BR112014030120B1

BR112014030120B1 - Bloco de eletrodo, célula em camadas, conjuntos de bateria e método de montagem para célula em camadas

Info

Publication number: BR112014030120B1
Application number: BR112014030120-4A
Authority: BR
Inventors: Kaduo Tsutsumi
Original assignee: Exergy Power Systems, Inc
Priority date: 2012-12-16
Filing date: 2013-12-07
Publication date: 2021-06-15
Also published as: BR112014030120A2; NO2871699T3; DK2871699T3; PT2871699T; ES2653266T3; PL2871699T3; WO2014091635A1; US20150132637A1; EP2871699B1; JP5691048B2; EP2871699A4; RU2014147376A; JPWO2014092031A1; CN104321920A; KR101695868B1; EP2871699A1; WO2014092031A1; RU2613525C2; US10388982B2; HUE035631T2

Abstract

bloco de eletrodo, célula em camadas, e método de montagem para célula em camadas. um bloco de eletrodo inclui: um grupo de eletrodo possuindo uma estrutura empilhada com um eletrodo positivo, um eletrodo negativo e um separador interposto entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo; membros de tampa dispostos sobre duas extremidades do grupo de eletrodo na direção empilhada; e um primeiro membro de suporte ligado às superfícies exteriores do grupo de eletrodos e membros de tampa. o primeiro embro de suporte é eletricamente conectado a um primeiro eletrodo que é um dentre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo, e não é eletricamente conectado a um segundo eletrodo, que é o outro dentre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo. além disso, os orifícios no grupo de eletrodos e nos membros de tampa formam um orifício traspassante, e um segundo embro de suporte está ligado ao orifício traspassante. assim, o bloco de eletrodo é fabricado. em seguida, a pluralidade de blocos de eletrodos está alojada em um revestimento exterior e uma forma empilhada, e um coletor de corrente é inserido no orifício traspassante. assim, uma célula em camadas é fabricada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A invenção se refere a um bloco de eletrodo capaz de melhorar o desempenho de resfriamento e prevenir um curto-circuito e uma falha de contato; uma célula em camadas; e um método de montagem para a célula em camadas.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] As estruturas de eletrodo de uma bateria secundária são principalmente classificadas em dois tipos, ou seja, um tipo enrolado em espiral e um tipo em camadas. Em uma bateria tendo a estrutura de eletrodo do tipo enrolado em espiral (uma bateria enrolada em espiral; se referindo a Literatura de Patente 1, por exemplo), um eletrodo positivo e um eletrodo negativo, que estão enrolados em espiral com um separador interposto entre os mesmos estão alojados em uma caixa de bateria. Em uma bateria tendo a estrutura de eletrodo do tipo em camadas (uma célula em camadas; se referindo a Literatura de Patente 2, por exemplo), um grupo de eletrodo, incluindo um eletrodo positivo e um eletrodo negativo, que são empilhados alternadamente com um separador interposto entre os mesmos está alojado em uma caixa de bateria.

LISTA DA CITAÇÃOLITERATURA DE PATENTES

[003] Literatura de patente 1: JP 2002-198044 ALiteratura de patente 2: JP 2000-048854 A

SUMÁRIO DA INVENÇÃOPROBLEMA TÉCNICO

[004] No que diz respeito à bateria enrolada em espiral descrita na Literatura de Patente 1, o separador com baixa condutividade térmica é fornecido de uma forma de várias camadas entre a superfície e o centro da bateria. Como resultado, mesmo quando a temperatura da superfície da caixa da bateria está próxima de uma temperatura ambiente, uma temperatura de uma porção em torno do centro da bateria enrolada em espiral se torna consideravelmente alta. A alta temperatura no interior da bateria pode prejudicar o desempenho da bateria.

[005] A célula em camadas cilíndricas descrita na Literatura de Patente 2 tem uma estrutura para coletar energia elétrica de tal maneira que os eletrodos empilhados estão em contato com os terminais individualmente. Portanto, uma falha inicial pode ocorrer devido a um curto-circuito entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo no decurso da montagem da célula em camadas cilíndricas. Além disso, uma falha de contato pode ocorrer por causa do separador interposto entre o eletrodo e o terminal. Além disso, o eletrodo repetidamente se contrai e se expande pela repetição de carga e descarga. Como resultado, uma falha de contato entre o eletrodo e o terminal pode ocorrer por causa da deformação e do deslocamento do eletrodo, o que pode resultar em uma falha temporal.

[006] A fim de alcançar uma grande capacidade de bateria montando baterias pequenas para formar um conjunto de bateria, muito tempo e esforço são necessários para a conexão entre as baterias. Além disso, se uma das baterias no conjunto de bateria falhar, muito tempo e esforço são necessários para trocar a bateria falhada por uma bateria normal.

[007] A invenção foi concebida para resolver os problemas anteriores, e os objetivos da mesma são para conter um aumento de temperatura no interior de uma bateria, para evitar uma falha de contato e um curto-circuito entre os eletrodos, e para fornecer uma bateria que pode ser facilmente montada.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[008] Um bloco de eletrodo de acordo com a invenção inclui: um grupo de eletrodo possuindo uma estrutura empilhada com um eletrodo positivo, um eletrodo negativo e um separador interposto entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo; membros de tampa dispostos sobre duas extremidades do grupo de eletrodo na direção empilhada; e um primeiro membro de suporte ligado às superfícies externas do grupo de eletrodos e membros de tampa. Aqui, o primeiro membro de suporte é eletricamente conectado a um primeiro eletrodo que é um dentre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo, e não é eletricamente conectado a um segundo eletrodo, que é o outro dentre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo.

[009] Aqui, as “superfícies externas” se referem às superfícies, que estão voltadas para o lado de fora, do grupo de eletrodos e membros de tampa. De acordo com esta configuração, o primeiro membro de suporte está ligado às partes externas do grupo de eletrodo e membros de tampa para reter o grupo de eletrodos e os membros de tampa. Isto é, o primeiro membro de suporte serve para alcançar uma estrutura integral com o grupo de eletrodos e os membros de tampa. A estrutura integral facilita o manuseio do grupo de eletrodo. O primeiro membro de suporte pode ser fornecido para cobrir o grupo de eletrodos e os membros de tampa, exceto as bordas circunferenciais de orifícios nos membros de tampa. Alternativamente, o primeiro membro de suporte pode ser ligado a, pelo menos, as superfícies laterais do grupo de eletrodo e membros de tampa por causa do seguinte motivo. Isto é, o primeiro membro de suporte pode reter integralmente o grupo de eletrodos e os membros de tampa, mesmo quando o primeiro membro de suporte não está ligado às superfícies dos membros de tampa.

[010] O primeiro membro de suporte pode ser formado por uma placa de metal ou uma pluralidade de tiras de metal curtas. Alternativamente, o primeiro membro de suporte pode ser formado de uma chapa de metal.

[011] O primeiro membro de suporte é conectado ao primeiro eletrodo para funcionar como um terminal coletor de corrente para o primeiro eletrodo. O primeiro eletrodo é conectado ao primeiro membro de suporte com resistência térmica e eletricamente baixa. O primeiro membro de suporte é vantajosamente atuado sobre o resfriamento e coleta de corrente para o primeiro eletrodo.

[012] O calor gerado a partir do primeiro eletrodo é transferido para o primeiro membro de suporte. O calor gerado a partir do segundo eletrodo é transferido para o primeiro eletrodo através de um separador. O calor gerado a partir do eletrodo é transferido para o primeiro membro de suporte com resistência térmica baixa.

[013] O bloco de eletrodo é configurado para resfriar uma superfície do primeiro membro de suporte, restringindo, assim, facilmente um aumento de temperatura no interior do mesmo.

[014] O bloco de eletrodo não é fornecido com um revestimento externo para alojar o bloco de eletrodo, e um coletor de corrente para o segundo eletrodo. Como será descrito mais tarde, na verdade, uma bateria inclui um revestimento externo, e um coletor de corrente para o segundo eletrodo, além do bloco de eletrodo. O bloco de eletrodo é um dos constituintes de uma bateria.

[015] A montagem de um tal bloco de eletrodo em um módulo melhora a produtividade da bateria. Em comparação com uma bateria que tem uma configuração em que os eletrodos estão alojados de forma independente em uma caixa de bateria, o bloco de eletrodo pode evitar o eletrodo positivo e o eletrodo negativo de serem danificados ou deslocados, e, portanto, pode evitar uma falha de contato e um curto-circuito. Além disso, ajustar o número de blocos de eletrodos a serem alojados em uma caixa de bateria pode facilmente aumentar e diminuir uma capacidade da bateria. Em outras palavras, o aumento do número de blocos de eletrodo pode facilmente aumentar a capacidade da bateria, porque os blocos de eletrodos estão conectados em paralelo.

[016] No bloco de eletrodo, de preferência, cada um dentre o primeiro eletrodo, o segundo eletrodo, e o separador tem um orifício formado em um centro dos mesmos, uma borda externa do segundo eletrodo é coberta com o separador, uma borda circunferencial do orifício no primeiro eletrodo é coberta com o separador, uma borda externa do separador é coberta com o primeiro eletrodo, e uma borda circunferencial do orifício no separador é coberta com o segundo eletrodo. Assim, o separador certamente separa o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo um do outro na borda externa do segundo eletrodo e da borda circunferencial do orifício no primeiro eletrodo. Por conseguinte, mesmo quando os eletrodos são deformados, os eletrodos não entram em contato uns com os outros na borda externa e na borda circunferencial do orifício. Além disso, o separador não é interposto entre o eletrodo e o terminal, e, por conseguinte, não provoca falhas de contato. Um diâmetro externo do separador é maior do que o do segundo eletrodo, e um diâmetro do orifício do separador é menor do que o do primeiro eletrodo. Um diâmetro externo do primeiro eletrodo é maior do que o do separador, e o diâmetro do orifício do separador é maior do que o do segundo eletrodo.

[017] No bloco de eletrodo, de preferência, o primeiro membro de suporte tem uma pluralidade de saliências formadas em pelo menos um dos lados do mesmo. De acordo com esta configuração, a pluralidade de saliências está formada sobre, pelo menos, uma dentre uma superfície que entra em contato com o primeiro eletrodo e uma superfície oposta à superfície no primeiro membro de suporte. A pluralidade de saliências prende no primeiro eletrodo para reter com firmeza o primeiro eletrodo, para manter a forma do primeiro eletrodo, e para assegurar o contato do primeiro eletrodo com o primeiro membro de suporte. De preferência, a pluralidade de saliências é formada pelo menos na superfície que entra em contato com pelo menos o primeiro eletrodo. Assim, a pluralidade de saliências evita uma falha de contato entre o primeiro eletrodo e o primeiro membro de suporte, mesmo quando o volume do primeiro eletrodo muda. Além disso, o bloco de eletrodo pode incluir adicionalmente uma placa de metal interposta entre o primeiro membro de suporte e o primeiro eletrodo, a placa de metal que tem uma pluralidade de saliências formadas em pelo menos um dos lados da mesma.

