ES3064947T3 - Cylindrical secondary battery comprising improved current collector plate, battery pack and vehicle including the same - Google Patents

Cylindrical secondary battery comprising improved current collector plate, battery pack and vehicle including the same

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ES3064947T3
ES3064947T3 ES22887715T ES22887715T ES3064947T3 ES 3064947 T3 ES3064947 T3 ES 3064947T3 ES 22887715 T ES22887715 T ES 22887715T ES 22887715 T ES22887715 T ES 22887715T ES 3064947 T3 ES3064947 T3 ES 3064947T3
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Duk-Hyun Ryu
Kwan-Hee Lee
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Abstract

Una batería secundaria cilíndrica según la presente invención corresponde a un conjunto de electrodos tipo rollo de gelatina que tiene una estructura en la que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo con forma de lámina y un separador interpuesto entre ellas están enrolladas en una dirección, y comprende: un conjunto de electrodos que comprende la placa de electrodo positivo que incluye una porción de electrodo positivo sin recubrimiento expuesta al exterior del separador en una porción de extremo de una superficie larga de la misma y la placa de electrodo negativo que incluye una porción de electrodo negativo sin recubrimiento expuesta al exterior del separador en una porción de extremo de una superficie larga de la misma; una placa colectora de corriente de electrodo positivo acoplada por la porción de electrodo positivo sin recubrimiento y una porción de soldadura de electrodo positivo; y una placa colectora de corriente de electrodo negativo acoplada por la porción de electrodo negativo sin recubrimiento y una porción de soldadura de electrodo negativo, donde un área de acoplamiento (S1) de la porción de electrodo positivo sin recubrimiento y la placa colectora de corriente de electrodo positivo es más pequeña que un área de acoplamiento (S2) de la porción de electrodo negativo sin recubrimiento y la placa colectora de corriente de electrodo negativo. Según la presente invención, al mejorar la placa colectora de corriente del electrodo positivo y la placa colectora de corriente del electrodo negativo, se puede asegurar el equilibrio cinético entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, se puede mejorar la densidad de energía y se puede fortalecer la fuerza de acoplamiento entre los componentes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Batería secundaria cilíndrica que comprende placa colectora de corriente mejorada, paquete de batería y vehículo que los incluye
[0003] Campo técnico
[0004] La presente exposición se refiere a una batería secundaria, y más particularmente, a una placa colectora de corriente y a una batería secundaria cilíndrica que la incluye. La presente exposición se refiere, además, a un paquete de batería, y a un vehículo que incluye la batería secundaria cilíndrica. La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0147346, presentada el 29 de octubre de 2021 y la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0187847, presentada el 24 de diciembre de 2021 en la República de Corea.
[0005] Antecedentes de la técnica
[0006] A medida que se desarrollan las tecnologías y aumenta la demanda de dispositivos móviles y vehículos eléctricos, la demanda de baterías secundarias como fuente de energía está creciendo rápidamente. La batería secundaria más utilizada actualmente es una batería de iones de litio, y se conocen baterías secundarias cilíndricas, prismáticas y de tipo bolsa. La batería secundaria cilíndrica se fabrica mediante la interposición de un separador, que es un aislante, entre una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo, enrollando el separador, la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo para formar un conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina, y la inserción del conjunto de electrodos en un contenedor metálico de batería. Cada placa de electrodo contiene una capa de material activo de recubrimiento sobre el colector de corriente.
[0007] En una batería secundaria de litio, la parte que presenta la mayor influencia sobre las características de carga/descarga, tales como la capacidad y la vida útil del ciclo, es el electrodo positivo y el electrodo negativo, en donde tiene lugar la reacción electroquímica. En particular, las características de carga y descarga se ven afectadas por la velocidad de reacción del electrodo positivo y del electrodo negativo en el proceso de movimiento de los iones de litio (Li<+>) a través de la solución electrolítica por la reacción redox en el electrodo. Por lo tanto, cuando se garantiza un equilibrio cinético en el que la velocidad de reacción entre el electrodo positivo y el electrodo negativo está equilibrada, se puede proceder con una carga rápida según lo deseado y se mejoran las características del ciclo. Por lo tanto, es necesario garantizar un equilibrio cinético entre el electrodo positivo y el electrodo negativo con el fin de facilitar la carga rápida y mejorar de esta manera las características del ciclo de la batería.
[0008] El equilibrio cinético se puede obtener haciendo que la velocidad del movimiento de los iones de litio en el electrodo positivo y el electrodo negativo sea similar. La velocidad de movimiento de los iones de litio depende principalmente de la resistencia debida a la capa de material activo de recubrimiento en la placa del electrodo. Esta resistencia se refiere a la resistencia que perturba la transferencia de carga de los iones de litio dentro y sobre la superficie de las partículas del material activo. La resistencia puede variar dependiendo del tipo de material que constituye la capa de material activo de la placa del electrodo, tal como un material activo, un aglutinante y un material conductor, y también puede variar dependiendo de la distribución del aglutinante y del material conductor sobre la superficie de la partícula de material activo.
[0009] En general, en la técnica actual, la velocidad de movimiento de los iones de litio se controla mediante el ajuste del denominado equilibrio químico, que controla la composición de la capa de material activo de recubrimiento de la placa del electrodo. Sin embargo, existe el problema de que el intervalo controlable de la velocidad de movimiento de los iones de litio es muy estrecho solo mediante la aplicación de dicho método de ajuste del equilibrio químico. Ello se debe a que el intervalo de composición de la capa de material activo utilizable en la batería secundaria de litio real está establecido en cierta medida. Si la velocidad de movimiento de los iones de litio debe controlarse dentro del límite de la capacidad de realización del proceso debido a la composición de la capa de material activo, solo es posible un ajuste en un intervalo relativamente estrecho. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar una tecnología capaz de controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio con un intervalo más significativo que el control de la velocidad de movimiento de los iones de litio mediante el ajuste del equilibrio químico.
[0010] Por otro lado, en la técnica relacionada, un terminal de colector de corriente en forma de tira está conectado a una porción no recubierta, que es una zona en la que no se ha aplicado un recubrimiento con una capa de material activo, en una placa de electrodo, y el terminal de colector de corriente se utiliza para conectar eléctricamente el conjunto de electrodos y un terminal de electrodo expuesto externamente. A modo de referencia, el terminal de electrodo positivo es una placa de tapa de un cuerpo de sellado que sella la abertura del contenedor metálico de la batería, y el terminal de electrodo negativo es el contenedor metálico de la batería. Sin embargo, de acuerdo con la batería secundaria cilíndrica convencional que presenta dicha estructura, la corriente se concentra en la pestaña del colector de corriente, por lo que existen los problemas de que la resistencia es alta, se genera calor y la eficiencia de la recolección de corriente no es buena.
[0011] Para baterías secundarias cilíndricas pequeñas con un factor de forma de 18650 o 21700, la resistencia y el calor no son un problema importante. Sin embargo, al incrementar el factor de forma para aplicar la batería secundaria cilíndrica a un vehículo eléctrico, puede aparecer el problema de que la batería secundaria cilíndrica se incendie al generarse mucho calor en torno a la pestaña del colector de corriente durante el proceso de carga rápida. Para resolver este problema, se ha diseñado una porción no recubierta de electrodo positivo y una porción no recubierta de electrodo negativo para que estén posicionadas en la parte superior e inferior, respectivamente del conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina, y la placa colectora de corriente se suelda directamente en la porción no recubierta para mejorar la eficiencia de recolección de corriente. Se puede utilizar una batería secundaria cilíndrica que presente una estructura con una eficiencia de recolección de corriente mejorada (la denominada batería secundaria cilíndrica sin pestañas). En la batería secundaria cilíndrica sin pestañas, debido a que la región de soldadura de la porción no recubierta y la placa colectora de corriente constituyen un camino de corriente, la placa colectora de corriente es un componente muy importante a gestionar. La placa colectora de corriente necesita maximizar la superficie de contacto con la parte no recubierta en la medida de lo posible, minimizando de esta manera la resistencia generada en la parte de conexión entre los componentes.
[0012] Sin embargo, en la técnica anterior, debido a que el enfoque ha estado centrado en minimizar la resistencia, no se han considerado en absoluto las características individuales de la soldadura de la placa colectora de corriente de electrodo positivo con la porción no recubierta del electrodo positivo ni la soldadura de la placa colectora de corriente de electrodo negativo con la porción no recubierta del electrodo negativo, y se han aplicado como si fueran vagamente idénticas o similares entre sí, por lo que existe un límite en el rendimiento que puede alcanzarse en una batería secundaria.
[0013] El documento WO 2020 / 045375 A1 describe un dispositivo electroquímico que está provisto de un electrodo positivo que está provisto de un núcleo de electrodo positivo y una capa de material de electrodo positivo; un electrodo negativo que está provisto de un elemento de núcleo de electrodo negativo y una capa de material de electrodo negativo, un separador, un electrolito no acuoso, una placa colectora de electrodo positivo que está conectada eléctricamente al elemento de núcleo de electrodo positivo, y una placa colectora de electrodo negativo que está conectada eléctricamente al elemento de núcleo de electrodo negativo. Este dispositivo electroquímico está configurado de manera que: el electrodo positivo, el electrodo negativo y el separador constituyen un cuerpo enrollado en forma de columna; una parte expuesta del elemento de núcleo del electrodo positivo está presente a lo largo de un borde del elemento de núcleo del electrodo positivo en la dirección longitudinal; una parte expuesta del elemento de núcleo del electrodo negativo está presente a lo largo de un borde del núcleo del electrodo negativo en la dirección longitudinal; la parte expuesta del elemento de núcleo del electrodo positivo sobresale de una cara terminal del cuerpo enrollado y está soldada a la placa colectora del electrodo positivo; la parte expuesta del elemento de núcleo del electrodo negativo sobresale de la otra cara terminal del cuerpo enrollado y está soldada a la placa colectora del electrodo negativo, y el grosor del elemento de núcleo del electrodo positivo es mayor que el grosor del elemento de núcleo del electrodo negativo.
[0014] El documento US 2016 / 343518 A1 describe un condensador. Un elemento colector de corriente negativa presenta una hendidura formada para extenderse a lo largo de una porción sobresaliente y un cuerpo del elemento colector de corriente negativa (primera porción de soldadura) y para penetrar en la porción sobresaliente y el cuerpo del elemento colector de corriente negativa en la dirección del grosor. La hendidura pasa a través del centro de la porción sobresaliente y se extiende completamente a través de la porción sobresaliente de manera que ambos extremos de la hendidura alcanzan el cuerpo del elemento colector de corriente negativa.
[0015] Exposición
[0016] Problema técnico
[0017] Un objetivo de la presente exposición es controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio en mayor medida que con la tecnología para controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio mediante ajuste del equilibrio químico del electrodo positivo y el electrodo negativo, tal como se ha descrito anteriormente.
[0018] Otro objetivo de la presente exposición es mejorar el rendimiento de una batería secundaria cilíndrica mediante la mejora de la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo en una batería secundaria cilíndrica sin pestañas.
[0019] De acuerdo con lo anterior, el problema que se debe resolver mediante la presente exposición es proporcionar una batería secundaria cilíndrica que incluya una placa colectora de corriente mejorada.
[0020] Otro problema que debe resolverse mediante la presente exposición es proporcionar un paquete de batería y un vehículo que incluya una batería secundaria de este tipo.
[0021] Los objetivos a resolver mediante la presente exposición no están limitados a los objetos mencionados anteriormente, y otros objetos no mencionados serán claramente entendidos por el experto habitual en la materia a la que se refiere la presente exposición a partir de la descripción siguiente.
[0022] Solución técnica
[0023] La presente invención se define de acuerdo con la materia objeto de la reivindicación o reivindicaciones independientes adjuntas. Se proporcionan realizaciones particulares mediante las características adicionales de las reivindicaciones dependientes adjuntas. Los inventores han llegado a la presente exposición al encontrar que es posible no solo garantizar el equilibrio cinético entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, sino también mejorar la densidad de energía y fortalecer la fuerza de acoplamiento entre componentes mediante la mejora de la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo de una batería secundaria cilíndrica.
[0024] Una batería secundaria cilíndrica según la presente exposición, destinada a resolver el objetivo mencionado, comprende un conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina que presentan una estructura en la que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo de forma laminar y un separador interpuesto entre ellas se enrollan en una misma dirección, en donde la placa de electrodo positivo incluye una porción no recubierta del electrodo positivo expuesta al exterior del separador en un extremo lateral largo, en donde la placa de electrodo negativo incluye una porción no recubierta del electrodo negativo expuesta al exterior del separador en un extremo lateral largo; una placa colectora de corriente de electrodo positivo acoplada a la porción no recubierta del electrodo positivo mediante una porción de soldadura del electrodo positivo, y una placa colectora de corriente de electrodo negativo acoplada a la porción no recubierta del electrodo negativo mediante una porción de soldadura del electrodo negativo, en donde la área de acoplamiento (S1) entre la porción no recubierta del electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo positivo es menor que la área de acoplamiento (S2) entre la porción no recubierta del electrodo negativo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo.
[0025] En un aspecto, el número de las porciones de soldadura del electrodo negativo puede ser mayor que el número de porciones de soldadura del electrodo positivo.
[0026] En este momento, la porción de soldadura del electrodo positivo y la porción de soldadura del electrodo negativo pueden formarse para extenderse a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos.
[0027] En otro aspecto, la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede cubrir la parte superior del conjunto de electrodos, y la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede cubrir la parte inferior del conjunto de electrodos.
[0028] En este caso, la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede incluir por lo menos una tira que se extiende a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos desde el centro de la placa colectora de corriente de electrodo positivo, la porción de soldadura del electrodo positivo puede formarse sobre la tira de la placa colectora de corriente de electrodo positivo, la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede incluir por lo menos una tira que se extiende a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos desde el centro de la placa colectora de corriente de electrodo negativo, y la porción de soldadura del electrodo negativo puede formarse sobre la tira de la placa colectora de corriente de electrodo negativo.
[0029] En otro aspecto, la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede incluir dos o más tiras dispuestas a intervalos iguales, y la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede incluir dos o más tiras dispuestas a intervalos iguales.
[0030] En otro aspecto, el número de tiras de la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede ser menor que el número de tiras de la placa colectora de corriente de electrodo negativo. Por ejemplo, cuando el número de tiras de la placa colectora de corriente de electrodo negativo es M, el número de tiras de la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede ser de 1 a M-1 (M es un número natural igual o mayor que 2). Por ejemplo, el número de tiras de la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede ser tres, y el número de tiras de la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede ser cuatro.
[0031] La proporción (S1/S2) de la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta del electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta del electrodo negativo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede estar comprendida en el intervalo de 1/M a (M-1)/M (M es un número natural mayor o igual que 2).
[0032] A modo de otro ejemplo, el número de porciones de soldadura del electrodo positivo puede ser menor que el número de porciones de soldadura del electrodo negativo.
[0033] A modo de otro ejemplo, el número de porciones de soldadura del electrodo positivo puede ser igual al número de porciones de soldadura del electrodo negativo, y la superficie de una porción de soldadura del electrodo positivo puede ser menor que la superficie de una porción de soldadura del electrodo negativo.
[0034] La placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo pueden presentar la misma forma de contorno que la parte superior e inferior del conjunto de electrodos, respectivamente.
[0035] En una realización, la batería secundaria cilíndrica puede comprender, además, un contenedor metálico de batería configurado para alojar el conjunto de electrodos a través de una porción abierta formada en una cara y conectado eléctricamente a la porción no recubierta del electrodo negativo; una placa de tapa configurada para sellar la porción abierta del contenedor metálico de batería, y un terminal de remache instalado de forma que está aislado de un orificio pasante formado en el centro de una porción cerrada situada en la cara opuesta a la porción abierta del contenedor metálico de batería y conectado eléctricamente a la porción no recubierta del electrodo positivo.
