ES2298569T3

ES2298569T3 - Separador para pilas cilindricas.

Info

Publication number: ES2298569T3
Application number: ES03758594T
Authority: ES
Inventors: Djuro Slivar
Original assignee: Hibar Systems Ltd
Current assignee: Hibar Systems Ltd
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2008-05-16
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: AU2003274620A1; EP1680824B1; DE60318260D1; WO2005045955A1; US20130118005A1; US8835040B2; EP1680824A1; CN1860626A; DE60318260T2; CN100448067C; US20070082260A1; US8389148B2; ATE381789T1

Abstract

Separador cilíndrico (31) para pilas cilíndricas, que comprende un cuerpo cilíndrico constituido por una estructura de capas de una pluralidad de vueltas de por lo menos un material laminar no tejido, y una parte de fondo (39) que cierra un primer extremo de dicho cuerpo cilíndrico, en el que dicha parte del fondo está formada a partir de la extensión de dicho cuerpo cilíndrico, estando las capas de dicha estructura de capas de dicha parte del fondo (39) unidas juntas mediante fusión térmica, caracterizado por el hecho de que dicha parte del fondo no tejida (39) tiene una forma ligeramente curvada con respectivas superficies interna y externa continuas y libres de arrugas con un espesor substancialmente uniforme.

Description

Separador para pilas cilíndricas.

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Campo de la invención

La invención se refiere a un separador mejorado para pilas cilíndricas, preferiblemente para pilas alcalinas que tienen un cuerpo cilíndrico y una porción de fondo cerrado. La invención también se refiere a un procedimiento para fabricar el separador.

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Antecedentes de la invención

Las pilas cilíndricas, la mayoría pilas alcalinas, se utilizan ampliamente. Estas pilas que están comprendidas en un cilindro alargado constituido mediante una cápsula de metal con anillos de bolas de cátodo ajustadas a presión que contienen dióxido de manganeso como material de electrodo activo en el interior de la cápsula para constituir el electrodo positivo de la pila. Un gel de ánodo compuesto de material activo en polvo de zinc, agente gelificante y un electrolito alcalino llenan la cavidad central cilíndrica del electrodo positivo de la pila, de manera que un separador cilíndrico hecho de un material laminar específico separa los dos electrodos. El separador ha de estar compuesto de un material que permita a los iones pasar desde un electrodo al otro, pero que evite que las partículas de los materiales de los dos electrodos pasen a través del mismo, y también que sea un aislador eléctrico para evitar que los electrones pasen directamente a través del mismo. El área activa del separador es la porción donde se separa directamente el material del cátodo activo del material del ánodo. Una porción crítica del separador es la parte del fondo central, porque el gel del ánodo se expande de una manera significativa durante la descarga de la pila y la parte del fondo ha de permanecer intacta separando el ánodo del interior de la cápsula, lo cual podría provocar un cortocircuito interno y el fallo de la pila.

Una manera convencional de proporcionar un aislamiento fiable se describe en la patente US 6.099.987, en la que unas copas de aislamiento externa e interna están fijadas al extremo inferior del separador, y la parte del fondo interior del separador está sellada mediante la aplicación de un sellador termoplástico. Esta es una solución perfecta en lo que se respecta al aislamiento de los dos electrodos, pero la presencia de las copas y del sellador ocupa un volumen sustancial de la pila, que no se puede utilizar para la función de la pila y requiere la manipulación de varias partes de material separadas.

La patente US 6.541.152 muestra un diseño diferente que también utiliza una copa de aislamiento en el fondo y tiene el mismo problema de disminución del volumen útil de la pila y requiere la manipulación de dos partes de material separadas.

