ES3036985T3 - Electrode assembly, battery cell, battery, electrical device - Google Patents

Electrode assembly, battery cell, battery, electrical device

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ES3036985T3 ES21916653T ES21916653T ES3036985T3 ES 3036985 T3 ES3036985 T3 ES 3036985T3 ES 21916653 T ES21916653 T ES 21916653T ES 21916653 T ES21916653 T ES 21916653T ES 3036985 T3 ES3036985 T3 ES 3036985T3
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Hu Xu
Xing Li
Haizu Jin
Shaojun Niu
Miaomiao Ren
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Contemporary Amperex Technology Hong Kong Ltd
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Abstract

En la presente solicitud se describen un conjunto de electrodos, una celda de batería, una batería, un aparato, un método de fabricación y un aparato de fabricación. El conjunto de electrodos comprende al menos dos piezas polares, una primera y una segunda con polaridades opuestas. Ambas piezas polares están enrolladas alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa. Esta estructura multicapa cuenta con una cavidad de alojamiento que se extiende a lo largo del eje de bobinado; dicha cavidad se utiliza para alojar un electrolito. El conjunto de electrodos comprende además al menos un canal guía de flujo que se extiende a lo largo de una primera dirección, perpendicular al eje de bobinado; dicho canal guía de flujo está configurado para guiar el electrolito en la cavidad de alojamiento para su descarga. Al configurar el canal guía de flujo como un canal de transmisión del electrolito, el electrolito en la cavidad de alojamiento puede descargarse hacia afuera por medio de un espacio entre la primera pieza polar y la segunda pieza polar, y puede descargarse aún más hacia afuera por medio del canal guía de flujo, mejorando así el efecto de infiltración del electrolito en el conjunto de electrodos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de electrodos, celda de batería, batería, dispositivo eléctrico
Descripción
CAMPO TÉCNICO
La presente solicitud se refiere al campo de las baterías y, en particular, a un conjunto de electrodos, una celda de batería, una batería, un dispositivo, un método de fabricación y un dispositivo de fabricación.
ANTECEDENTES
Debido a ventajas tales como un tamaño pequeño, una alta densidad de energía, una alta densidad de potencia, reutilización durante muchos ciclos y una larga vida útil, las baterías como las de iones de litio se usan ampliamente en dispositivos electrónicos, medios de transporte eléctricos, juguetes eléctricos y dispositivos eléctricos. Por ejemplo, las baterías de iones de litio se usan ampliamente en productos como un teléfono móvil, un ordenador portátil, un carro eléctrico, un vehículo eléctrico, un avión eléctrico, un barco eléctrico, un coche eléctrico de juguete, un barco eléctrico de juguete, un avión eléctrico de juguete y una herramienta eléctrica.
Con el continuo desarrollo de la tecnología de baterías, se plantean mayores requisitos en cuanto al rendimiento de las baterías. Una celda de batería existente incluye por lo general una carcasa y un conjunto de electrodos alojados en la carcasa, y la carcasa está llena de una solución electrolítica. El espacio disponible para almacenar la solución electrolítica en el interior de la carcasa es relativamente pequeño, y una velocidad de transmisión de la solución electrolítica entre placas de electrodos es relativamente lenta. Por lo tanto, las placas de electrodos difícilmente pueden infiltrarse lo suficiente en un corto tiempo, afectando así al rendimiento de la batería. El documento JP2001093511A divulga un colector que comprende una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo que tienen ambas una pluralidad de orificios y un separador para separar ambos electrodos. El separador está hecho de un material que permite la penetración del electrolito. El núcleo bobinado ahuecado está provisto de una pluralidad de orificios pasantes, de modo que el electrolito relleno en la parte central del núcleo ahuecado puede pasar por los orificios pasantes hacia el colector, distribuido a través de los pequeños orificios de los electrodos positivo y negativo, acelerando así la penetración del electrolito. El documento US2013216879A1 divulga una batería que incluye un paquete de placa bobinada formado con un electrodo positivo que comprende una parte recubierta de electrodo positivo que tiene una lámina positiva y una parte no recubierta de electrodo positivo, y un electrodo negativo que comprende una parte recubierta de electrodo negativo que tiene una lámina negativa y una parte no recubierta de electrodo negativo; un contenedor de batería en el que se inyecta un electrolito; un terminal positivo y un terminal negativo proporcionados en el contenedor de batería; un colector de corriente positiva que conecta la parte no recubierta de electrodo positivo y el terminal positivo; y un colector de corriente negativa que conecta la parte no recubierta