[018] No bloco de eletrodo, de preferência, o primeiro eletrodo é delimitado com um primeiro separador que tem uma forma de saco em um estado em que uma borda externa do primeiro eletrodo é exposta a partir do primeiro separador. Também no bloco de eletrodo, o segundo eletrodo pode ser delimitado com um segundo separador que tem uma forma de saco em um estado em que uma borda interior do orifício no segundo eletrodo é exposta a partir do segundo separador.

[019] O primeiro separador tem a forma de saco formada de tal maneira que, por exemplo, uma borda interna do mesmo está ligada por soldagem. O primeiro eletrodo é delimitado com o separador em forma de saco no estado em que a borda externa é exposta a partir do separador em forma de saco. O primeiro separador pode ser fabricado de tal maneira que, por exemplo, o primeiro eletrodo é colocado entre os separadores em forma de folha e as bordas internas dos separadores são soldadas. Por outro lado, o segundo separador tem a forma de saco formada de tal maneira que, por exemplo, uma borda externa do mesmo está ligada por soldagem. O segundo eletrodo é delimitado com o separador em forma de saco no estado em que a borda interna do mesmo, ou seja, a borda circunferencial do orifício é exposta a partir do separador em forma de saco. O segundo separador pode ser fabricado de tal maneira que, por exemplo, o segundo eletrodo é colocado entre os separadores em forma de folha e as bordas externas dos separadores são soldadas.

[020] De acordo com esta configuração, os separadores em forma de saco capturam, nos mesmos, a poeira ou matérias estranhas derivadas do primeiro e segundo eletrodos, no decurso da montagem do bloco de eletrodo e no decurso do transporte do bloco de eletrodo, a qual evita um curto-circuito interno.

[021] No bloco de eletrodo, de preferência, o primeiro membro de suporte tem uma porção de superfície lateral que entra em contato com uma superfície lateral do bloco de eletrodo, e porções dobradas a partir da porção de superfície lateral em direção dos centros dos membros de tampa. De acordo com esta configuração, o primeiro membro de suporte tem as porções dobradas formadas nas duas extremidades na direção empilhada, e a porção de superfície lateral localizada entre as porções dobradas.

[022] No bloco de eletrodo, o primeiro membro de suporte é fixado às superfícies laterais externas dos membros de tampa. De acordo com esta configuração, a extremidade do primeiro membro de suporte na direção empilhada e a superfície lateral externa do membro de tampa são fixadas em conjunto, de modo que o bloco de eletrodo é configurado para ter uma estrutura integral. O primeiro membro de suporte tendo nenhuma porção dobrada permite a redução na dimensão axial do bloco de eletrodo.

[023] No bloco de eletrodo, de preferência, cada um dos membros de tampa tem um orifício formado no centro dos mesmos, e os orifícios no eletrodo positivo, no eletrodo negativo, no separador, e nos membros de tampa formam um orifício transpassante em um estado empilhado do grupo de eletrodo e membros de tampa. O bloco de eletrodo pode incluir adicionalmente um segundo membro de suporte ligado a uma superfície interior do orifício transpassante. De preferência, o segundo membro de suporte é eletricamente conectado ao segundo eletrodo, e não é eletricamente conectado ao primeiro eletrodo. De acordo com esta configuração, tanto o segundo membro de suporte quanto o primeiro membro de suporte retêm o grupo de eletrodos.

[024] No bloco de eletrodo, de preferência, o segundo membro de suporte tem uma pluralidade de saliências formadas em pelo menos um dos lados do mesmo. De acordo com esta configuração, a pluralidade de saliências pode ser formada em pelo menos uma dentre uma superfície que entra em contato com o segundo eletrodo e uma superfície oposta à superfície no segundo membro de suporte. A pluralidade de saliências prende o segundo eletrodo para segurar firmemente o segundo eletrodo e para assegurar o contato. De preferência, a pluralidade de saliências está formada sobre pelo menos a superfície que entra em contato com o segundo eletrodo. Assim, a pluralidade de saliências evita uma falha de contato entre o segundo eletrodo e o segundo membro de suporte, mesmo quando o volume do segundo eletrodo muda. O bloco de eletrodo pode incluir adicionalmente uma placa de metal interposta entre o segundo membro de suporte e o segundo eletrodo, a placa de metal que tem uma pluralidade de saliências formadas em pelo menos um dos lados da mesma.

[025] Uma célula em camadas de acordo com a invenção inclui: o bloco de eletrodo; um revestimento externo tubular para alojar o bloco de eletrodo; e um coletor de corrente que passa através do orifício transpassante no bloco de eletrodo. De preferência, o primeiro eletrodo é eletricamente conectado ao revestimento externo, e o segundo eletrodo é eletricamente conectado ao coletor de corrente.

[026] De acordo com esta configuração, o revestimento externo funciona como um terminal coletor de corrente para o primeiro eletrodo. O primeiro membro de suporte do bloco de eletrodo entra diretamente em contato com uma superfície interna do revestimento externo, ou entra em contato com a superfície interna do revestimento externo por meio de um membro eletricamente condutor. Assim, o primeiro eletrodo é conectado ao revestimento externo com resistência térmica e eletricamente baixa através do primeiro membro de suporte, de modo que o revestimento externo é atuado de forma eficaz no resfriamento e coleta de corrente para o primeiro eletrodo.

[027] Além disso, a borda interior do orifício no segundo eletrodo, através do qual passa o coletor de corrente, total ou parcialmente entra em contato com o coletor de corrente de uma forma direta ou é inteiramente ou parcialmente conectado ao coletor de corrente através de um membro eletricamente condutor, tal como uma placa de metal. O calor gerado a partir do segundo eletrodo é transferido para o primeiro eletrodo, através do separador, e, em seguida, é transferido para o revestimento externo com resistência termicamente baixa.

[028] Como descrito acima, a célula em camadas de acordo com a invenção não requer nenhum dissipador de calor ou nenhum tubo para o fornecimento de um fluido de resfriamento no seu interior, a fim de restringir um aumento de temperatura no interior da mesma. Por conseguinte, a célula em camadas de acordo com a invenção pode ser fabricada com uma estrutura compacta. Além disso, a célula em camadas de acordo com a invenção facilmente restringe o aumento da temperatura no interior da mesma por resfriamento da superfície do revestimento externo.

[029] O número de blocos de eletrodos a ser alojado no revestimento externo não é particularmente limitado. O ajuste do número de blocos de eletrodos pode facilmente mudar uma capacidade de bateria. Os blocos de eletrodos estão estruturalmente conectados em série, de tal maneira que o revestimento externo aloja, nos mesmos, os blocos de eletrodos. Nos blocos de eletrodos adjacentes, os primeiros eletrodos estão eletricamente conectados uns aos outros através do revestimento externo, e os segundos eletrodos estão eletricamente conectados uns aos outros através do coletor de corrente. Assim, os blocos de eletrodos estão conectados eletricamente em paralelo.

[030] Até agora, baterias foram conectadas eletricamente em paralelo, conforme se segue. Isto é, nas baterias adjacentes, os terminais positivos são conectados uns aos outros por meio de fiação e terminais negativos também são conectados uns aos outros por meio de fiação. Em outras palavras, a fiação é indispensável para a conexão em paralelo entre as baterias, o que resulta em trabalho de fiação complicado e restrição de um espaço de instalação.

[031] Na célula em camadas de acordo com a invenção, por outro lado, os blocos de eletrodos são empilhados no revestimento externo, de modo que os terminais positivos possam ser conectados eletricamente uns aos outros e terminais negativos podem ser conectados eletricamente uns aos outros nos blocos de eletrodos adjacentes. Em outras palavras, a célula em camadas estabelece uma conexão em série estruturalmente simples, e também estabelece uma conexão em paralelo eletricamente simples. Esta configuração pode facilmente aumentar a capacidade da célula em camadas.

[032] Na célula em camadas, de preferência, o coletor de corrente inclui uma haste de núcleo eletricamente condutora, e um membro estrutural para cobrir uma periferia externa da haste de núcleo. A haste de núcleo é feita de um material com alta condutividade elétrica, e o membro estrutural é feito de um material com resistência a álcali. Assim, o coletor de corrente pode possuir elevada condutividade elétrica e resistência a álcali.

[033] De preferência, a célula em camadas inclui adicionalmente uma cobertura de vedação para fechar uma extremidade aberta do revestimento externo. Aqui, a cobertura de vedação tem duas ranhuras anulares formadas em uma periferia externa da mesma. A cobertura de vedação inclui um anel-O ligado a cada ranhura anular, e um membro de vedação fornecido entre as ranhuras anulares. De acordo com esta configuração, o anel-O e o membro de vedação, cada um dos quais é fornecido na cobertura de vedação para fechar a extremidade aberta axial do revestimento externo, evita que um eletrólito seja vazado a partir da célula em camadas.

[034] De preferência, a célula em camadas inclui adicionalmente uma pluralidade de placas de radiador ligada a uma superfície circunferencial externa do revestimento externo ao longo de uma direção axial do revestimento externo. Esta configuração melhora o desempenho de resfriamento da célula em camadas.

[035] De preferência, a célula em camadas inclui adicionalmente um parafuso transpassante que passa através das placas de radiador. De acordo com esta configuração, a placa de radiador, o revestimento externo, e o primeiro eletrodo são conectados eletricamente um ao outro através do parafuso transpassante. O parafuso transpassante funciona como um terminal do primeiro eletrodo.

[036] Um conjunto de bateria de acordo com a invenção inclui: a pluralidade de células em camadas; um primeiro membro de conexão para a conexão entre os parafusos transpassantes das células em camadas adjacentes; e um segundo membro de conexão para a conexão entre os coletores de corrente das células em camadas adjacentes. Aqui, o primeiro membro de conexão e o segundo membro de conexão se conectam eletricamente entre as células em camadas. De acordo com esta configuração, o membro de conexão estabelece uma conexão elétrica em paralelo entre as células em camadas.

[037] Um conjunto de bateria de acordo com a invenção inclui: a pluralidade de células em camadas; e um terceiro membro de conexão para a conexão entre o parafuso transpassante de uma das células em camadas adjacentes e o coletor de corrente da outra célula em camadas. Aqui, o terceiro membro de conexão se conecta eletricamente entre as células em camadas. De acordo com esta configuração, o membro de conexão estabelece uma conexão elétrica em série entre as células em camadas.