[0036] Preferentemente, la placa de tapa no debe estar conectada al conjunto de electrodos para no presentar ninguna polaridad.
[0037] En una realización, la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede incluir una porción de borde; una porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo configurada para extenderse hacia adentro desde la porción de borde y acoplada a la porción no recubierta del electrodo positivo mediante la porción de soldadura del electrodo positivo, y una porción de acoplamiento de terminal situada a una distancia de la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo, y el terminal de remache puede estar acoplado a la porción de acoplamiento de terminal. Preferentemente, la batería secundaria cilíndrica puede incluir, además, un aislante interpuesto entre la porción cerrada y la placa colectora de corriente de electrodo positivo, y el terminal de remache puede estar acoplado a la porción de acoplamiento de terminal a través del aislante.
[0038] En un aspecto, la porción de borde puede presentar la forma de un borde cuya superficie interna está por lo menos parcialmente vacía.
[0039] Preferentemente, la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo y la porción de acoplamiento de terminal pueden estar conectadas eléctricamente por la porción de borde.
[0040] Además, la porción de acoplamiento de terminal puede estar situada en una porción central de un espacio interior de la porción de borde.
[0041] Preferentemente, se puede incluir una pluralidad de las porciones de acoplamiento de pestaña de electrodo positivo. En este caso, la pluralidad de porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo pueden disponerse a intervalos iguales a lo largo de una dirección circunferencial.
[0042] Además, la pluralidad de porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo pueden presentar la misma longitud extendida.
[0043] Además, la porción de acoplamiento de terminal puede estar dispuesta para estar circundada por la pluralidad de porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo.
[0044] En una realización, el conjunto de electrodos puede incluir una cavidad en una porción central de enrollado de la misma, y la porción de acoplamiento de terminal está dispuesto en una localización correspondiente a la cavidad. Preferentemente, por lo menos una zona parcial de la porción no recubierta del electrodo positivo puede dividirse en una pluralidad de segmentos, y la pluralidad de segmentos puede doblarse a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos.
[0045] Preferentemente, la pluralidad de segmentos pueden estar superpuestos en múltiples capas a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos.
[0046] En un aspecto, la placa colectora de corriente de electrodo positivo puede incluir una porción de borde; una porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo que se extiende hacia el interior desde la porción de borde y acoplada con la porción no recubierta del electrodo positivo mediante la porción de soldadura del electrodo positivo, y una porción de acoplamiento de terminal situada para estar separada de la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo, y la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo puede estar acoplada a una zona en la que la pluralidad de segmentos están superpuestos en múltiples capas.
[0047] En una realización, el contenedor metálico de la batería puede incluir una parte de rebordeado formada en un extremo adyacente a la porción abierta y ajustada por presión hacia adentro, y la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede incluir una porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo acoplada a la porción no recubierta del electrodo negativo mediante la porción de soldadura del electrodo negativo, y una porción de acoplamiento de contenedor metálico eléctricamente acoplada a la parte de rebordeado.
[0048] La porción de acoplamiento del contenedor metálico puede extenderse desde la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo.
[0049] A modo de otro ejemplo, la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo y la porción de acoplamiento del contenedor metálico pueden estar conectadas indirectamente a través de una porción central de la placa colectora de corriente de electrodo negativo y puede que no estén conectadas directamente entre sí.
[0050] La porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo puede presentar por lo menos un orificio de inyección. En otro aspecto, la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede incluir un orificio circular en la placa colectora de corriente de electrodo negativo en una porción central de la placa colectora de corriente de electrodo negativo.
[0051] El conjunto de electrodos puede incluir una cavidad en una porción central de enrollado de la misma, y el diámetro del orificio del colector de corriente de electrodo negativo puede ser igual o mayor que el diámetro de la cavidad.
[0052] Preferentemente, la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede presentar una estructura de pata en la que la porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento del contenedor metálico conectadas entre sí se extienden a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos.
[0053] Se puede incluir una pluralidad de las estructuras de pata.
[0054] Preferentemente, se puede incluir una pluralidad de las porciones de acoplamiento de contenedor metálico, y la pluralidad de porciones de acoplamiento de contenedor metálico pueden estar conectadas entre sí formadas de manera integral.
[0055] En una realización de la presente exposición, por lo menos una zona parcial de la porción no recubierta del electrodo negativo puede estar dividida en una pluralidad de segmentos, y la pluralidad de segmentos puede estar doblada a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos.
[0056] Preferentemente, la pluralidad de segmentos pueden estar superpuestos en múltiples capas a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos.
[0057] Preferentemente, la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede incluir una porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo acoplada a la porción no recubierta del electrodo negativo por la porción de soldadura del electrodo negativo, y una porción de acoplamiento de contenedor metálico acoplada eléctricamente a la parte de rebordeado, y la porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo puede estar acoplada a una zona en la que la pluralidad de segmentos están superpuestos en múltiples capas.
[0058] En una realización de la presente exposición, la porción de soldadura del electrodo positivo puede estar formada en cada porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo, la porción de soldadura del electrodo negativo puede estar formada en cada porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo, y el número de las porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo puede ser menor que el número de porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo.
[0059] Preferentemente, la porción de soldadura del electrodo positivo y la porción de soldadura del electrodo negativo pueden estar formadas para extenderse a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos.
[0060] A modo de otro ejemplo, la porción de soldadura del electrodo positivo puede estar formada en cada porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo, la porción de soldadura del electrodo negativo puede estar formada en cada porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo, y el número de porciones de soldadura del electrodo positivo puede ser menor que el número de porciones de soldadura del electrodo negativo.
[0061] A modo de otro ejemplo, la porción de soldadura del electrodo positivo puede estar formada en cada porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo, la porción de soldadura del electrodo negativo puede estar formada en cada porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo, el número de porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo puede ser igual al número de porciones de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo, y la superficie de una porción de soldadura del electrodo positivo puede ser menor que la superficie de una porción de soldadura del electrodo negativo.
[0062] En otro aspecto, la batería puede incluir, además, una parte de engaste formada en un lateral hacia la porción abierta más que la parte de rebordeado y que se extiende y se dobla hacia la porción abierta.
[0063] Preferentemente, la porción de acoplamiento del contenedor metálico puede ser comprimida y fijada por la parte de engaste.
[0064] Preferentemente, la porción de acoplamiento del contenedor metálico puede incluir una porción de contacto unida a la parte de rebordeado mediante soldadura, y una porción de conexión configurada para conectar la porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo a la porción de contacto.
[0065] Preferentemente, la porción de contacto puede estar acoplada a la parte de rebordeado mediante soldadura.
[0066] Preferentemente, la porción de contacto puede presentar una forma de arco que se extiende en una dirección circunferencial a lo largo de la parte de rebordeado del contenedor metálico de la batería.
[0067] En otro aspecto, la batería secundaria cilíndrica puede comprender, además, una junta de sellado entre el contenedor metálico de la batería y la placa de tapa, y la porción de contacto puede estar interpuesta entre la junta de sellado y la parte de rebordeado.
[0068] En un ejemplo, en la placa colectora de corriente de electrodo positivo, la porción de borde, la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo positivo y la porción de acoplamiento del terminal pueden estar todas en el mismo plano. En otro ejemplo, en la placa colectora de corriente del electrodo negativo, la porción de acoplamiento de pestaña del electrodo negativo y la porción de acoplamiento del contenedor metálico pueden no estar en el mismo plano.
[0069] La presente exposición proporciona un paquete de batería que comprende por lo menos una batería secundaria cilíndrica y un vehículo que comprende por lo menos un paquete de batería.
[0070] Efectos ventajosos
[0071] Según un aspecto de la presente exposición, mediante la fabricación de la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta del electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo positivo para que sea más pequeña que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta del electrodo negativo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo, se puede controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio. No es necesario ajustar el equilibrio químico entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y sin ajustar el equilibrio químico entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, es posible controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio en mayor medida que con el método de ajuste del equilibrio químico. Es posible proporcionar una batería secundaria cilíndrica que puede controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio, que resulte fácil de cargar rápidamente y que presente excelentes características de ciclo, dentro del límite de la capacidad de realización del proceso debido a la composición de la capa de material activo, es decir, manteniendo la ventana de proceso existente.
[0072] La batería secundaria cilíndrica según la presente exposición resulta muy adecuada para una batería de gran tamaño que presenta un factor de forma incrementado. Está diseñado de manera que la porción no recubierta del electrodo positivo y la porción no recubierta del electrodo negativo se encuentren en la parte superior e inferior, respectivamente, del conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina, y una placa colectora de corriente de electrodo positivo está soldada a la porción no recubierta del electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo está soldada a la porción no recubierta del electrodo negativo para fabricar una batería secundaria cilíndrica que presenta una estructura con una eficiencia de recolección de corriente mejorada, o una denominada batería secundaria cilíndrica sin pestañas. Según la presente exposición, mediante la utilización de la porción no recubierta que sobresale de las porciones superior e inferior del conjunto de electrodos como pestaña de electrodo, es posible reducir la resistencia interna de la batería secundaria e incrementar la densidad de energía.
[0073] Cuando la batería secundaria cilíndrica se aplica a un dispositivo, tal como un vehículo, pueden incidir frecuentemente impactos externos y vibraciones durante el transcurso de su uso, lo que puede causar daños en una porción de acoplamiento de conexión eléctrica entre componentes. Estos daños en la porción de acoplamiento provocan defectos en el producto. Alternativamente, cuando la porción de acoplamiento de conexión eléctrica está dañada, si la conexión eléctrica no está completamente cortada pero la región de soldadura está parcialmente dañada, se puede reducir la área de acoplamiento entre los componentes, lo que puede provocar una generación excesiva de calor o la deformación de forma de componentes debido a un aumento de la resistencia, provocando cortocircuitos internos. Según otro aspecto de la presente exposición, se proporciona una batería secundaria cilíndrica que incluye una placa colectora de corriente de electrodo positivo que presenta una estructura que puede evitar que la fuerza se concentre en una porción de acoplamiento entre componentes, incluso cuando incide un impacto externo y/o vibraciones durante el uso, por lo que se mejora el rendimiento mecánico y eléctrico de la batería secundaria.
[0074] Según otro aspecto de la presente exposición, se proporciona una batería secundaria cilíndrica que incluye una placa colectora de corriente de electrodo negativo que presenta una estructura adecuada para un conjunto de electrodos que presenta una estructura de baja resistencia. Esta placa colectora de corriente de electrodo negativo no solo presenta una estructura capaz de mejorar la fuerza de acoplamiento de la porción de acoplamiento con el contenedor metálico de la batería, sino que también mejora la densidad de energía de la batería secundaria cilíndrica. De acuerdo con lo anterior, se mejora el rendimiento mecánico y eléctrico de la batería secundaria cilíndrica.
[0075] Descripción de los dibujos
[0077] Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferente de la presente exposición y, junto con la exposición a continuación, sirven para proporcionar una comprensión adicional de las características técnicas de la presente exposición, y, de esta manera, la presente exposición no se interpreta como limitada a los dibujos.
[0079] La FIG.1 es una vista para explicar un conjunto de electrodos que puede estar incluido en una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente exposición.
[0080] La FIG.2 es un diagrama esquemático de una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente exposición.
[0081] La FIG.3 es una vista que muestra una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según un ejemplo comparativo.
[0082] La FIG.4 es un diagrama que muestra una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según una realización de la presente exposición.
[0083] Las FIGS.5 a 9 muestran una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según otra realización de la presente exposición.
[0084] La FIG.10 es una vista en perspectiva de una batería secundaria cilíndrica según otra realización de la presente exposición.
[0085] La FIG.11 es una vista longitudinal de una sección transversal de la batería secundaria cilíndrica de la FIG.10. La FIG.12 es una vista para explicar un conjunto de electrodos que puede estar incluido en una batería secundaria cilíndrica según otra realización de la presente exposición.
[0086] La FIG.13 es una vista longitudinal de una sección transversal de una batería secundaria cilíndrica que incluye el conjunto de electrodos de la FIG.12.
[0087] Las FIGS.14 a 17 muestran diversos tipos de placas colectoras de corriente del electrodo positivo.
[0088] Las FIGS.18 a 25 muestran diversos tipos de placas colectoras de corriente del electrodo negativo.
[0089] La FIG.26 es un diagrama esquemático que muestra un paquete de batería según una realización de la presente exposición.
[0090] La FIG.27 es un diagrama que muestra un vehículo según una realización de la presente exposición.
[0092] Mejor modo
[0094] A continuación en el presente documento se describirán en detalle realizaciones preferentes de la presente exposición en referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o expresiones utilizados en la especificación y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente exposición sobre la base del principio de que se permite al inventor definir los términos adecuadamente para una explicación óptima.
[0096] Por lo tanto, la descripción proporcionada en el presente documento y las ilustraciones en los dibujos son solo algunas realizaciones preferentes de la presente exposición, y no pretenden describir completamente las características técnicas de la misma, por lo que debe entenderse que se podrían realizar otros equivalentes y modificaciones en el momento de presentar la solicitud de patente.
[0098] Además, con el fin de ayudar a la comprensión de la presente exposición, los dibujos adjuntos no están dibujados a escala, sino que pueden estar exageradas las dimensiones de algunos componentes. Además, los mismos números de referencia pueden asignarse a los mismos componentes en diferentes realizaciones.
[0100] La FIG. 1 es una vista para explicar un conjunto de electrodos que puede estar incluido en una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente exposición.
[0102] En referencia a la FIG. 1, el conjunto de electrodos 10 es un conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina que presenta una estructura en la que una placa de electrodo positivo 12 y una placa de electrodo negativo 14 y un separador 16 interpuesto entre ellas están enrollados en una dirección. El conjunto de electrodos 10 puede fabricarse mediante enrollado de una pila formada mediante el apilado secuencial de la placa 12 del electrodo positivo, el separador 16, la placa 14 del electrodo negativo y el separador 16 por lo menos una vez en referencia al centro de enrollado C. Una vez completado el enrollado, el conjunto de electrodos 10 presenta una forma aproximadamente cilíndrica. Vista desde la parte superior o inferior del conjunto de electrodos 10, la forma del contorno del conjunto de electrodos 10 es circular.
[0104] La placa 12 del electrodo positivo presenta una estructura en la que una capa de material activo 12b del electrodo positivo está recubierta en una cara o en ambas caras de un colector de corriente del electrodo positivo en forma de lámina que presenta un lado largo y un lado corto, e incluye una porción no recubierta 12a del electrodo positivo en un extremo de lado largo a lo largo de la dirección de enrollado X. La porción no recubierta 12a del electrodo positivo puede formarse de manera continua a lo largo de un extremo de la placa 12 del electrodo positivo. La placa del electrodo negativo 14 también presenta una estructura en la que una capa de material activo 14b del electrodo negativo recubre una o ambas caras de un colector de corriente de electrodo negativo en forma de lámina que presenta un lado largo y un lado corto, e incluye una porción no recubierta de electrodo negativo 14a que no está recubierta con un material activo en un lado largo a lo largo de la dirección de enrollado X. La porción no recubierta de electrodo negativo 14a también estar formada de manera continua a lo largo de un extremo de la placa del electrodo negativo 14. El colector de corriente puede seleccionarse adecuadamente de acuerdo con la polaridad de la placa de electrodo, y se pueden utilizar como material aluminio, cobre, níquel o acero inoxidable, aunque sin limitarse necesariamente a ellos, y se pueden adoptar metales y aleaciones metálicas utilizados habitualmente como materiales de un colector de corriente. Por ejemplo, el colector de corriente del electrodo positivo puede ser de aluminio o una aleación de aluminio, y el colector de corriente del electrodo negativo puede ser de cobre o una aleación de cobre.
