ES2867524T3 - Celda de batería compuesta - Google Patents

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Abstract

Celda de batería compuesta (31), que comprende: una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad (21) conectados eléctricamente entre sí en paralelo, y una carcasa de empaquetado (50), que alberga los grupos de elementos de suministro de electricidad (21); donde cada uno de los grupos de elementos de suministro de electricidad (21) incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad (10) conectados eléctricamente entre sí en serie, donde cada uno de los elementos de suministro de electricidad (10) está configurado como un módulo independiente y comprende un separador (11), dos capas de material activo (12, 13) dispuestas en dos lados del separador (11) respectivamente y un sistema de electrolito impregnado en este; dos colectores de corriente (14, 15), dispuestos en los lados exteriores de las capas de material activo (12, 13) respectivamente; y una capa de sellado (16), dispuesta entre los bordes de los dos colectores de corriente (14, 15) para adherir los dos colectores de corriente (14, 15) y sellar el sistema de electrolito entre ellos, de modo que el sistema de electrolito de cada elemento de suministro eléctrico (10) no circule entre los elementos de suministro de electricidad (10); en donde los grupos de elementos de suministro de electricidad (21) están apilados alternativamente hacia arriba y hacia abajo, de modo que los colectores de corriente adyacentes (14, 15) de los elementos de suministro de electricidad más externos (10) de dos grupos de elementos de suministro de electricidad adyacentes (22) que tienen la misma polaridad se contactan directamente entre sí para formar una conexión eléctrica; en donde se produce una transferencia de carga entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes (10) sin reacciones electroquímicas.

Description

DESCRIPCIÓN
Celda de batería compuesta
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere a una celda de batería, en particular a una celda de batería compuesta formada por elementos de suministro de electricidad modulares independientes, en la que tanto la conexión en serie como en paralelo se realizan dentro del paquete de la celda de batería para lograr una gran capacidad y un voltaje elevado.
Técnica relacionada
[0002] En los últimos años, con el aumento de la contaminación del aire y el calentamiento global, se han puesto grandes expectativas en los vehículos eléctricos para reemplazar a los vehículos de combustible existentes para reducir los efectos nocivos para el medio ambiente del dióxido de carbono. En la actualidad, el sistema de batería sigue siendo el punto clave de los vehículos eléctricos puros. El sistema de batería para los vehículos eléctricos está formado por varias celdas de batería, conectadas entre sí en serie, en paralelo o en combinaciones para lograr la capacidad y voltaje necesarios para los vehículos eléctricos.
[0003] En las FIGS. 1A y 1B, que representan la práctica más común, se ve que una pluralidad de elementos de batería 71 están conectados entre sí en paralelo. Luego se usa una carcasa 72 para empaquetar los elementos de batería 71 para formar la celda de batería 73. El cable conductor 74 expuesto a partir de la carcasa 72 se usa para conectarse externamente en serie para lograr un voltaje suficientemente alto para formar el sistema de batería 75 para vehículos eléctricos. Un método alternativo es usar la carcasa 72 para albergar una pluralidad de elementos de batería 71. El electrolito se coloca dentro de la carcasa 72. Como se ve en las Figs. 2A y 2B, los elementos de batería 71 están conectados internamente entre sí en serie para aumentar el voltaje. Luego, el cable conductor 74 se usa para conectarse externamente en paralelo para lograr la capacidad suficiente para formar el sistema de batería 77 para vehículos eléctricos. Sin embargo, el voltaje máximo permitido del electrolito suele ser solo de 5 V. El voltaje se incrementa como resultado de la conexión interna en serie, y la distribución del campo eléctrico no es uniforme debido a la estructura y disposición internas. Una vez que el voltaje está por encima del voltaje máximo permisible, se produciría la descomposición del electrolito hasta hacer fallar el sistema de batería 77. Lo que es más grave, podría provocar que el sistema de batería 77 explotara. Por tanto, no hay productos similares en el mercado.
[0004] La solicitud de patente de EE. UU. N.° 2004/0091771 proporciona un colector de corriente común que es utilizado por las dos celdas adyacentes para formar una batería bipolar para superar el problema de la descomposición del electrolito. El diseño carece de flexibilidad debido a la conexión en serie con el colector de corriente común. Solo se puede aplicar en conexión interna en serie. Además, la conexión externa es necesaria para conectar una pluralidad de baterías bipolares en paralelo para formar el sistema de batería ensamblado.