EFEITO VANTAJOSO DA INVENÇÃO

[038] De acordo com a invenção, como descrito acima, é possível restringir a um aumento de temperatura no interior de uma bateria, para evitar um curto-circuito entre os eletrodos e uma falha de contato, e para fornecer uma bateria que pode ser facilmente montada.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[039] [FIG. 1A] A FIG. 1A é uma vista em perspectiva de uma configuração esquemática de um bloco de eletrodo de acordo com uma primeira modalidade.[FIG. 1B] A FIG. 1B é uma vista em seção axial do bloco de eletrodo de acordo com a primeira modalidade.[FIG. 2A] A FIG. 2A é uma vista em seção de eletrodos, cada um, delimitado com um separador em forma de saco.[FIG. 2B] A FIG. 2B é uma vista plana do eletrodo positivo delimitado com o separador em forma de saco.[FIG. 2C] A FIG. 2C é uma vista plana do eletrodo negativo delimitado com o separador em forma de saco.[FIG. 3A] A FIG. 3A é uma vista em seção de uma placa de metal do bloco de eletrodo.[FIG. 3B] A FIG. 3B é uma vista plana da placa de metal do bloco de eletrodo.[FIG. 4] A FIG. 4 é uma vista em seção axial de um bloco de eletrodo de acordo com uma segunda modalidade. [FIG. 5] A FIG. 5 é uma vista em seção axial de um bloco de eletrodo de acordo com uma terceira modalidade.[FIG. 6A] A FIG. 6A é uma vista em perspectiva de uma configuração esquemática de um bloco de eletrodo de acordo com uma quarta modalidade.[FIG. 6B] A FIG. 6B é uma vista em seção axial do bloco de eletrodo de acordo com a quarta modalidade.[FIG. 7] A FIG. 7 é uma vista em seção axial de uma modificação do bloco de eletrodo de acordo com a quarta modalidade.[FIG. 8] A FIG. 8 é uma vista em perspectiva de uma configuração esquemática de uma célula em camadas incluindo o bloco de eletrodo.[FIG. 9] A FIG. 9 é uma vista lateral da célula em camadas, incluindo uma seção tomada ao longo da linha IX-IX da FIG. 8.[FIG. 10] A FIG. 10 é uma vista ampliada de uma extremidade da célula em camadas ilustrada na FIG. 9.[FIG. 11A] A FIG. 11A é uma vista em perspectiva de corte transversal de uma extremidade de um revestimento externo na célula em camadas.[FIG. 11B] A FIG. 11B é uma vista em seção da extremidade do revestimento externo na célula em camadas.[FIG. 12A] A FIG. 12A é uma vista em perspectiva de corte parcialmente transversal de um coletor de corrente na célula em camadas.[FIG. 12B] A FIG. 12B ilustra esquematicamente um procedimento de fabricação do coletor de corrente na célula em camadas.[FIG. 13A] A FIG. 13A ilustra um primeiro barramento na célula em camadas.[FIG. 13B] A FIG. 13B ilustra um segundo barramento na célula em camadas.[FIG. 14] A FIG. 14 ilustra, esquematicamente, a pluralidade de células em camadas conectadas umas às outras.[FIG. 15] A FIG. 15 é um gráfico dos resultados de um teste de aumento da temperatura conduzido sobre a célula em camadas.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE

[040] Com referência aos desenhos, a seguir, será dada a descrição das modalidades da invenção; no entanto, a invenção não está limitada a estas modalidades. Além disso, números, dimensões, materiais, e afins a serem descritos nas seguintes modalidades não se destinam a limitar o escopo da invenção.

[041] Antes da descrição das respectivas modalidades da invenção, em primeiro lugar, será dada a descrição de uma bateria secundária para a qual a invenção é aplicável. A bateria secundária não está limitada a tipos a ser descritos a seguir, e os exemplos da mesma podem incluir uma bateria de níquel- zinco, uma bateria de dióxido de manganês, uma bateria de zinco-manganês, e uma bateria de níquel-cádmio.<1. Tipos de Bateria Secundária>[1-1. Bateria de Níquel-Hidreto de metal]

[042] Um eletrodo negativo a ser aqui usado foi obtido como se segue. Isto é, uma pasta obtida por adição de um solvente a uma liga de armazenamento de hidrogênio, um material de carga eletricamente condutor, e um aglutinante foi aplicado sobre um substrato de modo a ser moldado em forma de folha, e, em seguida, foi curado. Do mesmo modo, um eletrodo positivo a ser aqui usado foi obtido como se segue. Isto é, uma pasta obtida por adição de um solvente a oxi-hidróxido de níquel, um material de carga eletricamente condutor, e um aglutinante foi aplicado sobre um substrato de modo a ser moldado em forma de folha, e, em seguida, foi curado.

[043] O material de carga eletricamente condutor a ser aqui utilizado foi uma partícula de carbono. O aglutinante a ser aqui utilizado foi uma resina termoplástica que se dissolve em um solvente solúvel em água. O substrato a ser aqui utilizado era uma folha de níquel de formação de espuma. Um separador a ser aqui utilizado foi uma fibra de polipropileno. Um eletrólito a ser aqui utilizado foi uma solução aquosa de KOH.[1-2. Bateria de Lítio-Íon]

[044] No que diz respeito a um eletrodo negativo, em primeiro lugar, uma mistura pastosa é preparada por mistura de titanato de lítio, carboximetilcelulose (CMC), e Ketjen Black (KB). Em seguida, esta mistura é aplicada sobre uma folha de aço inoxidável, é temporariamente seca, e em seguida é submetida a um tratamento térmico. Assim, o eletrodo negativo pode ser obtido. No que diz respeito a um eletrodo positivo, em primeiro lugar, uma mistura pastosa é preparada por mistura de fosfato de ferro de lítio, CMC, carbono ativo, e KB. Em seguida, esta mistura é aplicada sobre uma folha de aço inoxidável, é temporariamente seca, e em seguida é submetida a um tratamento térmico. Assim, o eletrodo positivo pode ser obtido.

[045] Um separador a ser aqui utilizado pode ser uma película de polipropileno microporosa. Um eletrólito a ser aqui utilizado pode ser de 1 mol/L de LiPF6/EC:DEC. Um agente eletricamente condutor a ser aqui utilizado pode ser KB. Um aglutinante a ser aqui usado pode ser CMC. Cada um dentre o eletrodo positivo, o eletrodo negativo, e um coletor de corrente pode ser feito de aço inoxidável.<2. Modalidades do bloco de eletrodo >

[046] Daqui em diante, um eletrodo positivo é ocasionalmente referido como um primeiro eletrodo, e um eletrodo negativo é ocasionalmente referido como um segundo eletrodo, por conveniência da descrição, mas não se limitando a estes.[2-1. Primeira Modalidade]

[047] A FIG. 1A é uma vista em perspectiva que ilustra esquematicamente um bloco de eletrodo de acordo com uma primeira modalidade da invenção. A FIG. 1B é uma vista em seção axial que ilustra esquematicamente o bloco de eletrodo. Tal como ilustrado na FIG. 1B, o bloco de eletrodo 21 inclui um grupo de eletrodo 23, os membros de tampa 24, o primeiro membro de suporte 22a, e um segundo membro de suporte 22b.

[048] O grupo de eletrodo 23 tem uma configuração em que um eletrodo positivo 23a e um eletrodo negativo 23b são empilhados com um separador em forma de saco 23c interposto entre os mesmos. O grupo de eletrodo 23 é colocado entre os membros de tampa 24 em duas extremidades dos mesmos na direção empilhada (direção X na FIG. 1B). O eletrodo positivo 23a, o eletrodo negativo 23b, o separador em forma de saco 23c, e os membros de tampa 24, cada um tem uma forma de disco com um orifício formado no centro de um dos mesmos, e são empilhados de uma forma concêntrica. Os membros de tampa 24 são feitos de polipropileno, mas podem ser feitos de qualquer resina isolante. Cada um dentre o eletrodo positivo 23a e o eletrodo negativo 23b é delimitado com o separador em forma de saco.

[049] A FIG. 2A é uma vista em seção que ilustra os eletrodos, cada um delimitado com o separador em forma de saco. Para simplificação, a FIG. 2A ilustra um eletrodo positivo 23a e um eletrodo negativo 23b. O eletrodo positivo 23a é delimitado com o separador 23ca em forma de saco, exceto uma borda externa do mesmo. Por outro lado, o eletrodo negativo 23b é delimitado com o separador 23cb em forma de saco, exceto uma borda circunferencial do orifício central na mesma.

[050] A FIG. 2B é uma vista plana que ilustra o eletrodo positivo 23a delimitado com o separador em forma de saco. A FIG. 2C é uma vista plana que ilustra o eletrodo negativo 23b delimitado com o separador em forma de saco.

[051] O eletrodo positivo 23a é colocado entre dois separadores, tendo cada um, um diâmetro externo menor do que o do eletrodo positivo 23a e um diâmetro do orifício central menor do que o do eletrodo positivo 23a. Aqui, uma porção onde os separadores se sobrepõem uns aos outros (uma borda circunferencial do orifício central) está ligada por vedação por calor. Assim, o eletrodo positivo 23a é delimitado com o separador 23ca em forma de saco. Por outro lado, o eletrodo negativo 23b é colocado entre dois separadores, cada um tendo um diâmetro externo maior do que o do eletrodo negativo 23b e um diâmetro do orifício central maior do que o do eletrodo negativo 23b. Aqui, uma porção onde os separadores se sobrepõem uns aos outros (uma borda circunferencial externa) está ligada por vedação por calor. Assim, o eletrodo negativo 23b é delimitado com o separador em forma de saco 23cb.

[052] O separador em forma de saco captura no mesmo, poeira ou matérias estranhas derivadas do eletrodo no decurso da montagem do bloco de eletrodo e no decurso do transporte do bloco de eletrodo. A utilização do separador em forma de saco evita a entrada de poeira ou de matérias estranhas derivadas do eletrodo entre os eletrodos e entre o eletrodo e um terminal coletor de corrente, o que leva a evitar um curto-circuito interno. A utilização do separador em forma de saco também evita uma falha de contato, devido aos separadores que são deslocados e, consequentemente, estão interpostos entre os eletrodos positivo e negativo 23a e 23b e os membros de suporte 22.

[053] O eletrodo positivo 23a delimitado com o separador 23ca em forma de saco e o eletrodo negativo 23b delimitado com o separador em forma de saco 23cb são sequencialmente empilhados de modo a que os respectivos orifícios se comuniquem uns com os outros, formando assim o grupo de eletrodo 23. Em seguida, os membros de tampa 24 são dispostos nas duas extremidades axiais do grupo de eletrodo 23 (direção X na FIG. 1B). Os orifícios centrais no eletrodo positivo 23a, no eletrodo negativo 23b, no separador 23ca, no separador 23cb e nos membros de tampa 24 se comunicam um com o outro para formar um orifício transpassante 25.