[0105] En la presente exposición, el material activo del electrodo positivo de recubrimiento del colector de corriente del electrodo positivo y el material activo del electrodo negativo de recubrimiento del colector de corriente del electrodo negativo pueden ser de cualquier tipo de material activo, siempre que el material activo sea bien conocido de la técnica. En un ejemplo, el material activo del electrodo positivo puede incluir un compuesto de metal alcalino expresado mediante la fórmula química general A[A<x>M<y>]O<2+z>(A incluye por lo menos un elemento seleccionado de Li, Na y K; M incluye por lo menos un elemento seleccionado de Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru y Cr; x≥0, 1≤x+y≤2, -0,1≤z≤2; y los coeficientes estequiométricos «x», «y» y «z» se seleccionan de modo que el compuesto mantenga la neutralidad eléctrica).
[0106] Preferentemente, el material activo del electrodo positivo contiene óxido de metal de transición de litio. El óxido de metal de transición de litio puede contener óxidos de litio basados en níquel-cobalto-manganeso, entre los cuales puede incluirse un óxido de litio basado en níquel-cobalto-manganeso de alta concentración que presente un alto contenido de níquel.
[0107] En otra realización, el material activo del electrodo positivo puede ser un compuesto de metal alcalino xLiM<1>O<2>(1-x)Li<2>M<2>O<3>(M<1>incluye por lo menos un elemento con un estado de oxidación medio de 3; M<2>incluye por lo menos un elemento con un estado de oxidación medio de 4; y 0≤x≤1) descrito en las patentes US n.º 6.677.082, n.º 6.680.143, etc.
[0108] En otro ejemplo, el material activo del electrodo positivo puede ser un fosfato de metal y litio expresado mediante la fórmula química general Li<a>M<1>x
Fe<1-x>M<2>y
P<1-y>M<3>z
O<4-z>(M<1>incluye por lo menos un elemento seleccionado de Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Mg y Al; M<2>incluye por lo menos un elemento seleccionado de Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V y S; M<3>incluye un elemento halógeno que opcionalmente contiene F; 0<a≤2, 0≤x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1; los coeficientes estequiométricos «a», «x», «y» y «z» se seleccionan de manera que el compuesto mantenga la neutralidad eléctrica), o Li<3>M<2>(PO<4>)<3>(M incluye por lo menos un elemento seleccionado de Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Mg y Al).
[0109] Preferentemente, el material activo del electrodo positivo puede incluir partículas primarias y/o partículas secundarias en las que las partículas primarias están agregadas.
[0110] En un ejemplo, el material activo del electrodo negativo puede utilizar un material de carbono, metal de litio o compuestos de metal de litio, silicio o compuestos de silicio, estaño o compuestos de estaño, etc. También pueden utilizarse óxidos metálicos, tales como TiO<2>o SnO<2>, que presentan un potencial inferior a 2 V como material activo del electrodo negativo. Como el material de carbono, se puede utilizar un carbono de baja cristalinidad y/o un carbono de alta cristalinidad.
[0111] El separador 16 puede incluir una película polimérica porosa, por ejemplo, fabricada con un polímero a base de poliolefina, tal como un homopolímero de etileno, un homopolímero de propileno, un copolímero de etileno/buteno, un copolímero de etileno/hexeno o un copolímero de etileno/metacrilato, ya sea en una estructura única o apilada de los mismos. En otro ejemplo, el separador 16 puede ser un tejido no tejido poroso común, por ejemplo, un tejido no tejido fabricado en fibra de vidrio de alto punto de fusión o fibra de tereftalato de polietileno.
[0112] Por lo menos una superficie del separador 16 puede incluir una capa de recubrimiento de partículas inorgánicas. En caso contrario, el separador 16 en sí puede fabricarse como una capa de recubrimiento de partículas inorgánicas. Las partículas inorgánicas incluidas en la capa de recubrimiento pueden estar acopladas con un aglutinante para que exista un volumen intersticial entre partículas adyacentes.
[0113] Las partículas inorgánicas pueden incluir un material inorgánico que presente una constante dieléctrica de 5 o mayor. A modo de ejemplo no limitativo, las partículas inorgánicas pueden incluir por lo menos un material seleccionado del grupo que consiste en Pb(Zr,Ti)O<3>(PZT), Pb<1-x>La<x>Zr<1-y>Ti<y>O<3>(PLZT), PB(Mg<3>Nb<2/3>)O<3>-PbTiO<3>(PMN-PT), BaTiO<3>, hafnia (HfO<2>), SrTiO<3>, TiO<2>, Al<2>O<3>, ZrO<2>, SnO<2>, CeO<2>, MgO, CaO, ZnO y Y<2>O<3>.
[0114] Se puede formar adicionalmente una capa de recubrimiento aislante 18 en el límite entre las capas de material activo 12b, 14b y las porciones no recubiertas 12a, 14a. Por lo menos una parte de la capa de recubrimiento aislante 18 puede estar formada para superponerse con el límite entre las capas de material activo 12b, 14b y las porciones no recubiertas 12a, 14a. La capa de recubrimiento aislante 18 puede incluir una resina polimérica y puede incluir un relleno inorgánico, tal como Al<2>O<3>. El contacto eléctrico entre la placa de electrodo positivo 12 y la placa de electrodo negativo 14 puede impedirse eficazmente mediante la capa de recubrimiento aislante 18. La capa de recubrimiento aislante 18 puede omitirse. La capa de recubrimiento aislante 18 puede desempeñar un papel de soporte mecánico de las porciones no recubiertas 12a, 14a desde el lateral, de modo que no se doblen excesivamente hacia el separador 16 al doblar las porciones no recubiertas 12a, 14a.
[0115] Las porciones no recubiertas 12a, 14a están dispuestas en direcciones opuestas entre sí. Además, cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a está expuesta al exterior del separador 16. En el conjunto de electrodos 10, por lo menos una parte de la porción no recubierta 12a del electrodo positivo puede utilizarse como una pestaña de electrodo positivo, y por lo menos una parte de la porción no recubierta 14a del electrodo negativo puede utilizarse como una pestaña de electrodo negativo.
[0116] La FIG. 2 es un diagrama esquemático de una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente exposición.
[0117] En referencia a la FIG. 2, la batería secundaria cilíndrica 20 puede incluir el conjunto de electrodos 10 descrito en referencia a la FIG. 1. La batería secundaria cilíndrica 20 incluye, además, una placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y una placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo. Pueden alojarse junto con la solución electrolítica en un contenedor metálico de batería (no mostrado), que es una carcasa externa.
[0118] El electrolito puede ser una sal que presente una estructura tal como A<+>B-. En este caso, A<+>incluye un catión de metal alcalino, tal como Li<+>, Na<+>o K<+>o una combinación de los mismos. Además, B<->incluye por lo menos un anión seleccionado del grupo que consiste en F-, Cl-, Br-, I-, NO<3>-, N(CN)<2>-, BF<4>-, ClO<4>-, AlO<4>-, AlCl<4>-, PF<6>-, SbF<6>-, AsF<6>-, BF<2>C<2>O<4>-, BC<4>O<8>-, (CF<3>)<2>PF<4>-, (CF<3>)<3>PF<3>-, (CF<3>)<4>PF<2>-, (CF<3>)<5>PF-, (CF<3>)<6>P-, CF<3>SO<3>-, C<4>F<9>SO<3>-, CF<3>CF<2>SO<3>-, (CF<3>SO<2>)<2>N-, (FSO<2>)<2>N-, CF<3>CF<2>(CF<3>)<2>CO-, (CF<3>SO<2>)<2>CH-, (SF<5>)<3>C-, (CF<3>SO<2>)<3>C-, CF<3>(CF<2>)<7>SO<3>-, CF<3>CO<2>-, CH<3>CO<2>-, SCN<->y (CF<3>CF<2>SO<2>)<2>N-.
[0119] El electrolito también puede disolverse en un solvente orgánico y utilizarse como una solución electrolítica. El solvente orgánico puede utilizar carbonato de propileno (PC), carbonato de etileno (EC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dipropilo (DPC), dimetilsulfóxido, acetonitrilo, dimetoxietano, dietoxietano, tetrahidrofurano, N-metil-2-pirrolidona (NMP), carbonato de etilmetilo (EMC), γ-butirolactona, o una mezcla de los mismos (todas las siglas son en inglés).
[0120] En el conjunto de electrodos 10 de la FIG.1, una pestaña de colector de corriente separada no está acoplada a cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a, y se utiliza por sí misma como pestaña de electrodo. El conjunto de electrodos 10 incluye la porción no recubierta de electrodo positivo 12a en la parte superior del conjunto de electrodos 10, e incluye la porción no recubierta de electrodo negativo 14a en el fondo del conjunto de electrodos 10. En otras palabras, la porción no recubierta 12a del electrodo positivo se proporciona en la parte superior del conjunto de electrodos 10 en la dirección de la altura (paralela al eje Z), y la porción no recubierta 14a del electrodo negativo se proporciona en la porción inferior del conjunto de electrodos 10 en la dirección de la altura.
[0121] Tal como se muestra en la FIG.2, la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo cubre la parte superior del conjunto de electrodos 10, y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo cubre el fondo del conjunto de electrodos 10, y pueden ser alojados en el contenedor metálico de la batería, no mostrado. La placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo pueden presentar la misma forma de contorno que la parte superior e inferior del conjunto de electrodos. Por ejemplo, la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo pueden presentar forma de disco. Evidentemente, la forma específica de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo, así como la localización en la batería, pueden ser diferentes de las que se muestran en los dibujos.
[0122] La placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo puede fabricarse en el mismo metal que el colector de corriente de electrodo positivo de la placa 12 del electrodo positivo del conjunto de electrodos 10, o puede fabricarse en un material que se suelde bien al colector de corriente de electrodo positivo. La placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo puede fabricarse en el mismo metal que el colector de corriente de electrodo negativo de la placa 14 del electrodo negativo del conjunto de electrodos 10, o puede fabricarse en un material que se suelde bien al colector de corriente de electrodo negativo. Por ejemplo, la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo puede fabricarse en aluminio, aleación de aluminio, acero, acero inoxidable, etc., y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo puede fabricarse en cobre, aleación de cobre, níquel, aleación de níquel, acero, acero inoxidable o un material compuesto de los mismos. Por ejemplo, la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo puede fabricarse en un metal revestido en el que se deposite níquel sobre cobre.
[0123] La placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo está acoplada a la porción no recubierta 12a del electrodo positivo del conjunto de electrodos 10. La placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo está acoplada a la porción no recubierta 14a del electrodo negativo del conjunto de electrodos 10. La porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo están acopladas directamente mediante soldadura. La porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo están acopladas directamente mediante soldadura. Se forma una porción de soldadura en cada región de soldadura. La presente exposición no se encuentra limitada por el tipo de soldadura de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo, la posición de soldadura de la porción no recubierta 12a del electrodo positivo, el tipo de soldadura de la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo y la posición de soldadura de la porción no recubierta 14a del electrodo negativo. Como método de soldadura, por ejemplo, la soldadura láser, la soldadura por resistencia, la soldadura por ultrasonidos, etc. son posibles, aunque el método de soldadura no se encuentra limitada a ellos.
[0125] Cada placa colectora de corriente 22, 24 induce la corriente generada en cada placa de electrodo 12, 14 del conjunto de electrodos 10 a cada terminal de electrodo. Cada una de las placas colectoras de corriente 22, 24 es un componente conectado para extraer una corriente de cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a, que son los extremos de las placas de electrodo 12, 14, respectivamente. Para soldar cada una de las placas colectoras de corriente 22, 24 y cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a, cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a que forman el extremo del conjunto de electrodos 10 enrollado en forma de rollo de gelatina se dobla para aplanarla y hacer contacto en superficie con cada una de las placas colectoras de corriente 22, 24, y seguidamente puede llevarse a cabo la soldadura láser.
[0127] Preferentemente, cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a se dobla hacia el centro de enrollado C del conjunto de electrodos 10 tal como se muestra en la FIG. 2. El estado doblado de la porción no recubierta 12a del electrodo positivo se puede observar a través de la vista ampliada de la sección A. El estado doblado de la porción no recubierta 14a del electrodo negativo es similar a este. Después de doblar cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a, se acopla cada una de las placas colectoras de corriente 22, 24 a cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a, mediante soldadura. Debido a que la porción no recubierta 12a del electrodo positivo sirve de pestaña de electrodo positivo y la porción no recubierta 14a del electrodo negativo sirve como pestaña de electrodo negativo, y debido a que la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo están conectadas a terminales de electrodo externos, se forma un camino de corriente con una zona de sección transversal grande a lo largo de la dirección del eje de enrollado (ver la flecha) del conjunto de electrodos 10, por lo que puede reducirse la resistencia de la batería secundaria. Esta estructura resulta particularmente adecuada para baterías secundarias de alta potencia.
[0129] Debido a que cada una de las placas colectoras de corriente 22, 24 está conectada directamente a cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a mediante soldadura para extraer corriente, no es necesario un contacto de colector de corriente separado. Por lo tanto, el proceso de instalación de la pestaña del colector de corriente es innecesario, por lo que es posible mejorar la productividad. Además, debido a que el espacio para alojar la pestaña del colector de corriente puede reducirse, toda la batería secundaria se vuelve compacta y se mejora la utilización del espacio.
[0130] En este caso, es importante que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo sea menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo (S1<S2). El acoplamiento entre cada porción no recubierta y cada placa colectora de corriente se consigue mediante la porción de soldadura. La porción de soldadura se convierte en un camino de corriente desde la porción no recubierta hasta la placa colectora de corriente y desde la placa colectora de corriente hasta la porción no recubierta, y la superficie de la porción de soldadura, es decir, la zona de soldadura, corresponde a la área de acoplamiento o a la zona de contacto directo entre la placa colectora de corriente y la porción no recubierta. Cuanto mayor sea la área de acoplamiento, más amplio será el camino de la corriente, por lo que la resistencia se hará menor. Si la resistencia en el electrodo positivo se incrementa al hacer que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo sea más pequeña que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo, se puede conseguir el equilibrio cinético del electrodo positivo y del electrodo negativo.
[0132] Aunque se han ejemplificado diversos tipos de materiales activos anteriormente, dentro del abanico de tipos de material activo del electrodo positivo y del electrodo negativo generalmente utilizados, la velocidad de movimiento del litio iónico en el electrodo positivo tiende a ser más rápida que la velocidad de movimiento del litio iónico en el electrodo negativo. Cuando la velocidad de movimiento del ion de litio en cada electrodo es significativamente diferente, la reacción de la batería, tal como la carga y descarga, no puede ocurrir de manera fluida. Específicamente, en el caso de la carga, los iones de litio deben moverse del electrodo positivo al electrodo negativo. La velocidad de movimiento de los iones de litio es rápida en el electrodo positivo, pero la velocidad de movimiento de los iones de litio es lenta en el electrodo negativo. Si los iones de litio que se mueven desde el electrodo positivo no se mueven uniformemente y están estancados en el electrodo negativo, ocurren daños, tales como la precipitación de litio. En el caso de la carga rápida, es todavía peor. Por lo tanto, resulta deseable equilibrar la cinética del electrodo positivo y el electrodo negativo mediante la reducción deliberada de la velocidad de movimiento de los iones de litio en el electrodo positivo.