La patente US 6.270.833 no utiliza ninguna copa, sino que el separador está hecho más largo que la longitud útil requerida en la pila, las bobinas del cuerpo o separador cilíndrico están unidas juntas con un ligando, y la porción extendida se empuja primero en el interior mediante una herramienta que se mueve normal respecto al eje del cilindro, a continuación se dobla hacia atrás para cerrar el extremo inicialmente abierto. El separador plegado y cerrado forma una unidad de autocontención que a continuación se ha de insertar en la pila. La inserción suave requiere una pequeña separación entre el diámetro interno de los anillos del cátodo y el separador, lo que podría aumentar la resistencia de la pila. Esta operación de cierre de la parte del fondo es complicada y requiere movimientos en diferentes direcciones, y pueden surgir problemas mediante la aparición inevitable de arrugas.

La patente US 6.035.518 describe un procedimiento diferente para la fabricación del separador, en el cual el material del separador está envuelto alrededor de un mandril y la bobina se mantiene sobre el mandril mediante vacío, y el separador no constituye una unidad de autocontención, se ha de guiar hasta la inserción en la pila semiacabada, en la que la bobina trata de abrirse y llenar todo el espacio disponible. Aunque es preferible la idea de guiar el separador hasta su inserción en la pila, el problema principal, es decir, el cierre del fondo, se soluciona aquí mediante la aplicación de un sellador que se funde con calor para llenar el fondo de la pila que incluye la zona del fondo del separador. La presencia de un sellador en la región inferior activa del separador también disminuye el volumen útil disponible de la pila. La publicación de la patente japonesa Sho 58-82465 publicada el 18 de mayo de 1983 describe un procedimiento para realizar el separador, en el cual un separador de papel que consiste en un tejido no tejido sintético y un ligando de alcohol de polivinilo se envuelve alrededor de un núcleo. A continuación, durante la rotación del núcleo, el extremo inferior del material envuelto sobre el mismo se contacta con un fieltro mojado en agua para empapar la región de extremo inferior del material laminar con agua y hacerlo más blando. Esta parte de extremo blanda se inserta en una matriz, con lo cual el extremo inferior del cilindro se dobla hacia el interior y cierra la parte del fondo. En otra etapa, la parte del fondo cerrado se seca con calor en otra herramienta. Mediante este procedimiento, la parte del fondo mojado giratorio se ha movido axialmente en la matriz y primero una porción de extremo de la lámina se ha llevado en contacto con la matriz, y durante el movimiento adicional hacia abajo del cilindro giratorio, se producirán de manera inevitable arrugas y el interior de la parte del fondo tomará una porción del espacio interno del cilindro separador. Para conseguir el grado requerido de aislamiento, se instala una copa de aislamiento en el interior hueco cilíndrico del separador. La utilización de esta copa ha disminuido más el volumen activo del interior de la pila y su colocación requiere una etapa más en el proceso de fabricación.

Una mejora del procedimiento citado anteriormente se publicó en la publicación de patente japonesa Hei 6-35662, presentada por el mismo solicitante, en el que los problemas citados anteriormente del procedimiento citado previamente se describieron claramente apuntando a la estructura arrugada e irregular de la parte del fondo del separador que ocupa de una manera innecesaria mucho del espacio interior útil. En esta última publicación, la imperfecta fusión térmica de la parte del fondo del separador también se menciona. Esta publicación intentó eliminar los inconvenientes citados que surgen predominantemente de la cantidad en exceso de papel en la parte del fondo doblada mediante la previsión de hendiduras de corte en la región inferior del material laminar separador de múltiples capas antes de que el material laminar se envuelva alrededor del núcleo para retirar una porción del material en exceso. Por otra parte, las etapas de fabricación eran las mismas que en la publicación previa similar, donde no se realizaban cortes. En este procedimiento respecto a la retirada de una porción del material del separador, se reducía al espesor, sin embargo, la parte del fondo del separador no estaba cerrada de una manera segura y había una necesidad de insertar una copa de cierre separada en el interior de la parte del fondo del separador (elemento 64 en la figura 5 de la publicación). La presencia de esta copa disminuye el volumen activo del interior de la pila y su colocación requiere una etapa adicional en el proceso de fabricación. El material laminar también estaba mojado con un material de unión. La presencia de un material de unión aumenta la resistencia interna del separador y disminuye la permeabilidad de los iones de electrolito presentes en la pila. Otro problema característico de los separadores utilizados para pilas secundarias reside en que a menudo se ha de utilizar una estructura laminada, ya que en el caso de filas secundarias se ha de proporcionar una capa de membrana semipermeable, tal como una capa de celofán. Dos o más laminados de capas son caros y los adhesivos utilizados para fijar las capas contribuyen a una resistencia interna más alta.