[054] O primeiro membro de suporte 22a mantém as formas do grupo de eletrodo 23 e membros de tampa 24 a partir das laterais externas do grupo de eletrodo 23 e membros de tampa 24. O segundo membro de suporte 22b mantém as formas do grupo de eletrodo 23 e membros de tampa 24 a partir do interior do orifício transpassante 25. A FIG. 3A e a FIG. 3B são uma vista em seção e uma vista plana que ilustra cada uma, uma placa de metal 220 que forma o membro de suporte 22. Tal como ilustrado na FIG. 3A, a placa de metal 220 tem um grande número de saliências 221 formadas sobre uma superfície da mesma, de modo a se projetar a partir da superfície. A placa de metal 220 é obtida como se segue. Isto é, as saliências e as perfurações são formadas sobre uma placa de metal por um rolo de gravação em relevo, e uma extremidade de ponta de cada saliência é dobrada para trás para formar uma porção dobrada.

[055] A placa de metal 220 tem uma espessura que não é aqui particularmente limitada, mas é de preferência menor do que a do eletrodo positivo 23a ou do eletrodo negativo 23b. A espessura da placa de metal 220 é, de preferência de 10 a 100 μm embora, dependendo da espessura do eletrodo positivo 23a ou do eletrodo negativo 23b. A espessura da placa de metal 220 é de maior preferência de 20 a 50 μm. A maior espessura da placa de metal 220 causa aumento em dimensões de uma bateria. Por outro lado, a menor espessura da placa de metal 220 provoca degradação da resistência da placa de metal.

[056] Cada saliência 221 é perfurada, de modo que uma abertura 222 é formada em um vértice da saliência 221. A saliência 221 é dobrada para trás em uma direção oposta à direção que se estende da saliência 221, de modo que uma porção dobrada 223 seja formada na abertura 222. A placa de metal 220 é formada de uma chapa de níquel com uma espessura (hl) de 25 μm. A saliência 221 tem uma forma de pirâmide quadrangular que consiste em uma porção estrutural superior L1 e uma porção estrutural inferior L2, e é formada sobre a chapa de níquel. A porção estrutural inferior L2 tem comprimentos longitudinais e laterais (direções X, Y na FIG. 3B) cada um dos quais é de 1 mm. A porção estrutural superior L1 tem comprimentos longitudinais e laterais cada um dos quais é de 0,5 mm. A placa de metal 220, incluindo a saliência 221, tem uma espessura (h2) de 0,5 mm. A porção dobrada 223 tem um comprimento (h3) de 0,15 mm.

[057] O primeiro membro de suporte 22a é disposto sobre as superfícies externas 23d do grupo de eletrodo 23 e dos membros de tampa 24. Aqui, as superfícies externas 23d correspondem a uma superfície lateral do grupo de eletrodo 23 e as superfícies expostas dos membros de tampa 24. Mais especificamente, o primeiro membro de suporte 22a está ligado à superfície lateral do grupo de eletrodo 23 e bordas circunferenciais incluindo as superfícies laterais externas dos membros de tampa 24. O primeiro membro de suporte 22a circunda o grupo de eletrodo 23 e os membros de tampa 24, exceto o orifício transpassante 25 e uma porção em torno do orifício transpassante 25. Assim, o grupo de eletrodo que é um constituinte principal de uma bateria é formado em um corpo estrutural pelo primeiro membro de suporte 22a. O bloco de eletrodo obtido pela integração do grupo de eletrodo permite uma simplificação da montagem de uma célula em camadas.

[058] O primeiro membro de suporte 22a mantém o estado empilhado do grupo de eletrodo 23 e membros de tampa 24, de tal maneira que as saliências 221 prendem no eletrodo positivo 23a e nos membros de tampa 24. O primeiro membro de suporte 22a inclui uma primeira porção de superfície lateral 22aa e uma primeira porção dobrada 22ab. A primeira porção de superfície lateral 22aa cobre as superfícies laterais do grupo de eletrodo 23 e dos membros de tampa 24. A primeira porção dobrada 22ab é dobrada a partir de uma extremidade da primeira porção de superfície lateral 22aa para o orifício transpassante 25 do grupo de eletrodo 23 ao longo da superfície do membro de tampa 24.

[059] O segundo membro de suporte 22b é disposto sobre uma superfície circunferencial interna 23e do orifício transpassante 25 no grupo de eletrodos. O segundo membro de suporte 22b mantém o estado empilhado do grupo de eletrodo 23 e dos membros de tampa 24, de tal maneira que as saliências 221 prendem no eletrodo negativo 23b e nos membros de tampa 24. O segundo membro de suporte 22b inclui uma segunda porção de superfície lateral 22ba e uma segunda porção dobrada 22bb. A segunda porção de superfície lateral 22ba cobre a superfície circunferencial interior. A segunda porção dobrada 22bb é dobrada a partir de uma extremidade da segunda porção de superfície lateral 22ba em uma direção do diâmetro externo do grupo de eletrodo 23 ao longo da superfície do membro de tampa 24.

[060] O primeiro membro de suporte 22a e o eletrodo positivo 23a estão eletricamente conectados uns aos outros de tal maneira que a primeira porção de superfície lateral 22aa se prende dentro de uma extremidade circunferencial externa do eletrodo positivo 23a. Além disso, o segundo membro de suporte 22b e o eletrodo negativo 23b são conectados eletricamente uns aos outros, de tal maneira que a segunda porção de superfície lateral 22ba se prende dentro de uma extremidade circunferencial interior do eletrodo negativo 23b. Por outro lado, o primeiro membro de suporte 22a e o segundo membro de suporte 22b estão isolados um do outro, porque a primeira porção dobrada 22ab e a segunda porção dobrada 22bb não estão em contato uma com a outra e o membro de tampa 24 tem uma propriedade de isolamento.

[061] Como descrito acima, as saliências 221 formadas no primeiro membro de suporte 22a e segundo membro de suporte 22b melhoram uma propriedade de ligação entre os eletrodos positivo e uma propriedade de ligação entre os eletrodos negativos. Além disso, mesmo quando o volume dos eletrodos muda por carga e descarga de uma bateria, a saliência presa no eletrodo pode evitar uma falha de contato entre o eletrodo e o membro de suporte que serve como um terminal coletor de corrente. Esta configuração melhora uma característica do ciclo de vida.

[062] Cada um dentre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo é delimitado com o separador em forma de saco na descrição anterior, mas não pode ser delimitado com o separador em forma de saco. Sobre este assunto, a borda externa do eletrodo negativo é coberta com o separador, e a borda circunferencial do orifício no eletrodo positivo é coberta com o separador. Além disso, a borda externa do separador é coberta com o eletrodo positivo, e a borda circunferencial do orifício no separador é coberta com o eletrodo negativo. Assim, o separador certamente separa o eletrodo positivo e o eletrodo negativo um do outro na borda externa do eletrodo negativo e nas bordas circunferenciais do orifício no eletrodo positivo. Mesmo quando os eletrodos são deformados, os eletrodos não entram em contato uns com os outros na borda externa e na borda circunferencial do orifício. Além disso, o separador não é interposto entre o eletrodo negativo e o coletor de corrente, e não é interposto entre o eletrodo positivo e um revestimento externo. Portanto, esta configuração evita uma falha de contato, devido ao separador interposto.[2-2. Segunda Modalidade]

[063] Nas seguintes modalidades, a descrição igual àquela na primeira modalidade não é dada a menos que especificado de outra forma. Um dentre um eletrodo positivo e um eletrodo negativo pode ser delimitado com um separador em forma de saco. A FIG. 4 ilustra um bloco de eletrodo 51 de acordo com uma segunda modalidade. No bloco de eletrodo 51, o eletrodo positivo 23a é delimitado com um separador 23ca em forma de saco, mas um eletrodo negativo 23b não é delimitado com um separador em forma de saco. Esta configuração permite uma economia de tempo e esforço para delimitar o eletrodo negativo com um separador em forma de saco, o que leva a uma redução de custo. Tal como ilustrado na FIG. 4, um grupo de eletrodo 23 tem uma extremidade mais superior que corresponde a um eletrodo negativo 23b e uma extremidade mais inferior que corresponde a um eletrodo negativo 23b. Portanto, o número de eletrodos negativos 23b é maior do que o de eletrodos positivos 23a. Uma bateria configurada com o bloco de eletrodo 51 pode ser uma bateria do tipo de regulação de eletrodo positivo.[2-3. Terceira Modalidade]

[064] A FIG. 5 é uma vista em seção que ilustra esquematicamente um bloco de eletrodo 52 de acordo com uma terceira modalidade. O bloco de eletrodo 52 inclui uma placa de metal 26a interposta entre um primeiro membro de suporte 27a e um grupo de eletrodo 23, e uma placa de metal 26b interposta entre um segundo membro de suporte 27b e o grupo de eletrodo 23. Na terceira modalidade, as placas de metal 26, cada uma tem uma pluralidade de saliências formadas em pelo menos um lado da mesma, tal como ilustrado na FIG. 3. As saliências 221 das placas de metal 26 se prendem nos eletrodos 23a e 23b para assegurar uma conexão entre os eletrodos. Os membros de suporte 27 e as placas de metal 26 estão inteiramente em contato uns com os outros, de modo que os eletrodos 23a, 23b e os membros de suporte 27 estão conectados eletricamente uns aos outros com certeza. Os membros de suporte 27, cada um serve como um elemento de força. Um bloco de eletrodo com maior capacidade pode ser fabricado de tal maneira que o elemento de força e o elemento para conexão entre os eletrodos são fornecidos separadamente no membro de suporte.[2-4. Quarta Modalidade]

[065] A FIG. 6A é uma vista em perspectiva que ilustra esquematicamente um bloco de eletrodo de acordo com uma quarta modalidade. A FIG. 6B é uma vista em seção que ilustra esquematicamente o bloco de eletrodo. O bloco de eletrodo 61 inclui um grupo de eletrodo 63, os membros de tampa 64, e uma pluralidade de primeiros membros de suporte 62. Os primeiros membros de suporte 62 mantêm as formas dos grupos de eletrodo 63 e membros de tampa 64.

[066] O eletrodo positivo 63a é delimitado com um separador em forma de saco 63ca, exceto uma borda externa do mesmo. O eletrodo negativo 63b é delimitado com um separador em forma de saco 63cb, exceto uma borda circunferencial de um orifício central formado no mesmo. O eletrodo positivo 63a delimitado com o separador em forma de saco 63ca e o eletrodo negativo 63b delimitado com o separador em forma de saco 63cb são sequencialmente empilhados de modo que os respectivos orifícios se sobrepõem uns aos outros. O grupo de eletrodo 63 é colocado entre os membros de tampa 64 tendo cada um deles um orifício formado no centro dos mesmos. O orifício central do grupo de eletrodo 63 e os orifícios centrais dos membros de tampa 64 se comunicam um com o outro para formar um orifício transpassante 67 do bloco de eletrodo 61, como um todo. Um segundo membro de suporte 65 é disposto sobre uma superfície circunferencial interna do orifício transpassante 67.

