ES2482607T3 - Colector de corriente con medios de estanqueidad integrados, batería bipolar que comprende tal colector - Google Patents

Colector de corriente con medios de estanqueidad integrados, batería bipolar que comprende tal colector Download PDF

Info

Publication number
ES2482607T3
ES2482607T3 ES11724676.9T ES11724676T ES2482607T3 ES 2482607 T3 ES2482607 T3 ES 2482607T3 ES 11724676 T ES11724676 T ES 11724676T ES 2482607 T3 ES2482607 T3 ES 2482607T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
current collector
outcropping
parts
band
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES11724676.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Marianne Chami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Application granted granted Critical
Publication of ES2482607T3 publication Critical patent/ES2482607T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/745—Expanded metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/005—Devices for making primary cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/4911—Electric battery cell making including sealing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

Dispositivo (1, 1', 1") para generador electroquímico de litio, caracterizado porque comprende una banda (100) de material aislante eléctrico que comprende al menos un polímero y una rejilla (101) o una lámina en relieve metálica, que forma un colector de corriente, alojada en la banda aflorando por sus dos caras, estando la periferia de la banda (100P) desprovista de la rejilla o lámina en relieve y estando al menos una de las dos partes aflorantes (101A) de la rejilla o lámina en relieve recubierta por un electrodo de material de inserción de litio.

Description

E11724676
16-07-2014
DESCRIPCIÓN
Colector de corriente con medios de estanqueidad integrados, batería bipolar que comprende tal colector
5 Campo técnico
La presente invención con respecto al campo de los generadores electroquímicos de litio, que funcionan según el principio de inserción o extracción, o dicho de otro modo intercalación-desintercalación, de litio en al menos un electrodo.
La presente invención se refiere, más particularmente, a un acumulador electroquímico de litio que comprende al menos un colector de corriente de función bipolar, también llamado batería bipolar: en dicha batería bipolar, el colector bipolar soporta, en cada una de sus caras opuestas, uno de los dos materiales de electrodo de signo opuesto, es decir con un cátodo (electrodo positivo) soportado por una de las caras y un ánodo (electrodo negativo)
15 soportado por la otra de las caras opuestas.
La invención pretende mejorar la estanqueidad de los generadores electroquímicos frente al electrolito y, en particular, mejorar la estanqueidad de una batería bipolar frente al electrolito en forma líquida.
Técnica anterior
La arquitectura de las baterías de iones de litio convencionales es una arquitectura que se puede calificar de monopolar, ya que cuenta con una sola celda electroquímica que comprende un ánodo, un cátodo y un electrolito. Se conocen varios tipos de geometría de arquitectura monopolar:
25 -una geometría cilíndrica tal como se divulga en la solicitud de patente US 2006/0121348,
-una geometría prismática tal como se divulga en las patentes US 7348098, US 7338733;
-una geometría en apilamiento tal como se divulga en las solicitudes de patente US 2008/060189, US 2008/0057392 y la patente US 7335448.
Una arquitectura monopolar se realiza mediante bobinado. El bobinado está constituido por un colector de corriente sobre el que se deposita de forma continua un material de electrodo positivo (cátodo), un separador de material
35 polimérico o cerámico que se intercala con un material de electrodo negativo (ánodo) depositado a su vez sobre otro colector de corriente. Esta arquitectura monopolar tiene como ventaja principal tener una gran superficie activa de material, pero la diferencia de potencial está limitada al valor unitario de la diferencia de potencial entre los dos materiales de electrodo utilizados, el cual también es el caso de la geometría en apilamiento.
Para aumentar el potencial medio de un acumulador de iones de litio monopolar mientras se conserva una densidad de energía comparable, se conoce la realización de una batería con una pluralidad de celdas electroquímicas en serie. La arquitectura de la batería se califica de este modo de bipolar, ya que comprende un cátodo de una celda y un ánodo de una celda adyacente que están soportados sobre un mismo colector de corriente en forma de una placa, calificado a su vez de electrodo bipolar. La arquitectura de una batería bipolar corresponde de este modo a la
45 puesta en serie de varios acumuladores monopolares por medio de los electrodos o colectores de corriente bipolares, con sin embargo la ventaja de tener una resistencia eléctrica reducida con respecto a acumuladores monopolares conectados en serie mediante conectores exteriores. Pueden mencionarse, en este caso, numerosas solicitudes de patentes o patentes que se refieren a dichas baterías bipolares, tales como US 7279248, US 7220516, US 7320846, US 7163765, WO 03/047021, WO 2006/061696 y US 7097937.
Las ventajas subsiguientes de una batería bipolar son tener una masa reducida y no comprender volúmenes inútiles.
La principal dificultad de diseño de una batería bipolar es la realización de compartimentos perfectamente estancos al electrolito, en general en forma líquida, unos frente a otros. En efecto, una mala estanqueidad conlleva un mal
55 funcionamiento de la batería bipolar.
Esto es corroborado, por otro lado, por el hecho de que la mayoría de la bibliografía de patentes que se refiere al campo de las baterías de iones de litio bipolares, se refiere a soluciones de estanqueidad para evitar las fugas del electrolito de un compartimento a otro (cortocircuitos iónicos).
Entre las solicitudes de patente o patentes ya mencionadas anteriormente, puede mencionarse la patente US 7220516 que describe una solución con una película adhesiva flexible 5, 6, pegada a la periferia del colector bipolar. Puede mencionarse también la patente US 7320846 que describe una solución de revestimiento de los colectores 4 y electrolitos 6 en una resina 10. Puede mencionarse también la patente US 7163765 que describe una solución de 65 estanqueidad con tirantes 9 mixtos de poliamida/PP dispuestos entre colectores bipolares, estando la poliamida soldada directamente a la periferia de los colectores a distancia de las celdas). La patente US 7097937 propone, por
E11724676
16-07-2014
su parte, una solución de estanqueidad doble ya que una barrera interior 14, 22 de fluoropolímero está dispuesta en la periferia del colector bipolar 11 y un marco exterior 18, 23 de elastómero está dispuesto en el exterior de la barrera 14, 22 sobre y alrededor del colector bipolar con eventualmente la disposición de un anillo suplementario 15 de elastómero en el colector 11. Finalmente, puede mencionarse la solicitud de patente EP 2073300 a nombre de la
5 solicitante que propone una solución según la cual las dimensiones de las placas se incrementan una con respecto a la otra adyacente y las juntas de estanqueidad interpuestas entre las placas interconectoras están desplazadas transversalmente para que dos juntas no se encuentren en línea recta una con respecto a la otra según el eje de apilamiento de las celdas.