Existe un asunto adicional referido a los separadores, que se refiere a la necesidad de sincronización con el proceso de fabricación general de la pila. Los procesos del estado de la técnica producen a alta velocidad de 600 a 1200 partes por minuto, y esta alta velocidad favorece o requiere tecnologías fáciles de usar que puedan encajar en la línea de fabricación, más que la preparación de separadores prefabricados fuera de la línea, que pueden provocar problemas a partir de la manipulación adicional.

Objeto de la invención

El objeto principal de la invención es permitir la máxima utilización del volumen de la pila disponible. Otro objeto es la combinación de la naturaleza no plegada del separador guiado que se describe en la patente US 6.035.518 con el establecimiento fiable de un fondo cerrado que no requiere la aplicación de un sellador en el área útil de la pila, o superar los inconvenientes de los procedimientos descritos en las citadas publicaciones japonesas. Otro objetivo adicional de la invención es proporcionar ajustes en línea de la longitud del material laminar sin cambios de ningún componente de hardware. Un objeto diferente es proporcionar un separador que no requiera la utilización de una lámina laminada si se requiere una estructura de múltiples capas, por ejemplo para pilas secundarias. Otro objetivo adicional es proporcionar un procedimiento que sea simple, fácil de realizar y que pueda proporcionar la sincronización con el proceso de fabricación de la pila.

Descripción de la invención

Estos objetos se satisfacen proporcionando un separador y un procedimiento para su realización tal como se define y se describe en las reivindicaciones adjuntas.

Descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora en conexión con realizaciones preferidas de la misma, en las que se hace referencia a los dibujos adjuntos. En los dibujos:

La figura 1 muestra una vista esquemática superior de la estación de alimentación de láminas;

La figura 1a es una vista simplificada en alzado de una parte de la figura 1;

La figura 2 es una vista similar a la figura 1 adaptada para la alimentación de dos láminas;

La figura 3 muestra una vista en alzado de la zona de contacto del nido de la bobina y la rueda de vacío, parcialmente en sección;

Las figuras 4 y 4a muestran una vista seccionada en alzado del mandril en dos partes;

Las figuras 5 a 10 muestran el plegado de la parte del fondo del separador;

Las figuras 11 y 12 muestran la etapa de formación y presionado mediante una matriz calentada;

Las figuras 13 y 14 son vistas en sección ampliadas que muestran la aplicación de un sellador; y

Las figuras 15 a 17 muestran la inserción del separador en la pila.

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Descripción de las realizaciones preferidas

Las figuras 1 y 2 muestran una similitud con la figura 1 de la patente US 6.035.518 de Slivar, en las que un material de lámina de separador 10 se retira de una bobina (no representada) mediante un par de rodillos de alimentación 11, 12 que giran en direcciones opuestas, tal como se muestra mediante las flechas. El material laminar es un material similar al papel no tejido fibroso y poroso en el caso de formar separadores para pilas alcalinas. El material laminar puede ser una membrana semipermeable, como una película de celofán, una membrana de poliolefina microporosa injertada o similar, que se puede laminar en un material laminar no tejido en el caso de pilas secundarias.