[0005] Independientemente del método anterior, está limitado por los problemas estructurales de la celda de batería y la unidad de batería interna. La conexión externa en serie es necesaria para lograr suficiente voltaje para formar el sistema de batería cuando se adapta la conexión en paralelo dentro de la celda de batería. Además, la conexión externa en paralelo es necesaria para lograr una capacidad suficientemente alta para formar el sistema de batería cuando se adapta la conexión en serie dentro de la celda de batería. Para la conexión externa se usa generalmente soldadura de hilos, plomo metálico o barra metálica, lo que puede aumentar la resistencia del sistema de batería y disminuir su rendimiento, y la fiabilidad y la seguridad se reducen. Además, la densidad de energía volumétrica disminuiría debido al espacio ocupado por la conexión externa.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0006] Un objetivo de esta invención es proporcionar una celda de batería compuesta que supere las deficiencias anteriores. Tanto la conexión en serie como en paralelo se realizan dentro del paquete de la celda de batería para lograr una gran capacidad y un voltaje elevado. Por lo tanto, se pueden eliminar las deficiencias del sistema de batería convencional, como un menor rendimiento y una menor densidad de energía volumétrica causada por la conexión externa.
[0007] Además, otro objetivo de esta invención es proporcionar una celda de batería compuesta formada por los elementos de suministro de electricidad. La transferencia de carga se produce entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes sin reacciones electroquímicas. La celda de batería compuesta podría estar formada por los elementos de suministro de electricidad conectados eléctricamente entre sí tanto en serie como en paralelo. De este modo, se logra un voltaje elevado sin la limitación del voltaje máximo permisible del sistema de electrolito para aumentar la densidad de energía volumétrica y el voltaje.
[0008] Para implementar lo mencionado anteriormente, esta invención describe una celda de batería compuesta de acuerdo con las reivindicaciones independientes 1 y 2. Por lo tanto, tanto la conexión en serie como en paralelo podrían realizarse dentro del paquete de la celda de batería sin la limitación del voltaje máximo permisible del sistema de electrolito.
[0009] Por otro lado, los elementos de suministro de electricidad están conectados entre sí a través de los colectores de corriente y los grupos de elementos de suministro de electricidad están conectados entre sí a través de los colectores de corriente. El área de contacto es mucho mayor que el área de contacto del método convencional, como la soldadura de hilos. Por lo tanto, la resistencia interna de la celda de batería se reduce considerablemente. La pérdida de rendimiento de la celda de batería casi se puede ignorar y se consideraría que el rendimiento de la celda de batería no disminuye. Además, gracias a que la resistencia interna es muy baja, se logra una excelente eficiencia de velocidad de carga/descarga y una baja generación de calor. Por tanto, el mecanismo de disipación de calor podría simplificarse. Todo el sistema es fácil de administrar y controlar, y se mejora su fiabilidad y seguridad.
[0010] El alcance adicional de aplicabilidad de la presente invención resultará evidente a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican las formas de realización preferidas de la invención, se proporcionan únicamente a modo de ilustración.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0011] La presente invención se entenderá más completamente a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación únicamente como ilustración y, por lo tanto, no es limitativa de la presente invención, y en la que:
Las FIGS. 1A y 1B ilustran la primera forma de realización del sistema de batería y celda de batería convencional.
Las FIGS. 2A y 2B ilustran la segunda forma de realización del sistema de batería y celda de batería convencional.
La FIG. 3 ilustra la vista en sección transversal del elemento de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención.
La FIG.4 ilustra la vista en sección transversal de otra forma de realización de la capa de sellado del elemento de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención.
La FIG. 5A ilustra la primera forma de realización del grupo de elementos de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención.
La FIG. 5B ilustra la segunda forma de realización del grupo de elementos de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención.
La FIG. 6A ilustra la primera forma de realización de la celda de batería compuesta de esta invención. La FIG. 6B ilustra la segunda forma de realización de la celda de batería compuesta de esta invención. La FIG. 7 ilustra la vista respectiva de la celda de batería compuesta de esta invención, que está conectada a un módulo de PCB.