de electrodo negativo y el terminal negativo, que tiene múltiples orificios pasantes entre una parte de unión con el colector de corriente positiva en la parte no recubierta de electrodo positivo y la parte recubierta de electrodo positivo; y múltiples orificios pasantes entre una parte de unión con el colector de corriente negativa en la parte no recubierta de electrodo negativo y la parte recubierta de electrodo negativo. El documento US2010227209A1 divulga una celda electroquímica que incluye: un electrodo que incluye un primer colector de corriente, y primeras capas de material activo positivo y negativo dispuestas a ambos lados del primer colector de corriente y separadas entre sí por una parte de extensión del colector de corriente que está situada entre ellas, en donde una polaridad del electrodo se usa como una polaridad opuesta en una celda vecina; un núcleo hueco; una pared de barrera de aislamiento de electrolito dispuesta en la parte de extensión del colector de corriente del electrodo; una envoltura que aloja un conjunto de electrodos formado bobinando al menos un electrodo que incluye el electrodo alrededor del núcleo; y un puerto de inyección de electrolito dispuesto en una superficie lateral de la envoltura y conectado a un área interior del núcleo, en donde se forman una pluralidad de primeros orificios de inyección de electrolito en la parte de extensión del colector de corriente del electrodo a intervalos predeterminados, y uno o más segundos orificios de inyección de electrolito correspondientes a los primeros orificios de inyección de electrolito se forman en una pared lateral del núcleo. El documento US2016351966A1 divulga una celda de almacenamiento electroquímico que comprende láminas de electrodos primera y segunda bobinadas alrededor de un núcleo cilíndrico que forma una estructura de tipo enrollado, comprendiendo cada una de las láminas de electrodos primera y segunda bordes conductores no recubiertos paralelos a las caras de extremo de la estructura de tipo enrollado, y superficies opuestas recubiertas entre los bordes conductores no recubiertos, separando las láminas separadoras primera y segunda mecánica y eléctricamente las superficies opuestas recubiertas de las láminas de electrodo primera y segunda y separando mecánica y eléctricamente el núcleo cilíndrico y las superficies opuestas recubiertas de la primera lámina de electrodo, y cortes ranurados de los bordes conductores no recubiertos, formando los cortes ranurados coubicados angularmente con respecto al núcleo cilíndrico la estructura de tipo enrollado.
SUMARIO
En vista del problema anterior, una realización de esta solicitud describe un conjunto de electrodos, una celda de batería, una batería y un dispositivo para mejorar el efecto de infiltración de una solución electrolítica en el conjunto de electrodos. La presente invención se define mediante el conjunto de electrodos de la reivindicación independiente 1, la celda de batería de la reivindicación independiente 8, la batería de la reivindicación independiente 9 y el dispositivo eléctrico de la reivindicación independiente 10. A continuación, en caso de que partes de la descripción y del dibujo se refieran a realizaciones que no estén cubiertas por las reivindicaciones, no se presentarán como realizaciones de la invención, sino como ejemplos útiles para comprender la invención. Según un primer aspecto de las realizaciones de la presente solicitud, se proporciona un conjunto de electrodos que incluye: al menos dos placas de electrodo, que incluyen una primera placa de electrodo y una segunda placa de electrodo que tienen polaridades opuestas. La primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo se bobinan alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa. La estructura multicapa incluye una cavidad de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado. La cavidad de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica. El conjunto de electrodos incluye además al menos una trayectoria de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección. La primera dirección es una dirección perpendicular al eje de bobinado. La trayectoria de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad de alojamiento.
Con la trayectoria de guía dispuesta como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos.
Según la invención, una región de material activo de la primera placa de electrodo y una región de material activo de la segunda placa de electrodo se bobinan para formar una región de cuerpo. La región de cuerpo incluye una pluralidad de porciones de material activo apiladas. Una región de material no activo de la primera placa de electrodo o una región de material no activo de la segunda placa de electrodo se bobina para formar una región de pestaña. La región de pestaña incluye una pluralidad de porciones de pestaña apiladas. La cavidad de alojamiento pasa por la región de cuerpo y la región de pestaña a lo largo de la dirección del eje de bobinado.