El documento WO 2007/118281 A1 describe un colector de corriente para generador electroquímico de litio.
De este modo, pueden resumirse de la siguiente manera las soluciones ya previstas para mejorar la estanqueidad de los compartimentos entre sí frente al electrolito en una batería bipolar de iones de litio:
15 -realización sistemática del colector de corriente bipolar también llamado electrodo bipolar en forma de una placa,
-utilización de colas o resinas diversas en la periferia de la placa,
-aumento del formato de placa de colector de corriente bipolar para crear una barrera suplementaria al electrolito.
El objetivo de la invención es proponer una solución diferente de las ya previstas para mejorar la estanqueidad de los compartimentos entre sí frente al electrolito en una batería bipolar de iones de litio.
Otro objetivo de la invención es proponer otra solución de estanqueidad de los compartimentos entre sí frente al 25 electrolito en una batería bipolar de iones de litio, que sea sencilla de realizar.
Exposición de la invención
Para ello, la invención tiene por objeto un dispositivo para generador electroquímico de litio, caracterizado porque comprende una banda de material aislante eléctrico que comprende al menos un polímero y una rejilla metálica o una lámina metálica en relieve, que forma un colector de corriente, alojada en la banda aflorando por sus dos caras, estando la periferia de la banda desprovista de la rejilla o de la lámina en relieve y estando al menos una de las dos partes aflorantes de la rejilla o de la lámina en relieve recubierta por un electrodo de material de inserción de litio.
35 Por “aflorante” por estas dos caras, se entiende en este caso y en el marco de la invención que una parte al menos de la lámina o de la rejilla metálica emerge en la superficie de la banda y que hay una continuidad de conducción eléctrica por continuidad de materia del material que forma la lámina o rejilla en el grosor de la banda.
De este modo, según la invención, se integran de alguna manera los medios de estanqueidad de una pieza cuya función es ser un colector de corriente. Dicho de otro modo, se define de alguna manera un nuevo semiproducto de una batería que integra a la vez:
-el colector de corriente que, cuando es bipolar, garantiza la conducción eléctrica entre el cátodo de una celda y el ánodo de una celda electroquímica adyacente, es decir apilada inmediatamente debajo o encima,
45 -una zona periférica exclusivamente de materiales aislantes eléctricos que participa una vez ensamblada en la realización de la estanqueidad a los electrolitos de la batería. Es evidente que, en el marco de la invención, el experto en la materia procura definir un o varios materiales aislantes (polímero(s)) que no fluyen en las gamas de temperatura de funcionamiento de una batería bipolar.
Un dispositivo según la invención puede tener un grosor comprendido entre 10 y 100 µm, preferentemente entre 25 y 50 µm.
Un dispositivo según la invención puede tener cualquier forma geométrica, tal como una sección de forma poligonal,
55 por ejemplo un rectángulo o un cuadrado, con una zona desprovista de rejilla o de lámina, tal como se ha definido anteriormente, dispuesta en la periferia.
Pueden preverse dimensiones planares de longitud comprendida entre 40 y 70 cm, típicamente del orden de 50 cm, y de anchura comprendida entre 10 y 25 cm, típicamente del orden de 15 cm. La zona periférica desprovista de lámina o de rejilla según la invención puede formar ventajosamente un marco de anchura comprendida entre 1 mm y 10 cm, más particularmente entre 3 mm y 12 mm, típicamente del orden de 5 mm. De este modo, la zona periférica desprovista de lámina o de rejilla según la invención puede representar una superficie inferior al 25% de la superficie total del dispositivo, preferentemente inferior al 20%, más preferentemente inferior al 15%.
65 De este modo, el semiproducto mixto colector de corriente/zona de estanqueidad periférica propuesto según la invención es una ruptura tecnológica con lo que se había propuesto hasta la fecha y que consistía en realizar
E11724676
16-07-2014
sistemáticamente el colector en forma de una placa y añadir una junta de estanqueidad sobre ella. El dispositivo según la invención permite, por lo tanto, simplificar la estanqueificación propiamente dicha y aportar un fuerte ahorro en masa (debido a la supresión de placa como colector) y, gracias a ello en rendimiento. En efecto, a igual masa, la densidad de energía de una batería según la invención aumenta y, por lo tanto, se obtienen mejores prestaciones
5 para dicha batería. Además, estando mejorada la estanqueidad de la batería, la batería es más eficaz.
Según una variante, el polímero mayoritario que constituye la banda es una poliolefina.
La banda puede comprender al menos otro polímero, estando dicho otro polímero interpuesto entre la poliolefina y el colector de corriente para mejorar la adhesión entre ellos.
Según otra variante, el otro polímero puede seleccionarse entre un poliéster o un poliuretano.
La banda puede comprender, además, al menos un promotor de adherencia, estando dicho promotor de adherencia 15 interpuesto entre la poliolefina y el colector de corriente para mejorar la adhesión entre ellos.
El polímero mayoritario que constituye la banda también puede ser una resina bicomponente, preferentemente una resina acrílica. La resina acrílica presenta, en efecto, una excelente resistencia mecánica al contacto con electrolitos carbonatados.
Según una variante, el polímero puede seleccionarse entre termoplásticos poliamida-imida (PAI), poliéter-imida (PEI), poliéter-sulfona (PES) y poliéter-éter-cetona (PEEK).
En función del tipo de materiales de electrodo de inserción de litio seleccionado, el colector de corriente formado por
25 la rejilla o lámina en relieve metálica puede ser de aluminio o estar submetalizado en superficie con otro metal, por ejemplo de aluminio superpuesto a cobre.
La rejilla metálica puede presentar una malla regular.
