ES2620353T3 - Procedimiento para llenar celdas electroquímicas - Google Patents

Abstract

Procedimiento para llenar una bolsa de lámina (6) de batería o de acumulador con líquido y sellar esta bolsa, que comprende los pasos: (a) proporcionar una bolsa de lámina flexible en cuyo espacio interior se encuentran los componentes sólidos (8; 31) de la batería o del acumulador, y la bolsa de lámina se cierra herméticamente con excepción de un acceso (11, 12) sellable que es para líquido, (b) introducir la bolsa de lámina en una cámara (21) sellable, hermética a gases, y sellar la cámara de modo hermético a gases, (c) después del paso (b) generar un vacío en la bolsa de lámina, (d) unir herméticamente el acceso del líquido en la bolsa de lámina con un recipiente reservorio del líquido (17) por medio de un conducto de conexión (14; 29), (e) después del paso (d) llenar completamente el espacio interior de la bolsa con líquido mediante el conducto de conexión y (f) sellar herméticamente la bolsa de lámina colocando una costura (10; 36), en cuyo caso (i) la costura se coloca de tal manera que el acceso del líquido conectado al conducto de conexión se separa del espacio interno de la bolsa de lámina y el conducto de conexión se retira a continuación del acceso del líquido o (ii) la costura se extiende por el conducto de conexión, y (g) separar la o las partes de lámina y/o de conducto (37) que se encuentran por fuera de la costura.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para llenar celdas electroqmmicas

La invencion se refiere a un procedimiento para el llenado controlado de acumuladores electroqmmicos de ene^a, flexibles en forma y tamano, como por ejemplo batenas (llamadas “celdas pouch” o “celdas de bolsa”) opcionalmente con ftquidos electroftticos corrosivos (en lo sucesivo tambien denominados simplemente “electrolitos”) a base de un solvente organico sin el riesgo de contaminacion de las bolsas de lamina o del ambiente de trabajo con ftquido electrolftico y sin el riesgo de burbujas de gas remanentes en el interior de la bolsa. Este procedimiento ofrece ventajas significativas frente al procedimiento establecido en la industria. Principalmente pueden establecerse condiciones controladas de presion y usarse compartimientos separados hermeticamente con el fin de lograr un llenado libre de desplazamiento obligado de los cuerpos de celda de las celdas de bolsa. En una forma de realizacion particular de la invencion, el acumulador de energfa esta dotado con electrodos en forma de laminas perforadas para mejorar la absorcion de electrolitos.

Por lo tanto, la presente invencion se refiere a un paso procedimental en la cadena del procedimiento de la fabricacion de acumuladores electroqmmicos de energfa, tales como batenas. El paso procedimental en el cual se envasa un ftquido electrolftico en una celda ya estructurada completamente se refiere a activar electroqmmicamente la celda y con esto hacer posible el transporte de iones entre el anodo y el catodo.

Los acumuladores electroqmmicos de energfa a base de tecnologfa de litio, tales como las batenas de litio o supercaps de litio (esto ultimo es la denominacion habitual para los llamados super-condensadores, en su mayona condensadores de doble capa con alta capacidad) se han vuelto gradualmente desde el comienzo de los anos 1990s la tecnologfa de almacenamiento electroqmmico dominante en el mercado, en particular para aplicaciones de consumidor. Sus grandes ventajas son altas densidades de energfa con larga vida de operacion como tambien buena robustez. En las aplicaciones de consumidor se requieren celdas con un contenido de energfa mas bien bajo en el intervalo de unas vatios-horas hasta algunas decenas de vatios-horas. Sin embargo, existe una fuerte demanda creciente de celdas grandes con contenidos de energfa de hasta algunos 100 vatios horas, causado por el muy creciente interes en grandes sistemas de acumulacion, por ejemplo para vetftculos electricos accionados a batenas o para almacenamiento intermedio de energfa electrica que se ha generado por fuentes renovables de energfa. La fabricacion de grandes celdas plantea nuevos retos a la tecnologfa de fabricacion. La construccion de una celda acumuladora hecha de litio puede efectuarse en diferentes variantes tecnologicas.

Entre las celdas de litio difundidas mas ampliamente se distingue entre batenas de iones de litio y batenas de (iones)-litio-poftmero.

Las celdas de iones de litio se componen de laminas de electrodo, anodo y catodo, que se separan por el separador y se hospedan en una carcasa metalica ngida. Las capas activas que tienen las propiedades de un anodo y/o un catodo se depositan como capas delgadas sobre laminas metalicas generalmente cerradas y se presentan como productos semi-terminados para la estructura de la celda. Los electrodos mismos estan compuestos de una asociacion de partfculas activas a las cuales frecuentemente se adiciona carbon conductor para mejorar la conductividad. Las partfculas se mantienen juntas por medio de un aglutinante a base de plastico que puede estar comprendido, por ejemplo, de fluoruros de polivinilideno de diferente longitud de cadena con o sin copoftmero. Los aglutinantes hidrosolubles tambien se usan de manera creciente, tales como en mezclas de caucho de estireno- butadieno y carboximetilcelulosa. Materiales anodicos conocidos son, por ejemplo, grafito, carbon amorfo, silicio, titanato de litio o compuestos de estano. Como materiales catodicos se emplean particularmente oxido de litio cobalto, oxido de litio mquel cobalto aluminio, oxido de litio mquel cobalto manganeso, fosfato de litio manganeso, fosfato de litio hierro, fosfato de litio cobalto, fosfato de litio manganeso o pentoxido de litio vanadio. El especialista conoce otros materiales anodicos y catodicos. Los separadores son capas delgadas electronicamente aislantes, por ejemplo peftculas polimericas que se distinguen por una alta microporosidad y pueden presentar componentes ceramicos que mejoran la humectacion con el electrolito y la conductividad ionica en el separador. La conductividad ionica requerida en la celda se logra por adicion de una cantidad dosificada exactamente de un electrolito fluido a una pila de celdas o a una bobina, que se compone de lamina anodica, lamina catodica y un separador. El electrolito normalmente es una sal de litio (la llamada sal conductora), que se disuelve en un solvente organico o una mezcla de dos o mas solventes. Los solventes son preferiblemente carbonatos tales como carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo o carbonato de etil-metilo o tambien gamma-butirolactona. El especialista conoce una gran cantidad de otros solventes. Como sal conductora se emplean hexafluorofosfato de litio, perclorato de litio, tetra-fluoroborato de litio o bis(oxalato)borato de litio. Aqm tambien el especialista conoce otras sales de litio. El electrolito tiene que penetrar a traves del cuerpo entero de la batena. Esto se logra gracias a una microporosidad, que tambien debe poseer el separador, lograda durante la fabricacion de las peftculas de electrodo mediante gestion del procedimiento. En los microporos obtenidos de esta manera penetra el electrolito ftquido gracias a las fuerzas capilares. Para la funcionalidad de la celda de litio se requiere obligatoriamente una buena y uniforme distribucion del electrolito en toda la combinacion de laminas.

Las celdas de iones de litio-poftmero se construyen siguiendo el mismo concepto basico. Sin embargo, la carcasa no es una carcasa metalica ngida sino habitualmente una lamina metalica recubierta con plastico, tal como una lamina

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de aluminio laminada, la cual es denominada frecuentemente como una “lamina de bolsa”. Por lo tanto, el termino tecnologfa pouch (de bolso) o de coffee-bag (bolsa de cafe) tambien se usa para esta variante tecnologica.

Con el fin de fijar el electrolito ftquido en las celdas de poftmero usando carcasas de laminas, con frecuencia en la fabricacion de electrodos se usan aglutinantes que se gelifican completamente o hasta un cierto grado con los solventes del electrolito ftquido y de esta manera aglutinan el electrolito. En esta variante tecnologica tambien es esencial la distribucion homogenea del electrolito ftquido para la funcionalidad de la celda.