La FIG. 8A ilustra la vista respectiva de la primera forma de realización de la celda de batería compuesta de esta invención, que integra el módulo de PCB en la carcasa de empaquetado.
La FIG. 8B ilustra la vista respectiva de la segunda forma de realización de la celda de batería compuesta de esta invención, que integra el módulo de PCB en la carcasa de empaquetado.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0012] La invención proporciona una celda de batería compuesta definida en las reivindicaciones 1 y 2.
[0013] En la FIG. 3 se ilustra la vista en sección transversal del elemento de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención. El elemento de suministro de electricidad 10 de esta invención incluye un separador 11, dos capas de material activo 12, 13, dos colectores de corriente 14, 15, un sistema de electrolito y una capa de sellado 16. Los materiales del separador 11 incluyen polímeros, cerámica o fibras de vidrio. Además, el separador 11 tiene orificios para permitir la migración de iones. Los agujeros están formados por agujeros pasantes, microagujeros o material poroso, y pueden rellenarse con materiales aislantes cerámicos. Los materiales cerámicos de aislamiento incluyen partículas de TO2, A^Os, SiO2 con escala nanométrica y micrométrica, o alquilación. Los orificios se pueden rellenar con un adhesivo polimérico, que puede ser fluoruro de polivinilideno (PVDF), copolímero de fluoruro de polivinilideno y hexafluoropropileno (PVDF-HFP), politetrafluoroeteno (PTFE), adhesivo de ácido acrílico, resina epoxi, óxido de polietileno (PeO), poliacrilonitrilo (PAN) y poliimida (PI).
[0014] Las capas de material activo 12, 13 están dispuestas en dos lados del separador 11 respectivamente, y el sistema de electrolito está impregnado en este. El sistema de electrolito es un electrolito sólido, un electrolito líquido, un electrolito gelificado o una combinación de estos. Por lo tanto, se pueden realizar los procesos mediante los que la energía química se convierte en energía eléctrica (descarga) y la energía eléctrica se convierte en energía química (carga). Se logra la migración y el transporte de iones. Las cargas eléctricas se transmiten a través de los colectores de corriente 14, 15, que están dispuestos en los lados exteriores de las capas de material activo 12, 13, respectivamente. Los materiales de los colectores de corriente 14, 15 son cobre (Cu), aluminio (Al) o níquel (Ni), estaño (Sn), plata (Ag), oro (Au) o una aleación compuesta por al menos uno de los metales anteriores.
[0015] Los materiales de la capa selladora 16 incluyen epoxi, polietileno (PE), polipropileno (PP), poliuretano (PU), poliimida termoplástica (TPI), silicona, resina acrílica y/o adhesivo endurecido por luz ultravioleta. La capa de sellado 16 está dispuesta entre los bordes de los dos colectores de corriente 14, 15 para adherir los dos colectores de corriente 14, 15 y sellar el sistema de electrolito entre ellos para evitar fugas y evitar que circule entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes 10. Por lo tanto, el elemento de suministro de electricidad10 funciona como un módulo independiente, sellado y completo, que puede generar energía de forma independiente.
[0016] Para mejorar la adhesión de la capa de sellado 16, la capa de sellado 16 puede incluir dos capas de silicona modificada 161, 162 y una capa de silicona 163 dispuesta entre las dos capas de silicona modificada 161, 162. Las capas de silicona modificada 161, 162 pueden modificarse ajustando una proporción de silicona de condensación y silicona de adición para mejorar la adhesión de diferentes materiales, es decir, los materiales de los colectores de corriente 14, 15 y la capa de silicona 163. Por lo tanto, se mejora la adhesión entre las interfaces de los colectores de corriente 14, 15 y la capa de sellado 16. El aspecto general es más completo y se mejora el rendimiento de producción. Además, gracias a que la capa de sellado 16 está hecha de silicona, la humedad se puede bloquear desde el exterior y el disolvente polar y el complejante se pueden bloquear desde el interior para hacer que la estructura del paquete sea más completa.
[0017] El grupo de elementos de suministro de electricidad incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí. Véase la FIG. 5A, que ilustra la primera forma de realización del grupo de elementos de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención.