El colector de corriente está, preferentemente, conformado en un marco centrado en la banda de material aislante.
Cuando el colector del corriente del dispositivo está destinado a ser bipolar, las dos partes aflorantes de la rejilla o lámina en relieve están recubiertas, cada una, por un electrodo de material de inserción de litio.
35 Por “electrodo de material de inserción de litio”, se entiende en este caso y en el marco de la invención, un electrodo que comprende al menos un material de inserción de litio y al menos un aglutinante de polímero. Eventualmente, el electrodo puede comprender, además, un conductor electrónico, por ejemplo fibras de carbono o negro de humo.
Por “material de inserción de litio”, en particular para el electrodo positivo, se entiende en este caso y en el marco de la invención, un material seleccionado entre óxidos litiados que comprenden manganeso de estructura de espinela, óxidos litiados de estructura laminar y las mezclas de estos, óxidos litiados con estructuras polianiónicas de fórmula LiMy(XOz)n con M representando un elemento seleccionado entre Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B y Mo, X representando un elemento seleccionado entre P, Si, Ge, S y As, y, z y n siendo números enteros positivos.
45 Por material de inserción de litio, en particular para el electrodo negativo, se entiende también un material seleccionado entre: Óxido de titanio litiado o no, por ejemplo Li4Ti5O12 o TiO2.
Más particularmente, el material de electrodo negativo puede seleccionarse entre materiales carbonados, óxidos de titanio no litiados y sus derivados y óxidos de titanio litiados tales como Li4Ti5O12 y sus derivados y una mezcla de estos.
Por “derivado litiado”, se entiende en este caso y en el marco de la invención, compuestos de fórmula Li(4x1)Mx1Ti5O12 y Li4Ti(5-y1)Ny1O12, donde x1 e y1 están comprendidos respectivamente entre 0 y 0,2 y M y N son
55 respectivamente elementos químicas seleccionados entre Na, K, Mg, Nb, Al, Ni, Co, Zr, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Si y Mo.
Por “derivado no litiado”, se entiende en este caso y en el marco de la invención, Ti(5-y1)Ny1O12, con y1 comprendido entre 0 y 0,2 y N es un elemento químico seleccionado entre Na, K, Mg, Nb, Al, Ni, Co, Zr, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Si y Mo.
Cuando el colector de la corriente del dispositivo está destinado a ser monopolar, una sola de las dos partes aflorantes de la rejilla o lámina en relieve está recubierta por un electrodo en material de inserción de litio.
La invención también se refiere a una batería bipolar que comprende al menos dos celdas electroquímicas aplicadas
65 una sobre otra y al menos un dispositivo descrito anteriormente con las dos partes aflorantes recubiertas, cada una, por un electrodo, en el que una de las dos partes aflorantes del colector de corriente está recubierta por el ánodo de
E11724676
16-07-2014
material de inserción de litio de una de las dos celdas y la otra de las dos partes aflorantes del colector de corriente está recubierta por el cátodo de material de inserción de litio de la otra de las dos celdas, constituyendo la periferia de la banda de al menos un polímero una zona periférica de una pared estanca a los electrolitos de las dos celdas que las rodea.
5 Dicha batería comprende, además, ventajosamente al menos un dispositivo descrito anteriormente con una sola de las partes aflorantes recubierta por un electrodo, estando la otra de las dos partes aflorantes no recubierta por un electrodo en contacto con un colector de corriente terminal.
10 Las dimensiones de los colectores de corriente se seleccionan prácticamente iguales a las de todos los electrodos.
Preferentemente, los ánodos son de Li4Ti5O12 y los cátodos de LiFePO4.
La invención se refiere finalmente a un procedimiento de realización de una batería bipolar que comprende al menos 15 dos celdas electroquímicas apiladas una sobre otra que comprenden las siguientes etapas:
a/ realización de un dispositivo descrito anteriormente con las dos partes aflorantes recubiertas, cada una, por un electrodo de material de inserción de litio y dos dispositivos de los cuales una sola de las partes aflorantes está recubierta por un electrodo de material de inserción de litio de modo que:
20 -una de las partes aflorantes del colector de corriente de uno de los dos dispositivos descritos anteriormente está recubierta por un ánodo de material de inserción de litio,
-una de las partes aflorantes del colector de corriente del otro de los dos dispositivos descritos anteriormente está 25 recubierta por un cátodo de material de inserción de litio, y
-una de las partes aflorantes del colector de corriente del dispositivo descrito anteriormente está recubierta por un cátodo de material de inserción de litio mientras que la otra de las partes aflorantes del colector de corriente del dispositivo descrito anteriormente está recubierta por un ánodo de material de inserción de litio,
30 b/ apilamiento de los tres dispositivos con intercalado de un separador entre dos adyacentes, realizándose el apilamiento con intercalado de modo que:
-el ánodo de uno de los dos dispositivos descritos anteriormente está en frente del cátodo del dispositivo descrito 35 anteriormente estando separados de un primer separador,
-el cátodo del otro de los dos dispositivos descritos anteriormente está en frente del ánodo del dispositivo descrito anteriormente estando separados de un segundo separador,
40 c/ aplicación de presión sobre las periferias de las tres bandas de los dispositivos unas contra otras, estando los separadores impregnados, cada uno, con un electrolito,
d/ mantenimiento de las tres bandas presionadas unas contra otras para constituir una pared estanca a los electrolitos de las dos celdas que las rodean.
45 Por “separador”, se entiende en este caso y en el marco de la invención, un aislante eléctrico, conductor iónico formado por al menos un material polimérico tal como polifluoruro de vinilideno (PVDF), poliacetato de vinilo (PVA), polimetacrilato de metilo (PMMA), polioxietileno (POE), tereftalato de polietileno (PET), un polímero seleccionado entre poliolefinas, tal como polipropileno, polietileno, celulosa.
50 El electrolito según la invención, puede ser un líquido formado por una mezcla de carbonato y al menos una sal de litio. Por sal de litio, se entiende preferentemente, una sal seleccionada entre LiPF6, LiClO4, LiBF4 y LiAsF6.