Las celdas se construyen como celdas prismaticas o como celdas cilmdricas. Las celdas prismaticas tienen una forma externa rectangular. Las celdas de bolsa tienen especialmente, por lo regular, una configuracion prismatica. La ventaja de las celdas prismaticas es que es posible una disipacion mejorada de calor puesto que la proporcion del volumen de celda a la superficie de celda es favorable para la disipacion de calor. Por esto las celdas particularmente grandes con alto contenido de energfa se disenan con frecuencia como celdas de bolsa prismaticas. En las celdas cilmdricas, las laminas de electrodos y de separador se presentan en configuracion bobinada.

La fabricacion de celdas en la tecnologfa pouch (bolsa) puede efectuarse por medio de la tecnologfa de pilas o de bobinas. En la tecnologfa de bobinas se envuelven las tres laminas (lamina de anodo, lamina de separador, lamina de catodo) en una longitud tal que se logre la capacidad objetivo de la celda. Por supuesto, debe tenerse cuidado de separar unas de otras la lamina externa de electrodo de una bobina interna y la lamina interna de electrodo de una bobina externa mediante un material no conductor.

En la tecnologfa de pilas se coloca un numero de hojas de lamina en la secuencia requerida una encima de otra hasta que se alcanza la capacidad objetivo. El requisito de separar las laminas de anodo y de catodo mediante un material no conductor por supuesto tambien aplica aquf Las laminas del anodo y las laminas del catodo que se separan por uno o mas separadores son soldadas a una placa de descarga o a otra placa de descarga o se unen de alguna otra manera para poder realizar la construccion de corriente electrica desde la celda que va a cerrarse hermeticamente. Estas pilas provistas con placas de descarga de corriente electrica, o similares, se envuelven en el siguiente procedimiento de fabricacion en una bolsa de lamina pouch (tambien denominada bolsa) y se impregna con el electrolito. El electrolito con frecuencia es un riesgo para la salud y es sensible a la humedad incluso en las mas pequenas trazas. Los solventes empleados normalmente tienen con frecuencia una alta presion de vapor. La lamina de bolsa se distingue por el hecho de que, primero, tiene que ser inerte frente a sales corrosivas y, segundo, inerte a solventes organicos agresivos y puede soldarse por medio de un procedimiento de sellado termico. El sellado hermetico de las bolsas pouch en la fabricacion de batenas plantea un reto importante para las tecnicas procedimentales ya que las laminas de bolsa usadas normalmente son propensas a abollarse y a romperse, las capas plasticas que inhiben la corrosion son propensas a danos y los bordes cortados de las peftculas quedan desprotegidos frente a la corrosion. No obstante, los productos comerciales que satisfacen estas exigencias se encuentran disponibles comercialmente.

Con los actuales procedimientos de fabricacion, el cuerpo de la celda junto con las placas de descarga de corriente electrica normalmente se encuentra dispuesto entre el empaque de la lamina de bolsa y se prepara para llenado de electrolito mediante un sello por tres lados. El ultimo lado se cierra despues de envasar el electrolito por medio de otro paso de sellamiento.

Este procedimiento presenta una serie de problemas resueltos de manera insuficiente, principalmente durante el paso del llenado de las bolsas pouch con electrolitos, por lo cual pueden afectarse de manera negativa y desventajosa el desempeno, la durabilidad y la seguridad de las batenas.

Los problemas con la introduccion del electrolito ftquido se describen, por ejemplo, en el documento DE 10 2009 057 155 A1. En este caso pueden formarse remanentes o gotas que causan contaminacion no deseada de la superficie de la celda con ftquido electrolftico. A manera de ejemplo pueden generarse compuestos corrosivos en presencia de aire o de humedad sobre las superficies parcialmente metalicas de la celda. Esto afecta la durabilidad de la celda, tanto en terminos de robustez de ciclo como tambien en terminos de vida calendario. Por esto, una contaminacion de este tipo tiene que suprimirse. En el caso de las celdas pouch, tiene que impedirse ademas el contacto del ftquido electrolftico con las areas del sello que va a hacerse posteriormente en el envoltorio externo, por lo regular en una bolsa de lamina como la ya descrita antes, puesto que de otra manera no puede garantizarse un sellado seguro y duradero. No es suficiente limpiar y lavar el ftquido electrolftico ya que el ftquido electrolftico, debido a los efectos capilares, por lo regular puede haber penetrado en areas inalcanzables del componente contaminante.

El documento WO 03/005464 A2 describe un dispositivo industrial que hace accesible la celda ya cerrada por tres lados para un llenado por medio de una boquilla de llenado. En tal caso el llenado con contaminacion reducida es descrito por medio de una dosificacion forzada de electrolito que se efectua por medio de una bomba de suministro. El dispositivo de llenado comprende un medio para retener electrolito y para succionar el exceso de gotas.

El documento DE10 2009 057155 A1 trata del desarrollo ulterior de esta tecnologfa. Lo esencial en esta solicitud es que el tubo de llenado para dosificar electrolito esta rodeado axialmente por un tubo envoltorio ajustable. De esta manera debe reducirse, aun mas, una contaminacion del ambiente de la celda durante la dosificacion del electrolito.

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Las batenas modernas generalmente se producen con laminas metalicas cerradas que sirven como sustrato de lamina del electrodo y se configuran en un formato grande (dan lugar a celdas altamente capacitivas), puesto que esto beneficia el diseno y la integracion de celdas para la aplicacion respectiva. No obstante, tiene que asegurarse que durante el llenado de una celda el electrolito penetre rapidamente y de manera confiable a la pila de laminas de electrodo y se mezcle completamente con la misma y la moje. El electrolito en este caso tiene que penetrar a los poros de las capas para lo cual, cuando se emplean laminas cerradas de descarga de corriente electrica, preferiblemente por lo regular por razones de costes, puede usarse ventajosamente solo una pequena seccion transversal de penetracion y una distancia larga de difusion que debe superarse, vease figura 3. Ademas, el gas presente en los poros (por lo regular un gas protector) tiene que desplazarse. Aunque la penetracion de electrolito a las capas es favorecida por fuerzas capilares, este desplazamiento es poco eficiente si el electrolito puede difundir solo a traves de una pequena seccion transversal de penetracion al cuerpo de la celda y ademas el separador tambien esta estrechamente unido a las laminas de electrodo (por ejemplo por medio de la laminacion de los componentes organicos de las capas).

Las dificultades que se presentan en este caso han conducido al desarrollo de los llamados procedimientos de llenado de electrolito al vado, los cuales son todos de un diseno basico tecnico similar. Para esto, en una atmosfera separada (por ejemplo un ambiente de caja de guantes) se colocan una o mas celdas parcialmente cerradas, por ejemplo por tres lados, bajo una atmosfera de gas protector en una camara evacuada y se inyecta fluido electrolftico al borde superior de la celda (cabeza) por medio de un dispositivo de envasado tal como se muestra en los documentos WO 03/005464 A2 o DE 10 2009 057155 A1. O bien el electrolito es infectado directamente a un vado que habfa sido establecido previamente en la camara, o bien el electrolito es bombeado a la celda a presion ambiental y la camara es evacuada a continuacion para retirar el volumen de gas presente en los poros de las capas, y de esta manera favorecer la penetracion de las capas con el electrolito ya que de esta manera las fuerzas capilares pueden actuar de manera efectiva. Dado el caso, se repiten varias veces los pasos de inyectar el electrolito y de evacuar despues de liberar vado. A continuacion se produce un vado y la celda se cierra en la postura de la cabeza por medio de un procedimiento de sellamiento en caliente, luego se interrumpe el vado y la celda se retira de la estacion de llenado. Un componente complementario de una estacion de llenado de este tipo puede ser un dispositivo de pre-formado que aplica un potencial a la celda antes del paso final de sellado en la postura de cabeza. Esto tiene la ventaja de que, dado el caso, se lleguen prematuramente a una formacion de burbujas de gas que se forman por primera vez por la influencia del potencial; esta formacion ocurre en la celda en algunas constelaciones por reaccion del electrolito con impurezas o con una superficie de un electrodo. Las medidas para retirar las burbujas de gas pueden efectuarse, por lo tanto, antes de sellar finalmente de la celda.