[0134] Evidentemente, el equilibrio cinético del electrodo positivo y del electrodo negativo se puede obtener mediante el incremento deliberado de la velocidad de movimiento de los iones de litio en el electrodo negativo. Sin embargo, este método es un método de equilibrio químico, tal como incrementar la porosidad del electrodo negativo para garantizar un gran espacio para el movimiento de los iones de litio, o incrementar el contenido del material conductor incluido en la capa activa del material del electrodo negativo. En el primer caso, debido a que se incrementa el grosor de la placa del electrodo negativo, no resulta preferente en términos de densidad de energía. En el último caso, debido a que hay un problema de incremento del coste, no resulta preferente en términos de aplicabilidad industrial. Por lo tanto, resulta preferente reducir la velocidad de movimiento de iones de litio en el electrodo positivo si se encuentra dentro de un intervalo aceptable en el margen del proceso. Un método convencional para reducir la velocidad de movimiento de los iones de litio en el electrodo positivo es un método de equilibrado químico, tal como reducir el contenido del material conductor incluido en la capa de material activo del electrodo positivo. Debido a que el intervalo de composición de la capa de material activo que se puede utilizar en una batería secundaria de litio real está establecido en cierta medida, hay un límite respecto a la medida en que se puede realizar un ajuste mediante este método de equilibrado químico.
[0135] La presente exposición no controla la velocidad de movimiento del ion litio mediante el ajuste de la resistencia a través de la composición del material activo del electrodo positivo y el material activo del electrodo negativo como el método de equilibrado químico, sino que, en cambio, ajusta la resistencia causada por la zona de acoplamiento entre la placa colectora de corriente y la porción no recubierta en cada electrodo para afectar a la velocidad de movimiento de los iones de litio en cada placa de electrodo. Específicamente, al hacer la área de acoplamiento S1 entre la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la porción no recubierta del electrodo positivo más pequeña que la área de acoplamiento S2 entre la placa colectora de corriente de electrodo negativo y la porción no recubierta del electrodo negativo, la resistencia en la placa colectora de corriente de electrodo positivo se incrementa más que la resistencia en la placa colectora de corriente de electrodo negativo. Durante la carga, los electrones deben moverse del electrodo positivo al electrodo negativo para que los iones de litio que se mueven del electrodo positivo puedan ser recibidos en el electrodo negativo. Al aumentar un poco la resistencia del electrodo positivo, es posible causar una especie de cuello de botella en el flujo de electrones que se mueven del electrodo positivo al electrodo negativo, reduciendo de esta manera la velocidad de movimiento de los iones de litio en el electrodo positivo.
[0137] A continuación en el presente documento, se describirán diversas realizaciones para implementar la relación S1<S2.
[0138] Primero, se explica un ejemplo comparativo en el que S1=S2 para ayudar a la comprensión. La FIG. 3 es una vista que muestra una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según un ejemplo comparativo.
[0140] En referencia a la FIG.3, la placa colectora de corriente 32 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 34 de electrodo negativo se muestran en forma de disco. En la FIG.3, la superficie de una porción de soldadura 32a del electrodo positivo formada entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo (FIG. 2) y la placa colectora de corriente 32 de electrodo positivo y la superficie de una porción de soldadura 34a del electrodo negativo formada entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo (FIG.2) y la placa colectora de corriente 34 de electrodo negativo son iguales entre sí, y el número de porciones de soldadura 32a del electrodo positivo y el número de porciones de soldadura 34a del electrodo negativo son iguales entre sí. Es decir, la zona (zona de soldadura o zona de acoplamiento) de la porción que está soldada a la porción no recubierta en cada placa colectora de corriente es la misma, sin discriminar entre la placa colectora de corriente 32 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 34 de electrodo negativo.
[0142] Por otro lado, la FIG.4 es un diagrama que muestra una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según una realización de la presente exposición.
[0144] En referencia a la FIG.4, la superficie de una porción de soldadura 22a del electrodo positivo formada entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo (FIG.2) y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la superficie de una porción de soldadura 24a del electrodo negativo formada entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo (FIG.2) y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo son iguales, y el número de porciones de soldadura 24a del electrodo negativo es mayor que el número de porciones de soldadura 22a del electrodo positivo. A modo de ejemplo, se ilustra el caso en que el número de porciones de soldadura 22a del electrodo positivo es tres y el número de porciones de soldadura del electrodo negativo 24a es cuatro. De esta manera, al hacer que las porciones de soldadura presenten la misma superficie y el ajuste del número de porciones de soldadura, la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo, así como la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo pueden presentar la relación de S1<S2.
[0146] En el ejemplo ilustrado, la porción de soldadura 22a del electrodo positivo y la porción de soldadura 24a del electrodo negativo pueden formarse para extenderse a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos 10. Cada porción de soldadura 22a, 24a puede incluir un cordón de soldadura. El tamaño y la forma de los cordones de soldadura que constituyen las porciones de soldadura 22a, 24a pueden ser diferentes. Por ejemplo, el cordón de soldadura puede presentar la forma de un solo círculo mediante soldadura por puntos. El cordón de soldadura puede presentar una forma en la que se superponen una pluralidad de formas circulares. Las formas circulares superpuestas pueden formar una línea continua, o una forma aproximadamente similar a un triángulo. La porción de soldadura incluye no solo el caso de que los cordones de soldadura se forman por separado de esta manera y que por lo tanto se distinguen entre sí, sino también el caso de que por lo menos algunos de los cordones de soldadura se superpongan formando una masa única. En el ejemplo mostrado en la FIG. 4, cada una de las porciones de soldadura 22a, 24a presenta una forma de línea continua como ejemplo, pero no se excluye el caso de que formas circulares simples se intercalen y se extiendan de manera discontinua a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos 10. En el caso de que se forman múltiples cordones de soldadura, la superficie total de la soldadura se determina mediante la suma de las superficies de cada cordón de soldadura.
[0148] Además, el cordón de soldadura no se forma de manera plana solo sobre las superficies de los dos elementos que se van a acoplar mediante soldadura, sino que presenta una forma tridimensional con un grosor que se extiende por lo menos hasta la interfaz de contacto de los dos elementos. La superficie de la porción de soldadura, tal como se utiliza en la presente especificación, puede considerarse como una zona de sección transversal del cordón de soldadura en la interfaz de contacto entre la placa colectora de corriente y la porción no recubierta. Sin embargo, la superficie de sección transversal en la interfaz de contacto resulta difícil de gestionar como un factor de diseño. Para la soldadura bajo condiciones normales, hay una correspondencia entre la superficie de sección transversal en la interfaz de contacto y la superficie en la superficie. Por lo tanto, la superficie en la superficie que resulta fácil de gestionar como un factor de diseño se definirá como la superficie de la porción de soldadura.
[0150] La FIG. 5 es una vista que muestra una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según otro ejemplo comparativo. En comparación con la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo que se muestra en la FIG. 4 en forma de disco, la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo de la FIG.5 han cambiado de forma.
[0152] En referencia a la FIG.5, la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo incluye una o más tiras 22b que se extienden a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos 10 desde el centro de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo. Se forma una porción de soldadura 22a del electrodo positivo en la tira 22b de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo, y está acoplada a la porción no recubierta 12a del electrodo positivo. La placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo incluye, además, una o más tiras 24b que se extienden desde el centro de la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos 10, y se forma una porción de soldadura 24a del electrodo negativo sobre la tira 24b de la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo y está acoplada a la porción no recubierta 14a del electrodo negativo.
[0154] Dos o más tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo pueden disponerse a intervalos iguales, y dos o más tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo pueden disponerse a intervalos iguales. Al formar la porción de soldadura sobre cada tira, puede resultar deseable disponer las tiras a intervalos iguales entre sí en términos de formar un camino de corriente desde cada pestaña de electrodo de manera uniforme.
[0155] La forma y el número de tiras pueden variar, y el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo puede ser menor que el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo. Por ejemplo, cuando el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo es M, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo puede ser de 1 a M-1 (M es un número natural igual o mayor que 2). En el ejemplo de la FIG.5, hay tres tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y cuatro tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo. Si las tiras están dispuestas a intervalos iguales entre sí, las tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo de la FIG. 5 se pueden organizar en forma de Y. Las tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo pueden organizarse en forma de cruz.
[0157] Se puede formar una porción de soldadura para cada tira. En el caso de que el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo sea menor que el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo, si la superficie de una porción de soldadura 22a del electrodo positivo no es mayor que la superficie de una porción de soldadura 24a del electrodo negativo, la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo y la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo puede presentar la relación de S1<S2.
[0159] Las FIGS.6 a 8 son ejemplos modificados de la FIG.5. En la FIG.6, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo es cuatro y el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo es seis. En el ejemplo de la FIG.7, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo es dos y el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo es cuatro. En un ejemplo en la FIG. 8, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo es dos y el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo es tres.
[0161] En las realizaciones ejemplificados anteriormente, la superficie de una porción de soldadura en cada placa colectora de corriente es la misma, pero el número de porciones de soldadura formadas en la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo se reduce de manera que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 de electrodo positivo sea menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 de electrodo negativo.
[0162] A modo de otro ejemplo para hacer que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo sea más pequeña que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo, aunque el número de porciones de soldadura en cada placa colectora de corriente sea el mismo, es posible hacer que la superficie de una porción de soldadura formada en la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo sea menor que la superficie de una porción de soldadura formada en la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo. Sin embargo, debido a que puede haber un riesgo de contacto cuando se reduce la superficie de una porción de soldadura, resulta preferente que la superficie de una porción de soldadura sea la misma en cada placa colectora de corriente 22, 24 y ajustar el número de porciones de soldadura.
[0164] La FIG. 9 es una vista que muestra una placa colectora de corriente de electrodo positivo y una placa colectora de corriente de electrodo negativo según otra realización de la presente exposición.
[0166] En referencia a la FIG.9, el número de porciones de soldadura 22a del electrodo positivo formadas entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo (FIG.2) y la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo y el número de porciones de soldadura 24a del electrodo negativo formadas entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo (FIG.2) y la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo son iguales, pero el tamaño de la porción de soldadura 22a del electrodo positivo es más pequeño que el tamaño de la porción de soldadura 24a del electrodo negativo, satisfaciendo de esta manera la relación S1<S2. En este caso, la porción de soldadura 22a del electrodo positivo y la porción de soldadura del electrodo negativo 24a también están formadas para extenderse a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos 10.
[0168] De esta manera, se pueden implementar diversas placas colectoras de corriente mediante modificación del número de porciones de soldadura formadas en cada placa colectora de corriente, o mediante modificación de la superficie de una porción de soldadura, o mediante modificación de la forma de cada placa de electrodo, o mediante, por ejemplo, el diseño de cada placa de electrodo para que incluya tiras y modificando el número de tiras, el número de porciones de soldadura formadas en una tira. En este caso, la velocidad de movimiento de los iones de litio puede controlarse cumpliendo la condición de que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta del electrodo positivo y la placa colectora de corriente del electrodo positivo sea menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta del electrodo negativo y la placa colectora de corriente del electrodo negativo. Además, al considerar más a fondo la resistencia del material activo del electrodo positivo y del material activo del electrodo negativo, el equilibrio cinético entre el electrodo positivo y el electrodo negativo puede ajustarse de manera más precisa haciendo que sea adecuada la relación entre la área de acoplamiento (S 1/S2) en la placa colectora de corriente del electrodo positivo y la placa colectora de corriente del electrodo negativo.
[0170] Debido a que resulta deseable para la gestión de procesos aplicar el mismo proceso de soldadura en el electrodo positivo y en el electrodo negativo, se forma una porción de soldadura de la misma superficie para cada tira, y la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo y la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo presenta la relación S1<S2 mediante el establecimiento de que el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo sea M y el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo sea 1 a M-1 (M es un número natural mayor o igual a 2). Entonces, la relación (S1/S2) de la área de acoplamiento apropiada en la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede ajustarse dentro del intervalo de 1/M a (M-1)/M. Además, la relación (S1/S2) de la área de acoplamiento apropiada en la placa colectora de corriente del electrodo positivo y la placa colectora de corriente del electrodo negativo puede determinarse considerando tanto la resistencia de las soldaduras como la resistencia por el total de porciones soldadas.
[0172] Las FIGS.6 a 8 son ejemplos modificados de la FIG.5. En la FIG.6, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo es cuatro y el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo es seis. En el ejemplo de la FIG.7, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo es dos y el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo es cuatro. En un ejemplo en la FIG. 8, el número de tiras 22b de la placa colectora de corriente 22 del electrodo positivo es dos y el número de tiras 24b de la placa colectora de corriente 24 del electrodo negativo es tres.
[0174] Desde el punto de vista de la extracción y entrada eficientes de la corriente y de la reducción de la resistencia interna, cuanto más grandes sean las superficies de acoplamiento S1 y S2, mejor. Convencionalmente, el enfoque se centra en minimizar la resistencia, por lo que la superficie de soldadura se ha ampliado incondicionalmente, y las características individuales de la placa colectora de corriente del electrodo positivo y de la placa colectora de corriente del electrodo negativo no se consideran por separado. En la presente exposición, cada área de acoplamiento S1, S2 presenta un valor apropiado considerando la corriente de entrada/salida y la resistencia interna, y se cumple la relación S1<S2 incluso dentro de dicho intervalo de valores, para que se pueda alcanzar un equilibrio cinético entre los electrodos positivo y negativo. Por lo tanto, la presente exposición presenta una importancia técnica y es altamente avanzada.
[0175] Por otro lado, la corriente presenta la característica de fluir por un camino de baja resistencia, de manera que el camino de corriente de alta tasa C durante la carga rápida está estrechamente relacionado con el número de porciones de acoplamiento entre la placa colectora de corriente y la porción no recubierta, es decir, el número de porciones de soldadura. De acuerdo con lo anterior, los inventores de la presente exposición sugieren que el caso de S1<S2 a la vez que se reduce el número de porciones de soldadura del electrodo positivo resulte más preferente desde el punto de vista de la facilidad de la carga rápida.
[0176] Tal como se ha descrito anteriormente, en el caso de la estructura de la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo según el ejemplo comparativo mostrado en la FIG.3, el número de porciones de soldadura es idénticamente cuatro para cada una de la placa colectora de corriente del electrodo positivo y la placa colectora de corriente del electrodo negativo. Por otro lado, en el caso de la placa colectora de corriente del electrodo positivo y la placa colectora de corriente del electrodo negativo según la realización de la presente exposición mostrada en la FIG.4, se forman tres porciones de soldadura en la placa colectora de corriente del electrodo positivo, y se forman cuatro porciones de soldadura en la placa colectora de corriente del electrodo negativo. El caso de la FIG.4 resulta preferente desde el punto de vista de la carga rápida.
[0177] De esta manera, en las realizaciones de la presente exposición, el equilibrio cinético entre el electrodo positivo y el electrodo negativo puede controlarse mediante el ajuste de la área de acoplamiento de cada placa colectora de corriente con la porción no recubierta. La área de acoplamiento S1 en la placa colectora de corriente del electrodo positivo es menor que la área de acoplamiento S2 en la placa colectora de corriente del electrodo negativo. Mientras se mantiene la resistencia de la interfaz utilizando el mismo material activo, material conductor y tipo y contenido de aglutinante que en la técnica anterior, es posible mejorar el equilibrio cinético entre el electrodo positivo y el electrodo negativo mediante la reducción de la velocidad de movimiento de los iones de litio a la vez que se causa un cuello de botella en el movimiento de electrones debido al incremento de la resistencia causado por la reducción de la superficie de contacto en el electrodo positivo.
[0178] De esta manera, según la presente exposición, se hace posible ajustar la velocidad de movimiento de los iones de litio en mayor medida mediante la aplicación de un método de ajuste del equilibrio cinético de los iones de litio mediante el control de la zona de acoplamiento entre la porción no recubierta y la placa colectora de corriente en el conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina, sin ajustar la química entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. Es decir, mediante la aplicación de una estructura diferencial considerando las características individuales de cada placa colectora de corriente, tal como modificando el número de porciones de soldadura en la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo, se pueden mejorar las características de una batería secundaria cilíndrica que las incluye.