La trayectoria del material laminar 10 se extiende entre un par de rodillos de corte 15, 16 que giran en sentidos contrarios. El rodillo 15 es un cilindro que actúa como un yunque, mientras que el rodillo 16 está separado de la trayectoria de la láminas 10 y un par de prismas de corte 17a y 17b con respectivos bordes de corte están fijados al rodillo 16 en posiciones diametralmente opuestas. Dos veces en cada revolución de los rodillos 15, 16, uno de los bordes de corte presiona contra el yunque, y el material laminar se corta a lo largo del borde. Los rodillos de corte están engranados con la máquina de montaje principal que lleva el nido de bobinado 22. La longitud de la sección de lámina de corte se determina mediante la velocidad de los rodillos de alimentación 11, 12, que están preferiblemente servoaccionados para permitir ajustes en línea de la longitud de la lámina sin cambios de ningún componente de hardware. El material laminar 10 sigue en una dirección hacia adelante y alcanza la periferia de una rueda de vacío 18 que gira en la dirección tal como se indica mediante la flecha. Estos elementos juntos constituyen un primer conjunto de alimentador de la lámina 13.

La rueda de vacío 18 tiene un centro estacionario 20 con una sección transversal parcialmente hueca, y se proporciona un vacío en el espacio interno hueco definido entre el interior de la rueda 18 y el centro 20. Una pluralidad de orificios 21 están previstos en la pared de la rueda de vacío 18. Cuando el material laminar 10 alcanza la periferia de la rueda de vacío 18, el vacío a través del primero de los orificios 21 sujetará temporalmente el material a la rueda 18 mediante la fuerza de succión, y la pieza de corte del material laminar se transportará hasta una zona de acoplamiento con un nido de bobinado 22. El nido de bobinado 22 es parte de una línea de montaje de la pila (no representada) y se mueve a lo largo de una trayectoria circular que tiene un diámetro mucho mayor que el de la rueda de vacío 18. El material laminar cortado 10 continuará en el interior del nido de bobinado 22, porque en la zona de acoplamiento del nido de bobinado 22 y la rueda de vacío 18 el centro estacionario 20 cierra la trayectoria del vacío que permite que la porción frontal del material laminar se guíe fuera de la rueda de vacío 18 al nido de bobinado 22, mientras que la porción restante del material laminar se mantiene todavía en posición mediante el vacío. Como el separador está enrollado en el nido de bobinado 22, una porción del material laminar está siempre liberada de la rueda de vacío hasta que toda la lámina se enrolla.

La disposición de la figura 2 es similar a la de la figura 1, la diferencia reside en la existencia de un segundo conjunto de alimentación de la lámina 14 colocado alrededor de la periferia de la rueda de vacío angularmente desplazado del primer conjunto de alimentación de la lámina 13 en una dirección contra el sentido de rotación. El segundo conjunto de alimentación 14 se utiliza para proporcionar un segundo material laminar 10b con una longitud predeterminada y que se fijará a la periferia de la rueda de vacío 18 cuando el primer conjunto de alimentación 13 suministra el material laminar. De esta manera, dos secciones de material laminar 10 y 10b se desplazarán una sobre la otra hacia el nido de bobinado 22. La longitud de las secciones puede ser igual pero también puede ser diferente. En el caso de láminas con una longitud diferente, la posición de la lámina más corta puede ser en cualquier zona de la lámina más larga, lo que provoca un posicionado diferente del material laminar más corto en el interior del separador acabado. La utilización de dos o más secciones de material laminar elimina la necesidad de utilizar un laminado como material laminar cuando se hacen los separadores para baterías recargables, en el que uno de los materiales laminares puede ser una membrana semipermeable, tal como una capa de celofán.

En la vista en alzado de la figura 1a, el material laminar 10 se extiende sobre el borde del fondo de la rueda de vacío 18. La altura del separador que se ha de preparar corresponde substancialmente a la altura de la rueda de vacío 18 y la porción de extensión formará posteriormente el fondo del separador. Un cabezal de pulverización 50 se utiliza para pulverizar una cantidad predeterminada de agua destilada o desionizada a la porción de extensión del material laminar 10 para mojar ligeramente y ablandar el material laminar. También son aceptables otros medios de aplicación de agua para mojar, tales como boquillas, cintas u otros.