[0018] El grupo de elementos de suministro de electricidad 21 incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en serie. Debido a que la capa más externa de los elementos de suministro de electricidad 10 son los colectores de corriente 14, 15, los elementos de suministro de electricidad adyacentes forman una conexión eléctrica por contacto directo, tal como superposición, de los colectores de corriente 14, 15. Los colectores de corriente 14, 15 con diferente polaridad se contactan para formar la conexión eléctrica en serie. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5A, cuando el colector de corriente 14 es un colector de corriente positivo y el colector de corriente 15 es un colector de corriente negativo, el colector de corriente 15 de los elementos de suministro de electricidad 10 más externos se puede contactar directamente con el colector de corriente 14 de los siguientes elementos de suministro de electricidad 10. Además, el colector de corriente 15 de estos elementos de suministro de electricidad 10 se puede contactar directamente con el colector de corriente 14 de los siguientes elementos de suministro de electricidad 10, de forma secuencial. De este modo, se formaría el grupo de elementos de suministro de electricidad 21 con los elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en serie. El elemento de suministro de electricidad 10 funciona como módulo independiente. El sistema de electrolito de cada elemento de suministro de electricidad 10 no circula entre ellos. Por lo tanto, la transferencia de carga se produce entre los colectores de corriente 14, 15 de los elementos de suministro de electricidad adyacentes sin reacciones electroquímicas, es decir, sin migración y transporte de iones. El alto voltaje causado por los elementos de suministro de electricidad 10 conectados en serie no afecta el sistema de electrolito dentro de los elementos de suministro de electricidad individuales 10. El voltaje que afecta al sistema de electrolito es solo el voltaje individual dentro de los elementos de suministro de electricidad 10. Por lo tanto, el grupo de elementos de suministro de electricidad 21 podría estar formado por los elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en serie para lograr un alto voltaje sin estar limitado por el voltaje máximo permisible del sistema de electrolito, que normalmente es de 5V.
[0019] Entonces, los grupos de elementos de suministro de electricidad 21 con los elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en serie se conectan entre sí para formar la celda de batería compuesta o la conexión externa, que se describe más adelante en detalle. Los colectores de corriente exteriores 14, 15 del elemento de suministro de electricidad más exterior 10 incluyen lengüetas de electrodo 141, 151 respectivamente. En otras palabras, el colector de corriente 14 del elemento de suministro de electricidad superior 10 tiene la lengüeta de electrodo 141, y el colector de corriente 15 del elemento de suministro de electricidad inferior 10 tiene la lengüeta de electrodo 145, como se muestra en la FIG. 5A. Los otros colectores de corriente pueden no incluir las lengüetas de los electrodos.
[0020] Como se ve en la FIG. 6A, la celda de batería compuesta 31 está formada por el grupos de elementos de suministro de electricidad 21, que se muestra en la FIG. 5A. Debido al grupo de elementos de suministro de electricidad 21 con los elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en serie, la celda de batería compuesta 31 de esta forma de realización incluye una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad 21 conectados eléctricamente en paralelo. En otras palabras, los grupos de elementos de suministro de electricidad 21 se invierten alternativamente boca arriba y boca abajo para apilarse. Los colectores de corriente 14, 15 de los elementos de suministro de electricidad 10 más externos se contactan directamente para lograr la conexión eléctrica, y las lengüetas de electrodo 141, 151 con la misma polaridad de los grupos de elementos de suministro de electricidad 21 se conectan a un cable conductor 51 correspondiente. La carcasa 50 se utiliza para albergar los grupos de elementos de suministro de electricidad 21. La carcasa de empaquetado 50 puede ser de una película polimérica para evitar cortocircuitos. Además, la carcasa de empaquetado 50 puede ser una hoja de aluminio o una lata de metal. Una vez empaquetado, el cable conductor 51 se extiende a partir de la carcasa de empaquetado 50 hasta quedar expuesto, véase la FIG. 7. Puede usarse un módulo de placa de circuito impreso (PCB) 60 para la conexión al cable conductor 51 para la gestión y el suministro. Se ha ilustrado la configuración y la forma de la carcasa de empaquetado 50. También se pueden aplicar otras formas diferentes, como bolsas o cajas.