[0179] De esta manera, según la presente exposición, no es necesario ajustar el equilibrio químico del electrodo positivo y el electrodo negativo, y sin ajustar el equilibrio químico del electrodo positivo y el electrodo negativo, en comparación con el método de ajuste del equilibrio químico, es posible controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio en mayor medida. Es posible proporcionar una batería secundaria cilíndrica que puede controlar la velocidad de movimiento de los iones de litio, que resulte fácil de cargar rápidamente y que presente excelentes características de ciclo, dentro del límite de la capacidad de implementación del proceso debido a la composición de la capa de material activo, es decir, a la vez que se mantiene la ventana de proceso existente.
[0180] La FIG. 10 es una vista en perspectiva de una batería secundaria cilíndrica según otra realización de la presente exposición. La FIG. 11 es una vista longitudinal de una sección transversal de la batería secundaria cilíndrica de la FIG.10.
[0181] En referencia a las FIGS.10 y 11, la batería secundaria cilíndrica 100 incluye un conjunto de electrodos 10, una placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo y una placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. Además, la batería secundaria cilíndrica 100 puede incluir, además, un contenedor metálico de batería 110, un terminal de remache 130, un aislante 150, una junta aislante 160, una placa de tapa 170, una junta de sellado 180, y similares. El contenedor metálico de batería 110 presenta una forma aproximadamente cilíndrica. El contenedor metálico de batería 110 presenta una porción abierta formada en un lateral, en el fondo en la presente realización, y está fabricada en, por ejemplo, un material que presenta conductividad, tal como metal. En el contenedor metálico de batería 110, la cara opuesta de la porción abierta es una porción cerrada. El material del contenedor metálico de batería puede ser, por ejemplo, aluminio, acero o acero inoxidable. La superficie del lateral (circunferencia exterior) y la superficie superior del contenedor metálico de batería 110 pueden estar formadas integralmente. La superficie superior del contenedor metálico de batería 110 (la superficie paralela al plano X-Y) presenta una forma aproximadamente plana. El contenedor metálico de batería 110 aloja el conjunto de electrodos 10 a través de la porción abierta, y también aloja el electrolito. En este caso, el conjunto de electrodos 10 puede ser el conjunto de electrodos descrito en referencia a la FIG. 1, anteriormente, y la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la porción no recubierta 14a del electrodo negativo se extienden opuestas entre sí a lo largo de la dirección de la altura (paralela al eje Z) de la batería secundaria cilíndrica 100. La porción no recubierta 12a del electrodo positivo se extiende hacia la parte cerrada del contenedor metálico de batería 110, y la porción no recubierta 14a del electrodo negativo se extiende hacia la porción abierta del contenedor metálico de batería 110. Se forma una cavidad H1 en la porción central de enrollado del conjunto de electrodos 10.
[0182] El contenedor metálico 110 de la batería está conectado eléctricamente al conjunto de electrodos 10. El contenedor metálico 110 de la batería puede estar conectado eléctricamente, por ejemplo, a la porción no recubierta 12 del electrodo negativo del conjunto de electrodos 10. De acuerdo con lo anterior, el contenedor metálico de batería puede presentar la misma polaridad que la porción no recubierta 14a del electrodo negativo. Toda la superficie del contenedor metálico 110 de la batería puede funcionar como un terminal de electrodo negativo.
[0184] El terminal de remache 130 puede estar fabricado en un material metálico conductor. El terminal de remache 130 se instala en un orificio pasante formado en el centro de la porción cerrada del contenedor metálico 110 de la batería. Una parte del terminal de remache 130 puede estar expuesta a la parte superior del contenedor metálico 110 de la batería, y la parte restante puede estar situada dentro del contenedor metálico 110 de la batería. El terminal de remache 130 puede estar fijado en la superficie interna de la porción cerrada del contenedor metálico 110 de la batería mediante, por ejemplo, remachado.
[0186] El aislante 150 está interpuesto entre la porción cerrada del contenedor metálico 110 de la batería y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo. El terminal de remache 130 puede pasar a través del aislante 150 y estar conectado eléctricamente a la porción no recubierta 12a del electrodo positivo que se proporciona en la placa 12 del electrodo positivo del conjunto de electrodos 10. En este caso, el terminal de remache 130 puede presentar una polaridad positiva. Por lo tanto, el terminal de remache 130 presenta la polaridad opuesta al contenedor metálico 110 de la batería y puede utilizarse como un terminal de electrodo positivo.
[0188] Si el terminal de remache 130 presenta una polaridad positiva, tal como se ha indicado anteriormente, el terminal de remache 130 está instalado de modo que esté eléctricamente aislado del contenedor metálico 110 de la batería, que presenta polaridad negativa. El aislamiento eléctrico entre el terminal de remache 130 y el contenedor metálico 110 de la batería puede conseguirse de diversas maneras. Por ejemplo, puede aislarse mediante interposición de una junta aislante 160 entre el terminal de remache 130 y el contenedor metálico 110 de la batería. Alternativamente, puede aislarse mediante formación de una capa de recubrimiento aislante sobre una parte del terminal de remache 130. Alternativamente, puede aplicarse un método de fijación estructural del terminal de remache 130 de modo que sea imposible el contacto entre el terminal de remache 130 y el contenedor metálico 110 de la batería. Alternativamente, se pueden aplicar conjuntamente una pluralidad de métodos de entre los métodos descritos anteriormente.
[0190] Tal como se ha descrito anteriormente, la batería secundaria cilíndrica 100 presenta una estructura en la que el terminal de remache 130 y las regiones restantes, a excepción de la región ocupada por el terminal de remache 130 entre las superficies superiores de la batería y el contenedor metálico 110 de la batería, pueden utilizarse como terminal de electrodo positivo y terminal de electrodo negativo, respectivamente. De acuerdo con lo anterior, al conectar eléctricamente una pluralidad de baterías secundarias cilíndricas 100, tanto los electrodos positivos como los electrodos negativos de las baterías secundarias cilíndricas 100 pueden conectarse en una dirección, simplificando de esta manera la estructura de conexión eléctrica. Además, debido a que la batería secundaria cilíndrica 100 presenta una estructura en la que la mayor parte de la superficie opuesta a la porción abierta del contenedor metálico 110 de la batería puede utilizarse como terminal del electrodo negativo, es posible garantizar una superficie suficiente para soldar componentes para la conexión eléctrica.
[0192] Tal como se ilustra en detalle en la FIG.11, el contenedor metálico 110 de la batería puede comprender una parte de rebordeado 112 y una parte de engaste 114 formadas en la parte inferior de la misma. La parte de rebordeado 112 está situada en el fondo del conjunto de electrodos 10. La parte de rebordeado 112 está formada mediante el ajuste a presión de la circunferencia exterior del contenedor metálico 110 de la batería. La parte de rebordeado 112 evita que el conjunto de electrodos 10, que puede presentar un tamaño aproximadamente correspondiente al diámetro interior del contenedor metálico 110 de la batería, salga por la porción abierta formada en el fondo del contenedor metálico 110 de la batería, y puede funcionar como un soporte sobre el que se asienta la placa de tapa 170.
[0194] La parte de engaste 114 está formada en la cara orientada hacia la porción abierta del contenedor metálico 110 de la batería, con respecto a la parte de rebordeado 112. En la presente realización, la parte de engaste 114 está formada bajo la parte de rebordeado 112. La parte de engaste 114 presenta una forma extendida y doblada hacia la porción abierta del contenedor metálico 110 de la batería, de manera que cubre la circunferencia exterior de la placa de tapa 170 dispuesta bajo la parte de rebordeado 112 y una parte de la superficie inferior de la placa de tapa 170.
[0196] Sin embargo, la presente exposición no excluye el caso en que el contenedor metálico 110 de la batería puede no incluir la parte de rebordeado 112 y/o la porción de engaste 114. Es decir, en la presente exposición, cuando el contenedor metálico 110 de la batería no incluye la parte de rebordeado 112 y/o la parte de engaste 114, la fijación del conjunto de electrodos 10 y/o el sellado del contenedor metálico 110 de la batería pueden realizarse, por ejemplo, mediante la aplicación adicionalmente de un componente que puede funcionar como un tope para el conjunto de electrodos 10. Además, si la batería secundaria cilíndrica 100 incluye la placa de tapa 170, la fijación del conjunto de electrodos 10 y/o el sellado del contenedor metálico 110 de la batería se puede realizar, por ejemplo, aplicando adicionalmente una estructura sobre la que se puede asentar la placa de tapa 170 y/o soldando el contenedor metálico 110 de la batería y la placa de tapa 170, o similar. Es decir, la placa de tapa 170 puede sellar la porción abierta del contenedor metálico 110 de la batería. Por ejemplo, la publicación de patente KR 10-2019-0030016 A del presente solicitante describe una celda de batería cilíndrica en la que se omite una parte de rebordeado, y tal estructura puede utilizarse en la presente exposición.
[0198] En referencia a la FIG.11, la placa de tapa 170 puede fabricarse en, por ejemplo, un material metálico para garantizar la rigidez. La placa de tapa 170 puede cubrir la porción abierta del contenedor metálico 110 de la batería. Es decir, la placa de tapa 30 forma la superficie inferior de la batería secundaria cilíndrica 100. La placa de tapa 170 no presenta polaridad, aunque se fabrique en un material metálico conductor. La ausencia de polaridad puede significar que la placa de tapa 170 no esté conectada al conjunto de electrodos 10. Además, puede significar que está eléctricamente aislada del contenedor metálico 110 de la batería y del terminal de remache 130. Debido a que no presenta polaridad, la placa de tapa 170 no funciona como terminal de electrodo positivo ni como terminal de electrodo negativo. La placa de tapa 170 no necesita estar conectada eléctricamente al conjunto de electrodos 10 y el contenedor metálico 110 de la batería, y el material no necesariamente deben ser un metal conductor.
[0200] En el caso de que el contenedor metálico 110 de la batería incluya la parte de rebordeado 112, la placa de tapa 170 puede asentarse sobre la parte de rebordeado 112 formada en el contenedor metálico 110 de la batería. Además, en el caso de que el contenedor metálico 110 de la batería incluya la parte de engaste 114, la placa de tapa 170 puede ser fijada por la parte de engaste 114. La junta sellante 180 puede estar interpuesta entre la placa de tapa 170 y la parte de engaste 114 del contenedor metálico 110 de la batería para garantizar la estanqueidad respecto al aire del contenedor metálico 110 de la batería.
[0202] La placa de tapa 170 puede incluir, además, una porción de venteo 190 formada para evitar que la presión interna supere un valor preestablecido debido a gases generados dentro del contenedor metálico 110 de la batería. La porción de venteo 190 corresponde a una zona de la placa de tapa 170 que presenta un grosor más delgado que la zona circundante. La porción de venteo 190 es estructuralmente débil en comparación con la zona circundante. De acuerdo con lo anterior, cuando se produce una anomalía en la batería secundaria cilíndrica 100 y la presión interna del contenedor metálico 110 de la batería se incrementa hasta un determinado nivel o lo supera, la porción de venteo 190 se rompe y los gases generados dentro del contenedor metálico 110 de la batería son descargados. La porción de venteo 190 puede formarse mediante la reducción parcial del grosor del contenedor metálico 110 de la batería mediante, por ejemplo, entallado de una o ambas superficies de la placa de tapa 170.
[0204] La placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo está acoplada a la parte superior del conjunto de electrodos 10. La placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo está fabricada en un material metálico conductor y está conectada a la porción no recubierta 12a de electrodo positivo mediante soldadura. La placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo está acoplada a la porción inferior del conjunto de electrodos 10. La placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo está fabricada en un material metálico conductor y está conectada a la porción no recubierta 14a de electrodo negativo mediante soldadura. La zona periférica de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede fijarse al interponiéndola entre la superficie interior del contenedor metálico 110 de la batería y la junta de sellado 180. En este caso, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede ser soldada en la superficie de asiento formada por la parte de rebordeado 112 del contenedor metálico 110 de la batería.
[0206] En la batería secundaria cilíndrica 100, la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 del electrodo positivo es menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 140 del electrodo negativo. La ventaja en términos de equilibrio cinético cuando se cumple la relación S1<S2 es tal como se ha descrito anteriormente. La placa colectora de corriente 120 del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 140 del electrodo negativo de diversas realizaciones que cumplen la relación S1<S2 se describirán posteriormente.
[0208] La batería secundaria cilíndrica 100 puede ser, por ejemplo, una batería secundaria cilíndrica que presente una relación de factor de forma (definida como el valor obtenido mediante la división del diámetro de la batería secundaria cilíndrica por la altura, es decir, una relación del diámetro (Φ) respecto a la altura h) superior a aproximadamente 0,4. Una batería secundaria de este tipo resulta adecuada, por ejemplo, como una batería secundaria de alta capacidad y alto rendimiento para un vehículo eléctrico híbrido (HEV, por sus siglas en inglés).
[0210] En el presente documento, el factor de forma se refiere a un valor que indica el diámetro y la altura de una batería secundaria cilíndrica. La batería secundaria cilíndrica 100 puede ser, por ejemplo, una celda 46110, una celda 48750, una celda 48110, una celda 48800 o una celda 46800. En el valor numérico que representa el factor de forma, los primeros dos números indican el diámetro de la celda, los siguientes dos números indican la altura de la celda, y el último número «0» indica que la sección transversal de la celda es circular.
[0212] La batería secundaria cilíndrica 100 puede presentar un diámetro de aproximadamente 46 mm, una altura de aproximadamente 110 mm y una relación de factor de forma de aproximadamente 0,418. La batería secundaria cilíndrica 100 puede presentar un diámetro de aproximadamente 48 mm, una altura de aproximadamente 75 mm y una relación de factor de forma de aproximadamente 0,640. La batería secundaria cilíndrica 100 puede presentar un diámetro de aproximadamente 48 mm, una altura de aproximadamente 110 mm y una relación de factor de forma de aproximadamente 0,436. La batería secundaria cilíndrica 100 puede presentar un diámetro de aproximadamente 48 mm, una altura de aproximadamente 80 mm y una relación de factor de forma de aproximadamente 0,600. La batería secundaria cilíndrica 100 puede presentar un diámetro de aproximadamente 46 mm, una altura de aproximadamente 80 mm y una relación de factor de forma de aproximadamente 0,575.
[0214] En la técnica relacionada, se han utilizado baterías secundarias que presentan una relación de factor de forma de aproximadamente 0,4 o menor. Es decir, en la técnica relacionada, por ejemplo, se utilizaban celdas 18650, celdas 21700, etc. La celda 18650 presenta un diámetro de aproximadamente 18 mm, una altura de aproximadamente 65 mm y una relación de factor de forma de 0,277. La celda 21700 presenta un diámetro de aproximadamente 21 mm, una altura de aproximadamente 70 mm y una relación de factor de forma de 0,300.
[0216] La FIG.12 es una vista para explicar un conjunto de electrodos que puede estar incluido en una batería secundaria cilíndrica según otra realización de la presente exposición. En la descripción en referencia a la FIG.2, anteriormente, se menciona que cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a del conjunto de electrodos 10 de la FIG.1 puede estar doblada hacia el centro de enrollado C del conjunto de electrodos 10. La FIG.12 muestra un ejemplo preferente de un conjunto de electrodos al que se le aplica dicho doblado.
[0218] En referencia a la FIG. 12, en la placa 12 del electrodo positivo del conjunto de electrodos 10', por lo menos una superficie parcial de la porción no recubierta 12a del electrodo positivo se divide en una pluralidad de segmentos 12c. El segmento 12c puede presentar una muesca en una dirección a lo largo del lado corto del colector de corriente del electrodo positivo de la placa 12 del electrodo positivo. Por ejemplo, el segmento 12c puede ser entallado mediante láser. Además, el segmento 12c puede formarse mediante un proceso conocido de corte de lámina metálica, tal como el corte por ultrasonidos o el punzonado. Cada uno de la pluralidad de segmentos 12c puede presentar una estructura rectangular, trapezoidal, triangular, cuadrilátera paralela, semicircular o semielíptica.