La figura 3 muestra la zona de contacto de la rueda de vacío 18 y del nido de bobinado 22. Un mandril en dos partes 23 se inserta a través de una abertura central del nido de bobinado 22 y se gira tal como se muestra mediante la flecha. El nido de bobinado 22 no gira. La velocidad periférica del mandril 23 es substancialmente la misma o algo mayor que la de la rueda de vacío 18 y de la velocidad de un par de cintas 24, 25 hechas de un material elástico, por ejemplo caucho. Las cintas 24, 25 están dispuestas y se llevan a través de la zona de contacto entre la rueda de vacío 18 y el nido de bobinado 22, y están en contacto y presionan el material laminar 10 enrollado alrededor del mandril 23. Las cintas 24, 25 contactan el material laminar 10 a través de respectivas secciones de corte hechas en el nido de bobinado 22. El mandril 23 mostrado en las figuras 4 y 4a comprende un manguito 26 y una clavija 27 que se extiende a través de la abertura hueca central del manguito 26. La clavija 27 tiene una porción de cabeza más ancha 28 que tiene la forma tal como se muestra en la figura 4a encajada en un nido en la porción de extremo del manguito 26. Tanto la clavija 27 como el manguito 26 se giran y se mueven juntos hasta que se alcanza una estación de la línea de
montaje.

Cuando se consideran juntas las figuras 1 y 3, se puede apreciar que el material laminar 10 se moverá en el interior hueco del nido de bobinado 22, y bajo el efecto de la presión de las cintas 24, 25 se enrollará alrededor del mandril giratorio 23. La porción mojada que se extiende 19 se extenderá sobre la cabeza 28.

El nido de bobinado 22 junto con el mandril 23 y el material laminar enrollado 10 se moverán a continuación fuera de la zona de contacto con la rueda de vacío, y las cintas 24, 25 se llevan a lo largo de esta trayectoria de movimiento presionando de manera continua el material laminar 10 enrollado y que gira el mandril 23.

Se hace referencia a las figuras 5 a 10, que muestran el mandril 23 con la lámina enrollada 10 alrededor del mismo en tres posiciones posteriores durante la trayectoria del movimiento del conjunto en la línea de fabricación. El nido de bobinado 22 alrededor de la lámina 10 no se ha mostrado, sin embargo, se desplaza junto hasta la completa inserción del separador en la consola de la batería. Un raíl estacionario 29 está dispuesto a lo largo de la trayectoria de desplazamiento del conjunto. El raíl 29 define una ranura de formación 30 en la que se inserta la porción que se extiende mojada de la lámina giratoria 10. Las figuras 5 y 6 muestran la ranura de formación 30 cerca de la posición inicial de acoplamiento, las figuras 7 y 8 corresponden a una posición media y las figuras 9 y 10 muestran la posición final justo antes de que el conjunto se mueva fuera de la zona de acoplamiento con el raíl 29. El perfil de la ranura 30 corresponde al de la porción de cabeza del mandril 23, con lo cual la porción mojada que se extiende 19 del material laminar 10 se formará gradualmente. El material laminar blando seguirá fácilmente el perfil de la ranura, porque en el estado mojado es muy flexible y el proceso de formación se producirá suavemente sin dejar esencialmente ninguna arruga. La rotación facilita una operación de formación suave. La porción que se extiende 19 tiene una longitud suficiente de manera que al final del proceso de formación, la abertura central del material laminar enrollado 10 se cierra completamente, y de esta manera se produce un separador 31. Poco después de que el conjunto se mueve fuera de la ranura 30, el extremo abandona el extremo del raíl 29, el conjunto abandona la trayectoria de las cintas 24, 25 y la rotación del mandril 23 se detiene.