Como alternativa, el electrolito puede comprender uno o varios líquidos iónicos, a base de iones de litio, a saber una 55 sal constituida por cationes de litio, complejados con aniones inorgánicos u orgánicos, que tiene la propiedad de estar en estado líquido a temperatura ambiente. Un líquido iónico, según la naturaleza del anión, puede ser hidrófilo
o hidrófobo.
Como ejemplos de líquidos iónicos, pueden mencionarse líquidos iónicos a base de aniones hidrófobos como 60 trifluorometanosulfonato (CF3SO3), bis(trifluorometanosulfonato imida [(CF3SO2)2N] y tris(trifluorometanosulfonato) metida [(CF3 SO2)3C].
En lo que concierne a la etapa de impregnación del separación por el electrolito, puede preverse realizarla antes del apilamiento, es decir de haber impregnado el separador con el electrolito durante su colocación (intercalado), o una 65 vez terminado el apilamiento según la etapa b/.
E11724676
16-07-2014
Según una realización de la invención, pueden utilizarse varios dispositivos que comprenden un electrodo en cada cara para crear n celdas electroquímicas en una batería bipolar según la invención, siendo n un número entero positivo. El número entero n puede ser, por ejemplo, igual a 13, lo que implica entonces la realización de un número igual a 12 dispositivos según la invención, cada uno con un electrodo en cada cara. Dicho de otro modo, puede
5 realizarse una batería bipolar que comprende n celas electroquímicas apiladas individualmente unas sobre otras, realizando las etapas a/ a d/ mencionadas anteriormente con (n-1) dispositivos, cada uno con un electrodo en cada cara y dos dispositivos, en los extremos del apilamiento, cada uno con un solo electrodo en una cara.
Pueden realizarse ventajosamente y de manera sencilla las etapas c/ y d/ según dos alternativas:
-mediante la colocación del embalaje rígido de la batería bipolar,
-o mediante termosellado con ayuda de una mordaza en forma de U alrededor de las partes periféricas de las bandas de material aislante eléctrico.
15 El depósito de al menos un electrodo sobre una de las partes aflorantes de al menos uno de los dispositivos puede realizarse mediante una técnica de impresión habitual tal como serigrafía, heliografía, flexografía, pulverización,...
La conducción electrónica del colector de corriente según la invención en forma de rejilla o lámina en relieve puede mejorarse utilizando mallas de rejillas o relieves estrechas o una metalización en superficie de la rejilla o de la lámina en relieve.
Breve descripción de los dibujos
25 Otras ventajas y características serán más evidentes con la lectura de la descripción detallada, realizada a título ilustrativo en referencia a las siguientes figuras entre las cuales:
-la figura 1 es una vista esquemática en corte longitudinal de una batería bipolar de litio según el estado de la técnica,
-las figuras 2A y 2B son, respectivamente, vistas de frente y en corte de un colector de corriente bipolar utilizado en una batería bipolar de litio según el estado de la técnica,
-las figuras 3A y 3B son, respectivamente, vistas de frente y en corte de otro colector de corriente bipolar utilizado 35 en una batería bipolar de litio según el estado de la técnica,
-las figuras 4A y 4B son, respectivamente, vistas de frente y en corte de una parte de un dispositivo según la invención desprovisto de electrodo,
-la figura 5 es una vista esquemática que ilustra un primer procedimiento de realización de una parte de un dispositivo según la invención desprovisto de electrodo mostrado en vistas de frente y en corte en las figuras 5A y 5B,
-la figura 6 es una vista esquemática que ilustra un segundo procedimiento de realización de una parte de un
45 dispositivo según la invención desprovisto de electrodo mostrado en vistas de frente y en corte en las figuras 6A y 6B,
-la figura 7 es una vista esquemática que ilustra un tercer procedimiento de realización de una parte de un dispositivo según la invención desprovisto de electrodo mostrado en vistas de frente y en corte en las figuras 7A y 7B,
-las figuras 8A a 8D' son vistas esquemáticas que ilustran, cada una, una etapa de un procedimiento de realización de una batería polar a partir de tres dispositivos según la invención, siendo la etapa 8D' una etapa alternativa a la etapa 8D.
55
Exposición detallada de realizaciones particulares
En la figura 1 se ha representado una batería bipolar de iones de litio según el estado de la técnica, tal como se ilustra en la solicitud de patente WO 03/047021.
Esta batería comprende, en la parte superior, un sustrato conductor de aluminio 13 (colector de corriente terminal positivo) y una capa activa 14 a base de material de inserción de litio positivo, tal como Li1.04Mn1.96O4 y, en la parte inferior, un sustrato conductor de aluminio 21 (colector de corriente terminal negativo) y una capa activa 20 a base de material de inserción de litio positivo, tal como Li4Ti5O12.
65 En esta batería, un electrodo bipolar 1, también llamado colector de corriente bipolar, comprende una capa activa
E11724676
16-07-2014
positiva 18 y una capa activa negativa 19 a uno y otro lado de un sustrato conductor de aluminio 17 en forma de una placa.
Los electrodos inferior 20 y superior 14 están separados del electrodo bipolar 1 por dos separadores 15, 19 en los
5 que un electrolito está presente en forma líquida o de gel. La estanqueidad a los electrolitos de la batería entre las dos celdas electroquímicas adyacentes constituidas 14, 15, 16 y 18, 19, 20 está garantizada por una junta 22 que está realizada mediante un depósito de resina o de cola sobre la periferia de todos los electrodos y la placa 17.
Un colector de corriente bipolar 10 ó 17 según el estado de la técnica está, en función de los materiales de inserción de iones litio empleados para la realización de los electrodos:
-constituido por dos placas superpuestas, de las cuales una típicamente de aluminio 10AL está recubierta por un cátodo 11 y la otra típicamente de cobre 10C está recubierta por un ánodo 12 (figuras 2A y 2B),
15 -o constituido por una sola placa típicamente de aluminio 10AL recubierta en una de las caras por un cátodo 11 y en la otra de sus caras por un ánodo 12 (figuras 3A y 3B).
La dificultad principal que se plantea en el diseño de una batería bipolar según el estado de la técnica es la realización de compartimentos perfectamente estancos al electrolito, en general en forma líquida, unos frente a otros, tal como entre los compartimentos con las referencias 14, 15, 16 y 18, 19, 20 en la figura 1.
