ES2610656T3 - Batería de litio protegida contra la intrusión de elementos puntiagudos - Google Patents

Batería de litio protegida contra la intrusión de elementos puntiagudos Download PDF

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Abstract

Batería constituida por una batería elemental PEN que comprende una película de un electrolito E que contiene una sal de litio entre una película P que forma un electrodo positivo y una película N que forma un electrodo negativo, o por apilamiento de baterías elementales PEN, comprendiendo dicho apilamiento dos baterías elementales terminales entre las cuales están eventualmente colocadas una o varias baterías elementales intermedias, estando dicha batería caracterizada por que comprende al menos dos películas protectoras Fp constituidas por un material elástico, estando al menos uno de los electrodos de la batería elemental o de cada batería terminal en contacto con una película protectora Fp constituida por un material elástico que tiene un alargamiento a la ruptura designado por ame y un grosor designado por eme, estando al menos una de dichas películas protectoras Fp en contacto con una capa de conexión de un electrodo que tiene un grosor emax, teniendo dicha película un grosor eme tal que eme > emax/ame.

Description

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DESCRIPCION
Batena de litio protegida contra la intrusion de elementos puntiagudos
La presente invencion se refiere a una batena que funciona por circulacion reversible de iones de litio entre los electrodos a traves del electrolito, teniendo dicha batena una seguridad de funcionamiento mejorada.
Una batena que funciona por circulacion de iones de litio comprende al menos un electrodo negativo y al menos un electrodo positivo separado por un electrolito. En dicha batena, el electrolito comprende una sal de litio en solucion en un disolvente de solvatacion lfquido, un disolvente solido polfmero o un disolvente gel en el que la sal es facilmente separable; el electrodo positivo esta constituido por un colector de corriente que soporta un material de electrodo que contiene al menos una materia activa de electrodo positivo capaz de insertar unos iones de litio de manera reversible; el electrodo negativo esta constituido por una hoja de litio metalico (eventualmente superpuesta por un colector de corriente), de una aleacion de litio o de un compuesto intermetalico de litio (batena de litio), o por un colector de corriente que soporta un material de electrodo que contiene al menos una materia activa de electrodo negativa capaz de insertar unos iones de litio de manera reversible (batena de iones de litio).
Las batenas de litio o de iones de litio pueden estar constituidas por un numero muy alto de batenas elementales, estando cada una de las batenas elementales constituida por una pelfcula de electrodo negativo, una pelfcula de electrolito y una pelfcula de electrodo positivo, teniendo dichas pelfculas en general un grosor de entre 10 y 100 |im. Estas batenas se elaboran generalmente ensamblando un cierto numero de batenas elementales en paralelo uniendo entre sf los electrodos positivos para formar un polo positivo, y los electrodos negativos para formar un polo negativo, despues, ensamblando en serie los grupos de batenas elementales ensambladas en paralelo, uniendo el polo de un grupo al polo de signo opuesto de otro grupo. A tftulo de ejemplo, se puede considerar ensamblar algunos centenares de grupos que comprenden cada uno hasta un centenar de batenas elementales.
Debido a su constitucion en forma de pelfculas delgadas, estas batenas son sensibles al aplastamiento o a la penetracion de elementos puntiagudos. Durante un aplastamiento o la penetracion de un elemento puntiagudo, puede producirse un cortocircuito por contacto directo entre los colectores de corriente, o entre un colector de corriente y el elemento penetrante si es conductor. El cortocircuito puede provocar un incendio.
El documento US2008/241674 A describe un ensamblaje elemental PEN, para una batena de tipo “litio-ion”, que tiene una capa de caucho en contacto con al menos uno de los electrodos; el ensamblaje PEN esta enrollado para formar una batena.
El documento JP 2000/021386 A describe un ensamblaje PEN que utiliza una pelfcula de proteccion con un alargamiento elevado.
El objetivo de la presente invencion es proporcionar una batena cuya seguridad de funcionamiento se mejora durante un aplastamiento o la penetracion de elementos puntiagudos, impidiendo que, durante un aplastamiento de la batena, dos electrodos sucesivos de signo opuesto esten en contacto, y que, durante la penetracion de un elemento metalico en una de las caras de la batena, dicho elemento metalico este en contacto con dos electrodos sucesivos de signo opuesto. Este objetivo se alcanza por la aposicion de pelfculas elasticas sobre al menos algunos electrodos.
Una batena segun la invencion esta constituida por una batena elemental PEN que comprende una pelfcula de electrolito E que contiene una sal de litio entre una pelfcula P que forma un electrodo positivo y una pelfcula N que forma un electrodo negativo, o por un apilamiento de batenas elementales PEN que comprende dos batenas elementales terminales entre las cuales estan eventualmente dispuestas una o varias batenas elementales intermedias. Dicha batena se caracteriza por que comprende al menos dos pelfculas protectoras Fp constituidas por un material elastico, estando al menos uno de los electrodos de la batena elemental o de cada batena terminal en contacto con una pelfcula protectora Fp constituida de un material elastico.
En particular, la batena comprende al menos dos pelfculas protectoras Fp constituidas de un material elastico que tiene un alargamiento a la ruptura designado por ame y un grosor designado por eme, al menos una de dichas pelfculas protectoras Fp esta en contacto con una capa de conexion de un electrodo que tiene un grosor emax, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme > emax/ame.
Asf, durante la penetracion de un elemento puntiagudo por una cualquiera de las caras de la batena, el estiramiento de la pelfcula protectora por el elemento penetrante impide el contacto entre el elemento penetrante y los electrodos.
En el sentido de la presente invencion, se entiende por “electrodo positivo” y “electrodo negativo”, el conjunto formado por una capa de electrodo y un colector de corriente cuando la batena comprende tal colector. La capa de conexion es la capa del electrodo que asegura la conexion del electrodo con un circuito electrico externo. Asf, cuando se indica que la pelfcula protectora esta en contacto con una capa de conexion de un electrodo, esto subentiende que la pelfcula protectora esta en contacto con la capa de electrodo en sf, cuando el electrodo esta
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desprovisto de colector de corriente, en particular cuando esta capa esta realizada de una pelfcula metalica, o el colector de corriente, cuando el electrodo comprende tal colector.
En una batena segun la invencion que comprende una sola batena elemental PEN, al menos una de las caras de cada electrodo esta en contacto con dicha pelfcula protectora Fp.
En el presente texto, “batena terminal” designa una batena elemental situada en la cara exterior de una batena constituida por un apilamiento de varias batenas elementales, y “batena intermedia” designa una batena elemental que no es una batena terminal en el apilamiento. “Electrodo terminal” designa un electrodo situado en la cara exterior de una batena terminal. Los dos electrodos de una batena constituida por una unica batena elemental son considerados como unos electrodos terminales. “Cara exterior” de un electrodo terminal designa la cara de dicho electrodo que esta en el lado opuesto al que esta frente a una pelfcula de electrolito.
Una pelfcula que forma un electrodo o un electrolito en una batena segun la invencion tiene generalmente un grosor que vana de 10 |im a 100 |im. Cuando el electrolito es un electrolito lfquido, este impregna un separador colocado entre un electrodo negativo y un electrodo positivo.
Segun una forma de realizacion preferida de la invencion, el electrolito es un electrolito solido.
En una batena segun la invencion, el numero de batenas elementales puede ser muy elevado. Las batenas elementales estan generalmente ensambladas en paralelo, despues los grupos de batenas ensambladas en paralelo son ensamblados en serie. En un ensamblaje en paralelo, cada electrodo de una batena elemental esta unido al electrodo de mismo signo de una batena elemental adyacente. En un ensamblaje en serie, cada electrodo de una batena elemental (o de un grupo de batenas elementales unidas en paralelo) esta unido al electrodo de signo opuesto de una batena elemental adyacente (o de un grupo de batenas elementales unidas en paralelo). Una batena segun la invencion esta preferentemente en forma de un ensamblaje en serie de algunos centenares de grupos que comprenden cada uno hasta un centenar de batenas elementales montadas en paralelo. Se puede asf considerar de 1 a 500 grupos constituidos cada uno de 1 a 200 batenas elementales, mas particularmente de 10 a 400 grupos constituidos cada uno de 5 a 150 batenas elementales.
En una batena segun la invencion, un electrodo positivo esta constituido de un colector de corriente que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo positivo capaz de insertar unos iones de litio de manera reversible. En una batena denominada “de litio”, un electrodo negativo esta constituido por una pelfcula de un material metalico seleccionado entre el litio, las aleaciones de litio y los compuestos intermetalicos de litio. En una batena denominada “litio-ion” el electrodo negativo esta constituido por un colector de corriente que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo negativo capaz de insertar unos iones de litio de manera reversible.