[067] O membro de tampa 64 na quarta modalidade é feito de metal. O eletrodo (o eletrodo negativo 63b na FIG. 6B) que está em contato com o membro de tampa 64 é delimitado com o separador em forma de saco (63cb na FIG. 6B). O eletrodo delimitado com o separador em forma de saco não entra em contato direto com o membro de tampa 64 e o eletrodo que está em contato de superfície com o mesmo. Nas FIGS. 6A e 6B, o bloco de eletrodo 61 causa nenhum curto-circuito entre o eletrodo negativo 63b e o eletrodo positivo 63a através do membro de tampa 64.

[068] O primeiro membro de suporte 62 é formado de uma tira de metal curto. O primeiro membro de suporte 62 tem uma extremidade fixa a uma superfície lateral de um dos membros de tampa 64, e a outra extremidade fixa a uma superfície lateral do outro membro de tampa 64. Este método de fixação é de soldagem por pontos, por exemplo, mas pode ser soldagem por brasa. Os primeiros membros de suporte mantêm a forma do grupo de eletrodo 63, como descrito acima, para alcançar uma estrutura integral como um bloco de eletrodo.

[069] O orifício central no membro de tampa 64 é maior em diâmetro do que o do eletrodo negativo 63b. Portanto, quando o segundo membro de suporte 65 está ligado ao grupo de eletrodo 63, o membro de tampa 64 não entra em contato com o segundo membro de suporte 65. Aqui, um anel de isolamento 68 é de preferência ligado ao orifício no membro de tampa 64. O anel de isolamento 68 certamente evita um contato do membro de tampa 64 com o segundo membro de suporte 65 para evitar um curto-circuito entre os eletrodos.

[070] O membro de tampa 64 pode ser formado por um disco isolante. Aqui, o membro de tampa 64 e o primeiro membro de suporte 62 estão ligados entre si com um adesivo.[2-4-1. Modificação da quarta modalidade]

[071] A FIG. 7 é uma vista em seção que ilustra esquematicamente uma modificação do bloco de eletrodo ilustrada na FIG. 6B. Uma placa de isolamento 69 disposta entre o membro de tampa 64 e o grupo de eletrodo 63 permite que o eletrodo negativo 63b que não é delimitado com um separador em forma de saco sirva como uma extremidade mais superior ou uma extremidade mais inferior do grupo de eletrodo 63. A placa de isolamento 69 evita um curto- circuito entre o membro de tampa 64 feito de metal e o eletrodo negativo 63b. Além disso, o bloco de eletrodo pode ser configurado de tal maneira que um segundo membro de suporte 65 é ligado, como ilustrado na FIG. 7.

[072] Nas modalidades anteriores, a placa de metal ilustrada nas FIGS. 3A e 3B podem ser ligadas a apenas uma dentre a superfície circunferencial externa do grupo de eletrodo e a superfície interior do orifício transpassante. Além disso, a placa de metal pode ter saliências formadas em apenas uma superfície das mesmas que está em contato com o grupo de eletrodos. Em alternativa, a placa de metal pode ter saliências formadas em apenas uma superfície das mesmas, oposta à superfície que está em contato com o grupo de eletrodo, ou pode ter saliências formadas em ambas as superfícies das mesmas.[2-5. Método de montagem para bloco de eletrodo]

[073] (1) Um eletrodo positivo é colocado entre dois separadores, tendocada um, um diâmetro externo menor do que o do eletrodo positivo e um diâmetro do orifício central menor do que o do eletrodo positivo. Uma porção onde os separadores se sobrepõem um ao outro está ligada com um aquecedor. Um eletrodo negativo é colocado entre dois separadores, tendo cada um, um diâmetro externo maior do que o do eletrodo negativo e um diâmetro do orifício central maior do que o do eletrodo negativo. Uma porção onde os separadores se sobrepõem um ao outro está ligada com o aquecedor.

[074] (2) Dois membros de tampa são preparados. Uma haste redondaque tem um diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro do orifício do eletrodo negativo é colocada em um centro de um tubo com um diâmetro interno ligeiramente maior que o diâmetro externo do eletrodo positivo. Um dos membros de tampa é colocado de tal modo que a haste redonda passa através de um orifício formado no membro de tampa.

[075] (3) O eletrodo negativo delimitado com o separador em forma de saco e o eletrodo positivo delimitado com o separador em forma de saco são sequencialmente empilhados sobre o membro de tampa de tal modo que a haste redonda passa através dos respectivos orifícios.

[076] (4) O outro membro de tampa é colocado sobre o eletrodo superiorde tal modo que a haste redonda passa através de um orifício formado no membro de tampa. Assim, um grupo de eletrodo colocado entre os membros de tampa é fabricado.

[077] (5) Os membros de tampa, o grupo de eletrodo, e a haste redondasão levados para fora do tubo. Um primeiro membro de suporte é ligado a superfícies circunferenciais externas dos membros de tampa e do grupo de eletrodo. Duas extremidades axiais do primeiro membro de suporte são dobradas a 90 graus em relação à haste redonda ao longo das superfícies dos membros de tampa. Assim, as primeiras porções dobradas são formadas. As primeiras porções dobradas correspondem a duas extremidades de uma primeira porção de superfície lateral.

[078] (6) A haste redonda é removida dos membros de tampa e do grupode eletrodos. Um segundo membro de suporte é ligado a uma superfície interna de um orifício transpassante formado dos orifícios nos membros de tampa e no grupo de eletrodo. Duas extremidades axiais do segundo membro de suporte são dobradas em uma direção circunferencial externa ao longo das superfícies dos membros de tampa. Assim, as segundas porções dobradas na sequência de uma segunda porção de superfície lateral são formadas.

[079] (7) O grupo de eletrodos e o par de membros de tampa estãointegrados com o primeiro membro de suporte e o segundo membro de suporte, de modo que um bloco de eletrodo é fabricado. Um bloco de eletrodo não tendo o segundo membro de suporte pode ser fabricado, se necessário.<3. Modalidade da célula em camadas> [3-1. Estrutura da célula em camadas]

[080] A FIG. 8 é uma vista em perspectiva que ilustra uma configuração esquemática de uma célula em camadas incluindo o bloco de eletrodo de acordo com a invenção. A FIG. 9 é uma vista lateral que inclui uma seção tomada ao longo da linha IX-IX na FIG. 8 e ilustra uma metade superior da célula em camadas. A FIG. 10 é uma vista em seção, rodada em 90 graus em relação à FIG. 9, e ilustra uma extremidade da célula em camadas de uma forma alargada. Uma célula em camadas 31 inclui, essencialmente, um revestimento externo 32, um coletor de corrente 33, uma pluralidade de placas de radiador 34, e um invólucro 35. O revestimento externo 32 aloja no mesmo a pluralidade de blocos de eletrodos 21 de uma forma empilhada. O coletor de corrente 33 passa através da pluralidade de blocos de eletrodo 21 em uma direção axial (direção X na FIG. 9) do revestimento externo 32. As placas de radiador 34, cada uma tem um orifício formado no centro de uma das mesmas, e estão dispostas em torno do revestimento externo 32 ao longo da direção X de modo a que os respectivos orifícios estejam em contato com uma periferia externa do revestimento externo 32. O invólucro 35 aloja no mesmo o revestimento externo 32, o coletor de corrente 33, as placas de radiador 34, e parafusos transpassantes 46. O invólucro 35 tem duas extremidades axiais nas quais o primeiro barramento 36 e o segundo barramento 37 estão ligados, respectivamente. Cada um dentre o primeiro barramento 36 e o segundo barramento 37 serve como um membro de conexão.

[081] Os blocos de eletrodos 21 são empilhados e alojados em um tubo 32a cilíndrico. O tubo 32a tem um diâmetro interno ligeiramente menor do que um diâmetro externo do bloco do eletrodo 21. Deste modo, uma superfície circunferencial externa do bloco de eletrodo 21 e uma superfície circunferencial interna do tubo 32a são mantidas em contato uma com a outra, em um estado que o bloco de eletrodo 21 é inserido no tubo 32a. O tubo 32a possui duas extremidades abertas, cada uma selada com uma cobertura de vedação 32b colunar. A cobertura de vedação 32b tem um orifício central 32ba através do qual o coletor de corrente 33 passa, e um orifício de injeção de líquido 32bb para a injeção de um eletrólito (ver FIG. 11A). Um receptáculo de injeção de eletrólito 39 é ligado ao orifício de injeção de líquido 32bb. Um eletrólito é injetado no revestimento externo 32 através de um orifício formado no receptáculo de injeção de eletrólito 39.

[082] A cobertura de vedação 32b tem duas ranhuras 32bc e uma ranhura 32bd cada uma formada em uma superfície circunferencial externa da mesma. Aqui, a ranhura 32bd é mais rasa do que a ranhura 32bc e é formada entre as ranhuras 32bc (ver FIG. 11B). A cobertura de vedação 32b inclui um anel-O 32c disposto em cada ranhura 32bc, e uma gaxeta de líquido 32d disposta na ranhura 32bd. O anel-O 32c e a gaxeta de líquido 32d evitam que o eletrólito seja vazado a partir da bateria. A gaxeta de líquido 32d é de preferência feita de um material com alta viscosidade, e pode ser feita de breu de asfalto, por exemplo.

[083] Cada um dentre o tubo 32a e a cobertura de vedação 32b é feito de ferro niquelado, e possui condutividade elétrica. O revestimento externo 32 possui uma superfície circunferencial interna que está em contato com o eletrodo positivo 23a através do primeiro membro de suporte 22a. Portanto, o revestimento externo 32 e o eletrodo positivo 23a estão eletricamente conectados um ao outro. O revestimento externo 32 funciona como um terminal coletor de corrente para o eletrodo positivo. Uma luva de isolamento 40 é fornecida entre a cobertura de vedação 32b e o coletor de corrente 33 para evitar um curto-circuito entre o revestimento externo 32 e o coletor de corrente 33 através da cobertura de vedação 32b (ver FIG. 10).

[084] O coletor de corrente 33 é formado por uma haste redonda eletricamente condutora. O coletor de corrente 33 tem uma superfície circunferencial externa que se encontra em contato com o eletrodo negativo 23b através do segundo membro de suporte 22b. Portanto, o coletor de corrente 33 e o eletrodo negativo 23b são eletricamente conectados um ao outro. O coletor de corrente 33 funciona como um terminal coletor de corrente para o eletrodo negativo.