[0220] La porción no recubierta 12a del electrodo positivo puede incluir una porción no recubierta del lado del núcleo, adyacente al centro de enrollado del conjunto de electrodos 10', una porción no recubierta circunferencial externa adyacente a la circunferencia externa del conjunto de electrodos 10', y una porción no recubierta intermedia interpuesta entre la porción no recubierta del lado del núcleo y la porción no recubierta circunferencial externa, y el segmento 12c puede formarse en la porción no recubierta intermedia. No se pueden formar segmentos en la porción no recubierta del lado del núcleo y en la parte no recubierta de la circunferencia exterior. La altura (longitud en la dirección del eje Z) de la porción no recubierta 12a del electrodo positivo no es uniforme y puede presentar una diferencia relativa en la dirección de enrollado. Por ejemplo, la altura de la porción no recubierta circunferencial externa puede ser relativamente menor que la de la porción no recubierta del lado del núcleo y la porción no recubierta intermedia. Además, la altura de la porción no recubierta intermedia puede presentar una forma escalonada que se incrementa gradualmente desde el núcleo hacia la circunferencia exterior. La anchura (longitud en la dirección X) de la porción no recubierta en el lado del núcleo puede diseñarse mediante la aplicación de la condición de que la cavidad H1 del conjunto de electrodos 10' no esté cubierta cuando los segmentos 12c de la porción no recubierta intermedia se doblen hacia el núcleo. De esta manera, mediante la formación de los segmentos 12c y el ajuste de la altura y longitud de la otra porción no recubierta en la que no se forman los segmentos 12c, se evita que la cavidad H1 del conjunto de electrodos 10' se bloquee cuando se dobla la porción no recubierta 12a del electrodo positivo. Entonces, el proceso de inyección de electrolito y el proceso de soldadura se pueden llevar a cabo con facilidad.
[0222] Los múltiples segmentos 12c pueden doblarse hacia el núcleo del conjunto de electrodos 10'. En este caso, los múltiples segmentos 12c pueden estar superpuestos en múltiples capas a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos 10'. Si la pluralidad de segmentos 12c se forman y doblan de esta manera, no hay riesgo de que la porción no recubierta no se doble correctamente en comparación con el otro caso. En el caso de que la porción no recubierta no se doble correctamente, el separador queda expuesto entre las porciones no recubiertas, y por lo tanto, existe el problema de que el separador resulta dañado por la elevada energía del láser durante la soldadura por láser.
[0223] Por otro lado, por lo menos una parte de la superficie de la porción no recubierta 14a del electrodo negativo también puede dividirse en una pluralidad de segmentos. Toda la información relacionada con los segmentos de la porción no recubierta 14a del electrodo negativo o la curvatura de los mismos puede aplicarse tal como se describe en la porción no recubierta 12a del electrodo positivo.
[0225] La FIG. 13 es una vista longitudinal de una sección transversal de una batería secundaria cilíndrica que incluye el conjunto de electrodos de la FIG.12.
[0227] En referencia a la FIG.13, la batería secundaria cilíndrica 100' es la misma que la batería secundaria cilíndrica 100 de la FIG. 11, excepto en que el conjunto de electrodos 10' de la FIG. 12 está incluido. Además, la batería secundaria cilíndrica 100' solo se diferencia en que el número de referencia H2 se asigna al orificio del colector de corriente del electrodo negativo en la porción central del colector de corriente del electrodo negativo 140.
[0228] En la batería secundaria cilíndrica 100', la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la porción no recubierta 14a del electrodo negativo presentan una forma doblada. De acuerdo con lo anterior, se reduce el espacio ocupado por cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a, mejorando de esta manera la densidad de energía. Además, debido al incremento de la área de acoplamiento entre cada una de las porciones no recubiertas 12a, 14a y cada una de las placas colectoras de corriente 120, 140, la fuerza de acoplamiento puede mejorar y puede reducirse la resistencia.
[0230] A continuación, se describirán diversas realizaciones de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. En las baterías secundarias cilíndricas 100, la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a del electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 del electrodo positivo es menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a del electrodo negativo y la placa colectora de corriente 140 del electrodo negativo. Cuando se cumple la relación S1<S2, se puede alcanzar el equilibrio cinético entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. La placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo que se describen a continuación cumplen la relación S1<S2.
[0232] Las FIGS.14 a 17 son vistas que muestran diversas formas de placa colectora de corriente del electrodo positivo.
[0233] En referencia a las FIGS. 14 a 17, la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo incluye una porción de borde 121, una porción de acoplamiento de pestaña 122 del electrodo positivo y una porción de acoplamiento de terminal 123. La porción de borde 121, la porción de acoplamiento 122 de pestaña del electrodo positivo y la porción de acoplamiento 123 de terminal pueden estar todas en el mismo plano. Es decir, la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo es un elemento de forma aproximada de placa cuyo grosor es menor que la longitud horizontal o vertical de la porción que presenta una gran superficie, y cuando la porción que presenta una gran superficie en la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo se coloca en la parte superior del conjunto de electrodos 10, 10', toda la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo presenta una forma que se extiende en paralelo con la superficie superior del conjunto de electrodos 10, 10'. Además, las alturas de la porción de borde 121, la porción de acoplamiento 122 de pestaña del electrodo positivo y la porción de acoplamiento 123 de terminal no presentan ninguna diferencia en la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo. Esta estructura plana no ocupa mucho volumen en el contenedor metálico 110 de la batería, por lo que la utilización del espacio es buena.
[0235] La porción de borde 121 puede presentar una forma sustancialmente de borde en la que se forma un espacio vacío S en por lo menos una parte de la región interna. Aunque los dibujos muestran únicamente el caso en el que la porción de borde 121 presenta una forma de borde sustancialmente circular, la presente exposición no se encuentra limitada a ello. La porción de borde 121 puede presentar una forma de borde aproximadamente cuadrada u otras formas distintas a la ilustrada.
[0237] La porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo se extiende hacia adentro desde la porción de borde 121 y puede estar acoplada a la porción no recubierta 12a de electrodo positivo mediante soldadura. La porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo puede considerarse como una tira, tal como se ha descrito anteriormente en referencia a la FIG.5. La porción de acoplamiento 123 de terminal está separada de la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y se encuentra situada en la cara interior de la porción de borde 121. La porción de acoplamiento 123 de terminal puede estar acoplada al terminal de remache 130 descrito anteriormente mediante soldadura. La porción de acoplamiento 123 de terminal puede estar situada, por ejemplo, en la porción central del espacio interior de la porción de borde 121. La porción de acoplamiento 123 de terminal puede estar dispuesta en una posición correspondiente a una cavidad H1 formada en el centro de enrollado del conjunto de electrodos 10, 10'.
[0239] La porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y la porción de acoplamiento 123 de terminal no están conectadas directamente, sino que están dispuestas separadas entre sí y están conectadas eléctricamente a través de la porción de borde 121. De este modo, debido a que la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo presenta una estructura en la que la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y la porción de acoplamiento 123 de terminal no están conectadas directamente entre sí, sino mediante la porción de borde 121, en el caso de que se produzca un impacto y/o vibraciones en la batería secundaria cilíndrica 100, 100', el impacto que incida en la zona de acoplamiento entre la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y la porción no recubierta 12a de electrodo positivo, y la zona de acoplamiento entre la porción de acoplamiento 123 de terminal y el terminal de remache 130, puede distribuirse. Por lo tanto, la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo presenta el efecto de minimizar o prevenir daños en la región de soldadura debidos al impacto externo. La placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo presenta una estructura en la que se puede concentrar la tensión en la porción de conexión de la porción de borde 121 y la porción de acoplamiento 123 de terminal cuando incide un impacto externo. Debido a que la porción de conexión no es una zona en la que se forma la porción de soldadura para el acoplamiento entre componentes, es posible prevenir la aparición de defectos de producto debidos al daño en la porción de soldadura causado por el impacto externo. De esta manera, debido a que la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo presenta una estructura que puede evitar que la fuerza se concentre en la zona de acoplamiento entre componentes, incluso cuando incide un impacto externo y/o vibraciones durante el uso, se mejora el rendimiento de la batería secundaria cilíndrica 100, 100’ que la incluye.
[0240] La placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo puede incluir, además, una porción de conexión 124 que se extiende hacia adentro desde la porción de borde 121 y que está conectada a la porción de acoplamiento 123 de terminal. Puede formarse por lo menos una parte de la porción de conexión 124 que presenta una anchura menor que la de la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo. En este caso, cuando la resistencia eléctrica aumenta en la porción de conexión 124 de manera que fluye una corriente a través de la porción de conexión 124, se genera una mayor resistencia en comparación con otras porciones, y cuando se produce en consecuencia una sobrecorriente, una parte de la porción de conexión 124 puede romperse para bloquear la sobrecorriente. La anchura de la porción de conexión 124 puede ajustarse a un nivel apropiado considerando la función de bloqueo de sobrecorriente. Por lo menos una parte de la porción de conexión 124 puede ser de anchura relativamente estrecha a fin de mejorar la función de bloqueo de la corriente.
[0241] La porción de conexión 124 puede incluir una porción cónica 124a cuya anchura se reduce gradualmente desde la superficie interna de la porción de borde 121 hacia la porción de acoplamiento 123 de terminal. En el caso de que se incluya la porción cónica 124a, la rigidez del componente puede mejorarse en la porción de conexión entre la porción de conexión 124 y la porción de borde 121.
[0242] Puede incluirse una pluralidad de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo en la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo. La pluralidad de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo pueden disponerse separados por intervalos iguales a lo largo de la dirección circunferencial. La pluralidad de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo pueden presentar la misma longitud extendida. La porción de acoplamiento 123 de terminal puede estar dispuesta para estar circundada por la pluralidad de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo. La porción de puente 124 puede estar situada entre un par de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo contiguas entre sí. En este caso, la distancia entre la porción de conexión 124 y cualquiera del par de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo a lo largo de la porción de borde 121 puede ser igual a la distancia entre la porción de conexión 124 y la otra del par de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo a lo largo de la porción de borde 121.
[0243] Se puede incluir una pluralidad de porciones de conexión 124. Cada una de la pluralidad de porciones de conexión 124 puede estar dispuesta entre el par de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo adyacentes entre sí. La pluralidad de porciones de conexión 124 puede estar dispuestas a intervalos iguales entre sí a lo largo de la dirección circunferencial.
[0244] Tal como se ha descrito anteriormente, en el caso de que se incluya una pluralidad de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y/o porciones de conexión 124, si la distancia entre las porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y/o la distancia entre las porciones de conexión 124 y/o la distancia entre la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y la porción de conexión 124 se forma de manera uniforme, la corriente que fluye desde la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo hacia la porción de conexión 124 o la corriente que fluye desde la porción de conexión 124 hacia la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo puede formarse de manera fluida.
[0245] En un estado en que la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo está asentada sobre la superficie doblada de la porción no recubierta 12a de electrodo positivo en el conjunto de electrodos 10', se puede llevar a cabo la soldadura en una región predeterminada. Es decir, la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo puede estar acoplada a una región en la que una pluralidad de segmentos 12c (FIG.12) se superponen en múltiples capas. La porción de soldadura de electrodo positivo puede estar formada para cada una de las porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo. Un zona de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo está fijada en la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo a través de la porción de soldadura de electrodo positivo. La porción de soldadura de electrodo positivo puede estar formada para extenderse a lo largo de una dirección de extensión de la porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo.
[0246] En las FIGS.14, 15 y 17, el número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo es cuatro, y en la FIG. 16, el número de porciones 122 de acoplamiento de pestaña de electrodo positivo es tres. El número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo puede variar, y mediante el ajuste del número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y el número y superficie de las porciones de soldadura de electrodo positivo, se puede modificar la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo.
[0247] Las FIGS.18 a 25 muestran diversos tipos de placas colectoras de corriente del electrodo negativo.
[0248] En primer lugar, en referencia a la FIGS.18 a 21, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo incluye por lo menos una porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo acoplada a la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y por lo menos una porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico que se extiende desde la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y está eléctricamente acoplada a la parte de rebordeado 112 en la superficie interna del contenedor metálico 110 de la batería. La porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico pueden no estar en el mismo plano. Es decir, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo es un elemento de forma aproximadamente plana cuyo grosor es menor que la longitud horizontal o vertical de la porción que presenta una gran superficie, y en el caso de que la porción que presenta una gran superficie en la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo se sitúa en el fondo del conjunto de electrodos 10, 10', hay una diferencia de altura entre la porción de acoplamiento 14 de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico en la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. Esta estructura tridimensional garantiza la superficie de contacto entre la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción no recubierta 14a de electrodo negativo, a la vez que eleva la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico para fijarla en la parte de rebordeado 112 del contenedor metálico 110 de la batería, de modo que se pueda mejorar la resistencia de unión de la zona de acoplamiento con el contenedor metálico 110 de la batería.
[0250] La porción central 141 de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede presentar una forma de placa sustancialmente circular. La porción central 141 puede acoplarse opcionalmente con la porción no recubierta 14a de electrodo negativo. La porción central 141 puede presentar una forma de placa en forma de anillo que presenta un orificio H2 de placa colectora de corriente de electrodo negativo provisto en su centro.
[0252] El orificio H2 de colector de corriente de electrodo negativo puede formarse en una posición correspondiente a la cavidad H1 del conjunto de electrodos 10, 10' y puede ser circular. La cavidad H1 y el orificio H2 de placa colectora de corriente de electrodo negativo que se comunican entre sí puede funcionar como un paso para insertar una varilla de soldadura o irradiar un haz de soldadura láser para la soldadura entre el terminal de remache 130 y el colector de corriente 120 de electrodo positivo.
[0254] El diámetro del orificio H2 de la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede ser idéntico o mayor en diámetro que la cavidad H1 del conjunto de electrodos 10'. Preferentemente, si el diámetro del orificio H2 de la placa colectora de corriente de electrodo negativo se establece como mayor que el diámetro de la cavidad H1 del conjunto de electrodos 10', al insertar una varilla de soldadura o irradiar un haz de soldadura láser para la soldadura entre el terminal de remache 130 y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo, se vuelve más fácil asegurar un espacio de acuerdo con la inserción de la guía de soldadura.
[0256] La porción central 141 y la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo están dispuestas debajo de los conjuntos de electrodos 10, 10', y pueden estar situadas por encima de la parte de rebordeado 112 cuando la parte de rebordeado 112 se ha formado en el contenedor metálico 110 de la batería.
[0258] La placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede presentar por lo menos una estructura de pata que se extiende a lo largo de la dirección radial en un estado en el que la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico están interconectadas. Preferentemente, se puede incluir una pluralidad de estructuras de pata. Por ejemplo, en referencia a las FIGS.18 a 20, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede presentar estructuras de cuatro patas. En referencia a la FIG. 21, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede presentar estructuras de seis patas. Si se proporcionan una pluralidad de estructuras de pata de esta manera, también se puede proporcionar una pluralidad de porciones de acoplamiento 143 de contenedor metálico. En este momento, aunque no se muestra en el dibujo, la pluralidad de porciones de acoplamiento 143 de contenedor metálico pueden estar conectadas entre sí para formarse de manera integral.
[0260] La porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo puede presentar una forma que se extienda aproximadamente de manera radial desde la porción central 141 de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo hacia la pared lateral del contenedor metálico 110 de la batería. Se puede proporcionar una pluralidad de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. La pluralidad de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo pueden disponerse separadas entre sí a lo largo de la circunferencia de la porción central 141. La porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo también puede considerarse como una tira, tal como se describe con referencia a la FIG. 5. Mediante la provisión de la pluralidad de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, se puede incrementar la área de acoplamiento con la porción no recubierta 14a de electrodo negativo. De acuerdo con lo anterior, puede conseguirse la fuerza de acoplamiento entre la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y puede reducirse la resistencia eléctrica.