Cuando un electrodo esta constituido por un colector de corriente que lleva una materia activa, la pelfcula protectora esta colocada entre el colector de corriente y la pelfcula de materia activa. En el caso de anodo constituido de una pelfcula metalica (litio, aleacion de litio, compuesto intermetalico de litio), la pelfcula protectora se aplica sobre dicha pelfcula metalica.
En una configuracion particularmente preferida de una batena constituida por un apilamiento de multiples batenas elementales PEN, las batenas elementales estan apiladas de tal manera que:
- los electrodos positivos de dos batenas elementales adyacentes estan reunidos en uno solo y formados por un colector de corriente unico que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo positivo sobre cada una de sus caras;
- los electrodos negativos de dos batenas elementales adyacentes estan reunidos en uno solo y formados o bien por un colector de corriente unico que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo negativo sobre cada una de sus caras; o bien por una pelfcula de un material metalico seleccionado entre el litio, las aleaciones de litio y los compuestos intermetalicos de litio;
- un electrodo terminal positivo esta constituido por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo positivo sobre una de sus caras;
- un electrodo terminal negativo esta constituido o bien de un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo negativo sobre una de sus caras, o bien por una pelfcula de un material metalico seleccionado entre el litio, las aleaciones de litio y los compuestos intermetalicos de litio.
Cuando una batena segun la invencion comprende unicamente unas pelfculas protectoras Fp sobre una de las caras de cada uno de los electrodos terminales, el material elastico que forma las pelfculas protectoras tiene preferiblemente un alargamiento a la ruptura ame y un grosor eme tales que eme Semax-Wame, siendo emax-Tot el grosor de las batenas elementales entre dichas pelfculas protectoras Fp.
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Cuando una batena segun la invencion comprende multiples batenas elementales, la interposicion de varias peKculas protectoras en las batenas elementales intermedias permite la utilizacion de un material cuya elasticidad puede ser mas bajo que en el caso en el que la batena comprende unicamente una pelfcula protectora sobre cada uno de los dos electrodos terminales. Este resultado se puede obtener segun varias variantes.
Una primera variante de proteccion de una batena, denominada variante minima, tiene como objetivo impedir el contacto entre unos electrodos de signo opuesto, directamente o por medio de un elemento puntiagudo penetrante.
Una segunda variante de proteccion de una batena, denominada variante optima, tiene como objetivo impedir el contacto entre todos los electrodos, directamente o por medio de un elemento puntiagudo penetrante.
En una batena de iones de litio, el objetivo es impedir el contacto entre un elemento penetrante y los colectores de corriente de los electrodos.
La variante minima de proteccion en una batena con iones de litio puede ser realizada segun dos modos de realizacion.
En un primer modo de realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre cada cara del colector de corriente de cada electrodo de un signo dado, por ejemplo en cada cara unos colectores de corriente de los electrodos positivos cuando los electrodos terminales son unos electrodos positivos, seleccionando un material y un grosor de pelfculas tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de corriente. Durante la penetracion de un elemento puntiagudo conductor por cualquiera de las caras de la batena, el elemento conductor estira cada pelfcula protectora con el fin de ocultar el canto de la pelfcula que forma el colector de corriente colocado aguas abajo de la pelfcula protectora, “aguas abajo” se entiende con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor. El elemento penetrante esta asf aislado de los colectores de corriente positiva, de manera que no forma una conexion entre unos colectores de signo opuesto. Por supuesto, el resultado sera analogo si los electrodos terminales son unos electrodos negativos, estando entonces las pelfculas fijadas sobre los colectores de corriente de los electrodos negativos.
En un segundo modo de realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos, y sobre la cara aguas abajo de los colectores de corrientes negativos, “aguas arriba” y “aguas abajo” se entienden con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme ^ emax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de corriente. Cuando un elemento penetra por la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos, estira la pelfcula protectora de estos colectores de corriente con el fin de ocultar el canto de los colectores de corriente positivos aguas abajo de la pelfcula protectora, y estira la pelfcula protectora asociada a los colectores de corriente negativos. Cuando un elemento penetra por la cara opuesta de la batena, estira la pelfcula protectora de los colectores de corriente negativos con el fin de ocultar el canto de los colectores de corriente negativos aguas abajo de las pelfculas protectoras, y estira ademas las pelfculas asociadas a los colectores positivos.
La variante optima en una batena de iones de litio se puede realizar segun diversos modos de realizacion.
En un primer modo de realizacion, se fija una pelfcula protectora sobre al menos una de las caras del colector de corriente de cada electrodo terminal, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme ^emax-Wame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor del conjunto de las batenas elementales superpuestas.
En un segundo modo de realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre cada cara del colector de corriente de cada electrodo de un signo dado, por ejemplo sobre cada cara de los colectores de corriente de los electrodos positivos, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme ^ emax-Tot /ame, /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor de una batena elemental. Durante la penetracion de un elemento puntiagudo conductor por una cualquiera de las caras de la batena, el elemento conductor estira cada pelfcula protectora con el fin de ocultar el canto de las pelfculas que forman una batena elemental, incluyendo el canto de los dos colectores de corriente de signo opuesto sucesivos. El elemento penetrante se afsla asf de todos los colectores de corriente. Por supuesto, el resultado sera analogo si las pelfculas protectoras se fijan sobre los colectores de corriente de los electrodos negativos.
En un tercer modo realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos, y sobre la cara aguas abajo de los colectores de corriente negativos, "aguas arriba" y "aguas abajo" se entienden con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor de una batena elemental. Cuando un elemento puntiagudo penetra por la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos, estira la pelfcula protectora de estos colectores de corriente con el fin de ocultar el canto de las pelfculas que forman una batena elemental, incluyendo el canto de los dos colectores de corriente de signo opuesto sucesivos, y estira la pelfcula protectora asociada a los colectores de corriente negativos. Cuando un elemento penetra por la cara opuesta de la batena, estira la pelfcula protectora de los colectores de corriente negativos con el fin de ocultar el
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canto de las pelfculas que forman una batena elemental, incluyendo el canto de los dos colectores de corriente de signo opuesto sucesivos, y estira ademas las pelfculas asociadas a los colectores positivos.
En una batena de litio, el objetivo es impedir el contacto entre un elemento penetrante, el colector de corriente de los electrodos positivos y la pelfcula metalica que forma los electrodos negativos. Durante la penetracion de un elemento puntiagudo, el material metalico que forma un electrodo negativo puede fluir de manera mas o menos elevada segun su grado de ductilidad. La fluencia sera mas importante para una pelfcula de litio que para una pelfcula de una aleacion de litio.
En la variante minima de proteccion de una batena de litio, las pelfculas protectoras tienen como objetivo impedir el contacto entre un elemento penetrante conductor y los colectores de corriente de los electrodos positivos y las pelfculas metalicas (litio, aleacion de litio, compuesto intermetalico de litio) que forma los electrodos negativos, teniendo en cuenta la fluencia eventual de estas pelfculas metalicas durante la penetracion de un elemento puntiagudo. Esta variante se puede realizar segun diversos modos de realizacion.
En un primer modo de realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre cada cara del colector de corriente de cada electrodo positivo, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de corriente del electrodo positivo. Durante la penetracion de un elemento puntiagudo conductor por una cualquiera de las caras de la batena, el elemento conductor estira cada pelfcula protectora con el fin de ocultar el canto de la pelfcula que forma el colector de corriente positivo colocado despues de la pelfcula protectora. El elemento penetrante se afsla asf de los colectores de corriente positivos, de manera que no forma una conexion entre unos colectores de signo opuesto.
En un segundo modo de realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre cada cara de cada electrodo negativo, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor del electrodo negativo, teniendo en cuenta la fluencia eventual del material que forma este electrodo negativo, o el grosor del electrolito y del electrodo positivo colocados despues de la pelfcula protectora.
En un tercer modo de realizacion, se coloca una pelfcula protectora sobre la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos, y sobre la cara aguas abajo de los electrodos negativos, "aguas arriba" y "aguas abajo" se entienden con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al mayor grosor de entre el grosor de un colector de corriente y el grosor del electrodo negativo, teniendo en cuenta la fluencia eventual del material que la constituye.