La realización de las juntas 22 o el aumento de las placas 10 del electrodo bipolar según el estado de la técnica para conseguirlo no son necesariamente satisfactorias.
25 Además, la inventora propone una solución de diseño de un colector de corriente completamente diferente.
En las figuras 5A a 7B, se han ilustrado tres procedimientos de realización diferentes de una parte 10 de un dispositivo según la invención.
Se obtiene, según cada uno de estos tres procedimientos, una rejilla o una lámina en relieve metálica 101 que forma un colector de corriente en la batería bipolar alojada en una banda 100 de material aislante que comprende al menos un polímero, la rejilla o la lámina en relieve 101 aflorando a nivel 101A en las dos caras de la banda 100, como se aprecia de manera visible en las figuras 4B, 5B, 6B, 7B. Puede verse, además, en estas figuras así como en las de cara correspondientes 4A, 5A, 6A, 7A que la rejilla o lámina en relieve 101 está conformada en un marco centrado
35 en el interior de la banda 100 de polímero. Además, la rejilla o lámina en relieve 101 tiene una malla regular, teniendo cada malla una forma de rombo.
Según el procedimiento de la figura 5, se lleva a su temperatura de fusión un polímero, resina bicomponente o poliolefina, en forma líquida 100L, a continuación se vierte una cantidad determinada, óptima para la aplicación, del polímero fundido de este modo y, por lo tanto, en forma de solución viscosa sobre la rejilla 101 de modo que ésta aflora en la superficie, a uno y otro lado de la parte 100L de polímero constituida de este modo. El conjunto (rejilla metálica 101 y banda de polímero 100) se deja a continuación a temperatura ambiente para que el polímero se endurezca y se adhiera de este modo a la parte conductora constituida por la rejilla metálica 101 en la que se ha vertido. De este modo, la parte 10 del dispositivo según la invención presenta una rejilla metálica 101 aflorante en
45 las dos caras de una banda 100 de polímero endurecido. Para mejorar la adhesión del polímero al colector de corriente, podrá emplearse un promotor de adherencia (a base de amina).
Según el procedimiento de la figura 6, se realiza un laminado de una rejilla metálica 101 con una lámina de polímero 100 de modo que ésta la penetre en todos su grosor y que aflore en la superficie de la lámina de polímero. Preferentemente, en este caso también la rejilla 101 está conformada en un marco centrado en el interior de la lámina de polímero 100.
Según el procedimiento de la figura 7, una lámina de aluminio 101 en relieve está laminada a una banda de polímero 100 de modo que penetre completamente en el polímero 101 y que aflore en las dos caras de la banda de polímero
55 101.
De este modo, se obtiene, en un primer momento, la parte de soporte 10 del dispositivo según la invención obtenida (figura 8A), es decir el semiproducto mixto zona funcional de estanqueidad 100/colector de corriente 101.
Se realiza entonces el depósito de al menos un electrodo de material de inserción de litio para obtener finalmente el dispositivo según la invención.
Tal como se ilustra en la figura 8B, para realizar una batería bipolar completa, se realizan tres dispositivos distintos según la invención:
65 -para obtener un dispositivo 1 “bipolar”, se deposita una capa 12 de material de inserción negativo de litio (ánodo),
E11724676
16-07-2014
tal como una capa de Li4Ti5O12, sobre una de las partes aflorantes 101A de la rejilla, y una capa 11 de material de inserción positivo de litio (cátodo), tal como una capa de LiFePO4, sobre la otra parte aflorante 101A de la rejilla 101,
-para obtener un dispositivo 1' “monopolar” positivo, se deposita únicamente una capa 11' de material de inserción 5 positivo de litio (cátodo), tal como una capa de LiFePO4, sobre una de las partes aflorantes 101A de la rejilla 101,
-para obtener un dispositivo 1" “monopolar” negativo, se deposita únicamente una capa 12" de material de inserción negativo de litio (ánodo), tal como una capa de Li4Ti5O12, sobre una de las partes aflorantes 101A de la rejilla 101.
10 Para estos tres dispositivos 1, 1', 1", las capas de electrodos están ventajosamente realizadas mediante una técnica de impresión (heliografía, flexografía o serigrafía) en la parte colectora de corriente 101, dejando metódicamente la periferia 100P de la banda 100 de polímero desprovista de cualquier electrodo. Todas las capas de electrodos 11, 12, 11', 12' y las rejillas 101 son prácticamente de las mismas dimensiones, así como todas las zonas periféricas 100P de las bandas de polímero.
15 Eventualmente, puede preverse una etapa de calandrado para garantizar una mejor percolación electrónica en cada electrodo.
Se apilan alineándolos entonces los dispositivos 1, 1', 1" con el bipolar 1 entre los dos monopolares 1', 1" y
20 separándolos mediante una membrana aislante eléctrica y conductora iónica 3 que constituye un separador: tal como se ilustra en la figura 8C, se obtiene entonces una batería bipolar con dos celdas electroquímicas C1, C2 apiladas una sobre otra y con una zona periférica continua 100P en toda la altura.
Una vez realizado el apilamiento, se impregna cada separador con un electrolito. Como alternativa, el electrolito 25 puede impregnar ya cada separador durante su colocación en el apilamiento.
Para realizar la estanqueidad definitiva, entre los compartimentos de dicha batería bipolar, se aplica presión sobre las periferias 100P de las tres bandas 100 de los dispositivos 1, 1', 1" unas contra otras y se mantienen las tres bandas presionadas unas contra otras. Se constituye de este modo una pared estanca a los electrolitos 3 de las dos
30 celdas C1, C2, que las rodea en toda la altura del apilamiento. Pueden preverse dos alternativas para realizar esta etapa de estanqueidad definitiva:
-se aplica una presión en la periferia 100P de la banda de polímero 100 de las celdas, ventajosamente con ayuda del embalaje rígido 4 de la batería (figura 8D),
35 -o bien se realiza un termosellado de las periferias 100P de polímero, de forma uniforme en altura, ventajosamente con ayuda de mordazas en forma de U (figura 8D').