[0262] La porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo puede estar acoplada a la porción no recubierta 14a de electrodo negativo mediante soldadura. En un estado en que la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo está asentada sobre la superficie doblada de la porción no recubierta 14a de electrodo negativo en el conjunto de electrodos 10', se puede llevar a cabo la soldadura en una región predeterminada. Es decir, la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo puede estar acoplada a una región en la que se superponen una pluralidad de segmentos en múltiples capas. Se puede formar una porción de soldadura del electrodo negativo para cada porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. La zona de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo están fijadas a la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo mediante la porción de soldadura de electrodo negativo. La porción de soldadura de electrodo negativo puede estar formada para extenderse a lo largo de la dirección de extensión de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo.
[0264] El extremo longitudinal de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo puede estar situado más hacia el interior que el punto más interno de la parte de rebordeado 112 formada en el contenedor metálico 110 de la batería. Más específicamente, la región de límite entre la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico pueden estar situadas más adentro que el punto más interno de la parte de rebordeado 112 formada en el contenedor metálico 110 de la batería en la dirección hacia la cavidad H1 de los conjuntos de electrodos 10, 10'. De acuerdo con tal estructura, es posible prevenir daños en la porción de acoplamiento entre componentes que pueden ocurrir cuando la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo se dobla excesivamente para posicionar el extremo de la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico en la parte de rebordeado 112.
[0266] La porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico puede extenderse desde un extremo de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo para acoplarse a la parte de rebordeado 112 sobre la superficie interna del contenedor metálico 110 de la batería. Por ejemplo, la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico puede extenderse desde el extremo de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo hacia la pared lateral del contenedor metálico 110 de la batería. Por ejemplo, se pueden proporcionar una pluralidad de porciones de acoplamiento 143 del contenedor metálico. La pluralidad de porciones de acoplamiento 143 del contenedor metálico pueden disponerse separadas entre sí a lo largo de la circunferencia de la porción central 141. Tal como se muestra en las FIGS. 11 y 13, la pluralidad de porciones de acoplamiento 143 del contenedor metálico pueden estar acopladas a la parte de rebordeado 112 sobre la superficie interna del contenedor metálico 110 de la batería. Además, por la estructura en la que la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo está acoplada a la parte de rebordeado 112 del contenedor metálico 110 de la batería tal como anteriormente, en lugar de la superficie interior de la parte cilíndrica del contenedor metálico 110 de la batería, puede reducirse la distancia entre la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo y la parte de rebordeado 112. De acuerdo con lo anterior, el espacio muerto dentro del contenedor metálico 110 de la batería se minimiza, de modo que se puede mejorar la densidad de energía de la batería secundaria cilíndrica 100, 100'.
[0268] La porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico puede comprimirse y fijarse por la parte de engaste 114 del contenedor metálico 110 de la batería. La porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico puede incluir una porción de contacto 143a acoplada a la parte de rebordeado 112 sobre la superficie interior del contenedor metálico 110 de la batería y una porción de conexión 143b que conecta la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo con la porción de contacto 143a.
[0270] La porción de contacto 143a está acoplada a la superficie interna del contenedor metálico 110 de la batería. En el caso en que la parte de rebordeado 112 esté formada en el contenedor metálico 110 de la batería, la porción de contacto 143a puede estar acoplada sobre la porción rebordeada 112. En este caso, tal como se ha descrito anteriormente, para un contacto y acoplamiento estables, tanto la parte de rebordeado 112 como la porción de contacto 143a pueden extenderse en una dirección aproximadamente paralela a la superficie inferior del contenedor metálico 110 de la batería, es decir, en una dirección aproximadamente perpendicular a la pared lateral del contenedor metálico 110 de la batería. Es decir, la porción de contacto 143a incluye por lo menos una parte de una porción plana sustancialmente paralela a la superficie inferior del contenedor metálico 110 de la batería.
[0272] Tal como se indica en la FIG.18, la porción de conexión 143b puede incluir por lo menos una porción de doblado B cuya dirección de extensión se cambia entre la porción central 141 y la porción de contacto 143a por lo menos una vez. Es decir, la porción de conexión 143b puede presentar una estructura retráctil y extensible dentro de un determinado intervalo, por ejemplo, una estructura de tipo muelle o una estructura similar a un fuelle. Por otro lado, la porción de conexión 143b puede estar sesgada elásticamente hacia arriba por la porción de flexión B. Aunque la estructura de la porción de conexión 143b presenta una distribución de altura del conjunto de electrodos 10, 10' dentro de un determinado intervalo, en el proceso de alojar el conjunto de electrodos 10, 10' acoplado con la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo en el contenedor metálico 110 de la batería, la porción de contacto 143a puede estar en contacto estrecho con la parte de rebordeado 112. Además, de acuerdo con la estructura de la porción de conexión 143b, la forma puede implementarse de manera más estable durante el proceso de dimensionado. El proceso de dimensionado es un proceso de compresión para reducir la altura ocupada por la parte de rebordeado 112 del contenedor metálico 110 de la batería con el fin de reducir la altura total de la batería secundaria cilíndrica 100, 100' durante la fabricación de la batería secundaria cilíndrica 100, 100'. Además, la estructura retráctil y extensible de la porción de conexión 143b alivia los impactos causados por el movimiento del conjunto de electrodos 10, 10' dentro de un determinado intervalo, incluso si ocurren vibraciones y/o impactos durante el uso de la batería secundaria cilíndrica 100, 100', que muevan el conjunto de electrodos 10, 10' hacia arriba y hacia abajo.
[0274] Las formas de la porción de contacto 143a y la porción de conexión 143b pueden modificarse de diversas maneras. La placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG. 18 y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.19 difieren solo en la forma de la porción de contacto 143a, y la estructura de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo descritas anteriormente pueden aplicarse sustancialmente de manera idéntica a otras partes.
[0276] En referencia a la FIG.19, por lo menos una parte de la porción de contacto 143a puede presentar una forma que se extiende a lo largo de la circunferencia interna del contenedor metálico 110 de la batería. Por ejemplo, la porción de contacto 143a puede presentar una forma de arco que se extiende a lo largo de la parte de rebordeado del contenedor metálico 110 de la batería. Además, aunque no se muestra en los dibujos, con el fin de maximizar la superficie de contacto, en la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo, la suma de las longitudes extendidas de las porciones de contacto 143a de por lo menos una porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico puede ser aproximadamente igual a la circunferencia interior del contenedor metálico 110 de la batería. En dicha realización, es posible proporcionar el efecto de mejorar la fuerza de acoplamiento y reducir la resistencia eléctrica debido a la maximización de la área de acoplamiento.
[0278] A continuación, en referencia a la FIG.20, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.20 es diferente de la placa colectora de corriente 140 del electrodo negativo de la FIG.19 solo en la forma de la porción de contacto 143a y la porción de conexión 143b, y de lo contrario, la estructura de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo descrita anteriormente puede aplicarse sustancialmente de la misma manera.
[0280] En referencia a la FIG.20, por lo menos una parte de la porción de conexión 143b puede extenderse a lo largo de la circunferencia interior del contenedor metálico 110 de la batería. Específicamente, la porción de contacto 143a puede presentar una forma de arco que se extiende a lo largo de la parte de rebordeado del contenedor metálico 110 de la batería, y la porción de conexión 143b puede presentar una forma de arco que se extiende a lo largo de la porción de contacto 143a. De acuerdo con esta estructura, debido a que la superficie de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo se ha incrementado adicionalmente en comparación con la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo mostrada en la FIG.20, puede maximizarse el efecto de reducir la resistencia eléctrica.
[0282] Tal como en las FIGS.18, 19 y 21, la porción de conexión entre la porción de contacto 143a y la porción de conexión 143b puede estar doblada. Alternativamente, tal como se muestra en la FIG.20, la porción de conexión entre la porción de contacto 143a y la porción de conexión 143b puede presentar una forma complementaria correspondiente a la superficie interior de la parte de rebordeado 112. En particular, la porción de conexión entre la porción de contacto 143a y la porción de conexión 143b pueden estar acopladas de manera continua a la parte de rebordeado 112, a la vez que presenta una forma que coincide con la superficie interior de la parte de rebordeado 112. De acuerdo con dicha estructura, la parte de rebordeado 112 puede soportar eficazmente la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. Además, de acuerdo con dicha estructura, se puede prevenir la interferencia innecesaria entre la parte de rebordeado 112 y la porción de conexión 143b. Por lo tanto, el acoplamiento estable entre la porción de contacto 143a y la parte de rebordeado 112 puede mantenerse de manera eficaz.
[0284] Por otro lado, en referencia a la FIG.20, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede no incluir la porción de doblado B, a diferencia de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo que se ilustra en las FIGS.18, 19 y 21. Si la porción doblada B no se proporciona tal como se ha indicado anteriormente, pueden reducirse las materias primas necesarias para fabricar la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. De acuerdo con lo anterior, es posible ahorrar el coste de fabricación de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo.
[0285] Por otro lado, la porción de contacto 143a puede estar interpuesta y fijada entre la parte de rebordeado 112 del contenedor metálico 110 de la batería y la junta de sellado 180. Es decir, en un estado en el que la porción de contacto 143a está interpuesta entre la parte de rebordeado 112 del contenedor metálico 110 de la batería y la junta de sellado 180, la porción de contacto 143a puede quedar fijada debido a la fuerza de engaste de la parte de engaste 114.
[0286] Según una realización de la presente exposición, la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a puede ser idéntica a la longitud circunferencial de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. Además, la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a puede ser idéntica a la longitud circunferencial de la porción de conexión 143b. Por ejemplo, en referencia a las FIGS.18 y 21, se puede observar que la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, la porción de conexión 143b y la porción de contacto 143a se extienden a la misma anchura.
[0288] Según otra realización de la presente exposición, la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a puede estar formada para ser relativamente más larga que la longitud circunferencial de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. Además, preferentemente, la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a puede estar formada para ser relativamente más larga que la longitud circunferencial de la porción de conexión 143b. Por ejemplo, en referencia a las FIGS. 19 y 20, se puede observar que la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a es relativamente más larga que la longitud circunferencial de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. Además, en referencia a la FIG. 19, se puede observar que la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a es relativamente más larga que la longitud circunferencial de la porción de conexión 143b. Mediante la formación de la porción de contacto 143a para que presente una larga longitud circunferencial de esta manera, se puede mejorar la fuerza de acoplamiento de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo con la parte de rebordeado 112. Además, la resistencia interna de la batería se puede reducir al hacer más larga la longitud circunferencial de la porción de contacto 143a y/o de la porción de conexión 143b.
[0290] En las FIGS.18 a 20, el número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo es cuatro, y en la FIG. 21, el número de porciones de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo 142 es seis. El número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo en la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede variar, y mediante el ajuste del número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y el número y superficie de las porciones de soldadura de electrodo negativo, se puede modificar la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y las porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo.
[0292] Las baterías secundarias cilíndricas 100, 100' pueden implementarse mediante diversas combinaciones de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo ejemplificada en las FIGS. 14 a 17 y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo ejemplificada en las FIGS.18 a 21.
[0294] En cada placa de colector de corriente, la superficie de una porción de soldadura puede ser la misma y el número de porciones de soldadura formadas sobre la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo puede reducirse de modo que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo sea menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. En el caso de que se forme la porción de soldadura de electrodo positivo para cada porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y se forma la porción de soldadura de electrodo negativo para cada porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, el número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo puede ser menor que el número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña del electrodo negativo para cumplir esta condición. Por lo tanto, el número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo puede ser M, y el número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo puede ser de 1 a M-1 (M es un número natural mayor o igual a 2). En este caso, la relación (S1/S2) de la área de acoplamiento apropiada en la placa colectora de corriente de electrodo positivo y la placa colectora de corriente de electrodo negativo puede ajustarse dentro del intervalo de 1/M a (M-1)/M.
[0296] El proceso de soldadura en la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo y el proceso de soldadura en la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo pueden aplicar el mismo conjunto de condiciones, tales como la potencia del láser, el tiempo de irradiación y la velocidad de irradiación, y cuando se aplican las mismas condiciones, resulta más fácil en términos de control del proceso en comparación con el caso en que no se aplican las mismas condiciones. En tal caso, la superficie de una porción de soldadura de electrodo positivo y la superficie de una porción de soldadura de electrodo negativo se forman para ser iguales. Por lo tanto, resulta preferente el ajuste de la superficie de soldadura mediante el ajuste del número de porciones de soldadura de electrodo positivo y el número de porciones de soldadura de electrodo negativo, a la vez que se aplican las condiciones del proceso de soldadura en la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo y las condiciones del proceso de soldadura en la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la misma manera. Además, resulta preferente en términos de resistencia formar una porción de soldadura de electrodo positivo en cada porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y formar una porción de soldadura de electrodo negativo en cada porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. De acuerdo con lo anterior, es una realización preferente ajustar la superficie de soldadura haciendo que el número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña del electrodo positivo sea menor que el número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo.
[0298] Por ejemplo, una combinación de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo que presenta cuatro porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo, tal como se ejemplifica en las FIGS. 14 a 17 y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo que presenta seis porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, tal como se ejemplifica en la FIG.21. A modo de otro ejemplo, puede utilizarse una combinación de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo que presenta tres porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo mostradas en la FIG.16 y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo que presenta cuatro porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo que se muestran en las FIGS.18 a 21.
[0300] Evidentemente, a modo de otro ejemplo, con el fin de hacer que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo sea más pequeña que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo, puede ser posible hacer que la superficie de una porción de soldadura formada sobre la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo sea más pequeña, a pesar de que el número de porciones de soldadura en cada placa colectora de corriente sea el mismo.
[0302] A continuación, en referencia a las FIGS. 22 a 25, se muestra una placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo modificado en comparación con la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo mostrada en las FIGS.18 a 21.
[0303] En referencia a la FIG. 22, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG. 22 presenta una diferencia solo en que la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico no están directamente conectadas entre sí, en comparación con la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.18, en la que la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico se extiende desde la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, y de otro modo, la estructura de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo descrita anteriormente se puede aplicar sustancialmente de la misma manera.
[0305] En la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.22, la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento 143 del contenedor metálico de la batería están conectadas indirectamente a través de la porción central 141, y no están conectadas directamente entre sí. Por lo tanto, en el caso de que incida un impacto externo en las baterías secundarias cilíndricas 100, 100' de la presente exposición, se puede minimizar la posibilidad de daños en la porción de acoplamiento de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo' y el conjunto de electrodos 10, 10', así como en la porción de acoplamiento 140’ de la placa colectora de corriente de electrodo negativo y el contenedor metálico 110 de la batería 110.
[0307] A continuación, en referencia a la FIG.23, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.23 es diferente de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo descrito anteriormente en referencia a la FIG.
[0308] 22, únicamente en la forma de la porción de contacto 143a, y por lo demás, la estructura de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de las FIGS.18 y 22 descrita anteriormente puede aplicarse sustancialmente de la misma manera. Además, la porción de contacto 143a de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.23 presenta una forma que se extiende a lo largo de la circunferencia interna del contenedor metálico 110 de la batería, y la descripción de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo en referencia a la FIG.19 se aplica a la misma de igual manera.
[0310] En referencia a la FIG.24, la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG. 24 es diferente de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo descrito anteriormente en referencia a la FIG.22 en el sentido de que incluye además una porción de acoplamiento 144 de contenedor metálico, y la estructura de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de las FIGS. 18 y 22 descritos anteriormente pueden aplicarse de manera sustancialmente idéntica.