Proteccion optima
En la variante optima de proteccion de una batena de litio, las pelfculas protectoras tienen como objetivo impedir el contacto entre un elemento penetrante conductor, los colectores de corriente de los electrodos positivos y las pelfculas metalicas que forman los electrodos negativos. Esta variante se puede realizar segun diversos modos de realizacion.
Cuando los electrodos terminales son unos electrodos negativos, se fija una pelfcula protectora sobre la cara exterior de cada electrodo terminal, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor del conjunto de las batenas elementales superpuestas, y se fija una pelfcula protectora:
- o bien sobre cada una de las caras de los colectores de corriente de los electrodos positivos, seleccionando un
material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de
corriente;
- o bien sobre cada una de las caras de los electrodos negativos intermedios, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un electrodo negativo, teniendo en cuenta la fluencia eventual del material de electrodo negativo.
Cuando los electrodos terminales son unos electrodos positivos, se fija una pelfcula protectora sobre una de las caras del colector de corriente de cada electrodo terminal, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor del conjunto de las batenas elementales superpuestas, y se fija una pelfcula protectora:
- o bien sobre cada una de las caras de los colectores de corriente de los electrodos positivos, seleccionando un
material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de
corriente;
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- o bien sobre cada una de las caras de los electrodos negativos intermedios, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un electrodo negativo, teniendo en cuenta la fluencia eventual del material de electrodo negativo.
Por supuesto, los diferentes casos pueden ser combinados, entendiendose que un aumento de la elasticidad del material que forma una pelfcula protectora y/o del grosor de la pelfcula protectora, y/o un aumento del numero de pelfculas protectoras aumenta la seguridad de funcionamiento de la batena. A este respecto, es deseable que el material utilizado para formar las pelfculas protectoras presente un cierto grado de plasticidad, de manera que no se retraiga cuando se rompa despues de un estiramiento maximo. Sin embargo, teniendo en cuenta el confinamiento de los diversos materiales, el riesgo de que la pelfcula protectora se retraiga despues de alcanzar su estiramiento maximo es bajo, incluso cuando el grado de plasticidad sea debil.
Ademas de la proteccion contra la penetracion de elementos conductores, la presencia de pelfculas protectoras en las batenas intermedias tiene por efecto, durante el aplastamiento de la batena, impedir el contacto directo entre los colectores de corriente de dos electrodos adyacentes o entre el colector de corriente de un electrodo y la pelfcula metalica que constituye un electrodo adyacente. Cuando dos electrodos se acercan bajo el efecto de una presion exterior, la resistencia del cortocircuito que se produce aumenta en gran medida, debido a la presencia de la pelfcula protectora y, por consiguiente, la intensidad de la corriente de cortocircuito disminuye en gran medida, lo que mejora la seguridad de funcionamiento de la batena.
Cuando una pelfcula Fp esta colocada sobre la cara exterior de un electrodo terminal, esta ventajosamente constituida por un material de elastomero tal como, por ejemplo, el caucho natural, el poliisopreno, el polibutadieno, los copolfmeros butadieno-estireno (SBR) o butadieno-acrilonitrilo (NBR).
La presencia de una pelfcula de proteccion externa es particularmente util para una batena segun la invencion, constituida de varios grupos de batenas elementales ensambladas en paralelo, estando dichos grupos ensamblados en serie.
Cuando la pelfcula protectora Fp es una pelfcula interna (es decir una pelfcula que no esta colocada en la cara externa de un electrodo terminal), esta en contacto con un electrodo. Cuando el electrodo es una pelfcula de un material metalico, la pelfcula protectora Fp esta colocada entre dicha pelfcula de material metalico y la pelfcula que forma el electrolito. Cuando el electrodo esta constituido de un colector de corriente que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo, la pelfcula protectora Fp esta colocada entre el colector de corriente y la pelfcula de materia activa de electrodo.
Una pelfcula protectora interna esta constituida por un material que tiene una conduccion electronica C1 proxima a la conductividad electronica C2 del material de electrodo con el que esta en contacto y muy inferior a la conductividad electronica C3 del colector de corriente. Las conductividades C1, C2 y C3 son preferentemente tales que 0,5<C1/C2<2, y C2<C3/100.
El material que constituye la pelfcula protectora es un material de polfmero elastico que no interrumple el funcionamiento de la batena, siendo dicho material estable en el campo de potencial y de temperatura en el que la batena funciona. Dicho material de polfmero comprende esencialmente al menos un polfmero, un agente de conduccion electronico y eventualmente una o varias cargas.
El polfmero puede ser un polfmero de fluorovinilideno (PVDF), un copolfmero de fluorovinilideno y de hexafluoropropileno (PVDF-HFP), un copolfmero estireno/butadieno (SBR), un polfmero de oxido de etileno (POE), un copolfmero de oxido de etileno, o una mezcla de estos polfmeros.
El agente de conduccion electronico puede ser, por ejemplo, negro de carbono, negro de acetileno, grafito eventualmente en forma expandida, o carbono en forma de nanotubos.
Una pelfcula de proteccion interna constituida por un material que no contiene sal de litio y en el que el polfmero no es un polfmero de solvatacion confiere una proteccion contra los cortocircuitos y una proteccion qmmica. Con este objetivo, el polfmero de la pelfcula de proteccion interna se selecciona preferentemente entre los polfmeros de fluorovinilideno (PVDF), los copolfmeros de fluorovinilideno y de hexafluoropropileno (PVDF-HFP), y los copolfmeros estireno/butadieno (SBR).
En una batena segun la invencion, un electrodo positivo esta constituida por un colector de corriente que lleva una pelfcula de material de electrodo en una de sus caras o en sus dos caras.
El colector de corriente del electrodo positivo puede ser una pelfcula de aluminio o de titanio, eventualmente revestida de una pelfcula anticorrosion. La pelfcula anticorrosion puede ser una pelfcula de material de polfmero que contiene una carga conductora electronica. El polfmero se puede seleccionar entre los polfmeros fluorados (por ejemplo un polifluoro de polivinilideno PVDF, o un poli tetrafluoroetileno PTFE) y los polfmeros acnlicos. La carga conductora electronica se puede seleccionar entre el negro de carbono, el negro de acetileno, el grafito, los
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nanotubos de carbono. El grosor de la pelfcula anticorrosion representa preferentemente como maximo un 25% del grosor de la hoja metalica que forma el colector.
El material de electrodo positivo comprende al menos una materia activa de electrodo positivo. Esta preferentemente en forma de un material compuesto de electrodo que contiene ademas de la materia activa de electrodo, al menos uno de los constituyentes siguientes: agente de conduccion ionico, agente de conduccion electronico, aglutinante.
La materia activa del electrodo positivo se puede seleccionar en particular entre Lii+xV3O8, 0<x<4, LixV2O5,nH2O, (0<x<3, 0<n<2), LiFePO4, los fosfatos y los sulfatos de hierro hidratados o no, los fosfatos y los sulfatos de vanadilo hidratados o no [por ejemplo VOSO4 y LixVOPO4,nH2O (0<n<3, 0<x<2)], LiMn2O4, LiNiO2, los compuestos derivados de LiMn2O4 obtenidos por sustitucion, preferentemente por Al, Ni y Co, LiMnO2, los compuestos derivados de LiMnO2 obtenidos por sustitucion, preferentemente por Al, Ni y Co, LiCoO2, los compuestos derivados de LiCoO2 obtenidos por sustitucion, preferentemente por Al, Ti, Mg, Ni y Mn [por ejemplo LiAlxNiyCo(i-x-y)O2, (x<0,5, y<1)]. El fosfato LiFePO4 es particularmente preferido.
El agente de conduccion electronico del material compuesto de electrodo positivo puede ser carbono, en particular negro de carbono, negro de acetileno, grafito, nanotubos de carbono, o una mezcla de estos compuestos.
El agente de conduccion ionico del material compuesto de electrodo positivo es una sal de litio, preferentemente la del electrolito.
El aglutinante del material compuesto de electrodo positivo es un aglutinante organico estable electroqmmicamente en el campo de funcionamiento del electrodo positivo. A tftulo de ejemplo, se pueden citar los homopolfmeros del fluoruro de polivinilideno o un copolfmero etileno propileno dieno. Se prefiere particularmente un poli(fluoruro de polivinilideno). Cuando el electrolito es un electrolito polfmero, se puede utilizar ventajosamente como aglutinante un polfmero analogo al del electrolito.
Un electrodo compuesto positivo puede ser elaborado introduciendo en un disolvente volatil, la materia activa y, llegado el caso, el aglutinante y/o el agente de conduccion electronico y/o el agente de conduccion ionico, extendiendo la mezcla asf obtenida sobre un disco de metal que sirve de colector, despues evaporando el disolvente en caliente bajo atmosfera de nitrogeno. Un electrodo positivo puede ademas ser realizado por extrusion.