[085] Tal como ilustrado, por exemplo, na FIG. 12A, o coletor de corrente 33 pode ser configurado com um membro estrutural 33b em forma de tubo e um membro de núcleo 33a alojado no membro estrutural 33b. Nesta modalidade, o membro de núcleo 33a é feito de cobre, e o membro estrutural 33b é feito de ferro. O cobre possui excelente condutividade elétrica, mas possui resistência a álcali relativamente baixa. Por outro lado, o ferro é mais baixo em condutividade elétrica do que o cobre, mas é menos corrosivo aos álcalis porque o ferro reage com álcalis para formar uma película de estado passivo. O coletor de corrente 33 pode ser configurado para ter uma superfície niquelada 33c. A superfície niquelada 33c também possui resistência a álcali. O coletor de corrente, assim configurado é excelente em condutividade elétrica e resistência a álcali.

[086] O coletor de corrente 33 ilustrado na FIG. 12A pode ser fabricado de tal maneira que um fio de cobre é encaixado por pressão em um tubo de ferro. Tal como ilustrado na FIG. 12B, em alternativa, o coletor de corrente 33 pode ser fabricado como se segue. Isto é, o membro de núcleo 33a é movido em conjunto com o membro estrutural 33b em uma direção de uma seta de tal modo que o membro estrutural 33b é estreitado ao longo do membro de núcleo 33a. Assim, o membro estrutural 33b é moldado de modo a que o membro de núcleo 33a seja revestido com o membro estrutural 33b. Finalmente, a superfície do membro estrutural 33b é sujeita a niquelagem.

[087] Com referência à FIG. 10, será dada a descrição de uma estrutura da extremidade da célula em camadas 31. Uma placa compressora 45 é disposta sobre o revestimento externo 32 que aloja no mesmo o bloco de eletrodo 21. Um primeiro membro de junção 41 é disposto sobre a placa compressora 45. O primeiro membro de junção 41 tem um orifício rosqueado 41a formado em um dos lados do mesmo, e um orifício de montagem 41b formado no outro lado do mesmo. Uma extremidade do coletor de corrente 33 é encaixada no orifício de montagem 41b. Um parafuso de cabeça hexagonal 43 é aparafusado no orifício rosqueado 41a, de modo que o primeiro barramento 36 é ligado ao primeiro membro de junção 41. Assim, o coletor de corrente 33 e o primeiro barramento 36 são conectados eletricamente um ao outro. Aqui, o primeiro barramento 36 funciona como um terminal de eletrodo negativo.

[088] Um segundo membro de junção 42 é disposto sobre uma extremidade superior do parafuso transpassante 46. O segundo membro de junção 42 tem um orifício rosqueado 42a formado em um dos lados do mesmo, e um orifício de montagem 42b formado no outro lado do mesmo. O parafuso transpassante 46 é encaixado no orifício de montagem 42b. Um parafuso de cabeça hexagonal 43 é aparafusado no orifício rosqueado 42a, de modo que o segundo barramento 37 está ligado ao segundo membro de junção 42. Assim, o revestimento externo 32 e o segundo barramento 37 são conectados eletricamente um ao outro através do parafuso transpassante 46. O segundo barramento 37 funciona como um terminal de eletrodo positivo.

[089] A placa compressora 45 é formada por uma placa metálica retangular. A placa compressora 45 tem um orifício 45a em que o primeiro membro de junção 41 está encaixado, um orifício 45b através do qual o parafuso transpassante 46 passa, e um orifício 45c através do qual o receptáculo de injeção de eletrólito 39 passa. A placa compressora 45 está em contato com o revestimento externo 32, e funciona como um terminal coletor de corrente para o eletrodo positivo. Um anel de isolamento 47 está disposto entre o primeiro membro de junção 41 e a placa compressora 45 para conseguir isolamento entre a placa compressora 45 e o coletor de corrente 33.

[090] A placa compressora 45 serve para distribuir a força de aperto pelo parafuso de cabeça hexagonal 43. O parafuso de cabeça hexagonal 43 aplica uma força de compressão para o bloco de eletrodo 21 em uma direção axial (direção X na FIG. 10). Esta força de compressão é atuada para evitar a deformação do bloco de eletrodo, devido à carga e descarga, e é também atuada para reduzir a resistência de contato entre os blocos de eletrodos.

[091] O receptáculo de injeção de eletrólito 39 é formado de uma coluna alongada tendo um orifício formado no centro da mesma. O receptáculo de injeção de eletrólito 39 é uma porta de injeção de líquido para injetar externamente um eletrólito para o revestimento externo 32. Após a injeção do eletrólito, o revestimento externo 32 é hermeticamente selado com um tampão 38. Aqui, uma extremidade inferior da célula em camadas é similar em estrutura à extremidade superior da célula em camadas.

[092] A placa de radiador 34 é formada de uma placa retangular. A placa de radiador 34 tem um orifício de bateria 34a formado em um centro da mesma, e orifícios de parafuso 34b formados em quatro cantos. Sobre este assunto, a célula em camadas 31 passa através do orifício de bateria 34a, e o parafuso transpassante 46 passa através do orifício do parafuso 34b (ver FIG. 8, por exemplo). A placa de radiador 34 possui condutividade elétrica, e é feita de alumínio niquelado. O orifício de bateria 34a entra em contato com uma superfície do revestimento externo 32, de modo que o calor é transferido a partir do revestimento externo 32 para a placa de radiador 34.

[093] O parafuso transpassante 46 possui condutividade elétrica, e é feito de ferro niquelado. O orifício do parafuso 34b entra em contato com o parafuso transpassante 46, de modo que o revestimento externo 32, a placa de radiador 34, e o parafuso transpassante 46 estão eletricamente conectados uns aos outros. Aqui, os materiais para a placa de radiador 34 e parafuso transpassante 46 não estão limitados a ferro e alumínio. A placa de radiador 34 e o parafuso transpassante 46 podem ser feitos de qualquer metal.

[094] O invólucro 35 inclui um tubo quadrado 35a que tem uma seção formada em uma forma de estrutura substancialmente quadrada, e membros de tampa 35b dispostos em duas extremidades do tubo quadrado 35a e formados em uma forma de placa substancialmente quadrada. O invólucro 35 tem uma dimensão interna substancialmente igual a uma dimensão externa da placa de radiador 34. Cada um dos membros de tampa 35b tem um orifício 35c através do qual o primeiro membro de junção 41 passa, e um orifício 35d através do qual o segundo membro de junção 42 passa.[3-2. Estrutura do barramento e estrutura de conexão de célula em camadas]

[095] A FIG. 13A é uma vista em perspectiva que ilustra o primeiro barramento 36 nesta modalidade. O primeiro barramento 36 é formado por uma placa metálica substancialmente triangular, e tem três primeiros orifícios de parafuso 36a através do qual os parafusos de cabeça hexagonal 43 passam, respectivamente. O primeiro barramento 36 é ligado às extremidades das células em camadas 31 adjacentes para se conectar eletricamente entre as células em camadas 31. Por exemplo, as duas células em camadas 31 estão eletricamente conectadas uma à outra como se segue. Isto é, o primeiro membro de junção 41 de uma das células em camadas 31 e um dos primeiros orifícios de parafuso 36a no primeiro barramento 36 são unidos em conjunto, utilizando o parafuso de cabeça hexagonal 43. Além disso, o segundo membro de junção 42 da outra célula em camadas 31 e os restantes dois primeiros orifícios de parafuso 36a no primeiro barramento 36 são unidos usando os parafusos de cabeça hexagonal 43.

[096] A FIG. 13B é uma vista em perspectiva que ilustra o segundo barramento 37. O segundo barramento 37 é formado por uma placa de metal alongada, e tem três segundos orifícios de parafuso 37a. O segundo barramento 37 é ligado às extremidades das células em camadas 31 adjacentes para se conectar eletricamente entre as células em camadas 31. Por exemplo, as duas células em camadas 31 são eletricamente conectadas uma à outra como se segue. Isto é, o primeiro membro de junção 41 de uma das células em camadas 31 e um dos segundos orifícios de parafuso 37a no segundo barramento 37 são unidos entre si usando um parafuso de cabeça hexagonal 43. Além disso, o segundo membro de junção 42 da outra célula em camadas 31 e os dois segundos orifícios de parafuso 37a restantes no segundo barramento são unidos com parafusos de cabeça hexagonal 43.

[097] As formas do primeiro barramento 36 e segundo barramento 37 não são particularmente limitadas àquelas nesta modalidade. Aqui, cada um dentre o primeiro barramento 36 e o segundo barramento 37 é feito de ferro niquelado.

[098] A FIG. 14 ilustra a pluralidade de células em camadas 31 conectadas em série pelo primeiro barramento 36 e o segundo barramento 37. O primeiro barramento 36 é moldado para facilitar a conexão entre as células em camadas 31 na direção vertical da FIG. 14. Por outro lado, o segundo barramento 37 é moldado para facilitar a conexão entre as células em camadas 31 na direção horizontal da FIG. 14. A seleção apropriada dos barramentos pode assegurar o grau de liberdade na disposição no momento em que a pluralidade de células em camadas 31 é montada em um conjunto de baterias. Por exemplo, as células em camadas podem ser conectadas em paralelo como se segue. Isto é, nas células em camadas adjacentes, os coletores de corrente 33 estão conectados uns aos outros por parafusos transpassantes 46 e estão conectados uns aos outros pelo segundo barramento 37.[3-3. Método de montagem de célula em camadas]

[099] Em seguida, a descrição será dada de um método de montagem da célula em camadas 31, utilizando os blocos de eletrodo 21.

[100] (1) A pluralidade de blocos de eletrodo 21 é fabricada pelo métododescrito em [2-5. Método de montagem para bloco de eletrodo]. Além disso, o tubo 32a do revestimento externo 32 se encontra fixamente colocado sobre uma bancada de trabalho.

[101] (2) A cobertura de vedação 32b está ligada a uma das extremidadesabertas do tubo 32a. A pluralidade de blocos de eletrodo 21 é encaixada por pressão dentro do revestimento externo 32 através da outra extremidade aberta do tubo 32a.

[102] (3) O coletor de corrente 33 é encaixado por pressão no orifíciotranspassante 25 no centro dos blocos de eletrodos 21. A cobertura de vedação 32b está ligada à outra extremidade aberta do tubo 32a. O revestimento externo é desaerado, e, em seguida, é hermeticamente selado em um estado em que um eletrólito é injetado no interior do mesmo.