[0312] La porción adicional de acoplamiento 144 del contenedor metálico se extiende desde un extremo de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y está acoplada a una superficie interna del contenedor metálico 110 de la batería. Se proporciona una porción de este tipo de acoplamiento 144 al contenedor metálico en un extremo de por lo menos una de la pluralidad de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. La porción adicional de acoplamiento 144 del contenedor metálico incluye una porción de contacto adicional 144a acoplada sobre la superficie interior del contenedor metálico 110 de la batería y una porción de conexión adicional 144b que conecta el extremo de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo a la porción de contacto adicional 144a.
[0314] La porción de contacto adicional 144a está acoplada sobre la superficie interna del contenedor metálico 110 de la batería. En el caso en que la porción rebordeada 112 esté formada sobre el contenedor metálico 110 de la batería, la porción de contacto adicional 144a puede estar acoplada sobre la porción rebordeada 112, al igual que la porción de contacto 143a. Además, como la forma de la porción de contacto 143a mostrada en la FIG.23, por lo menos una parte de la porción de contacto 144a adicional también puede presentar una forma que se extiende a lo largo de la circunferencia interna del contenedor metálico 110 de la batería.
[0316] La porción de conexión adicional 144b puede incluir por lo menos una porción de doblado cuya dirección de extensión se cambia por lo menos una vez entre la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción de contacto adicional 144a, de manera similar a la porción de conexión 143b descrita en referencia a la FIG. 18, anteriormente. Debido a la formación de la porción doblada, la porción de conexión adicional 144b presenta una estructura retráctil y extensible, y por lo tanto, presenta una ventaja en el proceso de ensamblaje de la batería secundaria cilíndrica 100, 100' y un efecto de amortiguación, tal como se ha descrito anteriormente.
[0318] En referencia a la FIG.25, el colector de corriente 140 de electrodo negativo puede incluir por lo menos un orificio de inyección H3. El orificio de inyección H3 puede estar provisto en, por ejemplo, la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. En el caso de que se proporcione una pluralidad de porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, se puede proporcionar un orificio de inyección H3 en por lo menos una porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo. El orificio de inyección H3 puede proporcionarse, por ejemplo, en un lado de la porción de soldadura W de electrodo negativo formada en la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo o proporcionarse en ambos lados. Durante la fabricación de la batería secundaria cilíndrica 100, 100', el electrolito puede inyectarse después del ensamblaje que incluye el conjunto de electrodos 10, 10' y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo que se aloja en el contenedor metálico 110 de la batería. En este momento, la inyectabilidad puede mejorarse gracias al orificio de inyección H3.
[0319] Se puede proporcionar una pluralidad de orificios de inyección H3. La pluralidad de orificios de inyección H3 puede estar dispuesta de manera sustancialmente simétrica a la izquierda y a la derecha con respecto a la porción central de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo en la dirección de la anchura. Una porción de soldadura W de electrodo negativo para acoplar la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción no recubierta 14a de electrodo negativo puede formarse entre los orificios de inyección H3 dispuestos de manera sustancialmente simétrica a la izquierda y a la derecha.
[0321] La porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo 142 puede formarse para que presente una mayor anchura en una localización alejada de la porción de conexión hacia el extremo longitudinal de la porción de acoplamiento de pestaña a una distancia predeterminada, que la anchura en la porción de conexión entre la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción central 141. Por lo menos una parte de la región en la que se forma el orificio de inyección H3 puede estar incluida en la superficie que se incrementa a medida que se incrementa la anchura en una localización alejada de la porción de conexión hacia el extremo de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo por una distancia predeterminada, en comparación con la anchura en la porción de conexión entre la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo y la porción central 141. Por otro lado, el extremo longitudinal de la porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo puede presentar una forma aproximadamente de arco para corresponder a la circunferencia interior del contenedor metálico 110 de la batería. Además, en cuanto a la descripción de la estructura de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo de la FIG.25, la descripción de la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo descrita anteriormente en referencia a las FIGS.18, 19, 22, 23 o similares pueden aplicarse de manera idéntica.
[0323] Las baterías secundarias cilíndricas 100, 100' pueden implementarse mediante diversas combinaciones de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo ejemplificada en las FIGS. 14 a 17 y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo ejemplificada en las FIGS.22 a 25.
[0325] En cada placa de colector de corriente, la superficie de una porción de soldadura puede ser la misma y el número de porciones de soldadura formadas sobre la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo puede reducirse de modo que la área de acoplamiento S1 entre la porción no recubierta 12a de electrodo positivo y la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo sea menor que la área de acoplamiento S2 entre la porción no recubierta 14a de electrodo negativo y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo. En el caso de que se forme la porción de soldadura de electrodo positivo para cada porción de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo y se forma la porción de soldadura de electrodo negativo para cada porción de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, el número de porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo puede ser menor que el número de porciones de acoplamiento 142 de pestaña del electrodo negativo, cumpliendo de esta manera esta condición.
[0327] Por ejemplo, una combinación de la placa colectora de corriente 120 de electrodo positivo que presenta tres porciones de acoplamiento 122 de pestaña de electrodo positivo, tal como se muestra en las FIG. 16 y la placa colectora de corriente 140 de electrodo negativo que presenta cuatro porciones de acoplamiento 142 de pestaña de electrodo negativo, tal como se muestra en las FIGS.22 a 25.
[0329] En referencia a la FIG. 26, un paquete de batería 200 según una realización de la presente exposición incluye un conjunto de batería secundaria en el que una pluralidad de baterías secundarias cilíndricas 100 según una realización de la presente exposición, tal como se ha descrito anteriormente, están conectadas eléctricamente, y una carcasa de paquete 210 para alojar las mismas. En los dibujos de la presente exposición, se omiten componentes, tales como una barra colectora para la conexión eléctrica, una unidad de enfriamiento y un terminal de potencia por conveniencia de ilustración.
[0331] En referencia a la FIG.27, un vehículo 300 según una realización de la presente exposición puede ser, por ejemplo, un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido o un vehículo eléctrico enchufable, e incluye el paquete de baterías 200 según una realización de la presente exposición. El vehículo 300 incluye un vehículo de cuatro ruedas y un vehículo de dos ruedas. El vehículo 300 funciona utilizando energía del paquete de batería 200 según una realización de la presente exposición.
[0333] Números de referencia
[0335] 10, 10’: conjunto de electrodos
[0336] 12: placa de electrodo positivo
[0337] 14: placa de electrodo negativo
[0338] 16: separador
[0339] 12a: porción no recubierta de electrodo positivo
[0340] 12b: capa de material activo de electrodo positivo
[0341] 12c: segmento
[0342] 14a: porción no recubierta de electrodo negativo
[0343] 14b: capa de material activo del electrodo negativo
[0344] 20, 100, 100': batería secundaria cilíndrica
[0345] 22, 120: placa colectora de corriente de electrodo positivo
[0346] 22a: porción de soldadura de electrodo positivo
[0347] 22b, 24b: tira
[0348] 24, 140: placa colectora de corriente de electrodo negativo
[0349] 24a: porción de soldadura del electrodo negativo
[0350] 110: contenedor metálico de batería
[0351] 112: parte de rebordeado
[0352] 114: parte de engaste
[0353] 121: porción de borde
[0354] 122: porción de acoplamiento de pestaña de electrodo positivo
[0355] 123: porción de acoplamiento de terminal
[0356] 130: terminal de remache
[0357] 142: porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo
[0358] 143: porción de acoplamiento del contenedor metálico
[0359] 143a: porción de contacto
[0360] 143B: porción de conexión
[0361] 150: aislante
[0362] 160: junta aislante
[0363] 170: placa de tapa
[0364] 180: junta sellante
[0365] 190: porción de venteo
[0366] H1: cavidad
[0367] H2: orificio de placa colectora de corriente de electrodo negativo
[0368] 200: paquete de batería
[0369] 300: vehículo

Claims (35)

1. REIVINDICACIONES
1. Batería secundaria de litio (100), que comprende:
un conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina (10) que presenta una estructura en la que una placa de electrodo positivo (12) y una placa de electrodo negativo (14) que presentan forma de lámina y un separador (16) interpuesto entre ellas están enrollados en una dirección, la placa de electrodo positivo (12) incluye una porción no recubierta (12a) de electrodo positivo expuesta al exterior del separador (16) en un extremo de lado largo, en donde la placa de electrodo negativo (14) incluye una porción no recubierta de electrodo negativo (14a) expuesta al exterior del separador (16) en un extremo de lado largo;
una placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo acoplada a la porción no recubierta (12a) de electrodo positivo por una porción de soldadura (22a) de electrodo positivo; y
una placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo acoplada a la porción no recubierta (14a) de electrodo negativo por una porción de soldadura (24a) de electrodo negativo; en la que un área de acoplamiento (S1) entre la porción no recubierta (12a) de electrodo positivo y la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo es menor que un área de acoplamiento (S2) entre la porción no recubierta (14a) de electrodo negativo y la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo.
2. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 1, en la que el número de porciones de soldadura (24a) de electrodo negativo es mayor que el número de porciones de soldadura (22a) de electrodo positivo.
3. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 1, en la que la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo cubre la parte superior del conjunto de electrodos (10) y la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo cubre la parte inferior del conjunto de electrodos (10).
4. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 3, en la que la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo incluye por lo menos una tira (22b, 24b) que se extiende a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos (10) desde el centro de la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo, la porción de soldadura (22a) de electrodo positivo está formada en la tira (22b, 24b) de la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo, la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo incluye por lo menos una tira (22b, 24b) que se extiende a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos (10) desde el centro de la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo, y la porción de soldadura (24a) de electrodo negativo está formada en la tira (22b, 24b) de la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo.
5. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 4, en la que la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo incluye dos o más tiras (22b, 24b) dispuestas a intervalos iguales, y la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo incluye dos o más tiras (22b, 24b) dispuestas a intervalos iguales.
6. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 4, en la que el número de tiras (22b, 24b) de la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo es M, y el número de tiras (22b, 24b) de la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo es 1 a M-1 (M es un número natural igual o mayor que 2).
7. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 4, en la que el número de porciones de soldadura (22a) de electrodo positivo es menor que el número de porciones de soldadura de electrodo negativo (24a).
8. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 1, en la que el número de porciones de soldadura (22a) de electrodo positivo es igual al número de porciones de soldadura (24a) de electrodo negativo, y la superficie de una porción de soldadura (22a) de electrodo positivo es menor que la superficie de una porción de soldadura (24a) de electrodo negativo.
9. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 8, en la que la porción de soldadura (22a) de electrodo positivo y la porción de soldadura (24a) de electrodo negativo también están formadas para extenderse a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos (10).
10. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 3, en la que la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo y la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo presentan la misma forma de contorno que la parte superior e inferior del conjunto de electrodos (10), respectivamente.
11. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 1, que comprende, además:
un contenedor metálico de batería (110) configurado para alojar el conjunto de electrodos (10) a través de una porción abierta formada en un lado y conectada eléctricamente a la porción no recubierta de electrodo negativo (14a),
una placa de tapa (170) configurada para sellar la porción abierta del contenedor metálico (110) de la batería (110), y
un terminal de remache (130) instalado para estar aislado de un orificio pasante formado en el centro de una porción cerrada situada frente a la porción abierta del contenedor metálico (110) de la batería y conectado eléctricamente a la porción no recubierta (12a) de electrodo positivo.
12. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 11, en la que la placa de tapa (170) no está conectada al conjunto de electrodos (10) para no presentar polaridad.
13. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 11,
en la que la placa colectora de corriente (22, 120) de electrodo positivo incluye:
una porción de borde (121),
una porción de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo configurada para extenderse hacia adentro desde la porción de borde (121) y acoplada a la porción no recubierta (12a) de electrodo positivo mediante la porción de soldadura (22a) de electrodo positivo, y
una porción de acoplamiento (123) de terminal situada para estar separada de la porción de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo (122), y
en la que el terminal de remache (130) está acoplado a la porción de acoplamiento (123) del terminal.
14. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 13, en la que la porción de borde (121) presenta la forma de un borde cuya zona interior está por lo menos parcialmente vacía.
15. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 13, en la que la porción de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo y la porción de acoplamiento (123) de terminal están conectadas eléctricamente por la porción de borde (121).
16. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 13, en la que la porción de acoplamiento (123) de terminal se encuentra en una porción central de un espacio interior de la porción de borde (121).
17. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 13, en la que está incluida una pluralidad de porciones de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo.
18. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 17, en la que la pluralidad de porciones de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo están dispuestas a intervalos iguales a lo largo de una dirección circunferencial.
19. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 17, en la que la pluralidad de porciones de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo presentan la misma longitud extendida.
20. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 17, en la que porción de acoplamiento (123) de terminal puede estar dispuesta para estar circundada por la pluralidad de porciones de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo.
21. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 13, en la que el conjunto de electrodos (10) incluye una cavidad (H1) en una porción central de enrollado de los mismos, y la porción de acoplamiento (123) de terminal se encuentra dispuesta en una localización correspondiente a la cavidad (H1).
22. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 13,
en la que el contenedor metálico de la batería (110) incluye una parte de rebordeado formada en un extremo adyacente a la porción abierta y ajustada a presión hacia el interior, y
en la que la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo incluye:
una porción de acoplamiento (142) de pestaña de electrodo negativo acoplada a la porción no recubierta (14a) de electrodo negativo por la porción de soldadura (24a) de electrodo negativo, y
una porción de acoplamiento del contenedor metálico acoplada eléctricamente a la parte de rebordeado.
23. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22, en la que la porción de acoplamiento del contenedor metálico se extiende desde la porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo (142).
24. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22, en la que la porción de acoplamiento de pestaña de electrodo negativo (142) y la porción de acoplamiento de contenedor metálico están conectadas de manera indirecta a través de una porción central de la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo y no conectadas directamente entre sí.
25. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22, en la que la porción de acoplamiento (142) de pestaña de electrodo negativo presenta por lo menos un orificio de inyección.
26. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22, en la que la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo incluye un orificio circular en la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo en una parte central de la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo.
27. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 26, en la que el conjunto de electrodos (10) incluye una cavidad (H1) en una porción central de enrollado del mismo, y un diámetro del orificio de la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo es igual o mayor que el diámetro de la cavidad (H1).
28. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22,en la que la placa colectora de corriente (24, 140) de electrodo negativo presenta una estructura de pata en la que la porción de acoplamiento (142) de pestaña de electrodo negativo y la porción de acoplamiento del contenedor metálico conectadas entre sí se extienden a lo largo de una dirección radial del conjunto de electrodos (10).
29. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 28, en la que se incluye una pluralidad de las estructuras de pata.
30. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22, en la que la porción de soldadura (22a) de electrodo positivo está formada en cada porción de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo, la porción de soldadura (24a) de electrodo negativo está formada en cada porción de acoplamiento (142) de pestaña de electrodo negativo, y el número de porciones de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo es menor que el número de porciones de acoplamiento de pestaña (142) de electrodo negativo.
31. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 30, en la que el número de porciones de acoplamiento (142) de pestaña de electrodo negativo es M, y el número de porciones de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo es 1 a M-1 (M es un número natural igual o mayor que 2).
32. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 30, en la que la porción de soldadura (22a) de electrodo positivo y la porción de soldadura (24a) de electrodo negativo también están formadas para extenderse a lo largo de la dirección radial del conjunto de electrodos (10).
33. Batería secundaria de litio (100) según la reivindicación 22, en la que la porción de soldadura (22a) de electrodo positivo está formada en cada porción de acoplamiento (122) de pestaña de electrodo positivo, la porción de soldadura (24a) de electrodo negativo está formada en cada porción de acoplamiento (142) de pestaña de electrodo negativo, el número de porciones de soldadura (22a) de electrodo positivo es igual al número de porciones de soldadura (24a) de electrodo negativo, y la superficie de una porción de soldadura (22a) de electrodo positivo es menor que la superficie de una porción de soldadura (24a) de electrodo negativo.
34. Paquete de batería (200), que comprende la batería secundaria de litio (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33.
35. Vehículo (300), que comprende el paquete de batería (200) según la reivindicación 34.
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