En una batena segun la invencion, del tipo "batena de litio", el electrodo negativo puede ser una pelfcula de litio, de un compuesto intermetalico o de una aleacion de litio seleccionado por ejemplo entre las aleaciones p-LiAl, Y-LiAl, Li- Pb (por ejemplo Li7Pb2), Li-Cd-Pb, Li-Sn, Li-Sn-Cd, Li-Si, Li-Sn en diferentes matrices, en particular unas matrices oxigenadas o unas matrices metalicas (por ejemplo Cu, Ni, Fe, Fe-C), Li-Al-Mn). El grosor de la pelfcula es preferentemente de entre 10 y 100 pm.
Cuando la batena comprende varias batenas elementales en las que los electrodos negativos estan constituidos por unas pelfculas de material metalico, en particular litio, es indispensable que una pelfcula protectora este interpuesta entre cada colector de corriente de electrodo positivo y la pelfcula de material metalico mas proxima.
En una batena de litio metal, LiTFSI es particularmente preferido como sal de litio para el electrolito.
En una batena segun la invencion de tipo “batena de iones de litio”, el electrodo negativo esta constituido por un colector de corriente que lleva una pelfcula de material de electrodo negativo.
El colector de corriente puede estar constituido por una pelfcula de cobre, una pelfcula de mquel, un pelfcula de titanio o una pelfcula de acero.
El material de electrodo negativo comprende al menos una materia activa de electrodo negativo. Esta preferentemente en forma de un material compuesto que contiene ademas de la materia activa de electrodo negativo, al menos uno de los constituyentes siguientes: agente de conduccion ionico, agente de conduccion electronico, aglutinante.
La materia activa del electrodo negativo es un material capaz de insertar de manera reversible unos iones de litio de bajo potencial redox, siendo dicho material litiado durante una etapa preliminar. El material de insercion se puede seleccionar entre los materiales carbonados, naturales o de smtesis. Estos materiales carbonados pueden ser, por ejemplo un coque de petroleo, un grafito, un triquito de grafito, una fibra de carbono, un mesocarbono microgranos, (designado habitualmente por “meso carbon micro bead”, un coque de alquitran (designado habitualmente por “pitch coke”), un coque aguja (designado habitualmente por “needle coke”). El material de insercion puede ademas ser seleccionado entre los oxidos tales como, por ejemplo, LixMoO2, LixWO2, LixFe2O3, Li4Ti5Oi2, LixTiO2 o entre los sulfuros tales como, por ejemplo LigMo6S6 y LiTiS2 o entre los oxisulfuros. Se pueden utilizar tambien unos compuestos que permiten almacenar reversiblemente el litio de bajo potencial, tales como vanadatos amorfos (por ejemplo LixNiVO4), los nitruros (por ejemplo Li2,6-xCoo,4N, Li2+xFeN2, Li7+xMnN4), los fosfuros (por ejemplo Lig-xVp4), los arseniuros (por ejemplo Lig-xVAs4) y los oxidos con descomposicion reversible (por ejemplo CoO, CuO, Cu2O).
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El aglutinante del material compuesto de electrodo negativo es un aglutinante organico estable electroqmmicamente en el campo de funcionamiento del electrodo negativo. A tttulo de ejemplo, se pueden citar los homopoKmeros del fluoruro de polivinilideno o un copoKmero etileno propileno dieno. Se prefiere particularmente un poli(fluoruro de polivinilideno). Cuando el electrolito es un electrolito polfmero, se puede utilizar ventajosamente como aglutinante un polfmero analogo al del electrolito.
Un electrodo compuesto negativo puede ser elaborado introduciendo el compuesto carbonado en una solucion del aglutinante en un disolvente polar aprotico, extendiendo la mezcla obtenida sobre un disco de metal que sirve de colector, despues evaporando el disolvente en caliente bajo atmosfera de nitrogeno. Un electrodo negativo puede ademas ser elaborado por extrusion.
El agente de conduccion electronico en el material de electrodo negativo puede ser un carbono, en particular negro de carbono, negro de acetileno, grafito, nanotubos de carbono, o una mezcla de estos compuestos.
El agente de conduccion ionico del material compuesto de electrodo negativo es una sal de litio, preferentemente la del electrolito.
En una batena con iones de litio, se prefiere particularmente LiPF6 como sal de litio para el electrolito.
El electrolito de una batena multicapa segun la invencion comprende al menos una sal de litio en solucion en un disolvente. La sal se puede seleccionar en particular entre LiCO LiPF6, LiAsF6, UBF4, UCF3SO3, LiSbF6, UBC4O8, (FSO2)2NLi, las bisperfluoroalquilo sulfonimiduras de litio (en particular el bis(trifluorometil)sulfonimidura de litio LiTFSI), y el bis- o tris-(perfluoroalil)sulfonilmetidos de litio.
El disolvente puede ser un lfquido de solvacion, un polfmero de solvacion solido eventualmente plastificado por adicion de un lfquido, o un polfmero gel.
Cuando el disolvente del electrolito es un lfquido, el electrolito impregna un separador colocado entre los electrodos. El disolvente lfquido puede estar constituido por uno o varios compuestos polares aproticos seleccionados entre los carbonatos lineales o crolicos, los eteres lineales o crolicos, los esteres lineales o crolicos, las sulfonas lineales o crolicas, las sulfamidas y los nitrilos. El disolvente esta constituido preferentemente por al menos dos carbonatos seleccionados entre el carbonato de etileno (EC), el carbonato de propileno, el carbonato de dimetilo (DMC), el carbonato de dietilo y el carbonato de metilo y de etilo. Una batena que tiene un electrolito de disolvente polar aprotico funciona generalmente en un intervalo de temperatura de -20°C a 60°C.
Cuando el electrolito contiene un disolvente polimerico de solvacion, dicho polfmero se puede seleccionar entre los polieteres de estructura lineal, en peine o de bloques, que forma o no una red, a base de poli(oxido de etileno); los copolfmeros que contienen la unidad oxido de etileno u oxido de propileno o alilglicidileter; los polifosfazenos; las redes reticuladas a base de polietilenglicol reticulado por unos isocianatos; los copolfmeros de oxietileno y de epicloridrina tales como se describen en el documento FR-2 770 034; las redes obtenidas por policondensacion y que llevan unos grupos que permiten la incorporacion de grupos reticulables. Se pueden citar tambien los copolfmeros de bloques en los que algunos bloques llevan unas funciones que tienen unas propiedades redox. Una batena que tiene un electrolito de disolvente polimerico funciona generalmente en un campo de temperatura de 50°C a 120°C.
El disolvente del electrolito puede ademas ser mezclado con un compuesto lfquido aprotico polar seleccionado entre los compuestos polares aproticos citados anteriormente y de un polfmero de solvatacion. Puede comprender del 2 al 98% en volumen de disolvente lfquido, segun si se desea un electrolito plastificado con un bajo contenido en compuesto aprotico polar, o un electrolito gelificado con un contenido elevado en compuesto aprotico polar. Cuando el disolvente polimerico del electrolito lleva unas funciones ionicas, la sal de litio es facultativa.
El disolvente del electrolito puede tambien ser mezclado con un compuesto polar aprotico tal como se ha definido anteriormente o con un polfmero de solvatacion tal como se ha definido anteriormente, y con un polfmero polar no solvatante que comprende unas unidades que contienen al menos un heteroatomo seleccionado entre el azufre, el oxfgeno, el nitrogeno y el fluor. Tal polfmero no solvatante se puede seleccionar entre los homopolfmeros y los copolfmeros de acrilonitrilos, los homopolfmeros y los copolfmeros de fluorovinilideno, y los homopolfmeros y copolfmeros de N-vinilpirrolidona. El polfmero no solvatante puede ademas ser un polfmero que lleva unos sustituyentes ionicos, y en particular una sal de poliperfluoroeter sulfonato (tal como un Nafion® antes citado por ejemplo) o una sal de poliestireno sulfonato.