[0021] Por lo tanto, tanto la conexión en serie como en paralelo se realizan dentro del paquete (la carcasa de empaquetado 50) de la celda de batería compuesta 31 para lograr una gran capacidad y un voltaje elevado. Es bastante diferente de la celda de batería convencional, véanse las FIGS. 2A y 2B, que solo puede realizar una conexión en serie dentro del paquete y realizar una conexión en paralelo fuera de la celda de batería para formar el sistema de batería necesario. Por otro lado, la celda de batería compuesta 31 de la presente invención casi puede funcionar como el sistema de batería convencional. Sin embargo, gracias a que se omiten las conexiones externas, el espacio ocupado se reduce y la densidad de energía volumétrica aumenta. Además, es de manejo conveniente.
[0022] Véase la FIG. 5B, que ilustra la segunda forma de realización del grupo de elementos de suministro de electricidad de la celda de batería compuesta de esta invención. El grupo de elementos de suministro de electricidad 22 incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en paralelo. Debido a que la capa más externa de los elementos de suministro de electricidad 10 son los colectores de corriente 14, 15, los elementos de suministro de electricidad adyacentes forman una conexión eléctrica por contacto directo de los colectores de corriente 14, 15. Cada colector de corriente 14, 15 del elemento de suministro de electricidad 10 incluye unas lengüetas de electrodo 141, 151 respectivamente. Las lengüetas de electrodo 141, 151 con la misma polaridad de los elementos de suministro de electricidad 10 del grupo de elementos de suministro de electricidad 22 están conectadas para formar una conexión eléctrica en paralelo, mediante plegado con contacto o soldadura. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5B, cuando el colector de corriente 14 es un colector de corriente positivo y el colector de corriente 15 es un colector de corriente negativo, el colector de corriente 15 de los elementos de suministro de electricidad 10 más externos se puede contactar directamente con el colector de corriente 15 de los siguientes elementos de suministro de electricidad 10. Además, el colector 14 de corriente de estos elementos de suministro de electricidad 10 se puede contactar directamente con el colector 14 de corriente de los elementos de suministro de electricidad 10 siguientes, de forma secuencial. Luego, las lengüetas 141, 151 de los electrodos se utilizan para formar una conexión eléctrica en paralelo. El elemento de suministro de electricidad 10 funciona como módulo independiente. El sistema de electrolito de cada elemento de suministro de electricidad 10 no circula entre ellos. Por lo tanto, la transferencia de carga se produce entre los colectores de corriente 14, 15 de los elementos de suministro de electricidad adyacentes sin reacciones electroquímicas, es decir, sin migración ni transporte de iones.
[0023] Además, como se ve en la FIG. 6B, la celda de batería compuesta 32 está formada por los grupos de elementos de suministro de electricidad 22, que se muestran en la FIG. 5B. Debido al grupo de elementos de suministro de electricidad 22 con los elementos de suministro de electricidad 10 conectados eléctricamente entre sí en paralelo, la celda de batería compuesta 32 de esta forma de realización incluye una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad 22 conectados eléctricamente en serie. En otras palabras, los grupos de elementos de suministro de electricidad 22 se apilan en la misma orientación. Los colectores de corriente 14, 15 de los elementos de suministro de electricidad 10 más externos se ponen en contacto directamente con la diferente polaridad para lograr la conexión eléctrica. La carcasa de empaquetado 50 se utiliza para albergar los grupos de elementos de suministro de electricidad 22. La carcasa de empaquetado 50 puede ser una película polimérica para evitar cortocircuitos. Además, la carcasa de empaquetado 50 puede ser una hoja de aluminio o una lata de metal. Las lengüetas de electrodo 141, 151 de cada grupo de elementos de suministro de electricidad 22 están plegadas para contactar con los colectores de corriente 14, 15 y conectarse eléctricamente a ellos con la misma polaridad del grupo de elementos de suministro de electricidad 22 adyacente. Solo una de las lengüetas de electrodo 141, 151 del grupo de elementos de suministro de electricidad 22 más externo se mantiene para conectarse al cable conductor 51. Una vez empaquetado, el cable conductor 51 se extiende desde la carcasa de empaquetado 50 hasta quedar expuesto, como se ve en la FIG. 7. Por lo tanto, tanto la conexión en serie como en paralelo se realizan dentro del paquete (la carcasa de empaquetado 50) de la celda de batería compuesta 32 para lograr una gran capacidad y un voltaje elevado. Es bastante diferente de la celda de batería convencional, véanse las FIGS.