Claims (16)

  1. E11724676
    16-07-2014
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1, 1', 1") para generador electroquímico de litio, caracterizado porque comprende una banda (100) de material aislante eléctrico que comprende al menos un polímero y una rejilla (101) o una lámina en relieve metálica,
    5 que forma un colector de corriente, alojada en la banda aflorando por sus dos caras, estando la periferia de la banda (100P) desprovista de la rejilla o lámina en relieve y estando al menos una de las dos partes aflorantes (101A) de la rejilla o lámina en relieve recubierta por un electrodo de material de inserción de litio.
  2. 2.
    Dispositivo (1, 1', 1") según la reivindicación 1, en el que el polímero mayoritario que constituye la banda es una poliolefina.
  3. 3.
    Dispositivo (1, 1', 1") según la reivindicación 2, en el que la banda comprende al menos otro polímero, por ejemplo seleccionado entre un poliéster o un poliuretano, estando dicho otro polímero interpuesto entre la poliolefina y el colector de corriente para mejorar la adhesión entre ellos.
    15
  4. 4.
    Dispositivo (1, 1', 1") según la reivindicación 2, en el que la banda comprende al menos un promotor de adherencia, estando dicho promotor de adherencia interpuesto entre la poliolefina y el colector de corriente para mejorar la adhesión entre ellos.
  5. 5.
    Dispositivo (1, 1', 1") según la reivindicación 1, en el que el polímero mayoritario que constituye la banda es una resina bicomponente.
  6. 6.
    Dispositivo (1, 1', 1") según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el colector de corriente (101) es de
    aluminio y/o es una rejilla (101) o lámina en relieve metalizada en superficie con otro metal. 25
  7. 7.
    Dispositivo (1, 1', 1") según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el colector de corriente está conformado en un marco centrado en la banda de material aislante.
  8. 8.
    Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las dos partes aflorantes (101A) del colector de corriente (101) están recubiertas, cada una, por un electrodo (11, 12) de material de inserción de litio.
  9. 9.
    Dispositivo (1', 1") según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que una sola de las dos partes aflorantes del colector de corriente está recubierta por un electrodo de material de inserción de litio (11', 12").
    35 10. Batería bipolar que comprende al menos dos celdas electroquímicas (C1, C2) apiladas una sobre otra y al menos un dispositivo (1) según la reivindicación 8, en el que una de las dos partes aflorantes del colector de corriente (101) está recubierta por el ánodo (12) de material de inserción de litio de una de las dos celdas y la otra de las dos partes aflorantes del colector de corriente (101) está recubierta por el cátodo (11) de material de inserción de litio de la otra de las dos celdas, constituyendo la periferia (100P) de la banda de al menos un polímero una zona periférica de una pared estanca a los electrolitos de las dos celdas que las rodea.
  10. 11. Batería bipolar según la reivindicación 10, que comprende además al menos un dispositivo (1', 1'') según la reivindicación 9 con la otra de las dos partes aflorantes no recubiertas por un electrodo estando en contacto con un colector de corriente terminal.
    45
  11. 12.
    Batería bipolar según una de las reivindicaciones 10 u 11, en la que las dimensiones de los colectores de corriente (101) son iguales a las de todos los electrodos (11, 12, 11', 12").
  12. 13.
    Batería bipolar según una de las reivindicaciones 10 a 12, en la que los ánodos (12, 12") son de Li4Ti5O12 y los cátodos (11, 11') de LiFePO4.
  13. 14.
    Procedimiento de realización de una batería bipolar que comprende al menos dos celdas electroquímicas (C1, C2) apiladas una sobre otra que comprende las siguientes etapas:
    55 a/ realización de un dispositivo (1) según la reivindicación 8 y dos dispositivos (1', 1") según la reivindicación 9, de modo que:
    -una de las partes aflorantes del colector de corriente de uno (1") de los dos dispositivos según la reivindicación 9 está recubierta por un ánodo (12") de material de inserción de litio,
    -una de las partes aflorantes del colector de corriente del otro (1') de los dos dispositivos según la reivindicación 9 está recubierta por un cátodo (11') de material de inserción de litio y,
    -una de las partes aflorantes del colector de corriente del dispositivo (1) según la reivindicación 8 está recubierta por
    65 un cátodo (11) de material de inserción de litio mientras que la otra de las partes aflorantes del colector de corriente del dispositivo según la reivindicación 8 está recubierta por un ánodo (12) de material de inserción de litio,
    9
    E11724676
    16-07-2014
    b/ apilamiento de los tres dispositivos (1, 1', 1") con intercalado de un separador (3) entre dos adyacentes, estando el apilamiento con intercalado realizado de modo que:
    5 -el ánodo (12") de uno (1") de los dos dispositivos según la reivindicación 9 está en frente del cátodo (11) del dispositivo (1) según la reivindicación 8, estando separados por un primer separador (3),
    -el cátodo (11') del otro de estos dos dispositivos según la reivindicación 8 está en frente del ánodo (12) del dispositivo (1) según la reivindicación 8, estando separados por un segundo separador (3),
    10 c/ aplicación de presión sobre las periferias (100P) de las tres bandas de los dispositivos unas contra otras, estando los separadores (3) impregnados cada uno con un electrolito,
    d/ mantenimiento de las tres bandas presionadas unas contra otras para constituir una pared estanca a los 15 electrolitos de las dos celdas que la rodean.
  14. 15. Procedimiento según la reivindicación 14, de una batería bipolar que comprende n celdas electroquímicas apiladas individualmente unas sobre otras, según el cual se realizan las etapas a/ a d/ con (n-1) dispositivos según la reivindicación 8 y dos dispositivos según la reivindicación 9, en los extremos del apilamiento, siendo n un número
    20 entero.
  15. 16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, según el cual las etapas c/ y d/ se realizan mediante la colocación del embalaje rígido (4) de la batería bipolar, o mediante termosellado con ayuda de una mordaza (5) en forma de U alrededor de las partes periféricas de las bandas de material aislante eléctrico.
    25
  16. 17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 16, según el cual el depósito de al menos un electrodo sobre una de las partes aflorantes de al menos uno de los dispositivos se realiza mediante una técnica de impresión.