En otro modo de realizacion, el electrolito de la batena de la presente invencion puede ser un solido conductor inorganico, seleccionado entre los compuestos designados habitualmente por Lisicon, es decir unas soluciones solidas U4XO4-U3YO4 (X = Si o Ge o Ti ; Y = P o As o V), Li4XO4-Li2AO4 (X = Si o Ge o Ti ; A = Mo o S), Li4XO4- LiZO2 (X = Si o Ge o Ti ; Z = Al o Ga o Cr), Li4XO4-Li2BxO4 (X = Si o Ge o Ti ; B = Ca o Zn), LiO2-GeO2-P2O5, UO2- SiO2-P2O5, UO2-B2O3-U2SO4, LiF-Li2S-P2S5, Li2O-GeO2-V2O5 o LiO2-P2O5-PON. Una batena de litio que comprende
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tal electrolito funciona en un intervalo muy amplio de temperatura, del orden de -20°C a 100°C.
Las figuras 1 a 5 representan, a tttulo de ejemplos, algunos casos particulares de configuracion de batenas segun la invencion.
En las diferentes figuras, los mismos mdices designan los mismos elementos. La correspondencia entre los mdices y los elementos es de la siguiente manera:
1 pelmula de litio que constituye un electrodo negativo 1' colector de corriente de un electrodo negativo
1'' pelmula de materia activa de electrodo negativo
2 pelmula de electrolito
3 pelmula de materia activa de electrodo positivo
4 colector de corriente de electrodo positivo
5 clavo
6 pelmula protectora para un electrodo positivo
6' pelmula protectora para un electrodo negativo
7 pelmula protectora externa
8 recubrimiento producido por estiramiento de una pelmula 6
8' recubrimiento producido por estiramiento de una pelmula 6'
9 recubrimiento por fluencia de una pelmula de litio 1
10 recubrimiento formado por el estiramiento de una pelmula 7
11 contacto electrico entre un elemento penetrante conductor y un colector de corriente.
La figura 1 representa una vista esquematica de una batena elemental que comprende una pelmula de proteccion interna 6 y una pelmula de proteccion externa 7. En esta batena, el electrodo negativo es una pelmula de litio metalico 1 que lleva en su cara externa una pelmula de proteccion 7. El electrodo positivo comprende un colector de corriente 4 que lleva una pelmula de materia activa de electrodo 3, asf como una pelmula protectora 6 colocada entre el colector y la pelmula de manera activa. El electrolito 2 esta colocado entre los electrodos. Las figuras 1a y 1b representan esquematicamente el efecto de la insercion de un clavo 5 del lado del electrodo positivo (figura 1a) y del lado del electrodo negativo (figura 1b). La figura 1a pone en evidencia el estiramiento de la pelmula protectora 6 que forma un recubrimiento 8 del clavo 5 hasta mas alla del electrodo negativo 1, y la fluencia de la pelmula de litio 1 que forma un recubrimiento 9. La figura 1b muestra el estiramiento de la pelmula protectora 7 que forma un recubrimiento 10 del clavo, el estiramiento de la pelmula de litio 1 que forma, por sf misma, un recubrimiento 9 a lo largo del clavo del cual esta aislado por el recubrimiento 10, y el estiramiento de la pelmula protectora 6 que forma un recubrimiento 8 alrededor del clavo (aislado del revestimiento de litio por el recubrimiento 10) hasta mas alla del colector de corriente 4.
La figura 2 representa el esquema de una batena de iones de litio que corresponde al segundo modo de realizacion de una proteccion minima. La batena comprende varias batenas elementales. Los dos electrodos terminales son unos electrodos positivos que comprenden cada uno un colector de corriente 4 que lleva una pelmula protectora externa 7 en su cara externa y una pelmula de materia 3 sobre la cara interna. Los electrodos positivos no terminales comprenden cada uno un colector de corriente 4 que lleva una pelmula de materia activa 3 sobre cada una de sus caras. Cada uno de los electrodos negativos esta constituido por un colector de corriente 1' que lleva una pelmula 1'' de materia activa sobre cada una de sus caras. Asf, una batena elemental intermedia reparte sus colectores de corriente con las dos batenas elementales que le son adyacentes. Las pelmulas 2 representan las pelmulas de electrolito.
Los colectores de corriente positivos 4 llevan en sus caras inferiores una pelmula de proteccion 6. Los colectores de corriente negativos 1& llevan en sus caras superiores una pelmula de proteccion 6'.
Los elementos 5 y 5' son los elementos penetrantes representados en la figura simplemente para indicar un sentido
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de penetracion.
Durante la penetracion de un elemento puntiagudo en el sentido indicado por el elemento 5, las pekculas de proteccion 6 son estiradas y forman un recubrimiento 8 en el canto de los colectores de corriente positivos 4. Las pekculas de proteccion 6' son estiradas y forman un recubrimiento al menos en una parte de las pelfculas de materia activa negativa 1'', dejando libre el canto de los colectores de corriente negativos 1'. Por lo tanto, existe un contacto entre el elemento penetrante 5 y los colectores de corriente negativos, pero ningun contacto entre unos colectores de corriente de signo opuesto, ya que los colectores de corriente positivos estan protegidos.
Durante la penetracion de un elemento puntiagudo en el sentido indicado por el elemento 5', las pelfculas de proteccion 6' son estiradas y forman un recubrimiento 8' en el canto de los colectores de corriente negativos 1'. Las pelfculas de proteccion 6 son estiradas y forman unos recubrimientos al menos en una parte de las pelfculas de materia activa positiva 3, dejando libre el canto de los colectores de corriente positivos 4. Por lo tanto, existe un contacto entre el elemento penetrante 5 y los colectores de corriente positivos, pero ningun contacto entre unos colectores de corriente de signo opuesto, ya que los colectores de corriente negativos estan protegidos.
La figura 3 representa una vista esquematica de una batena que comprende varias batenas elementales, en la que los electrodos negativos 1 son unos electrodos de litio, los electrodos terminales son unos electrodos positivos, una pelfcula protectora 6 esta colocada entre cada colector de corriente 4 de electrodo positivo y la o las pelfculas de materia activa 3 que llevan. Una pelfcula protectora 6' esta colocada en cada cara de los electrodos negativos. La figura 2 ilustra el efecto de la insercion de un clavo 5, en particular la fluencia de una pelfcula de litio 1 que forma un recubrimiento 9 a lo largo del clavo 5, el estiramiento de las pelfculas 6' que forma un recubrimiento 8' y el estiramiento de la pelfcula protectora 6 que forma un recubrimiento 8 alrededor del clavo 5 hasta mas alla del colector de corriente 4.
La figura 4 representa una vista esquematica de una batena que comprende varias batenas elementales, en la que los electrodos negativos 1 son unos electrodos de litio, los electrodos terminales son unos electrodos negativos, una pelfcula protectora 6 esta colocada entre cada colector de corriente de electrodo positivo 4 y la o las pelfculas de materia activa 3 que llevan. Una pelfcula de proteccion 7 esta colocada sobre la cara externa de cada uno de los electrodos terminales. Una pelfcula protectora 6' esta dispuesta sobre cada cara de cada uno de los electrodos negativos no terminales. La figura 3 ilustra el efecto de la insercion de un clavo 5, en particular el estiramiento de la pelfcula 7 que forma un recubrimiento 10 alrededor del clavo, la fluencia de la pelfcula de litio 1 que forma un recubrimiento 9 a lo largo del clavo 5 aislado por el recubrimiento 10, el estiramiento de la pelfcula 6' que forma un recubrimiento 8' alrededor del clavo para evitar el contacto del litio con la materia activa positiva, y el estiramiento de la pelfcula protectora 6 que forma un recubrimiento 8 alrededor del clavo 5 hasta mas alla del colector de corriente 4.
La figura 5 representa una vista esquematica de una batena que comprende varias batenas elementales en la que los electrodos negativos estan constituidos por un colector de corriente 1' y un pelfcula 1" de materia activa separados por una pelfcula de proteccion 6', y los electrodos positivos estan constituidos por un colector de corriente 4 que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo 3. Una pelfcula de electrolito 2 esta colocada entre los electrodos. Una pelfcula de proteccion 7 esta colocada en la cara externa de cada uno de los electrodos terminales. Una pelfcula protectora 6' esta colocada sobre cada cara de cada uno de los electrodos negativos no terminales. La figura 4 ilustra el efecto de insercion de un clavo 5, en particular el estiramiento de la pelfcula 7 que forma un recubrimiento 10 alrededor del clavo, el estiramiento de cada pelfcula 6' que forma un recubrimiento 8' alrededor del clavo, y el estiramiento de cada pelfcula protectora 6 que forma un recubrimiento 8.
Ejemplos
La presente invencion se describe mas en detalles mediante los siguientes ejemplos, a los que no obstante no esta limitada.