[103] (4) A pluralidade de placas de radiador 34 é ligada aorevestimento externo 32, e, em seguida, é fixada ao revestimento externo 32 com o segundo membro de junção 42 e os quatro parafusos transpassantes 46 passando através de cada uma das placas de radiador 34. As superfícies laterais, superfície de topo, e a superfície inferior do revestimento externo fornecido com as placas de radiador são cobertas com o tubo quadrado 35a. As placas compressoras 45 são encaixadas por pressão no tubo quadrado 35a através das duas extremidades do tubo quadrado 35a. O primeiro membro de junção 41, o segundo membro de junção 42, o receptáculo de injeção do eletrólito 39, e semelhantes estão ligados às placas compressoras 45. Os membros de tampa 35b são ligados às duas extremidades do tubo quadrado 35a, e, em seguida, os barramentos 36 e 37 estão ligados aos membros de tampa 35b.<4. Funções e Efeitos>

[104] Será dada descrição de funções e efeitos do bloco de eletrodo de acordo com a primeira modalidade e a célula em camadas incluindo o bloco de eletrodo.1. -1. Efeitos do bloco de eletrodo]

[105] No bloco de eletrodo 21 de acordo com a primeira modalidade, o primeiro membro de suporte 22a e o segundo membro de suporte 22b mantêm a forma do grupo de eletrodo 23. Por conseguinte, o eletrodo positivo 23a, o eletrodo negativo 23b, e o separador 23c são integrados. Por conseguinte, o grupo de eletrodo 23 pode ser manipulado como um bloco, o que leva a uma melhoria da trabalhabilidade durante a fabricação.

[106] A célula em camadas 31 de acordo com a modalidade inclui a pluralidade de blocos de eletrodos empilhados 21. Esta configuração pode facilmente aumentar a capacidade da bateria.[4-2. Efeitos da placa de metal]

[107] Cada um dentre o primeiro membro de suporte 22a e o segundo membro de suporte 22b tem a pluralidade de saliências 221 formadas na superfície que entra em contato com o grupo de eletrodo 23. As saliências 221 se prendem nos eletrodos, para melhorar ainda mais a ligação entre o eletrodo positivo e o revestimento externo ou a ligação entre o eletrodo negativo e o coletor de corrente. Mesmo quando o volume dos eletrodos muda pela carga e descarga da bateria, a saliência prendendo o eletrodo pode evitar uma falha de contato entre o eletrodo e o terminal. Esta configuração melhora uma característica do ciclo de vida.[4-3. Efeitos do separador em forma de saco]

[108] O eletrodo positivo 23a é delimitado com o separador 23ca em forma de saco, e o eletrodo negativo 23b é delimitado com o separador em forma de saco 23cb. Portanto, os separadores em forma de saco capturam no mesmo a poeira ou matérias estranhas derivadas dos eletrodos no decurso do transporte da bateria e no decurso da montagem da bateria. Os separadores em forma de saco evitam a entrada de poeira ou de matérias estranhas derivadas dos eletrodos entre os eletrodos e entre o eletrodo e o terminal coletor de corrente, o que leva a prevenção de um curto-circuito interno. Os separadores em forma de saco também evitam uma falha de contato causada pelos separadores deslocados e, consequentemente, interpostos entre o eletrodo positivo 23a e o revestimento externo 32 e entre o eletrodo negativo 23b e o coletor de corrente 33.[4-4. Efeitos da laminação]

[109] A célula em camadas 31 de acordo com a modalidade inclui a pluralidade de blocos de eletrodos 21 empilhados. Nos blocos de eletrodos 21 adjacentes, especificamente, os primeiros membros de suporte 22a estão conectados uns aos outros de uma forma direta e estão conectados uns aos outros através do revestimento externo 32. Além disso, os segundos membros de suporte 22b são conectados uns aos outros de uma forma direta e estão conectados uns aos outros através do coletor de corrente 33. Assim, os blocos de eletrodo 21 estão eletricamente conectados em paralelo. Na célula em camadas 31 de acordo com a modalidade, os blocos de eletrodo 21 estão empilhados no revestimento externo 32, de modo que os terminais positivos são conectados eletricamente uns aos outros e os terminais negativos são eletricamente conectados uns aos outros nos blocos de eletrodos 21 adjacentes. Assim sendo, a célula em camadas 31 estabelece uma conexão em série estruturalmente simples da pluralidade de blocos de eletrodo 21, e também estabelece uma conexão em paralelo eletricamente simples da pluralidade de blocos de eletrodos 21. Esta configuração pode facilmente aumentar a capacidade da célula em camadas.[4-5. Efeitos do desempenho de resfriamento]

[110] Os seguintes efeitos são alcançados com relação ao desempenho de resfriamento. O eletrodo positivo 23a é firmemente pressionado contra a superfície circunferencial interior do revestimento externo 32 através do primeiro membro de suporte 22a, de modo que o eletrodo positivo 23a e o revestimento externo 32 estão em contato próximo um com o outro. Consequentemente, o calor gerado a partir do eletrodo positivo 23a é transferido para o revestimento externo 32 através do primeiro membro de suporte 22a. Por outro lado, o calor gerado a partir do eletrodo negativo 23b é transferido para o eletrodo positivo 23a através do separador 23c. O separador 23c é formado por uma folha fina e, portanto, não impede muito a transferência de calor. Como descrito acima, cada um dentre o calor gerado a partir do eletrodo positivo 23a e o calor gerado a partir do eletrodo negativo 23b é transferido para o revestimento externo 32 com baixa resistência térmica, que retém um aumento de temperatura no interior da célula em camadas 31.

[111] Em uma bateria do tipo enrolada em espiral, um separador que dificilmente pode transferir o calor é interposto de um modo de múltiplas camadas entre um centro da bateria e uma caixa de bateria. Portanto, mesmo quando a caixa da bateria é resfriada, a temperatura no interior da bateria não é muito reduzida. No que se refere a uma bateria do tipo 18650 a ser aqui utilizada como um exemplo, um coeficiente de transferência de calor global de uma célula em camadas é comparado com o de uma bateria enrolada em espiral. Como resultado, foi revelado que o coeficiente de transferência de calor global da célula em camadas de acordo com a modalidade da invenção é de cerca de 100.000 vezes maior do que o da bateria enrolada em espiral convencional.

[112] No que diz respeito à célula em camadas de acordo com a invenção, a temperatura no interior da bateria pode ser restringida para quase a temperatura na superfície da bateria. A transferência de calor na superfície da bateria controla a transferência de calor no interior da bateria. Para diminuir a temperatura no interior da bateria, a temperatura da superfície da bateria deve ser reduzida. Por esta razão, o desempenho de resfriamento é ainda melhorado pelo aumento de uma área de superfície de radiação, pela ligação da pluralidade de placas de radiadores 34 para a periferia do revestimento externo 32. Quando o invólucro da célula em camadas é resfriado por ar utilizando um ventilador de resfriamento, a temperatura no interior da bateria é restrita a 51 ° C. Por outro lado, quando o invólucro da célula em camadas é naturalmente resfriado por ar, usando as placas de radiador, a temperatura no interior da bateria pode ser restrita para 23 ° C. Estes resultados foram confirmados por experimentação.

[113] A FIG. 15 mostra os resultados de um teste de aumento da temperatura conduzido na célula em camadas 31 de acordo com a modalidade. Na FIG. 15, uma curva (1) indica uma tensão de carga, e uma curva (2) indica uma tensão de descarga. Além disso, uma curva (3) indica uma temperatura dentro da bateria no carregamento, e uma curva (4) indica uma temperatura dentro da bateria no descarregamento. Como mostrado na FIG. 15, a temperatura no interior da célula em camadas 31 de acordo com a modalidade não muda muito, mesmo quando a célula em camadas 31 é carregada e descarregada. Assim, o aumento de temperatura no interior da bateria pode ser contido. Aqui, a temperatura no interior da bateria é baixa na fase inicial de carga ou descarga, pois a temperatura ambiente cai. Como descrito acima, a célula em camadas 31 de acordo com a modalidade não requer um tubo para a circulação do líquido de resfriamento, ao contrário de uma bateria enrolada em espiral convencional. Por conseguinte, a célula em camadas 31 de acordo com a modalidade pode restringir o aumento de temperatura no interior da mesma com uma estrutura compacta.<5. Outras Modalidades>

[114] As modalidades preferidas da invenção foram descritas acima, com referência aos desenhos; no entanto, várias adições, alterações ou supressões podem ser feitas dentro do escopo, o que não se afasta da essência da invenção.

[115] Na descrição anterior, a célula em camadas de acordo com a modalidade inclui o revestimento externo que serve como coletor de corrente do eletrodo positivo, e o coletor de corrente que serve como coletor de corrente do eletrodo negativo. Alternativamente, o revestimento externo pode servir como o coletor de corrente do eletrodo negativo, e o coletor de corrente pode servir como o coletor de corrente do eletrodo positivo. Na descrição anterior, além disso, o grupo de eletrodo de acordo com a modalidade tem o orifício transpassante circular no centro do mesmo, e é formado na forma cilíndrica, como um todo; no entanto, a invenção não está limitada a eles. Por exemplo, o grupo elétrico pode ser formado em uma forma de tubo quadrado, e o orifício transpassante pode ser formado em uma forma quadrada. Na descrição anterior, adicionalmente, a célula em camadas de acordo com a modalidade é formada em forma colunar, mas pode ser moldada em forma de prisma.

[116] Os vários componentes descritos na modalidade podem ser feitos de qualquer outro material em adição aos descritos acima. Por exemplo, o componente feito de um metal pode ser feito de um metal que não é submetido niquelação, em adição ao ferro niquelado. Na modalidade, uma bateria de níquel-hidreto de metal é descrita principalmente como um exemplo. A invenção também é aplicável a todas as outras baterias secundárias, como uma bateria de íons de lítio e uma bateria de manganês.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[117] A célula em camadas de acordo com a invenção pode ser adequadamente utilizada como um aparelho de armazenamento de energia de consumidor além de um aparelho de armazenamento de energia industrial.