    10
ES11724676.9T 2010-06-16 2011-06-15 Colector de corriente con medios de estanqueidad integrados, batería bipolar que comprende tal colector Active ES2482607T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1054773 2010-06-16
FR1054773A FR2961637B1 (fr) 2010-06-16 2010-06-16 Collecteur de courant avec moyens d'etancheite integres, batterie bipolaire comprenant un tel collecteur
PCT/EP2011/059943 WO2011157751A1 (fr) 2010-06-16 2011-06-15 Collecteur de courant avec moyens d'etancheite integres, batterie bipolaire comprenant un tel collecteur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2482607T3 true ES2482607T3 (es) 2014-08-04

Family

ID=43033267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11724676.9T Active ES2482607T3 (es) 2010-06-16 2011-06-15 Colector de corriente con medios de estanqueidad integrados, batería bipolar que comprende tal colector

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9142811B2 (es)
EP (1) EP2583332B1 (es)
JP (1) JP6124788B2 (es)
KR (1) KR20130088129A (es)
CN (1) CN103069614B (es)
ES (1) ES2482607T3 (es)
FR (1) FR2961637B1 (es)
WO (1) WO2011157751A1 (es)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2974674B1 (fr) 2011-04-26 2013-06-28 Commissariat Energie Atomique Accumulateur electrochimique li-ion de type bipolaire a capacite augmentee
FR2993099B1 (fr) * 2012-07-03 2014-08-01 Commissariat Energie Atomique Collecteur de courant avec moyens d'etancheite integres, batterie bipolaire comprenant un tel collecteur
FR2993710B1 (fr) 2012-07-17 2014-08-15 Commissariat Energie Atomique Batterie li-ion bipolaire a etancheite amelioree et procede de realisation associe
FR2996360B1 (fr) * 2012-10-01 2014-10-17 Commissariat Energie Atomique Collecteur de courant avec moyens d'etancheite integres, batterie bipolaire comprenant un tel collecteur, procede de realisation d'une telle batterie.
KR101561188B1 (ko) * 2013-02-20 2015-10-16 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차전지용 음극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 에어 배터리
FR3003093B1 (fr) * 2013-03-11 2015-06-26 Commissariat Energie Atomique Batterie li-ion bipolaire a etancheite amelioree et procede de realisation associe
KR101470554B1 (ko) 2013-04-29 2014-12-10 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지용 패키징 및 그를 포함하는 케이블형 이차전지
KR101470556B1 (ko) 2013-05-07 2014-12-10 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
KR101465166B1 (ko) 2013-05-07 2014-11-25 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지 및 그의 제조방법
WO2014182064A1 (ko) 2013-05-07 2014-11-13 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
CN204441379U (zh) * 2013-05-07 2015-07-01 株式会社Lg化学 二次电池用电极以及包含其的二次电池和线缆型二次电池
WO2014182063A1 (ko) 2013-05-07 2014-11-13 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
BR112014017443B8 (pt) 2013-05-07 2023-03-21 Lg Chemical Ltd Bateria secundária do tipo cabo
FR3006116B1 (fr) 2013-05-21 2015-06-26 Commissariat Energie Atomique Batterie li-on bipolaire a etancheite amelioree et procede de realisation associe.
US11296361B2 (en) 2015-07-07 2022-04-05 Apple Inc. Bipolar battery design
EP3156210A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-19 Henkel AG & Co. KGaA Verfahren zum schweissen zweier unterschiedlicher kunststoffe
KR102555973B1 (ko) * 2015-11-30 2023-07-13 삼성에스디아이 주식회사 가요성 이차 전지
KR102593581B1 (ko) * 2015-11-30 2023-10-23 삼성에스디아이 주식회사 가요성 이차 전지
CN109690827A (zh) * 2016-09-22 2019-04-26 苹果公司 用于叠堆电池设计的集电器
JP6855339B2 (ja) * 2017-02-15 2021-04-07 株式会社豊田自動織機 ニッケル水素電池
WO2018195372A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Cougeller Research Llc Battery cell with electrolyte diffusion material
WO2018213601A2 (en) 2017-05-19 2018-11-22 Cougeller Research Llc Rechargeable battery with anion conducting polymer
US11018343B1 (en) 2017-06-01 2021-05-25 Apple Inc. Current collector surface treatment
US10923728B1 (en) 2017-06-16 2021-02-16 Apple Inc. Current collector structures for rechargeable battery
US10916741B1 (en) 2017-08-08 2021-02-09 Apple Inc. Metallized current collector devices and materials
US11189834B1 (en) 2017-08-09 2021-11-30 Apple Inc. Multiple electrolyte battery cells
US11862801B1 (en) 2017-09-14 2024-01-02 Apple Inc. Metallized current collector for stacked battery
US11335977B1 (en) 2017-09-21 2022-05-17 Apple Inc. Inter-cell connection materials
US11043703B1 (en) 2017-09-28 2021-06-22 Apple Inc. Stacked battery components and configurations
US10916796B1 (en) 2018-02-02 2021-02-09 Apple Inc. Selective charging matrix for rechargeable batteries
FR3083649B1 (fr) * 2018-07-05 2020-06-26 Armor Collecteur de courant a grille et dispositifs et procedes associes
US10770731B2 (en) * 2018-08-01 2020-09-08 Chongqing Jinmei New Material Technology Co., Ltd. Positive electrode current collector and preparation method and use thereof
WO2020195032A1 (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池用集電体、電池、電池用集電体の製造方法、および、電池の製造方法
CN112886144B (zh) 2019-11-30 2023-06-20 华为技术有限公司 一种分隔膜、电池组合及用电设备
CN112186130A (zh) * 2020-08-25 2021-01-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种双极性复合电极片及其制备方法
US11677120B2 (en) 2020-09-08 2023-06-13 Apple Inc. Battery configurations having through-pack fasteners