Se han utilizado los productos siguientes:
- polfmero de oxido de etileno POE, comercializado por Dow Chemical bajo la referencia WSRN750;
- copolfmero de oxido de etileno y de oxido de propileno (OE-OP 90/10) comercializado por Zeon bajo la referencia ZSN-8100;
- copolfmero PVDF/HFP comercializado por Solvay, bajo la referencia 21510;
- polfmero PVDF comercializado por Solvay bajo la referencia 6020;
- LiTFSI comercializado por la compama 3M bajo la referencia HQ115;
- negro de carbono comercializado por Akzo Nobel bajo la referencia Ketjenblack EC600;
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- LiFePO4 comercializado por Phostech Litio Inc bajo la referencia P1;
- poKmero SBR comercializado por Zeon bajo la denominacion Nipol SBR;
- negro de acetileno comercializado por SN2A bajo la denominacion Y200;
- nanotubos de carbono comercializados por ARKEMA bajo la denominacion Graphistrength.
Ejemplo 1
Pelfcula elastica a base de PVDF-HFP / negro de carbono
Este ejemplo se refiere a una batena multicapa que comprende una batena elemental que tiene una estructura conforme a la representada en la figura 1 (con la excepcion de las pelfculas externas 7), y los diferentes constituyentes son de la siguiente manera:
Electrodo negativo 1:
pelfcula de litio, grosor: 51 pm
Electrolito 2:
pelfcula de 20 pm constituida de una mezcla de un 49% de polfmero POE, un 11% de LiTFSI y un 40% de copolfmero PVDF + HFP, (% en peso)
Materia activa de electrodo 3:
pelfcula de 48 pm, constituida de una mezcla de un 74% de LiFePO4, un 1,5% de negro de carbono, un 19,4% de polfmero POE, un 5,1% de LiTFSI 5,1%
Pelfcula protectora 6:
pelfcula de 17 pm constituida de una mezcla de copolfmero PVDF-HFP, de polfmero POE, de LiTFSI, y de negro de carbono, en las proporciones ponderales 37,3%, 42,5%, 13,5%, 6,66%
Colector de corriente 4:
pelfcula de aluminio de 13 pm revestida a cada lado de una capa anticorrosion de 2 pm (polfmero +carbono) es decir al final un grosor de 17 pm, comercializado por Exopack bajo la denominacion Product 2651.
La pelfcula elastica, que tiene un grosor de 17 pm, tiene una resistividad de 15 Q.cm y un alargamiento a la ruptura del 100%, medido en un dinamometro.
Se han realizado 5 batenas segun este esquema, asf como 5 batenas similares, pero sin la pelfcula elastica. Se han efectuado unos ensayos de perforacion sobre cada una de las batenas introduciendo perpendicularmente en la superficie de la pelfcula de litio, un clavo cuya longitud es al menos igual al grosor de la batena.
En las 5 batenas que incorporan una pelfcula elastica PTC, no se ha observado ni fuego, ni cortocircuito. En las 5 batenas sin pelfcula PTC, se ha observado un cortocircuito en cada batena y un fuego en 3 batenas de 5.
Ejemplo 2
Pelfcula elastica a base de SBR
Este ejemplo se refiere a una batena multicapa que comprende una batena elemental que tiene tambien una estructura analoga a la de la batena del ejemplo 1 y en la que los diversos componentes son los siguientes:
Electrodo negativo 1:
pelfcula de litio, grosor: 51 pm
Electrolito 2:
pelfcula de 20 pm constituida de una mezcla de un 49% de polfmero POE, un 11% de LiTFSI y un 40% de copolfmero PVDF + HFP, (% en peso)
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peKcula de 48 pm, constituida de una mezcla de un 74% de LiFePO4, un 1,5% de negro de carbono, un 19,4% de polfmero POE, un 5,1% de LiTFSI 5,1%,
PeKcula elastica 6:
peKcula de 34 pm constituida de una mezcla SBR y de negro de acetileno en una relacion en peso de 70/30.
Colector de corriente 4:
pelfcula de aluminio de 13 pm revestida a +carbono) es decir al final un grosor de 17 pm
La resistividad de la pelfcula elastica es de 10 Q.cm. dinamometro.
Se han elaborado 5 batenas segun este esquema, asf como 5 batenas similares pero sin la pelfcula elastica. Se han efectuado unos ensayos de perforacion sobre cada una de las batenas de la misma manera que en el ejemplo 1.
En las 5 batenas que incorporan una pelfcula elastica PTC, no se ha observado ni fuego ni cortocircuito. En las 5 batenas sin pelfcula PTC, se ha observado un cortocircuito en cada batena y un fuego en 3 batenas de 5.
Ejemplo 3
Pelfcula elastica a base de PVDF
Se ha elaborado batena multicapa que comprende una batena elemental que tiene una estructura analoga a la de la batena del ejemplo 1 y en la que los diversos componentes son los siguientes:
Electrodo negativo 1:
pelfcula de litio, grosor: 51 pm
Electrolito 2:
pelfcula de 20 pm constituida de una mezcla de un 49% de polfmero POE, un 11% de LiTFSI y un 40% de copolfmero PVDF + HFP, (% en peso)
Materia activa de electrodo 3:
pelfcula de 48 pm, constituida de una mezcla de un 74% de LiFePO4, un 1,5% de negro de carbono, un 19,4% de polfmero POE, un 5,1% de LiTFSI 5,1%,
Pelfcula elastica 6:
pelfcula de 16 pm constituida de una mezcla de polfmero PVDF (94% en peso) y de nanotubos de carbono (6% en peso)
Colector de corriente 4
pelfcula de aluminio de 13 +carbono) es decir al final un
La resistividad de la pelfcula elastica dinamometro.
Se han elaborado 5 batenas segun este esquema, asf como 5 batenas similares pero sin la pelfcula elastica. Se han efectuado unos ensayos de perforacion sobre cada una de las batenas de la misma manera que en el ejemplo 1.
En las 5 batenas que incorporan una pelfcula elastica PTC, no se ha observado ni fuego ni cortocircuito. En las 5 batenas sin pelfcula PTC, se ha observado un cortocircuito en cada batena y un fuego en 3 batenas de 5.
Ejemplo 4
pm revestida a cada lado de una capa anticorrosion de 2 pm (polfmero grosor de 17 pm.
es de 17 Q.cm. Su alargamiento a la ruptura es de un 105% medido en un
cada lado de una capa anticorrosion de 2 pm (polimero . Su alargamiento a la ruptura es de un 50% medido en un
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PeKcula elastica a base de PVDF-HFP
Este ejemplo se refiere a una batena multicapa que comprende una batena elemental que tiene una estructura analoga a la de la batena del ejemplo 1 y en las que los diversos componentes son los siguientes:
Electrodo negativo 1:
pelfcula de litio, grosor: 51 pm
Electrolito 2:
pelfcula de 20 pm constituida de una mezcla de un 49% de polfmero POE, un 11% de LiTFSI y un 40% de copolfmero PVDF + HFP, (% en peso)
Materia activa de electrodo 3:
pelfcula de 48 pm, constituida de una mezcla de un 74% de LiFePO4, un 1,5% de negro de carbono, un 19,4% de polfmero POE, un 5,1% de LiTFSI 5,1%,
Pelfcula elastica 6:
pelfcula de 32 pm constituida de una mezcla de copolfmero PVDF-HFP (75% en peso) y de grafito exfoliado (25% en peso)
Colector de corriente 4:
pelfcula de aluminio de 13 pm revestida a +carbono) es decir al final un grosor de 17 pm
La resistividad de la pelfcula elastica es de 44 Q.cm. dinamometro.
Se han elaborado 5 batenas segun este esquema, asf como 5 batenas similares pero sin la pelfcula elastica. Se han efectuado unos ensayos de perforacion sobre cada una de las batenas de la misma manera que en el ejemplo 1.
En las 5 batenas que incorporan una pelfcula elastica PTC, no se ha observado ni fuego ni cortocircuito. En las 5 batenas sin pelfcula PTC, se ha observado un cortocircuito en cada batena y un fuego en 3 batenas de 5.