1A y 1B, que solo pueden realizar una conexión en paralelo dentro del paquete y realizar una conexión en serie fuera de la celda de batería para formar el sistema de batería necesario. Por otro lado, la celda de batería compuesta 32 de la presente invención casi puede funcionar como el sistema de batería convencional. Sin embargo, gracias a que se omiten las conexiones externas, el espacio ocupado se reduce y la densidad de energía volumétrica aumenta. Además, es de manejo conveniente.
[0024] Además, el módulo de PCB 60 se puede empaquetar dentro de la carcasa de empaquetado 50 para un uso conveniente, véanse las FIGS. 8A y 8B, de tal manera que el módulo de PCB externo 60 no es necesario para la celda de batería compuesta 31, 32. Es conveniente de usar y flexible de diseñar.
[0025] Por consiguiente, la celda de batería compuesta de la presente invención incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad conectados en serie/en paralelo para formar los grupos de elementos de suministro de electricidad. Los grupos de elementos de suministro de electricidad están conectados en paralelo/en serie y empaquetados para formar la celda de batería con gran capacidad y voltaje elevado. Gracias a que tanto la conexión en serie como en paralelo se realizan dentro del paquete de la celda de batería, la conexión externa, en serie, en paralelo o combinaciones de la celda de batería convencional no son necesarias. Por lo tanto, la resistencia no aumentaría debido a la conexión externa. Se mejora el rendimiento de descarga y se mejoran significativamente la fiabilidad y la seguridad.
[0026] Además, como el elemento de suministro de electricidad funciona como un módulo independiente, el sistema de electrolito de cada elemento de suministro de electricidad no circula entre ellos. Por lo tanto, la transferencia de carga se produce entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes sin reacciones electroquímicas, es decir, sin migración y transporte de iones. La descomposición del electrolito no se produciría como resultado del alto voltaje para mejorar la seguridad. Además, el grupo de elementos de suministro de electricidad está formado por el contacto directo de los colectores de corriente de los elementos de suministro de electricidad. La resistencia de toda la estructura es muy baja y se logra una excelente eficiencia de velocidad de carga/descarga y baja generación de calor. Por tanto, el mecanismo de disipación de calor podría simplificarse. Todo el sistema es fácil de administrar y controlar.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Celda de batería compuesta (31), que comprende:
una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad (21) conectados eléctricamente entre sí en paralelo, y
una carcasa de empaquetado (50), que alberga los grupos de elementos de suministro de electricidad (21); donde cada uno de los grupos de elementos de suministro de electricidad (21) incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad (10) conectados eléctricamente entre sí en serie, donde cada uno de los elementos de suministro de electricidad (10) está configurado como un módulo independiente y comprende un separador (11), dos capas de material activo (12, 13) dispuestas en dos lados del separador (11) respectivamente y un sistema de electrolito impregnado en este; dos colectores de corriente (14, 15), dispuestos en los lados exteriores de las capas de material activo (12, 13) respectivamente; y una capa de sellado (16), dispuesta entre los bordes de los dos colectores de corriente (14, 15) para adherir los dos colectores de corriente (14, 15) y sellar el sistema de electrolito entre ellos, de modo que el sistema de electrolito de cada elemento de suministro eléctrico (10) no circule entre los elementos de suministro de electricidad (10); en donde los grupos de elementos de suministro de electricidad (21) están apilados alternativamente hacia arriba y hacia abajo, de modo que los colectores de corriente adyacentes (14, 15) de los elementos de suministro de electricidad más externos (10) de dos grupos de elementos de suministro de electricidad adyacentes (22) que tienen la misma polaridad se contactan directamente entre sí para formar una conexión eléctrica; en donde se produce una transferencia de carga entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes (10) sin reacciones electroquímicas.