Por la volatilidad de los solventes organicos que constituyen el principal componente del fluido electrolftico surgen problemas con esta tecnologfa. Al inyectar electrolito al vado o durante la evacuacion de la celda (parcialmente) llena, se evapora una porcion significativa de los componentes volatiles del electrolito y, por lo tanto, contamina toda la superficie de la camara. Esto es un problema particular para componentes electronicos sensibles que van a someterse a un pre-formado opcional, para ventanas de visualizacion, y para la estacion de sellado integrado. Todas las partes que entran en contacto con el electrolito tienen que mantenerse, por lo tanto, en una atmosfera de gas inerte, lo que causa que todo el diseno sea costoso y complejo de mantener. Los muchos componentes y el diseno de sistema necesario de la planta de acuerdo con las grnas ATEX (Atmosphere Explosive) incrementan adicionalmente los costes de fabricacion en este procedimiento.

Otra desventaja es que la composicion del electrolito cambia debido a la evaporacion de componentes individuales volatiles del electrolito y una rapida reduccion de la presion aplicada en este procedimiento causa ademas que el electrolito se espume, lo que conduce a la contaminacion antes mencionada del ambiente con sales corrosivas de electrolito, lo cual debe impedirse sin falta. Adicionalmente se reduce la presion final que puede lograrse normalmente en caso del llenado al vado, realizado de manera abierta, alrededor de la presion de evaporacion del electrolito de modo que el soporte deseado de la fuerza capilar durante la penetracion de los cuerpos de celda no puede llegar a ser valido completamente.

Ademas del llenado al vado, han sido descritas otras variantes que facilitan la distribucion del electrolito en el cuerpo de la batena. Una posibilidad es el uso de conductores de corriente que tienen aberturas. El uso de metal extendido se describe en el documento EP 1 570 113 B1. El uso de metales extendidos es, no obstante, costoso, su fabricacion es cara y no permite un recubrimiento directo de la masa del electrodo sobre el conductor de corriente. Pasos adicionales del procedimiento, tales como la re-laminacion de la lamina de electrodo depositada sobre la lamina soporte en el metal extendido son complejos.

Del documento EP 1 396 037 A2 se conoce un procedimiento de llenado para una bolsa de laminas de una batena, en el cual la bolsa de lamina es primero soldada una vez de tal modo que la batena se encuentre en una primera cartera inferior y esta esta unida por medio de una abertura con una segunda cartera superior provista para absorber burbujas de gas, la cual a su vez posee un acceso para el llenado con electrolito con ayuda de un elemento dosificador que puede retirarse. La bolsa puede estar rodeada por una camara al vado en forma de un cuerpo de soporte para crear vado alrededor de la bolsa de lamina mientras se introduce el fluido electrolftico. Despues de la operacion de llenado se retira el elemento dosificador y despues se sella la bolsa de la lamina.

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El documento EP 1 708 295 A2 tambien describe un procedimiento de llenado para una bolsa de este tipo. De manera similar al procedimiento descrito en el documento EP 1 396 037 A2, la bolsa se divide en dos compartimientos. El vado puede aplicarse para facilitar el procedimiento de llenado; sin embargo, este no se efectua por medio de una camara de vado que rodea la bolsa.

Ademas de un procedimiento de llenado en el cual se rasga la bolsa que contiene electrolito, situada dentro de una bolsa de lamina ya citada que contiene la batena o el acumulador, el documento EP 1 045 463 A1 divulga un llenado por medio de un tubo de llenado conectado por medio de una valvula de tres dfas con un reservorio de electrolito y una bomba de vado. Despues de evacuar, el electrolito se llena y el tubo se sella a continuacion. Despues la batena opera en ciclos; las burbujas de gas generadas eventualmente se eliminan abriendo y/o retirando el tubo una vez mas; despues de haber eliminado las burbujas de gas, el tubo se cierra nuevamente mediante soldadura y la pieza de conexion del tubo se dobla sobre la celda de batena empacada.

El procedimiento de llenado de una celda electroqmmica con electrolito, el cual se divulga en el documento DE 199 11 800 C1, usa una boquilla de llenado en la bolsa de lamina en la cual se introduce en una canula con el fin de proporcionar la solucion de electrolito al interior de la bolsa de la lamina. Despues de llenar, la canula se retira a una altura directamente por encima de la boquilla de llenado y esta se sella; por ejemplo, se suelda.

En el documento EP 2 393 146 A1 se describe una batena del tipo bolsa que puede volver a usarse varias veces porque puede volver a llenarse con electrolito o el electrolito puede reemplazarse. Para esto, contiene en un lado en el cual no se encuentran los contactos para los electrodos una abertura de llenado que es sellable de modo reversible con un tapon. Para vaciar o para llenar se retira el tapon y la abertura de llenado se conecta por medio de una pieza de coleccion con un recipiente que contiene la solucion de electrolito. Dependiendo de si debe vaciarse o llenarse, la presion en el recipiente es mas alta o mas baja que en la bolsa de la batena.

El procedimiento de llenado del documento US 6,371,996 B1 se efectua en una camara de vado. Para la operacion de llenado, un lado entero de la bolsa de la lamina se mantiene abierto; el llenado se efectua en un dispositivo de sujecion. La cantidad del electrolito se mide con una bomba de medicion y se inyecta por medio de una boquilla a la bolsa de la lamina.

Otro procedimiento propone suministrar electrolito con una pequena cantidad de un agente humectante el cual es principalmente surfactante de fluor. Una descripcion de este planteamiento se encuentra en el documento DE 10 2010 020 992 A1. La desventaja de este procedimiento consiste en que este aditivo puede tener efectos negativos en los procedimientos electroqmmicos en la celda, lo cual puede conducir a una vida de servicio reducida o formacion de gas en condiciones de operacion.

Otra posibilidad consiste en proporcionar un recubrimiento a las laminas que faciliten la accion capilar. Esto puede realizarse, por ejemplo, usando separadores recubiertos con ceramica tal como se describe en el documento DE 10 208 277 A1. Sin embargo, el efecto es limitado y ademas incrementa los costes para producir el separador.

Es objetivo de la presente invencion evitar las desventajas antes mencionadas de la tecnica anterior y proporcionar un llenado de electrolito al vado, libre de contaminacion, reproducible, economico, confiable, de dispositivos de almacenamiento de energfa electroqmmica tales como batenas, acumuladores y super-condensadores (“supercaps”) del tipo de celda-bolsa de forma flexible, que sea adecuado para cierto tipo de electrolitos lfquidos (es decir incluso muy corrosivos y/o reactivos) y que pueda realizarse sin modificaciones adicionales a los dispositivos tales como tubos especiales o disenos de boquillas, o modificaciones al material tales como recubrimientos o aditivos al electrolito.

El objetivo se logra mediante un procedimiento para llenar una bolsa de lamina de batena o acumulador con un lfquido y para sellar dicha bolsa, el cual comprende los pasos de:

(a) suministrar una bolsa flexible de lamina en el interior de la cual se acomodan los componentes solidos de la batena o del acumulador, en cuyo caso la bolsa de lamina se cierra hermeticamente con excepcion de un acceso sellable que es accesible para el fluido.

(b) introducir la bolsa de lamina a una camara sellable, hermetica a los gases, y sellar la camara de modo hermetico a los gases,

(c) despues del paso (b) generar un vado en la bolsa de lamina,

(d) conectar de manera hermetica el acceso del lfquido en la bolsa de lamina con un recipiente reservorio del lfquido a traves de un conducto de conexion,

(e) despues del paso (d) llenar completamente el espacio interior de la bolsa con lfquido mediante el conducto de conexion y

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(f) sellar hermeticamente la bolsa de lamina poniendo una cobertura, en cuyo caso

(i) o bien la costura se coloca de tal manera que el acceso del lfquido conectado con el conducto de conexion se separa del espacio interno de la bolsa de lamina y el conducto de conexion se retiran luego del acceso del lfquido,

(ii) o bien la costura se extiende por el conducto de conexion, y

(g) separar los componentes de la lamina y/o del conducto de conexion que estan situados fuera de la costura. Preferiblemente siguen los pasos (c) a (e) uno despues de otro en la secuencia indicada.