Ejemplo 5
Pelfcula elastica con electrodo negativo
Este ejemplo se refiere a una batena multicapa que comprende una batena elemental que tiene la constitucion siguiente:
Colector de corriente 1'
pelfcula de cobre, grosor: 17 pm Pelfcula elastica 6'
pelfcula de 32 pm constituida de una mezcla de copolfmero PVDF-HFP (75% en peso) y de grafito exfoliado (25% en peso)
Materia activa de electrodo negativo 1"
pelfcula de 50 pm constituida de una mezcla de copolfmero PVDF-HFP (8% en peso) y de grafito (92% en peso)
Electrolito 2
pelfcula de 20 pm constituida de una mezcla [EC/DMC (1/3) + LiTFSI 1 M] 60% + PVDF/HFP 40%
Materia activa de electrodo 3
cada lado de una capa anticorrosion de 2 pm (polimero . Su alargamiento a la ruptura es de un 54% medido en un
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pelfcula de 100 pm, constituida de una mezcla de un 85% de LiCoO2, un 5% de negro de carbono, un 10% de poUmero PvDf/HFP
Colector de corriente 4
pelfcula de aluminio de 17 pm.
La resistividad de la pelfcula elastica es de 44 Q.cm. Su alargamiento a la ruptura es de un 54% medido en un dinamometro.
Se han elaborado 5 batenas segun este esquema, as^ como 5 batenas similares pero sin la pelfcula elastica. Se han efectuado unos ensayos de perforacion sobre cada una de las batenas de la misma manera que en el ejemplo 1.
En las 5 batenas que incorporan una pelfcula elastica PTC, no se ha observado ni fuego ni cortocircuito. En cada una de las 5 batenas sin pelfcula PTC, se ha constatado un cortocircuito y un fuego.
Ejemplo 6
Pelfcula elastica con electrodo positivo
Este ejemplo se refiere a una batena multicapa que comprende una batena elemental que tiene la constitucion siguiente:
Colector de corriente 1'
pelfcula de cobre, grosor: 17 pm Materia activa de electrodo negativo 1"
pelfcula de 50 pm constituida de una mezcla de copolfmero PVDF-HFP (8% en peso) y de grafito (92% en peso)
Electrolito 2
pelfcula de 20 pm constituida de una mezcla [EC/DMC (1/3) + LiTFSI 1 M] 60% + PVDF/HFP 40%
Materia activa de electrodo 3
pelfcula de 100 pm, constituida de una mezcla de un 85% de LiCoO2, un 5% de negro de carbono, un 10% de polfmero PvDf/HFP
Pelfcula elastica 6
pelfcula de 32 pm constituida de una mezcla de copolfmero PVDF-HFP (75% en peso) y de grafito exfoliado (25% en peso)
Colector de corriente 4
pelfcula de aluminio de 17 pm.
La resistividad de la pelfcula elastica es de 44 Q.cm. Su alargamiento a la ruptura es de un 54% medido en un dinamometro.
Se han elaborado 5 batenas segun este esquema, asf como 5 batenas similares pero sin la pelfcula elastica. Se han efectuado unos ensayos de perforacion sobre cada una de las batenas de la misma manera que en el ejemplo 1.
En las 5 batenas que incorporan una pelfcula elastica PTC, no se ha constatado ningun fuego ni ningun cortocircuito en las 5 batenas. En cada una de las 5 batenas sin pelfcula PTC, se ha constatado un cortocircuito y un fuego.

Claims (24)

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    REIVINDICACIONES
    1. Batena constituida por una batena elemental PEN que comprende una peKcula de un electrolito E que contiene una sal de litio entre una pelfcula P que forma un electrodo positivo y una pelfcula N que forma un electrodo negativo, o por apilamiento de batenas elementales PEN, comprendiendo dicho apilamiento dos batenas elementales terminales entre las cuales estan eventualmente colocadas una o varias batenas elementales intermedias, estando dicha batena caracterizada por que comprende al menos dos pelfculas protectoras Fp constituidas por un material elastico, estando al menos uno de los electrodos de la batena elemental o de cada batena terminal en contacto con una pelfcula protectora Fp constituida por un material elastico que tiene un alargamiento a la ruptura designado por ame y un grosor designado por eme, estando al menos una de dichas pelfculas protectoras Fp en contacto con una capa de conexion de un electrodo que tiene un grosor emax, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme > emax/ame.
  2. 2. Batena segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que el electrolito es un electrolito solido.
  3. 3. Batena segun la reivindicacion 1, caracterizada por que un electrodo positivo esta constituido por un colector de corriente, que forma en particular una capa de conexion, que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo positivo capaz de insertar unos iones de litio de manera reversible.
  4. 4. Batena segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que un electrodo negativo esta constituido por una pelfcula de un material metalico, que forma en particular una capa de conexion, seleccionado entre el litio, las aleaciones de litio y los compuestos intermetalicos de litio.
  5. 5. Batena segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que un electrodo negativo esta constituido por un colector de corriente, que forma en particular una capa de conexion, que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo negativo capaz de insertar unos iones de litio de manera reversible.
  6. 6. Batena segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende una unica batena elemental PEN y por que al menos una de las caras de cada electrodo esta en contacto con dicha pelfcula protectora Fp.
  7. 7. Batena segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que comprende unos grupos de batenas elementales ensambladas en paralelo, estando dichos grupos de batenas ensambladas en paralelo ensamblados en serie.
  8. 8. Batena segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que comprende multiples batenas elementales PEN, que estan apiladas de tal manera que:
    - los electrodos positivos de dos batenas elementales adyacentes estan reunidos en uno solo y formados por un colector de corriente unico que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo positivo sobre cada una de sus caras;
    - los electrodos negativos de dos batenas elementales adyacentes estan reunidos en uno solo y formados bien por un colector de corriente unico que lleva una pelfcula de materia activa de electrodo negativo sobre cada una de sus caras; o bien por una pelfcula de un material metalico seleccionado entre el litio, las aleaciones de litio y los compuestos intermetalicos de litio;
    - un electrodo terminal positivo esta constituido por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo positivo sobre una de sus caras;
    - un electrodo terminal negativo esta constituido o bien por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo negativo sobre una de sus caras, o bien por una pelfcula de un material metalico seleccionado entre el litio, las aleaciones de litio y los compuestos intermetalicos de litio.
  9. 9. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo negativo, caracterizada por que:
    - comprende una pelfcula protectora sobre cada cara del colector de corriente de cada electrodo de un signo dado,
    - dicha pelfcula protectora tiene un grosor eme tal que eme ^emax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de corriente,
    - una pelfcula protectora esta colocada sobre la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos , y sobre la cara aguas abajo de los colectores de corriente negativos, "aguas arriba" y "aguas abajo" se entienden con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor.
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  10. 10. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo negativo, caracterizada por que una pelfcula protectora se fija sobre al menos una de las caras del colector de corriente de cada electrodo terminal, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor del conjunto de las batenas elementales superpuestas.
  11. 11. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo negativo, caracterizada por que una pelfcula protectora se fija sobre cada cara del colector de corriente de cada electrodo de un signo dado, teniendo dicha pelfcula un grosor tal que que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor de una batena elemental.
  12. 12. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por un colector de corriente que lleva una materia activa de electrodo negativo, caracterizada por que una pelfcula protectora se coloca sobre la cara aguas arriba de los colectores de corriente positivos, y sobre la cara aguas abajo de los colectores de corriente negativos, "aguas arriba" y "aguas abajo" se entienden con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor de una batena elemental.
  13. 13. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por una pelfcula de material metalico, caracterizada por que una pelfcula protectora esta colocada sobre cada cara del colector de corriente de cada electrodo positivo, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de corriente del electrodo positivo.
  14. 14. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por una pelfcula de material metalico, caracterizada por que una pelfcula protectora esta colocada sobre cada cara de cada electrodo negativo, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor del electrodo negativo, teniendo en cuenta el estiramiento del material que forma este electrodo negativo, o al grosor del electrolito y del electrodo positivo dispuesto despues de la pelfcula protectora.
  15. 15. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por una pelfcula de material metalico, caracterizada por que una pelfcula protectora esta colocada sobre la cara aguas arriba de los colectores de corriente positiva, y sobre la cara aguas abajo de los electrodos negativos, "aguas arriba" y "aguas abajo" se entienden con respecto al sentido de penetracion de un elemento puntiagudo conductor, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al mayor grosor de entre el grosor de un colector de corriente y el grosor del electrodo negativo, teniendo en cuenta su estiramiento.
  16. 16. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por una pelfcula de material metalica, y los electrodos terminales son unos electrodos negativos, caracterizada por que una pelfcula protectora se fija sobre la cara exterior de cada electrodo terminal, teniendo dicha pelfcula un grosor eme tal que eme > emax-Tot/ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor del conjunto de las batenas elementales superpuestas, y e fija una pelfcula protectora:
    - o bien sobre cada una de las caras de los colectores de corriente unos electrodos positivos, seleccionando un
    material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de
    corriente;
    - o bien sobre cada una de las caras de los electrodos negativos intermedios, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un electrodo negativo, teniendo en cuenta el estiramiento posible del material de electrodo negativo.