2. Celda de batería compuesta (32), que comprende:
una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad (22) conectados eléctricamente entre sí en serie; y
una carcasa de empaquetado (50), que alberga los grupos de elementos de suministro de electricidad (22); donde cada uno de los grupos de elementos de suministro de electricidad (22) incluye una pluralidad de elementos de suministro de electricidad (10) conectados eléctricamente entre sí en paralelo, donde cada uno de los elementos de suministro de electricidad (10) está configurado como un módulo independiente y comprende un separador (11); dos capas de material activo (12, 13) dispuestas en dos lados del separador (11) respectivamente, y un sistema de electrolito impregnado en este;
dos colectores de corriente (14, 15), dispuestos en los lados exteriores de las capas de material activo (12, 13) respectivamente; y una capa de sellado (16), dispuesta entre los bordes de los dos colectores de corriente (14, 15) para adherir los dos colectores de corriente (14, 15) y sellar el sistema de electrolito entre ellos, de modo que el sistema de electrolito de cada uno de los elementos de suministro (10) no circule entre los elementos de suministro de electricidad (10);
en donde los grupos de elementos de suministro de electricidad (21) están apilados en la misma orientación, de modo que los colectores de corriente adyacentes (14, 15) de los elementos de suministro de electricidad más externos (10) de dos grupos de elementos de suministro de electricidad adyacentes (22) que tienen diferente polaridad se contactan directamente entre sí para formar una conexión eléctrica en serie; en donde se produce una transferencia de carga entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes (10) sin reacciones electroquímicas.
3. Celda de batería compuesta de la reivindicación 1 o 2, en la que el sistema de electrolito es un electrolito en gel, un electrolito líquido, un electrolito sólido o una combinación de los mismos.
4. Celda de batería compuesta (32) de la reivindicación 2, en la que cada uno de los colectores de corriente (14, 15) de los elementos de suministro de electricidad (10) incluye una lengüeta de electrodo (141, 151) respectivamente.
5. Celda de batería compuesta (32) de la reivindicación 4, en la que las lengüetas de los electrodos (141, 151) con la misma polaridad de los elementos de suministro de electricidad (10) del grupo de elementos de suministro de electricidad (22) están conectadas para formar una conexión eléctrica en paralelo.
6. Celda de batería compuesta (32) de la reivindicación 4, en la que las lengüetas de electrodo (141, 151) de los dos grupos de elementos de suministro de electricidad más externos (22) están conectadas a un cable conductor (51).
7. Celda de batería compuesta (31) de la reivindicación 1, en la que, dentro del grupo de elementos de suministro de electricidad (21), solo los colectores de corriente externos (14, 15) de los dos elementos de suministro de electricidad más externos (10) incluyen una lengüeta de electrodo (141, 151), respectivamente.
8. Celda de batería compuesta (31) de la reivindicación 7, en la que las lengüetas de electrodo (141, 151) con la misma polaridad de los grupos de elementos de suministro de electricidad (21) están conectadas a un cable conductor (51).
9. Celda de batería compuesta (31, 32) de la reivindicación 6 u 8, en la que el cable conductor (51) se extiende a partir de la carcasa de empaquetado (50) hasta quedar expuesto.
10. Celda de batería compuesta (31, 32) de la reivindicación 6 u 8, que comprende además un módulo de placa de circuito impreso (PCB) (60) conectado al cable conductor (51) y empaquetado dentro de la carcasa de empaquetado (50).
11. Celda de batería compuesta (31, 32) de la reivindicación 1 o 2, en la que cada uno de los elementos de suministro de electricidad (10) del grupo de elementos de suministro de electricidad (21,22) está directamente en contacto con el colector de corriente (14, 15) del elemento de suministro de electricidad adyacente (10) en el mismo grupo de elementos de suministro de electricidad (21, 22) a través del colector de corriente (14, 15) para formar una conexión eléctrica.
12. Celda de batería compuesta (31, 32) de la reivindicación 1 o 2, en la que la capa de sellado (16) del elemento de suministro eléctrico (10) comprende dos capas de silicona modificada (161, 162) y una capa de silicona (163) dispuesta entre ellas, en donde las capas de silicona modificada (161, 162) están formadas a partir de un material de silicona modificado, en donde se ajusta una proporción de silicona de condensación y silicona de adición para mejorar la adhesión entre las interfaces de los colectores de corriente (14, 15) y la capa de sellado (16).
13. Celda de batería compuesta (31, 32) de la reivindicación 1 o 2, en la que la carcasa de empaquetado (50) es una película de polímero, una hoja de aluminio o una lata de metal.
14. Celda de batería compuesta (31) de la reivindicación 1, en la que el elemento de suministro de electricidad (10) está directamente en contacto con el colector de corriente (14, 15) del elemento de suministro de electricidad adyacente (10) a través del colector de corriente (14, 15) con diferente polaridad para formar una conexión eléctrica en serie.
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