En el paso (d) preferiblemente se trata de la union hermetica del acceso del lfquido en la bolsa de lamina con el conducto de conexion que conduce al recipiente reservorio de lfquido.

En el paso (f) se trata preferiblemente del sellado hermetico de la bolsa de lamina colocando una costura que separa el acceso del lfquido del espacio interno de la bolsa de lamina, seguidos de los dos pasos (g) separacion de la parte de lamina que se encuentra por fuera de la costura y (h) desprender el conducto del acceso del lfquido en cualquier secuencia.

Ambas formas preferidas de realizacion, mencionadas de ultimo, se implementan mas preferiblemente de manera acumulativa, de manera particularmente preferida en combinacion con la secuencia indicada como preferida de los pasos (c) a (e).

La invencion es adecuada principalmente para batenas, acumuladores y supercaps en tecnologfa de litio que tienen que proveerse de lfquido electrolttico.

La bolsa de lamina puede situarse en la camara sellable de manera hermetica para los gases antes o despues de conectar su acceso del lfquido con el conducto que conduce al recipiente reservorio de lfquido.

Todas las formas de realizacion definidas en las reivindicaciones dependientes adjuntas pueden combinarse preferiblemente con las realizaciones preferidas previamente mencionadas.

Por lo regular, el o los catodos y el o los anodos en la bolsa de lamina suministrada se conectan con un conductor que es conducido de tal manera a traves de una costura pre-soldada de dicha bolsa de lamina de modo que el o los catodos y el o los anodos son capaces de contactarse electricamente desde el exterior.

En las figuras adjuntadas a la solicitud:

la figura 1 muestra la estructura esquematica de una camara en la cual se llena y se sella la bolsa de lamina segun la variante (i) en el paso (f) del procedimiento. Con K1 se designa la camara sellable de manera hermetica para los gases; con K2 todo el interior de la celda antes de sellar la bolsa y con K3 el compartimiento restante despues de efectuar el llenado y el sellado. En esta forma de realizacion el sellado se efectua dentro de la camara K1;

la figura 2 muestra una forma de realizacion alternativa de la variante (i) con una estacion de sellado que se encuentra por fuera de la camara para separar el compartimiento K1 del compartimiento K3;

la figura 3 muestra esquematicamente un llenado de electrolito al vacfo con subsiguiente pre-formacion y doble sellado.

la figura 4 muestra una bolsa de celda pouch preparada con una costura de tres lados que incluye el cuerpo de la celda depositado. La cuarta costura de sello se efectua de acuerdo con la invencion por medio del paso procedimental (f) y debido a las circunstancias de este procedimiento (el conducto en el acceso del lfquido con frecuencia llega por medio de esta hacia el interior; ademas, debe ser posible un sellado exterior previo tal como se describe mas detalladamente a continuacion) se encuentra casi siempre no completamente en el borde externo de la bolsa;

en la figura 5 se muestran esquematicamente los pasos basicos del procedimiento de fabricacion de acumuladores de litio-polfmero en realizacion de las celdas pouch; la presente invencion se refiere a una configuracion espedfica solamente de los ultimos dos pasos;

en la figura 6 son visibles las vfas de penetracion para electrolitos durante el llenado de acumuladores de celdas pouch. Se reconoce que solamente un corte transversal relativamente pequeno de penetracion se encuentra disponible, por lo cual los electrolitos tienen que recorrer y/o superar una larga distancia de difusion;

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la figura 7 muestra una lamina perforada de electrodo (a la derecha: no recubierta, a la izquierda: recubierta) y con una zona de borde no recubierta (arriba), que se proporciona para una forma espedfica de realizacion de la invencion;

la figura 8 es una estructura esquematica de una camara en la cual la bolsa de lamina se llena y se sella de acuerdo con la variante (ii) del paso (f) de la invencion. Con K1 se designa la camara sellable hermetica a los gases y con K3 el compartimiento restante despues de llenar y sellar. El sellado se efectua en esta forma de realizacion en la zona del adaptador que tiene una configuracion extendida dentro de la camara K1; al prescindir de un adaptador, lugar de este la costura de sellado puede colocarse en el mismo conducto de conexion.

La invencion se explicara mas detalladamente con referencia a las figuras, ante todo a la figura 1 y a la figura 8, en cuyo caso se hace referencia exclusivamente para un mejor entendimiento pero de ninguna manera como una limitacion a las caractensticas concretas de estas figuras.

La invencion se basa en el concepto de una separacion ffsica estricta del ambiente de la celda que va a llenarse (es decir, del acumulador de litio situado en la bolsa) que debe ser hermetica a los gases y, por ejemplo, puede configurarse como caja de guantes 21 (camara cerrada con acceso de guantes) y la bolsa de lamina 6 que contiene el mismo cuerpo de celda 8 (acumulador de litio). De esta manera se proporcionan dos compartimientos K1 y K2 (figuras 1 y 2) que son discretos, de preferencia capaces de regular su presion por separado. Esta estructura tiene una conexion fija entre el reservorio de la fuente de fluido y el interior de la celda por medio de un conducto de conexion, tambien llamado conducto (de acceso) del electrolito, de una manera tal que el interior de la celda junto con el conducto representa una camara discreta. Ambos compartimientos K1 y K2 se encuentran aislados hermeticamente uno de otro y pueden evacuarse por separado uno de otro y, opcionalmente, purgarse con gas protector.

Para el procedimiento de la invencion se requiere que la bolsa de lamina presente un acceso del lfquido, capaz de sellarse, para la conexion a un conducto para introducir el electrolito lfquido. Este puede estar dispuesto, por ejemplo, en una de las costuras, principalmente la costura (sello) de la cabeza cuando, por ejemplo, la bolsa de lamina debe llenarse erguida.

En este caso, en el ejemplo de realizacion de la figura 1, un adaptador hermetico al vado se sella de esta manera de modo hermetico al vado en una realizacion 11 adaptable; por ejemplo, se suelda una costura y preferiblemente la costura de sello de cabeza 12 del empaque de lamina-pouch (“primera forma de realizacion”). Como adaptador puede emplearse un sistema de conexion cualquiera, preferiblemente normalizado, el cual puede componerse preferiblemente del adaptador mismo en combinacion con una pieza de insercion conectable con una manguera o formada integralmente con esta, o puede comprender estas piezas. Un ejemplo de esto es el sistema comercial “Luer-Lock”, en el cual el sellamiento se garantiza mediante una construccion de forma conica. En una segunda forma de realizacion del adaptador, este puede tener una forma oblonga, por ejemplo con un diametro uniforme que se extiende por una costura de sello adecuada del empaque de lamina de pouch, o puede ser un anillo plastico, en cuyo caso el adaptador se configura de tal manera que puede alojar una manguera plastica de manera hermetica. En esta forma de realizacion el adaptador tambien se suelda por lo regular en una costura de sello de la bolsa de lamina. En una tercera forma de realizacion no se emplea un adaptador separado; mas bien, el extremo de una manguera se suelda en la parte abierta de una costura sellada de la bolsa de lamina. El acceso del lfquido tambien puede realizarse, no obstante, de otra manera, por ejemplo pegando un tabique a la lamina pouch, el cual puede usarse junto con una canula. En otra variante se conduce una canula delgada a traves de la parte abierta de la bolsa y se comprime. Por medio de dos mordazas de sujecion provistas con material elastico de modo que se asegura la separacion hermetica a los gases del interior de la celda de la atmosfera ambiental.

