como se ilustra en la FIG. 8, las láminas de electrodos positivos adyacentes entre sí pueden estar en contacto entre sí para conectarse eléctricamente entre sí, y las láminas de electrodos negativos adyacentes entre sí pueden estar en contacto entre sí para conectarse eléctricamente entre sí.
[0091] Además, según se ilustra en las FIGS. 8 y 9, un conductor 121 de electrodo positivo se conecta a una lámina de electrodo positivo, y un conductor 122 de electrodo negativo se conecta a una lámina de electrodo negativo. Por lo tanto, incluso si un conductor 12 de electrodos se conecta solo a una lengüeta 11 de electrodo, toda la electricidad generada dentro del conjunto 10 de electrodos a través del conductor 12 de electrodos puede suministrarse de manera suficiente al exterior de la batería 1 secundaria.
[0092] Las personas con experiencia ordinaria en el campo técnico de la presente invención comprenderán que la presente invención puede llevarse a cabo en otras formas específicas. Por lo tanto, las realizaciones descritas más arriba se considerarán ilustrativas y no restrictivas. Por consiguiente, el alcance de la presente invención se define por las reivindicaciones anexas antes que por la descripción anterior y las realizaciones a modo de ejemplo descritas en la presente memoria.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Un método para fabricar un conjunto de electrodos, el método comprendiendo las etapas consecutivas de: aplicar un material activo de electrodo positivo a al menos una porción de un colector (101) de electrodo positivo, que se forma apilando secuencialmente una primera lámina (1011) de electrodo positivo, una capa (1013) aislante de electrodo positivo, y una segunda lámina (1012) de electrodo positivo, para fabricar un electrodo positivo que incluye una lengüeta (111) de electrodo positivo que sobresale del electrodo positivo y no está recubierta con el material activo de electrodo positivo,
aplicar un material activo de electrodo negativo a al menos una porción de un colector (102) de electrodo negativo, que se forma apilando secuencialmente una primera lámina (1021) de electrodo negativo, una capa (1023) aislante de electrodo negativo, y una segunda lámina (1022) de electrodo negativo, para fabricar un electrodo negativo que incluye una lengüeta (112) de electrodo negativo que sobresale del electrodo negativo y no está recubierta con el material activo de electrodo negativo;
interponer un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo;
retirar respectivamente la capa (1013) aislante de electrodo positivo y la capa (1023) aislante de electrodo negativo de al menos áreas parciales de la lengüeta (111) de electrodo positivo, que no está recubierta con el material activo de electrodo positivo en el colector (101) de electrodo positivo, y al menos áreas parciales de la lengüeta (112) de electrodo negativo, que no está recubierta con el material activo de electrodo negativo en el colector (102) de electrodo negativo; y
conectar un conductor (121) de electrodo positivo y un conductor (122) de electrodo negativo a la lengüeta (111) de electrodo positivo y a la lengüeta (112) de electrodo negativo, respectivamente.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de retirar la capa (1013) aislante de electrodo positivo y la capa (1023) aislante de electrodo negativo comprende una etapa de inmersión de la lengüeta (111) de electrodo positivo y la lengüeta (112) de electrodo negativo en un disolvente orgánico.
3. El método de la reivindicación 2, en donde cada una de la capa (1013) aislante de electrodo positivo y la capa (1023) aislante de electrodo negativo comprende tereftalato de polietileno (PET).
4. El método de la reivindicación 3, en donde el disolvente orgánico comprende acetona.
5. El método de la reivindicación 2, en donde cada una de la lengüeta (111) de electrodo positivo y la lengüeta (112) de electrodo negativo se sumerge en el disolvente orgánico en un 20 % a un 80 % de una longitud total de la misma.
6. El método de la reivindicación 2, en donde la lengüeta (111) de electrodo positivo y la lengüeta (112) de electrodo negativo se sumergen en el disolvente orgánico durante 30 segundos a 2 minutos.
7. El método de la reivindicación 2, en donde la etapa de retirar la capa (1013) aislante de electrodo positivo y la capa (1023) aislante de electrodo negativo comprende además una etapa de secado del disolvente orgánico después de la etapa de inmersión de la lengüeta (111) de electrodo positivo y la lengüeta (112) de electrodo negativo en el disolvente orgánico.
8. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de retirada de la capa aislante de electrodo positivo y la capa aislante de electrodo negativo comprende una etapa de pulverización de un disolvente orgánico sobre la lengüeta de electrodo positivo y la lengüeta de electrodo negativo.
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