En este momento, la posición vertical de la clavija 27 se mantiene en una posición fija, y una matriz calentada 32 con una cavidad encarada hacia arriba 33 se mueve hacia arriba (figura 11) y se presiona contra el extremo inferior formado del separador 31. El perfil de la cavidad 33 corresponde al de la porción de cabeza 28 de la clavija 27, y la presión que se produce entre la cavidad 33 y la porción de cabeza 28 funde el separador 31 para tomar la forma de la porción de cabeza 28. El calentamiento se proporciona mediante un calentador de cartucho 34 instalado en el interior de la matriz 32, tal como se muestra esquemáticamente en las figuras 11 y 12, y la elevada temperatura y la presión son suficientes para formar y fundir la porción del fondo del material laminar en su forma final. Después de esta etapa de formación y fusión del fondo, la estructura así obtenida estará sustancialmente libre de arrugas y será lo suficientemente fuerte para mantener la parte inferior del cilindro separador junta.

El separador 31 se insertará finalmente en el interior hueco de un conjunto de consola de pila cilíndrica (cápsula/cátodo) 35, que es un producto intermedio semifinal y tiene la forma tal como se muestra en las figuras 15 a 17. La consola 35 comprende una cápsula de metal cilíndrica 36 que define un espacio interno cilíndrico, en el cual se insertan una pluralidad de anillos de cátodo huecos 37. La porción de extremo cerrado de la cápsula 36 tiene una corta punta cilíndrica 38. La región central de la parte del fondo formada y cerrada del separador 31 está justo por encima del espacio interior hueco de la punta 38, y este espacio es suficiente para permitir la aplicación de un sellador termoplástico llamado también "cola de fusión" en la parte del fondo central del separador 31. La presencia de este sellador es opcional y proporciona una prevención adicional contra los cortocircuitos para la parte del fondo cerrado del separador 31.

La vista ampliada de la figura 13 muestra la aplicación de una cantidad predeterminada de cola de fusión sobre la parte del fondo central 39 del separador 31. Una rueda giratoria 40 está prevista con cavidades poco profundas esféricas o cónicas 41, y la superficie de la rueda 40 contacta o está dispuesta en la vecindad próxima de la parte del fondo central 39 del separador 31. Una cantidad predeterminada de cola de fusión se mide en las cavidades 41, por ejemplo mediante la inmersión de la rueda giratoria 40 en un tanque caliente de cola de fusión a lo largo de la trayectoria de la rotación (no representado), y después de la retirada del exceso de cola de fusión de la superficie rebajada de la rueda 40, que se moverá a la posición mostrada en la figura 13, donde la parte del fondo central 39 del separador 31 contacta con la cavidad 41. Aquí el material absorbente del separador ocupará el volumen de la cola de fusión en la cavidad 41. La rueda 40 se mueve a continuación apartándose de la zona de contacto, y la cola de fusión impregnada de material separador se enfría, se solidifica y proporciona un sellado eficiente 42 en la parte del fondo central 39, tal como se muestra en la figura 14. La aplicación de una cantidad predeterminada de cola de fusión en un área uniforme sobre el fondo del separador, que es un área neutra desde el punto de vista del funcionamiento de la pila de que no hay ningún material de cátodo activo sobre el lado opuesto, y por lo tanto no provocará ninguna interferencia con el funcionamiento de la pila y tampoco contribuirá a ninguna resistencia interna añadida. La aplicación de la cola de fusión no es de ninguna manera indispensable y representa una característica opcional, con lo cual se proporciona una protección aumentada contra cortocircuitos.