El montaje del acceso del lfquido puede efectuarse antes o despues de un paso opcional de secado del cuerpo de celda en el contexto del flujo procedimental total, tal como se muestra en terminos muy generales en la figura 5. El procedimiento de llenado mismo puede realizarse en una atmosfera normal. El sitio del acceso del lfquido es importante ya que en un paso posterior de acuerdo con la variante (f) (i) de la invencion, el area K2 (figuras 1 y 2), en la cual se encuentra montado el adaptador 12, tiene que separarse por medio de un sello del resto del cuerpo de la celda K3, pero al menos en todos los casos el nivel del lfquido electrolttico puede no subir hasta la altura de el acceso del lfquido. Cuando el lfquido se envasa en una posicion vertical, el acceso del lfquido se localiza preferiblemente en la parte de arriba o en una zona lateral superior de la bolsa, principalmente en una costura localizada al lado de este montaje que, como ya se menciono antes, puede ser la costura de cabeza.

La camara 21 hermetica a gases, preferiblemente evacuable, se prepara para alojar en posicion vertical, dado el caso tambien horizontal, la bolsa (el “cuerpo de celda pouch”) provista con las celdas de acumulador.

En la bolsa de lamina 6 se genera un vado antes de efectuar el llenado con lfquido. Esto puede efectuarse mediante una evacuacion de la camara 21, siempre que los compartimientos K1 y K2 (figuras 1 y 2) no esten todavfa separados por la conexion del envase reservorio del lfquido con el espacio interno de la bolsa mediante el conducto de conexion y/o de electrolito 14, por ejemplo por la insercion de este conducto en el acceso del lfquido 12, o de otra manera descrita a continuacion. Se prefiere suspender luego el vado en la bolsa de laminas 6 primero una vez

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introduciendo gas protector (de preferencia un gas inerte seco como nitrogeno o argon) y, dado el caso, incluso se repite varias veces la evacuacion y el vado se suspende a su vez con gas protector con el fin de garantizar un intercambio completo del volumen del gas en la celda por gas inerte seco y lograr un efecto de secado. Para esto puede servir una conexion (conducto) 19 el cual conduce a un vado, preferiblemente mediante una aplicacion 20 resistente al vado a traves de la pared de la camara 21, preferiblemente una bomba de vado de presion regulable.

La camara 21 misma esta equipada preferiblemente con dos aplicaciones 4, 5 resistentes al vado, una de las cuales (4) se proporciona para abastecer el dispositivo con celtas que van a llenarse y la otra de las cuales (5) se proporciona para descargar las celulas despues de la operacion de llenado y, dado el caso, de sellado. Dentro de la camara se encuentra disponible dicho conducto de electrolito 14, el cual puede estar conectado o conectarse de manera hermetica a ftquidos, preferiblemente tambien hermetica a gases, con el acceso del ftquido en la bolsa de lamina; por ejemplo, puede estar unido o unirse a esta; y puede estar unido o unirse por medio de la coleccion 17 con un recipiente reservorio o un recipiente dosificador para el ftquido electrolftico. Este conducto de electrolito es por lo regular en la primera y en la segunda forma de realizacion del adaptador una manguera con dimensiones que hacen posible la insercion de modo hermetico en el adaptador o en el componente de insercion del adaptador; esta manguera ya esta conectada por medio de la conexion 17 con el recipiente reservorio. En la tercera forma de realizacion, el conducto de electrolito mismo, por lo regular en forma de una manguera plastica, se suelda previamente en una costura de sello del empaque de la lamina; en esta forma de realizacion y es que se conecta a continuacion al recipiente reservorio para el ftquido electrolftico. Despues de efectuar el llenado y de realizar preferiblemente el sellado de una valvula de aislamiento 13 presente opcionalmente para la separacion del compartimiento K2 (figuras 1 y 2), el interior de este conducto forma un cuarto compartimiento K4. El recipiente reservorio (no mostrado en la figura 1) puede encontrarse dentro o fuera de la camara; por razones de hermeticidad de la camara 21, es favorable si se encuentra dispuesto dentro. Para la tercera forma de realizacion una disposicion en el interior de la camara tampoco es obligatoria, pero es la regla porque solamente en ese caso puede efectuarse una conexion simple del conducto de electrolito soldado con el recipiente reservorio; si por lo contrario, el recipiente reservorio se encuentra por fuera de la camara de vado, esta debe “ensartarse” hacia afuera a traves de una compuerta con el fin de efectuar la anexion. Cuando el recipiente reservorio se encuentra, no obstante, por fuera de la camara 21, en cada caso este es accesible por medio de una aplicacion 15 resistente al vado, por ejemplo la mencionada compuerta, a traves de la cual se extiende hacia afuera el conducto de electrolito 14.

En una forma de realizacion preferida de la invencion, la conexion con el recipiente reservorio puede cerrarse/separarse y, adicionalmente, el conducto de electrolito 14 se encuentra igualmente en conexion (numero de referencia 18) separable con una fuente de vado. Esto se logra, por ejemplo, con ayuda de una valvula de tres dfas que tiene una perforacion L 16. En esta forma de realizacion en la cual la conexion entre el conducto 14 y el acceso 11, 12 debe configurarse de modo hermetico a gases, preferiblemente al menos en cierta medida, el vado en la bolsa de lamina puede generarse conectando el acceso sellable en la bolsa de lamina con el conducto mencionado y abriendo el conducto a la fuente de vado, despues de lo cual el conducto a la fuente de vado se cierra y se conecta con el reservorio del ftquido con el fin de llenar el espacio interno de la bolsa con ftquido. Si el conducto mencionado se encuentra en contacto sellable ademas con una fuente de gas protector, de esta manera puede evacuarse y purgarse con gas protector en forma alterna, tal como se ha descrito previamente. Esta purga con gas inerte puede realizarse, por ejemplo, mediante una valvula adicional de tres dfas posicionada en el conducto de vado.

La presion en la camara 21 separable de manera hermetica a gases puede ajustarse adecuadamente antes de los pasos anteriores. Principalmente puede aplicarse un vado. Este puede ajustarse ya sea con ayuda del conducto 14 de vado y mas tarde de ftquido, en tanto este conducto aun no haya sido insertado en el acceso a la bolsa de lamina. De manera alternativa, la camara 21 puede encontrarse en conexion con un dispositivo de vado por separado tal como se ha descrito antes o puede evacuarse a traves del mismo. Una ventaja particular de la estructura mencionada de ultimo es que evacuando simultaneamente la camara y la bolsa o evacuando la camara 21 antes de aplicar el vado en la bolsa, puede generarse una presion final muy baja en la bolsa de lamina, puesto que las fugas presentes, dado el caso, en la zona de acceso en la bolsa de la amina (por ejemplo del adaptador) se someten solamente a pequenas diferencias relativas de presion. Ademas, es favorable un conducto de vado separado para la camara 21 cuando el conducto de electrolito ftquido presenta solamente un diametro interno pequeno de manguera porque en este caso la reduccion de presion se efectua mas rapidamente en el caso de reduccion de presion ambiental de soporte, lo cual tiene grandes ventajas para los tiempos de ciclo.

De acuerdo con las preparaciones ya descritas, en particular la reduccion de la presion interna dentro de la celda (condiciones de presion en K2 (figuras 1 y 2)) y dado el caso despues de la reduccion simultanea de la presion ambiental, es decir la presion en la camara circundante (condiciones de presion en K1), inicia el llenado de electrolito. Para este proposito se cierra la conexion (18 o 19) de vado usada para evacuar el interior de la celda y se abre (16) la conexion entre el conducto de electrolito ftquido y un recipiente reservorio de electrolito. Debido al vado en la bolsa de lamina, el electrolito entra “voluntariamente” a los poros evacuados del electrodo y las laminas electroftticas del cuerpo 8 de la batena o del acumulador. En caso de necesidad, la presion en la camara circundante 21 (K1) puede reducirse ligeramente (por ejemplo entre 100 mbar y 800 mbar) con el fin de favorecer un acceso rapido de electrolito al interior de la celda. El ajuste sensible de la presion en el compartimiento K1 asegura un

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acceso rapido de electrolito dependiendo del sistema de electrolito empleado, pero no llega a una evaporacion no deseada de los componentes del solvente.