US11588155B1 (en) 2020-09-08 2023-02-21 Apple Inc. Battery configurations for cell balancing
US11923494B2 (en) 2020-09-08 2024-03-05 Apple Inc. Battery configurations having through-pack fasteners
US11600891B1 (en) 2020-09-08 2023-03-07 Apple Inc. Battery configurations having balanced current collectors

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554459A (en) * 1996-01-23 1996-09-10 Bell Communications Research, Inc. Material and method for low internal resistance LI-ion battery
JPH11111272A (ja) * 1997-10-01 1999-04-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池用電極の製造方法及び電池用電極
JP2000243383A (ja) * 1999-02-22 2000-09-08 Toshiba Battery Co Ltd リチウム二次電池の製造方法
CN1286192C (zh) 2000-10-13 2006-11-22 松下电器产业株式会社 扁平方形电池
SE520007C8 (sv) 2001-09-19 2006-05-16 Nilar Europ Ab Ett bipolärt batteri, en metod för tillverkning av ett bipolärt batteri och bilplåtsammansättning
FR2832859B1 (fr) 2001-11-28 2004-01-09 Commissariat Energie Atomique Generateur electrochimique au lithium comprenant au moins une electrode bipolaire avec substrats conducteurs en aluminium ou alliage d'aluminium
US7338733B2 (en) 2002-04-30 2008-03-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery pack
US7335448B2 (en) 2002-05-30 2008-02-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
JP4144312B2 (ja) 2002-10-08 2008-09-03 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4135473B2 (ja) 2002-11-07 2008-08-20 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4178926B2 (ja) 2002-11-29 2008-11-12 日産自動車株式会社 バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池および車両
CN1732587B (zh) * 2002-12-27 2010-10-06 松下电器产业株式会社 电化学元件及其制造方法
US6933077B2 (en) 2002-12-27 2005-08-23 Avestor Limited Partnership Current collector for polymer electrochemical cells and electrochemical generators thereof
JP4594590B2 (ja) 2002-12-27 2010-12-08 パナソニック株式会社 電気化学素子
JP4155054B2 (ja) 2003-02-18 2008-09-24 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4238645B2 (ja) 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4324794B2 (ja) 2004-11-09 2009-09-02 ソニー株式会社 負極活物質および二次電池
JP5098150B2 (ja) 2004-12-07 2012-12-12 日産自動車株式会社 バイポーラ電池およびその製造方法
US7364989B2 (en) 2005-07-01 2008-04-29 Sharp Laboratories Of America, Inc. Strain control of epitaxial oxide films using virtual substrates
JP2009533831A (ja) * 2006-04-18 2009-09-17 コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼイション 可撓性エネルギー貯蔵素子
JP4741559B2 (ja) * 2006-08-31 2011-08-03 株式会社国際基盤材料研究所 二次電池および二次電池ユニット
JP4251204B2 (ja) 2006-08-31 2009-04-08 日産自動車株式会社 電池モジュール
JP5114036B2 (ja) 2006-09-08 2013-01-09 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 積層型電池の製造方法
JP2008140638A (ja) 2006-11-30 2008-06-19 Nissan Motor Co Ltd 双極型電池
KR101528941B1 (ko) * 2006-12-27 2015-06-15 에버레디 배터리 컴퍼니, 인크. 촉매 전극을 갖는 전기화학 전지 및 전극과 전지 제조 방법
JP2009054484A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Seiko Epson Corp 全固体リチウム二次電池およびその製造方法
JP5056274B2 (ja) * 2007-08-29 2012-10-24 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 樹脂成形体及びその成形方法
FR2925768B1 (fr) 2007-12-21 2012-06-08 Commissariat Energie Atomique Batterie multipolaire a etancheite interplaque amelioree
JP5540588B2 (ja) 2008-10-20 2014-07-02 日産自動車株式会社 双極型二次電池、組電池およびそれらの電池を搭載した車両
JP2010203551A (ja) 2009-03-04 2010-09-16 Kayaba Ind Co Ltd プラグ
JP2010218985A (ja) 2009-03-18 2010-09-30 Seiko Epson Corp 二次電池用電極および二次電池
FR2974674B1 (fr) 2011-04-26 2013-06-28 Commissariat Energie Atomique Accumulateur electrochimique li-ion de type bipolaire a capacite augmentee

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011157751A1 (fr) 2011-12-22
FR2961637A1 (fr) 2011-12-23
FR2961637B1 (fr) 2012-07-27
CN103069614B (zh) 2016-07-27
JP2013532362A (ja) 2013-08-15
EP2583332B1 (fr) 2014-04-16
CN103069614A (zh) 2013-04-24
KR20130088129A (ko) 2013-08-07
US20130089774A1 (en) 2013-04-11
US9142811B2 (en) 2015-09-22
EP2583332A1 (fr) 2013-04-24
JP6124788B2 (ja) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2482607T3 (es) Colector de corriente con medios de estanqueidad integrados, batería bipolar que comprende tal colector
US10622640B2 (en) Current collector with integrated leak-proofing means, bipolar battery comprising such a collector
US7820337B2 (en) Electrochemical device
US10777782B2 (en) Thin electrochemical cell
CN114097131B (zh) 具有整体式边缘密封件的电池组件和形成密封件的方法
US10141597B2 (en) Bipolar Li-ion battery having improved sealing and associated method of production
JP6315269B2 (ja) 密閉型電池モジュール及びその製造方法
KR20130119457A (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
US10497941B2 (en) Current collector having a built-in sealing means, bipolar battery including such a collector, method for manufacturing such a battery
CN102856558A (zh) 集流体和非水系二次电池
US20150180038A1 (en) Bipolar Li-Ion Battery with Improved Seal and Associated Production Process
JP2009016122A (ja) 積層型二次電池および組電池
US12531263B2 (en) Cell battery
JP6335938B2 (ja) 改善された気密性を有するバイポーラリチウムイオン電池及び関連する製造方法
KR100910624B1 (ko) 중첩식 이차전지
US20220223986A1 (en) Cell battery
JP5206657B2 (ja) 積層式極群を備えた電池
JP7800360B2 (ja) 蓄電モジュール及び蓄電装置
JP2022107178A (ja) バッテリモジュール、及びバッテリパック
JP2025040682A (ja) 二次電池の製造方法
HK40060359B (zh) 电池