Se hará referencia otra vez a las figuras 15 a 17, en las que se muestra la inserción del separador 31 en el interior del interior cilíndrico hueco del conjunto de consola (cápsula/cátodo) 35. La línea de fabricación está en un movimiento constante, y el separador 31 envuelto alrededor del manguito 26 y mantenido en el nido de bobinado 22 (figuras 11, 12) abandonó la posición donde se proporciona el sellado de cola de fusión 42 y se mueve a una estación donde el conjunto de consola 35 se mueve bajo el separador 31, de manera que su eje vertical cae en la misma línea. El conjunto de consola 35 comprende la cápsula de la pila 36 con los anillos de cátodo 36 colocados en la misma. Ahora el manguito 26 y la clavija 27 se mueven hacia abajo juntos, y el separador 31 se inserta en el interior hueco del conjunto de consola 35. La porción de cabeza ancha 28 de la clavija 27 empuja la parte del fondo cerrado del separador 31 durante toda la trayectoria y asegura un perfecto tope con el fondo del interior de la cápsula 36. El separador 31 se desliza fuera de la cuna de bobinado 22 cuando ya se ha insertado parcialmente en el interior del conjunto de consola 35, y así las bobinas del separador 31 no se pueden aflojar o desenvolver. Después de la inserción, las bobinas del separador se pueden estirar un poco para llenar todo el espacio interno definido por la superficie interna hueca de los anillos del cátodo 37.

La siguiente etapa es la retirada del manguito 26 en una dirección hacia arriba tal como se muestra en la figura 16. La clavija 27 presiona el fondo del separador 31 durante esta etapa de retirada y mantiene el separador 31 en posición. Finalmente, la clavija 27 se retira, y la pila semiacabada contiene el conjunto de consola 35 con el separador 31 debidamente colocado, y que está lista para la siguiente operación en la línea de montaje, es decir, suministrar el electrolito. La ventaja de tener un mandril en dos partes 23, donde el manguito externo 26 se puede retraer primero, es que no habrá ninguna posibilidad de que el separador se retire fuera de la pila semiacabada, aumentando de esta manera de eficiencia y el rendimiento del proceso de fabricación.

Este diseño y montaje del separador 31 es preferible porque la longitud activa completa de la pila se puede utilizar para la función de la pila. El separador puede llenar el interior de los anillos de cátodo, es decir, no se formará ningún hueco, como es el caso en los separadores preformados. Las mediciones de pila de comparación han demostrado que el rendimiento promedio de las pilas proporcionado con el separador según la presente invención era aproximadamente de un 10 a un 20% mejor que en el caso de pilas idénticas con un separador convencional. La mejora se podía medir en la capacidad de la pila en la disminución de la resistencia interna de la pila resultante en corrientes de cortocircuito mayores y un mejor rendimiento de alto drenaje.

No habrá ninguna necesidad de utilizar ningún adhesivo entre las capas adyacentes del separador como es el caso de los diseños más conocidos, y la función del separador no disminuirá por la presencia de adhesivos. Otra ventaja reside en la eliminación de la necesidad de utilizar láminas laminadas, que son más caras de utilizar láminas desnudas y que tienen un rendimiento ligeramente peor debido la aplicación de un adhesivo entre las capas.

El proceso de fabricación también es favorable porque se realiza con la velocidad y la maquinaria de la línea de fabricación de la pila, es decir, la operación de preparación del separador se puede sincronizar con la línea de fabricación.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante se muestra únicamente para conveniencia del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tenido una gran precaución a la hora de recopilar las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes declina cualquier responsabilidad al respecto.

Documentos de la patente citados en la descripción

\bullet US 6099987 A [0003]

\bullet US 6541152 B [0004]

\bullet US 6270833 B [0005]

\bullet US 6035518 A [0006] [0009] [0012]

\bullet JP 58082465 A [0006]

\bullet JP 6035662 A [0007]

Claims

1. Separador cilíndrico (31) para pilas cilíndricas, que comprende un cuerpo cilíndrico constituido por una estructura de capas de una pluralidad de vueltas de por lo menos un material laminar no tejido, y una parte de fondo (39) que cierra un primer extremo de dicho cuerpo cilíndrico, en el que dicha parte del fondo está formada a partir de la extensión de dicho cuerpo cilíndrico, estando las capas de dicha estructura de capas de dicha parte del fondo (39) unidas juntas mediante fusión térmica, caracterizado por el hecho de que dicha parte del fondo no tejida (39) tiene una forma ligeramente curvada con respectivas superficies interna y externa continuas y libres de arrugas con un espesor substancialmente uniforme.