Debido al diseno de celda pouch flexible en su forma de los elementos electronicos de almacenamiento, un cambio relativo de presion entre los compartimientos individuales tiene influencia en la situacion de presion respectivamente en el otro compartimiento. Mediante las condiciones de presion en el compartimiento K1, la velocidad de penetracion del electrolito al interior de la celda puede ajustarse y la dosificacion puede efectuarse sin una conduccion formada, por ejemplo una bomba de electrolito propensa a mantenimiento y reparacion.

En una forma de realizacion preferida, el electrolito se dosifica desde un recipiente reservorio a un recipiente amortiguador (por ejemplo mediante escala volumetrica o mediante un instrumento de medicion de caudal). El recipiente amortiguador se caracteriza, por ejemplo, porque se vada por del consumo del electrolito de tal manera que el volumen muerto en el conducto de electrolito se llena al final del llenado con gas inerte el cual cubierto el recipiente amortiguador. La conexion con el recipiente amortiguador se cierra preferiblemente de manera exacta en el momento en que el menisco del nivel de electrolito llega al acceso sellable en la bolsa de lamina.

Despues de llenar la bolsa con la cantidad de electrolito preferiblemente dosificada, dicha bolsa se cierra aplicando una costura de sellado 10, similares, que esta configurada geometricamente de tal manera que el acceso para el lfquido se separa del interior de la bolsa de lamina (variante (i) en el paso (f)) o de tal manera que se cierra el mismo conducto de electrolito (variante (ii) en el paso (f)). De esta manera, el compartimiento K3 se separa del compartimiento K2 (figuras 1 y 2). Esto puede realizarse, por ejemplo, suministrando una estacion de sellado 9 en el interior de la camara 21 o afuera de la camara (por ejemplo en otra camara 23, preferiblemente protegida con gas protector (compartimiento K5) que es accesible desde la camara 21 desde una aplicacion 24 preferiblemente resistente al vado y puede presentar una conduccion y/o suministro de gas protector a un dispositivo de purificacion de gas 25 asf como tambien a la succion y/o al suministro al medio de purificacion de gas 26, vease figura 2). En este ultimo caso, el conducto del electrolito puede configurarse de manera tan larga y flexible que sea capaz de permanecer incluso durante la eliminacion de la bolsa de lamina del sitio de llenado, en el acceso sellable, vease numero de referencia 22 en la figura 2. Cuando al sellar, el mismo conducto de electrolito se cierra, esto puede efectuarse de maneras diferentes de acuerdo con la configuracion: si el acceso del lfquido de la bolsa de lamina presenta un adaptador al cual se ha introducido de manera hermetica una manguera, la costura de sellado puede aplicarse ya sea al nivel de la costura del empaque de lamina de tal manera que una costura de sellado continua se extienda a continuacion por la longitud del empaque, o puede colocarse por fuera mas alla y por lo tanto por fuera de la bolsa de lamina, tal como se muestra en la figura 8. En este caso este adaptador se destruye para que en esta forma de realizacion dicho adaptador sea preferiblemente plastico sellable producido de manera economica, o uno similar.

Algo similar se aplica para el caso en que no este presente un adaptador y la manguera se haya soldado a la costura de sellado del empaque de lamina. En este caso, despues del sellado la conexion entre la manguera y el recipiente reservorio para lfquido se separa nuevamente en un punto de tiempo adecuado.

Despues de colocar la costura de sellado o similares, se proporciona un elemento de almacenamiento electroqmmico, por ejemplo un acumulador, completamente envuelto en una bolsa de lamina. Dicho elemento puede terminarse mediante separacion de la parte de lamina que se encuentra por fuera de la costura y/o de las partes del adaptador y/o de la manguera, que se encuentra por fuera de la costura. Si la lamina de sellado ha separado el acceso para el lfquido del espacio interior de la bolsa de lamina, el conducto conectado se retira del componente separado o que va a separarse de modo que el conducto de electrolito lfquido se encuentra nuevamente disponible en toda su longitud para otros procedimientos de llenado. Un adaptador opcionalmente presente, que no sea destruido por el sellado, tambien puede reusarse. Si la costura de sellado ha pasado por el adaptador o por la manguera usada como conducto de electrolito, pero no ha separado un compartimiento interno de la bolsa de la lamina, este puede separarse, por ejemplo cortarse, por encima de la costura de sellado. La separacion de dichas partes que se encuentran por fuera de la costura puede posponerse hasta mas tarde en los casos, que son frecuentes, en los cuales, tal como se describe mas adelante, la celda entra en un sitio y luego se sella nuevamente. Despues de este ultimo paso de sellado, la lamina localizada por fuera de la costura generada de esta manera se separa de la bolsa de la lamina; sin embargo es posible, aunque no necesariamente, realizar este paso de separacion aparte del paso ya expuesto. Las partes superfluas o que interfieren pueden mas bien separarse de la bolsa de la lamina y, dado el caso, del adaptador o las partes del mismo, o una parte sobresaliente puede separarse del conducto de electrolito luego en un unico paso.

La invencion antes mencionada da lugar a un cuerpo de celda que se moja y se penetra ventajosamente por el electrolito puesto que el procedimiento de la invencion hace posible una presion final muy baja alcanzable. Se excluye una contaminacion del ambiente de la celda y una evaporacion del solvente contenido en el electrolito por el principio de llenado con compartimientos discretos. Ademas, todo el acumulador se deduce completamente libre de gas a partir de este procedimiento y de esta manera garantiza una alta cohesion mecanica de las capas y propiedades electroqmmicas ventajosas en la formacion del acumulador que por lo regular sigue.

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El procedimiento descrito antes puede efectuarse en celdas / bolsas de lamina individuales. En una forma de realizacion preferida se llenan varias celdas/bolsas de lamina en paralelo, en una y la misma camara, en cuyo caso para cada una de estas celdas/bolsas de lamina debe proporcionarse un conducto del lfquido separado. En otra forma de realizacion espedfica, las celdas/laminas se llenan continuamente y despues del llenado se transportan automaticamente una estacion de sellado, y despues de separar las partes externas tras esta estacion de sellado, los conductos del lfquido se retraen, dado el caso, de manera automatica de vuelta a la primera camara.