LISTA DE SINAL DE REFERÊNCIA

[118]21 Bloco de eletrodo22 Membro de suporte (a: porção de superfície lateral / b:porção dobrada)23 Grupo de eletrodo (a: eletrodo positivo / b: eletrodo negativo/ c: separador)24 Membro de tampa25 Orifício transpassante26 Placa de metal27 Membro de suporte31 Célula em camadas32 Revestimento externo (a: tubo / b: cobertura de vedação)33 Coletor de corrente (a: membro de núcleo / b: membroestrutural / c: superfície niquelada)34 Placa de radiador (a: orifício de bateria / b: orifício deparafuso)35 Invólucro (a: tubo quadrado / b: membro de tampa)36 Primeiro barramento37 Segundo barramento38 Tampão 39 Receptáculo de injeção de eletrólito40 Luva de isolamento41 Primeiro membro de junção42 Segundo membro de junção43 Parafuso de cabeça hexagonal45 Placa compressora46 Parafuso transpassante47 Anel de isolamento51 Bloco de eletrodo52 Bloco de eletrodo61 Bloco de eletrodo62 Primeiro membro de suporte63 Grupo de eletrodo (a: eletrodo positivo / b: eletrodo negativo/ c: separador)64 Membro de tampa65 Segundo membro de suporte67 Orifício transpassante68 Anel de isolamento69 Placa de isolamento220 Placa de metal221 Saliência222 Abertura223 Porção dobrada

Claims

1. Bloco de eletrodo (21, 51, 61), caracterizado pelo fato de quecompreende:um grupo de eletrodos (23, 63) possuindo uma estrutura empilhada com um eletrodo positivo (23a, 63a), um eletrodo negativo (23b, 63b) e um separador (23ca, 23cb, 63ca, 63cb) interposto entre o eletrodo positivo (23a, 63b) e o eletrodo negativo (23b, 63b); membros de tampa (24, 64) dispostos sobre duas extremidades do grupo de eletrodos (23, 63) na direção empilhada; eum primeiro membro de suporte (22a, 27a, 62, 220) configurado para manter o grupo de eletrodos (23, 63) e os membros de tampa (24, 64) em um estado empilhado, em que o primeiro membro de suporte (22a, 62, 220) está disposto nas superfícies externas do grupo de eletrodos (23, 63) e dos membros de tampa (24, 64) ou em que uma placa de metal (26a) é interposta entre o primeiro membro de suporte (27a) e o grupo de eletrodos (23), em queo primeiro membro de suporte (22a, 27a, 62, 220) é eletricamente conectado a um primeiro eletrodo que é um dentre o eletrodo positivo (23a, 63a) e o eletrodo negativo (23b, 63b), e não está eletricamente conectado a um segundo eletrodo, que é o outro dentre o eletrodo positivo (23a, 63a) e o eletrodo negativo (23b, 63b).

2. Bloco de eletrodo (21, 51, 61), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:cada um dentre o primeiro eletrodo (23a, 63a), o segundo eletrodo (23b, 63b), e o separador (23ca, 23cb, 63ca, 63cb) tem um orifício formado no centro dos mesmos,uma borda externa do segundo eletrodo (23b, 63b) é coberta com o separador (23cb, 63cb), uma borda circunferencial do orifício no primeiro eletrodo (23a, 63a) é coberta com o separador (23ca, 63ca),uma borda externa do separador (23ca, 23cb, 63ca, 63cb) é coberta com o primeiro eletrodo, euma borda circunferencial do orifício no separador (23ca, 23cb, 63ca, 63cb) é coberta com o segundo eletrodo.

3. Bloco de eletrodo (21, 61), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de suporte (22a, 62, 220) tem uma pluralidade de saliências (221) formadas em pelo menos um dos lados do mesmo.

4. Bloco de eletrodo (51), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:uma placa de metal (26a) interposta entre o primeiro membro de suporte (27a) e o primeiro eletrodo (23a),a placa de metal que tem uma pluralidade de saliências (221) formadas em pelo menos um dos lados da mesma.

5. Bloco de eletrodo (21, 51, 61), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro eletrodo (23a, 63a) é delimitado com um primeiro separador (23ca, 63ca) tendo uma forma de saco em um estado em que uma borda externa do primeiro eletrodo (23a, 63a) é exposta a partir do primeiro separador (23ca, 63ca).

6. Bloco de eletrodo (21, 51, 61), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo eletrodo (23b, 63b) é delimitado com um segundo separador (23cb, 63cb) tendo uma forma de saco em um estado em que uma borda interior do orifício no segundo eletrodo (23b, 63b) é exposta a partir do segundo separador (23cb, 63cb).

7. Bloco de eletrodo (21, 61), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de suporte (22a) tem:uma porção de superfície lateral (22aa) que entra em contato com uma superfície lateral do bloco de eletrodo (21, 61); eporções dobradas (22ab) a partir da porção de superfície lateral (22aa) em direção aos centros dos membros de tampa (24, 64).

8. Bloco de eletrodo (61), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de suporte (62) é fixado às superfícies laterais externas dos membros de tampa (64).

9. Bloco de eletrodo (21, 51, 61), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dos membros de tampa (24, 64) tem um orifício formado no centro dos mesmos, eos orifícios no eletrodo positivo (23a, 63a), no eletrodo negativo (23b, 63b), no separador (23ca, 23cb, 63ca, 63cb), e nos membros de tampa (24, 64) formam um orifício transpassante (25, 67) em um estado empilhado do grupo de eletrodos (23, 63) e membros de tampa (24, 64),o bloco de eletrodo (21, 51, 61) compreende adicionalmente:um segundo membro de suporte (22b, 27b, 65) ligado a uma superfície interior do orifício transpassante (25, 67), em que o segundo membro de suporte (22b, 27b, 65) é eletricamente conectado ao segundo eletrodo (23b, 63b), e não é eletricamente conectado ao primeiro eletrodo (23a, 63a).

10. Bloco de eletrodo (21, 61), de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o segundo membro de suporte (22b, 65) tem uma pluralidade de saliências (221) formadas em pelo menos um dos lados do mesmo.

11. Bloco de eletrodo (51), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:uma placa de metal (26b) interposta entre o segundo membro de suporte (27b) e o segundo eletrodo (23b),a placa de metal que tem uma pluralidade de saliências (221) formadas em pelo menos um dos lados da mesma.

12. Célula em camadas (31), caracterizada pelo fato de que compreende:o bloco de eletrodo (21, 51, 61) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11;um revestimento externo tubular (32a) para alojar o bloco de eletrodo (21, 51, 61); eum coletor de corrente (33) que passa através do orifício transpassante (25, 67) no bloco de eletrodo (21, 51, 61), em queo primeiro eletrodo (23a, 63a) é eletricamente conectado ao revestimento externo (32a), eo segundo eletrodo (23b, 63b) é eletricamente conectado ao coletor de corrente (33).

13. Célula em camadas (31), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o coletor de corrente (33) inclui:uma haste de núcleo (33a) eletricamente condutora; eum membro estrutural (33b) para cobrir uma periferia externa da haste de núcleo (33a).

14. Célula em camadas (31), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:uma cobertura de vedação (32b) para fechar uma extremidade aberta do revestimento externo (32a), no quala cobertura de vedação (32b) tem duas ranhuras (32bc) anulares formadas em uma periferia externa da mesma, ea cobertura de vedação (32b) inclui um anel-O (32c) ligado a cada ranhura (32bc) anular e um membro de vedação (32d) fornecido entre as ranhuras (32bc) anulares.

15. Célula em camadas (31), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:uma pluralidade de placas de radiador (34) ligada a uma superfície circunferencial externa do revestimento externo (32) ao longo de uma direção axial do revestimento externo (32).

16. Célula em camadas (31), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:um parafuso transpassante (46) que passa através das placas de radiador (34).

17. Conjunto de bateria, caracterizado pelo fato de que compreende:a pluralidade de células em camadas (31) conforme definidas na reivindicação 16;um primeiro membro de conexão para a conexão entre os parafusos transpassantes (46) das células em camadas adjacentes (31); eum segundo membro de conexão para a conexão entre os coletores de corrente (33) das células em camadas adjacentes (31), em queo primeiro membro de conexão e o segundo membro de conexão se conectam eletricamente entre as células em camadas (31).

18. Conjunto de bateria, caracterizado pelo fato de que compreende:a pluralidade de células em camadas (31) conforme definidas na reivindicação 16; eum terceiro membro de conexão para a conexão entre o parafuso transpassante (46) de uma das células em camadas adjacentes (31) e o coletor de corrente (33) da outra célula em camadas (31), em queo terceiro membro de conexão se conecta eletricamente entre as células em camadas (31).

19. Método de montagem para célula em camadas (31) conforme definida na reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende:uma etapa A de colocar o eletrodo positivo (23a) entre dois separadores (23ca, 23cb), tendo cada um diâmetro externo menor do que o diâmetro externo do eletrodo positivo (23a) e um diâmetro do orifício central menor do que um diâmetro do orifício do eletrodo positivo (23a), ligar com um aquecedor, uma porção onde os separadores (23ca, 23cb) se sobrepõem um ao outro, colocar o eletrodo negativo (23b) entre dois separadores (23ca, 23cb), cada um tendo um diâmetro externo maior do que o diâmetro externo do eletrodo negativo (23b) e um diâmetro do orifício central maior do que um diâmetro do orifício do eletrodo negativo (23b), e ligar com o aquecedor, uma porção onde os separadores (23ca, 23cb) se sobrepõem um ao outro, desta forma preparando o eletrodo positivo (23a) delimitado com o separador (23ca) em forma de saco e o eletrodo negativo (23b) delimitado com o separador (23cb) em forma de saco;uma etapa B de empilhar sequencialmente o eletrodo negativo (23b) delimitado com o separador (23cb) em forma de saco e o eletrodo positivo (23a) delimitado com o separador (23ca) em forma de saco tal que uma haste redonda possuindo um diâmetro menor que o diâmetro de orifício do eletrodo negativo (23b) passa através do orifício no eletrodo negativo (23b) e do orifício no eletrodo positivo (23a), montando, assim, o grupo de eletrodos (23);uma etapa C de inserir a haste redonda nos orifícios nos membros de tampa (24) a partir de duas extremidades da haste redonda para colocar o grupo de eletrodos (23) entre os membros de tampa (24);uma etapa D de montar o primeiro membro de suporte (22a, 27a, 220) sobre uma superfície lateral externa do grupo de eletrodos (23) e dobrar o primeiro membro de suporte (22a, 27a, 220) para a haste redonda ao longo de uma superfície do membro de tampa (24), deste modo ligando o primeiro membro de suporte (22a, 27a, 220) ao grupo de eletrodos (23) e os membros de tampa (24);uma etapa E de puxar a haste redonda;uma etapa F de ligar o segundo membro de suporte (22b, 27b) à superfície interna do orifício transpassante (25, 67) no centro do grupo de eletrodos (23) e dos membros de tampa (24);uma etapa G de executar repetidamente as etapas A à F para montar uma pluralidade de blocos de eletrodo (21, 51, 61);uma etapa H de ligar uma primeira cobertura de vedação (32b) em uma das duas extremidades abertas do revestimento externo tubular (32a);uma etapa I de encaixar por pressão a pluralidade de blocos de eletrodo (21, 51, 61) dentro do revestimento externo (32a) através de outra extremidade aberta do revestimento externo (32a);uma etapa J de encaixar por pressão o coletor de corrente (33) para o interior dos segundos membros de suporte (22b, 27b) dos blocos de eletrodo (21, 51, 61);uma etapa K para desaerar o revestimento externo (32a);uma etapa L de ligar uma segunda cobertura de vedação (32b) a outra extremidade aberta do revestimento externo (32a) para selar a bateria; euma etapa M de injetar um eletrólito no revestimento externo (32a).