2. Separador cilíndrico según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo cilíndrico está hecho a partir de una pluralidad de láminas colocadas una sobre la otra y envueltas juntas.

3. Separador cilíndrico según la reivindicación 2, en el que dichas láminas comprenden por lo menos una capa de membrana semipermeable y celofán además de dicho material laminar no tejido.

4. Separador cilíndrico según la reivindicación 1, en el que dichas vueltas no están fijas entre sí al envolverse una sobre la otra sin la adición de un material de unión.

5. Separador cilíndrico según la reivindicación 1, que comprende un sellador termoplástico (42) aplicado en la zona central en el exterior de dicha parte del fondo (39).

6. Separador cilíndrico según la reivindicación 1, en el que dicho separador se puede utilizar en dichas pilas cilíndricas sin la necesidad de utilizar ningún elemento en forma de disco adicional cerca del interior de dicha parte del fondo.

7. Procedimiento para la realización del separador cilíndrico cerrado en el fondo, para baterías con un interior cilíndrico hueco, que comprende las etapas de:

- proporcionar un material laminar de separador de una longitud y una anchura predeterminadas, en el que la anchura es por lo menos tan larga como la longitud de la porción cilíndrica del separador más una porción extendida que es por lo menos tan larga como la mitad del diámetro del separador;

- enrollar dicho material laminar alrededor de un mandril mediante la rotación de dicho mandril, en el que dicho mandril se extiende hasta el extremo de dicha porción cilíndrica del separador y que tiene una porción de cabeza en el extremo inferior conformada para definir el perfil requerido de dicha parte del fondo cerrada;

- soportar el exterior de dicha bobina mediante un nido de bobinado estacionario;

- aplicar una cantidad determinada de agua a dicha porción extendida durante cualquiera de las etapas anteriores para ablandar dicho material laminar en la porción extendida;

- guiar dicho mandril y dicho separador giratorios cuando se colocan en dicho nido de bobinado por encima de un raíl estacionario provisto de una ranura de formación con un perfil que varía, de manera que dicha porción extendida se acopla en dicha ranura que tiene un perfil que se conforma al de dicha porción de cabeza para doblar gradualmente dicha porción extendida mojada desde el borde hacia la zona central y para cerrar de esta manera la parte del fondo de dicho separador;

- provocar que dicho mandril y dicho separador detengan su rotación;

- secar y fundir dicha parte mojada del fondo cerrado mediante la aplicación de calor y una presión predeterminada; y

- introducir dicho separador en la cavidad cilíndrica de una pilas semiacabada desde dicho nido de bobinado mediante el empuje de dicha porción de fondo cerrada del separador mediante un movimiento axial de dicho mandril; y

- retirar dicho mandril del interior de dicho separador.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que por lo menos dos materiales laminares colocados uno sobre el otro se enrollan durante dicha etapa de enrollado.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha etapa de aplicación de agua se realiza antes de dicha etapa de enrollado.

10. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la segunda lámina es una membrana semipermeable.

11. Procedimiento según la reivindicación 7, que también comprende la etapa de presionar ligeramente dicho separador giratorio sobre dicho mandril desde el exterior mediante una cinta movida con la requerida velocidad periférica del separador giratorio a lo largo de todo el período de rotación.

12. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha etapa de secado y fusión se realiza mediante una matriz calentada conformada al perfil requerido de dicha porción del fondo del separador.

13. Procedimiento según la reivindicación 7, que también comprende la etapa de aplicar un sellador termoplástico de un volumen predeterminado sobre la zona central de dicha porción del fondo después de dicha etapa de secado y fusión y antes de dicha etapa de introducción.

14. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicho mandril comprende un manguito y una clavija en el mismo, estando prevista dicha porción de cabeza sobre dicha clavija, y definiendo dicha manguito una cavidad para recibir dicha porción de cabeza.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que durante dicha etapa la retirada dicha manguito se retira primero seguido por la retirada de dicha clavija.

16. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que todas dichas etapas están sincronizadas con una línea de fabricación de pilas.