Tal como se ha descrito antes, el o los anodos y el o los catodos de las pilas de batena y/o del acumulador son electricamente contactables por medio de conductores que se extienden por el empaque de lamina. En la mayona de los casos, dichos conductores de descarga se muestran en las figuras con su polaridad respectiva (+ o -). Dichos conductores son habitualmente placas metalicas delgadas que se sueldan a los colectores de corriente sobre los electrodos o se encuentran conectados a los mismos de otra manera, o se forman conjuntamente como una parte integral. Las placas colectoras de corriente tambien pueden disenarse de tal modo que para el proposito de hacer contacto se extienden a traves de la costura o de la pared del empaque de lamina de bolsa. En una forma espedfica de realizacion de la invencion, los acumuladores ahora ensamblados y terminados se preforman con la ayuda de dichos conductores antes de, o despues de la separacion de las partes de lamina que se encuentran afuera de la costura de sellado recien colocada. Para este fin, los conductores se contactan mediante un dispositivo para preformacion 7 (figuras 1 y 2) y se les aplica un potencial de tal manera que la celda cargue y se descargue una o incluso varias veces. En este primer ciclo de carga y descarga o en estos primeros ciclos de carga y descarga se presentan reacciones del electrolito con la superficie del electrodo, el cual en este caso recibe una capa de pasivacion. En este caso tambien puede llegarse, dado el caso, a una formacion de gas. Cuando las celdas siempre estan todavfa o nuevamente erguidas, las burbujas de gas suben a la parte superior. Por lo tanto, de una manera preferible despues preformar se aplica una costura de sellado y, mas precisamente, debajo de la costura superior de sellado y con una cierta distancia de esta de modo que no queden burbujas de gas en la bolsa de lamina del acumulador despues de sellar. Esta forma de realizacion se expone en la figura 3. En la misma se reconoce una camara 39 capaz de evacuarse con una conexion 27 a una bomba de vado y a un suministro de gas protector en el cual se encuentra un cuerpo de celda (pila de acumulador) 31 dentro de una lamina pouch parcialmente cerrada con costuras de sellado 32. De acuerdo con esta figura, el llenado no se efectua segun la invencion sino por un medio de llenado 28 de tipo jeringa que tiene un conducto de electrolito 29 y una aplicacion resistente a la presion a traves de la pared de la camara y una valvula de cierre 30. Para la forma realizada aqrn descrita de lentes son de importancia las placas 33 conductoras del anodo y del catodo. Estas son contactadas a traves del dispositivo de pre-formacion 404. Despues de la preformacion, se coloca una segunda costura de sellado 36 debajo de la primera costura de sellado 38 para separar las burbujas de gas potencialmente resultantes, y la lamina pouch se separa entre los dos costuras de sellado, 38 y 36. Tal como se ha explicado antes, este paso puede comprender la separacion de la lamina y/o los conductos de conexion que se encuentran por fuera de la primera costura.

La combinacion de preformacion con el procedimiento de la invencion es particularmente favorable puesto que se excluye el acceso de solventes organicos, que se evaporan, a los compartimientos circundantes (por ejemplo K1 en la figura 1). Esta circunstancia es especialmente adecuada para mantener muy bajos los gastos por aparatos que tienen que cumplir con los lineamientos de ATEX.

En otra configuracion del procedimiento de la invencion, todo el dispositivo de llenado puede integrarse dentro de la compuerta de una caja de guantes comercial con poco esfuerzo. La unidad de sellado, como es practica comun para el montaje del acumulador, tambien puede colocarse dentro de la caja de guantes.

En un ejemplo de realizacion de la invencion que puede combinarse con todas las otras formas de realizacion, los adaptadores estan construidos como conexiones Luer-Lock compuestos de PE o PP y se sueldan a la costura sellada por medio de una barra de sellado especialmente formada.

En una configuracion espedfica, ventajosa del procedimiento de llenado de electrolito que se ha descrito, el cual puede combinarse con todas las formas de realizacion previamente descritas, en lugar del uso de electrodos que se depositan sobre laminas metalicas compactas, se usan electrodos que han sido depositados sobre laminas metalicas provistas de perforaciones. Los conductores de descarga de corriente con forma de red son conocidos del estado de la tecnica, vease por ejemplo el documento GB 2 329 513 A. La ventaja reside en una reduccion de peso del conductor de descarga de corriente lo cual trae consigo una ventaja en el caso de densidad de energfa gravimetrica, por una parte, y por otra parte una lamina metalica provista con perforaciones algunas veces es elastica y por lo tanto puede seguir facilmente las modificaciones de volumen durante la intercalacion y las desintercalacion del sitio sin que esto conduzca a una deslaminacion del material de los electrodos. Una tercera ventaja reside en la facilitacion de la penetracion del electrolito lfquido al cuerpo de la batena o del acumulador. Las laminas metalicas provistas de perforaciones tambien son por lo regular capaces de recubrirse directamente.

Para la fabricacion de las perforaciones se perforan las laminas metalicas, por ejemplo con troqueles mecanicos o con laseres. Esta perforacion se efectua con una vista a la viscosidad de la masa pastosa del electrodo que vaya aplicarse de tal modo que los tamanos de agujero se configuran de tal manera que durante el procedimiento de recubrimiento no se produzca el paso de la masa pastosa (de fundicion) a traves de las aberturas, lo cual conducina a contaminacion de los rodillos y/o a filtracion de la masa de recubrimiento que aun no se ha secado en la zona de

secado del equipo de recubrimiento. Esto puede asegurarse mediante ajuste adecuado de la viscosidad de la pasta en relacion con el tamano del agujero de la perforacion y la densidad de los agujeros de perforacion. Si se emplean, a manera de ejemplo, materiales pastosos con propiedades reologicas que pueden describirse mediante los indices de Herschel/Bulkey (Kmite de flujo entre 2 y 20 l/s), coeficiente de flujo entre 0,1 y 1,0 y el mdice entre 0,6 y 0,9), los 5 diametros de agujeros adecuados se encuentran entre aproximadamente 5 pm y 500 pm. De manera ventajosa, se usan composiciones pastosas a base de solventes organicos volatiles. Este tipo de perforacion puede configurarse ademas de tal manera que las zonas perforadas se dispongan de tal manera que no se efectue una perforacion por fuera de las zonas recubiertas. Esto permite un tratamiento ostensiblemente mas libre de partfculas durante el corte formativo de los elementos de lamina del electrodo para la construccion de la celda o durante la soldadura en zonas 10 no recubiertas para conectar los elementos de la lamina o para conectar con los elementos de la aplicacion (etiquetas en la costura de sellado de la figura 1) con el cuerpo de la batena y/o del acumulador.

La intencion permite un llenado de electrolito al vado, libre de contaminacion, reproducible, mas productivo, economico y confiable para batena de acumuladores de tipo de celda pouch en condiciones definidas de presion, con un sistema de electrolito libremente seleccionable (muchos de los sistemas corrientes y conocidos por el

15 especialista poseen diferentes puntos de fusion, puntos de ebullicion, presiones de vapor y viscosidades). En este

caso es importante la separacion hermetica de los diferentes compartimientos y las condiciones ajustables de manera independiente entre sf en estos compartimientos. Los compartimientos estan separados por una lamina pouch que es flexible en su forma y ajustable a los efectos de presion.

El procedimiento de la invencion no requiere suministro forzado (es decir no necesita una bomba), es libre de 20 contaminacion (debido a la separacion de los diferentes compartimientos) y es altamente efectivo (debido a la penetracion mejorada del electrolito en los poros de las capas del acumulador y debido a las presiones finales mas bajas que pueden lograrse). La construccion usada en este caso es igualmente economica como los materiales de consumo necesarios; ademas, es poco susceptible al desgaste. El procedimiento puede realizarse con cualquier geometna del celda; es independiente del tipo de electrolito usado el cual, por consiguiente, tambien puede ser 25 extremadamente corrosivo y/o susceptible a hidrolisis. Debido a la posibilidad de efectuarlo en paralelo, el

procedimiento es adecuado para grandes cantidades de piezas. Por otra parte, tambien puede usarse de manera conveniente para series pequenas ya que puede realizarse en un ambiente de caja de guantes habitual en el comercio. Particularmente se prefiere realizar el procedimiento con acumuladores cuyos electrodos se aplican como recubrimientos sobre sustratos perforados (colectores de corriente, conductores de descarga de corriente) los cuales 30 pueden tener caracter de lamina. Tambien es particularmente bien adecuado en combinacion con un paso de pre- formacion, tal como se ha descrito antes.