  17. 17. Batena segun la reivindicacion 8, en la que los electrodos negativos estan constituidos por una pelfcula de material metalico, y los electrodos terminales son unos electrodos positivos, caracterizada por que una pelfcula protectora se fija sobre una de las caras del colector de corriente de cada electrodo terminal, siendo el grosor eme de dicha pelfcula tal que eme ^ emax-Tot /ame, siendo emax-Tot al menos igual al grosor del conjunto de las batenas elementales superpuestas, y se fija una pelfcula protectora:
    - o bien sobre cada una de las caras de los colectores de corriente de los electrodos positivos, seleccionando un
    material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un colector de
    corriente;
    - o bien sobre cada una de las cara de los electrodos negativos intermedios, seleccionando un material y un grosor de pelfcula tales que eme Semax/ame, siendo emax al menos igual al grosor de un electrodo negativo, teniendo en cuenta el posible estiramiento del material de electrodo negativo.
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  18. 18. Batena segun la reivindicacion 1, caracterizada por que una peKcula protectora colocada sobre la cara exterior de un electrodo terminal esta constituida por un material elastomero seleccionado de entre el caucho natural, el poliisopreno, el polibutadieno, los copolfmeros butadieno-estireno, (SBR), o butadieno-acrilonitrilo (NBR).
  19. 19. Batena segun la reivindicacion 1, caracterizada por que una pelfcula protectora no colocada sobre la cara exterior de un electrodo terminal esta constituida por un material que tiene una conduccion electronica C1 proxima a la conductividad electronica C2 del material de electrodo con el que esta en contacto y muy inferior a la conductividad electronica C3 del colector de corriente, siendo las conductividades C1, C2 y C3 tales que 0,5<C1/C2<2, y C2<C3/100.
  20. 20. Batena segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el material que constituye la pelfcula protectora es un material polimerico elastico que comprende esencialmente al menos un polfmero, un agente de conduccion electronica y eventualmente una o varias cargas.
  21. 21. Batena segun la reivindicacion anterior, caracterizada por que el polfmero es un polfmero de fluorovinilideno (PVDF), un copolfmero de fluorovinilideno y de hexafluoropropileno (PVDF-HFP), un copolfmero estireno/butadieno (SBR), un polfmero de oxido de etileno (POE), o una mezcla de estos polfmeros.
  22. 22. Batena segun la reivindicacion 20, caracterizada por que el agente de conduccion electronica es negro de carbono, negro de acetileno, grafito eventualmente en forma expandida, o un carbono en forma de nanotubos.
  23. 23. Batena segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el material que forma la pelfcula protectora es un material polimerico elastico que comprende esencialmente al menos un polfmero no solvatante seleccionado entre los polfmeros de fluorovinilideno (PVDF), los copolfmeros de fluorovinilideno y de hexafluoropropileno (PVDF-HFP), los copolfmeros estireno/butadieno (SBR) y que esta libre de sal de litio.
  24. 24. Batena segun una de las reivindicaciones 3 o 5, caracterizada por que una pelfcula de proteccion esta colocada entre el colector de corriente y la pelfcula de materia activa del electrodo.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013222661A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Toshiba Corp 光発電システムおよび蓄電装置
KR101533993B1 (ko) * 2012-04-30 2015-07-06 주식회사 엘지화학 시트 부재 및 필름 부재를 포함하고 있는 전지모듈
BR112014031304A2 (pt) * 2012-06-13 2017-06-27 Nuvera Fuel Cells Inc estrutura de fluxo para uso em célula eletroquímica, respectivo método de fabricação e célula eletroquímica
JP6312175B2 (ja) * 2014-01-10 2018-04-18 エルジー・ケム・リミテッド 高延伸特性の分離膜を有する電極組立体及びこれを含む二次電池
KR102937833B1 (ko) * 2016-01-28 2026-03-10 엘리베이티드 머티어리얼스 저머니 게엠베하 보호 층 툴을 이용한 통합형 리튬 증착
KR102051554B1 (ko) 2016-08-17 2019-12-03 주식회사 엘지화학 침상 도체로 인한 단락을 방지하는 인슐레이터 어셈블리를 포함하는 전지셀
WO2018071393A1 (en) 2016-10-11 2018-04-19 Furcifer Inc. Polymer electrolyte and electrochromic devices including polymer electrolyte
CN110291669B (zh) * 2017-02-10 2023-01-13 三井化学株式会社 集电体、电极及非水电解质二次电池
KR102256302B1 (ko) 2017-03-09 2021-05-26 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 전지
KR102264633B1 (ko) * 2017-06-16 2021-06-15 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
JP7006693B2 (ja) * 2017-08-08 2022-01-24 株式会社村田製作所 電極、電池、電池パック、車両、蓄電システム、電動工具及び電子機器
FR3071360B1 (fr) * 2017-09-18 2019-09-13 Blue Solutions Electrolyte polymere solide comprenant un polymere solvatant, un sel de lithium et un polymere halogene selectionne et batterie le comprenant
CN109873165B (zh) * 2017-12-05 2021-07-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种集流体，其极片和电池
CN110120489A (zh) * 2018-02-06 2019-08-13 丰田自动车株式会社 层叠电池
CN110247057A (zh) 2018-03-30 2019-09-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种集流体，其极片和电化学装置
CN110247055B (zh) 2018-03-30 2020-12-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种集流体，其极片和电化学装置
CN114335889B (zh) * 2018-04-11 2024-04-05 宁德新能源科技有限公司 隔离膜及储能装置
CN108807821B (zh) * 2018-06-20 2021-03-19 宁德新能源科技有限公司 隔离膜和电化学装置
CN111200103B (zh) 2018-11-16 2021-01-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池
FR3091041A1 (fr) * 2018-12-20 2020-06-26 Arkema France Composition conductrice electronique pour batterie au lithium tout solide
EP4066305A4 (en) * 2019-11-27 2023-01-11 Ramot at Tel-Aviv University Ltd. COMPOSITION OF METHOD FOR THE EXTRUSION OF AN ELECTROCHEMICAL SYSTEM
WO2021212428A1 (zh) * 2020-04-23 2021-10-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂金属电池及其制备方法、包含锂金属电池的装置和负极极片
JP7701120B2 (ja) * 2021-08-05 2025-07-01 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池用電極積層体およびこれを含むリチウム二次電池
CN119631224A (zh) * 2022-07-27 2025-03-14 三星电子株式会社 包括安全功能层的电池

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60189867A (ja) * 1984-03-12 1985-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体電解質二次電池用接合体
FR2770034B1 (fr) 1997-10-16 2000-03-10 Electricite De France Nouvel electrolyte polymere solide et ensemble electrochimique multicouche comprenant un tel electrolyte polymere solide
JP2000021386A (ja) 1998-07-06 2000-01-21 Japan Storage Battery Co Ltd 電 池
US20070221265A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Sion Power Corporation Rechargeable lithium/water, lithium/air batteries
JP4894083B2 (ja) * 2000-09-28 2012-03-07 日産自動車株式会社 全固体ポリマー電池およびその製造方法
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
US7348102B2 (en) * 2004-03-16 2008-03-25 Toyota Motor Corporation Corrosion protection using carbon coated electron collector for lithium-ion battery with molten salt electrolyte
US7521153B2 (en) * 2004-03-16 2009-04-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Corrosion protection using protected electron collector
JP2006324288A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Tdk Corp 電気化学キャパシタ用電極の製造方法
JP5076464B2 (ja) 2005-12-12 2012-11-21 Ｔｄｋ株式会社 リチウムイオン二次電池
KR100874387B1 (ko) * 2006-06-13 2008-12-18 주식회사 엘지화학 둘 이상의 작동 전압을 제공하는 중첩식 이차전지
JP5061698B2 (ja) * 2006-07-19 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
KR20090035041A (ko) * 2006-09-19 2009-04-08 파나소닉 주식회사 이차전지용 전극의 제조방법 및 이차전지
JP2008103310A (ja) 2006-09-19 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池用電極の製造方法及び二次電池
KR100908977B1 (ko) * 2007-03-29 2009-07-22 삼성에스디아이 주식회사 이차전지의 전극 조립체
KR100914108B1 (ko) * 2007-05-03 2009-08-27 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지
KR101009551B1 (ko) * 2008-02-19 2011-01-18 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지

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