Listado de numeros de referencia

Figura 1

1 compartimiento 1 (ambiente de celda total)

35 2 compartimiento 2 (interior de la celda durante la preparacion para el llenado y durante el llenado)

3 compartimiento 3 despues de efectuado el llenado y el sellado

4 aplicacion resistente al vado para abastecer el dispositivo de llenado con celdas

5 aplicacion resistente al pasivo para descargar celdas llenas

6 celda cerradas por sellamiento en todos los cuatro lados

40 7 dispositivo opcional para reformar celdas llenas

8 cuerpos de celda en un empaque cerrado de pouch

9 dispositivo de sellado y de corte para separar el compartimiento 3 del compartimiento 2 despues del llenado

10 posicion prevista de la costura de sellado que va instalarse despues del llenado para separar el compartimiento 3 del compartimiento 2

45 11 aplicacion instalada de modo hermetico al vado, adaptable

12 adaptador hermetico al vado

13 valvula de cierre para separar el compartimiento 4 del compartimiento 2 despues del llenado

14 Compartimiento 4 despues de efectuado el llenado y el sellado de 13

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15 aplicacion resistente al vado para el suministro de electrolito/vado

16 valvula de tres vfas (perforacion L) para evacuar y llenar el compartimiento 2 con electrolito

17 conexion del recipiente reservorio/dosificador de electrolito

18 conexion a la bomba II de vado de presion controlable

19 conexion a la bomba I de vado de presion controlable

20 aplicacion resistente al vado

21 cerramiento resistente al vado para separar el compartimiento 1 del ambiente Figura 2, numeros de referencia 1 a 21: vease la figura 1

22 conducto de conexion en exceso para la transferencia de la celda al compartimiento 5

23 compartimiento 5 protegido con gas protector para retirar el sello de la celda y separar del compartimiento 3

24 aplicacion resistente al vado del compartimiento 1 al compartimiento 5 protegido con gas protector

25 introduccion de gas protector o introduccion de un dispositivo de lavado de gas Figura 3

27 conexion a la bomba de vado y suministro de gas protector

28 dispositivo de llenado en forma de jeringa

29 conducto de electrolito

30 aplicacion resistente a la presion con valvula de cierre

31 cuerpo de celda (pila de laminas de electrodo)

32 costura de sellado de lamina pouch

33 placas conductoras de anodo y de catodo

34 dispositivo de abertura resistente a la presion

35 lfmites resistente a la presion del dispositivo de llenado

36 costura de sellado posterior para sellar finalmente la celda

37 exceso de lamina pouch para recibir gas

38 paso de sellado integrado para el primer sellamiento de la celda

39 compartimiento 1 capaz de evacuarse

40 dispositivo opcional para preformar Figura 4

41 costura de sellado Figura 6

42 pila de laminas en una celda sellada por tres lados, preparada para el llenado de electrolito

43 areas de contacto de laminas de electrodo <--> etiqueta

44 areas de sellado para empaque de lamina pouch

45 penetracion imposible/facultada para el electrolito al usar material sustrato cerrado o perforado

46 cuerpo de celda (pilas de capas de anodos, separadores, catodos con etiquetas contactadas)

Figura 8

47 adaptador conforma oblonga que tiene aplicacion hermetica al vado mediante una costura de sellado en el interior de la celda

5 48 dispositivo de sellado y de corte, reducido en tamano, para la separacion del compartimiento 3 del

compartimiento 2 despues del llenado mediante sellado (exprimiendo) en el area del adaptador implementado longitudinalmente

49 adaptador oblongo, hermetico al vado en forma de un tubo soldado al cual puede insertarse de modo hermetico el conducto de electrolito. De manera alternativa, el mismo conducto de electrolito puede soldarse en la abertura en 10 la costura de sellado, y

10 posible posicion de la costura de sellado que va instalarse despues del llenado para separar el compartimiento 3 del compartimiento 2.

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para llenar una bolsa de lamina (6) de batena o de acumulador con Kquido y sellar esta bolsa, que comprende los pasos:

   (a) proporcionar una bolsa de lamina flexible en cuyo espacio interior se encuentran los componentes solidos (8; 31) de la batena o del acumulador, y la bolsa de lamina se cierra hermeticamente con excepcion de un acceso (11, 12) sellable que es para lfquido,

   (b) introducir la bolsa de lamina en una camara (21) sellable, hermetica a gases, y sellar la camara de modo hermetico a gases,

   (c) despues del paso (b) generar un vado en la bolsa de lamina,

   (d) unir hermeticamente el acceso del lfquido en la bolsa de lamina con un recipiente reservorio del lfquido (17) por medio de un conducto de conexion (14; 29),

   (e) despues del paso (d) llenar completamente el espacio interior de la bolsa con lfquido mediante el conducto de conexion

   y

   (f) sellar hermeticamente la bolsa de lamina colocando una costura (10; 36), en cuyo caso

   (i) la costura se coloca de tal manera que el acceso del lfquido conectado al conducto de conexion se separa del espacio interno de la bolsa de lamina y el conducto de conexion se retira a continuacion del acceso del lfquido

   o

   (ii) la costura se extiende por el conducto de conexion, y

   (g) separar la o las partes de lamina y/o de conducto (37) que se encuentran por fuera de la costura.
2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual los componentes solidos de la batena o del acumulador son contactables electricamente desde fuera mediante conductores de descarga de catodo y anodo (33) conducidos a traves de una costura ya cerrada.
3. 3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el cual la costura puesta en el paso (f) es una costura sellada.
4. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3, en el cual la costura sellada se coloca en una estacion de sellado (9) la cual se encuentra dentro o fuera de la camara sellable de modo hermetico a gases.
5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual la bolsa de lamina se llena de lfquido en posicion erguida y el acceso sellable para lfquido se encuentra colocado en el lado de cabeza en la bolsa de lamina.
6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la cual el acceso sellable (11) para lfquido es un adaptador (12) al cual puede introducirse un conducto de modo hermetico y el adaptador se sujeta por medio de una costura, principalmente una costura de soldadura, en la bolsa de lamina.
7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual al mismo tiempo con la generacion de un vado en la bolsa de lamina o, antes de esto, se genera un vado en la camara sellable de manera hermetica a gases.
8. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual la conexion entre el conducto y el recipiente reservorio de lfquido es separable y el conducto se encuentra ademas en contacto, de manera separable, con una fuente de vado (18), generandose el vado en la bolsa de lamina conectando el acceso del lfquido en la bolsa de lamina al conducto mencionado y abriendo el conducto hacia la fuente de vado, cerrando la conduccion a la fuente de vado y conectando al reservorio del lfquido para llenar el interior de la bolsa con lfquido.
9. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8, en el cual la camara sellable de modo hermetico a gases es evacuada por el conducto que se encuentra en contacto con una fuente de vado antes de que este se conecte de modo hermetico al acceso del lfquido en la bolsa de lamina.
10. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual la camara sellable de manera hermetica a gases se puede evacuar por un conducto adecuado de vado (19).
11. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el cual la bolsa de lamina es evacuada en el paso (c) conjuntamente con la camara sellable de modo hermetico a gases por medio de su propio conducto de vado y el

    5 paso (d) se efectua despues.
12. 12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual despues de una primera generacion de vado en la bolsa de lamina, esta se purga al menos una vez con gas protector y a continuacion una vez mas se aplica presion negativa.
13. 13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual, en el paso (e), el lfquido se 10 dosifica del recipiente reservorio del lfquido a un recipiente amortiguador, al cual se ha aplicado gas inerte, y el

    recipiente amortiguador se vada llenando el espacio interior de la bolsa de tal modo que el volumen muerto en el conducto que conduce al recipiente reservorio del lfquido se llena al final del llenado con gas inerte, efectuandose la dosificacion preferiblemente con ayuda de una escala volumetrica o de un aparato de caudal.
14. 14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2 y la reivindicacion 5 o una reivindicacion dependiente de 15 ambas reivindicaciones, que adicionalmente comprende preformar (7) el acumulador despues de sellar

    hermeticamente la bolsa de lamina, colocar una costura interna (36) con la cual se separa ffsicamente una parte superior del interior de la bolsa, posiblemente con burbujas de gas ad presentes, y separar el o las partes de lamina (37) que se encuentra(n) por fuera de la costura interna.
15. 15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el cual los componentes solidos de la

    20 batena o del acumulador comprenden electrodos que estan dispuestos sobre un sustrato perforado conductor, en

    donde cada uno de los electrodos ha sido producido preferiblemente aplicando una masa pastosa de electrodo sobre un sustrato perforado conductor y secando y/o endureciendo a continuacion.