En el conjunto de electrodos dispuesto de esta manera, debido a que la cavidad de alojamiento pasa por la región de cuerpo y la región de pestaña a lo largo de la dirección del eje de bobinado, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo a través de un extremo de la región de pestaña.
En algunas realizaciones, el conjunto de electrodos es una estructura cilíndrica y la primera dirección es una dirección radial de la estructura cilíndrica.
En el conjunto de electrodos de estructura cilíndrica, la trayectoria de guía se extiende a lo largo de la dirección radial de la estructura cilíndrica para guiar la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento de modo que la solución electrolítica se transfiera hacia fuera a lo largo de la dirección radial. De esta manera, se proporciona una trayectoria relativamente rápida para transferir la solución electrolítica, y se mejora la eficiencia de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos.
Según la invención, la pluralidad de porciones de pestaña incluyen una pluralidad de primeras porciones de pestaña dispuestas consecutivamente. Cada primera porción de pestaña está provista de al menos un primer orificio que pasa por una dirección de espesor de la primera porción de pestaña. Los primeros orificios de todas las primeras porciones de pestaña están configurados para estar dispuestos opuestos entre sí a lo largo de la primera dirección para formar la trayectoria de guía.
Los primeros orificios se realizan en todas las primeras porciones de pestaña dispuestas consecutivamente y los primeros orificios se disponen opuestos entre sí a lo largo de la primera dirección para formar la trayectoria de guía. La trayectoria de guía formada de esta manera es una trayectoria directa continua y puede acortar la trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. De esta manera, la solución electrolítica puede fluir hacia un espacio entre dos primeras porciones de pestaña adyacentes rápidamente a través de la trayectoria de guía, y la solución electrolítica puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo.
En algunas realizaciones, una porción de pestaña más externa en la región de pestaña es la primera porción de pestaña. Un extremo exterior de la trayectoria de guía está en comunicación directa con un espacio externo del conjunto de electrodos.
Una trayectoria de guía con el extremo exterior en comunicación directa con el espacio externo del conjunto de electrodos se forma haciendo el primer orificio en la primera porción de pestaña que está más exterior. De esta manera, la solución electrolítica en el espacio externo del conjunto de electrodos puede fluir hacia la trayectoria de guía directamente, la solución electrolítica puede fluir hacia un espacio entre las dos primeras porciones de pestaña adyacentes rápidamente a través de la trayectoria de guía, y la solución electrolítica puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo.
En algunas realizaciones, una porción de pestaña más interna en la región de pestaña es la primera porción de pestaña. Un extremo interior de la trayectoria de guía está en comunicación directa con la cavidad de alojamiento.
Una trayectoria de guía con el extremo interior en comunicación directa con la cavidad de alojamiento se forma haciendo el primer orificio en la primera porción de pestaña que es más interior. De esta manera, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento puede fluir hacia la trayectoria de guía directamente, la solución electrolítica puede fluir hacia un espacio entre las dos primeras porciones de pestaña adyacentes rápidamente a través de la trayectoria de guía, y la solución electrolítica puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo.
Según la invención, la pluralidad de porciones de pestaña incluye además una pluralidad de segundas porciones de pestaña dispuestas consecutivamente. Las segundas porciones de pestaña no están provistas del primer orificio. Toda la pluralidad de segundas porciones de pestaña se ubican entre la trayectoria de guía y la cavidad de alojamiento. Un extremo interior de la trayectoria de guía se comunica con la cavidad de alojamiento a través de un hueco entre dos segundas porciones de pestaña adyacentes.
En el conjunto de electrodos dispuesto de esta manera, el extremo interior de la trayectoria de guía se comunica con la cavidad de alojamiento a través de un hueco entre dos segundas porciones de pestaña adyacentes. De esta manera, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento puede fluir hacia la trayectoria de guía a lo largo del hueco entre dos segundas porciones de pestaña adyacentes. De manera adicional, la segunda porción de pestaña está ubicada entre la trayectoria de guía y la cavidad de alojamiento, que es equivalente a que la segunda porción de pestaña está ubicada en un lado interior del conjunto de electrodos. Por lo tanto, el área de cada bobina de la segunda porción de pestaña es relativamente pequeña. Si el primer orificio se realiza en la segunda porción de pestaña, la resistencia de la segunda porción de pestaña se verá afectada. La resistencia relativamente alta de la segunda porción de pestaña se garantiza omitiendo el primer orificio en la segunda porción de pestaña.
En algunas realizaciones, en una dirección de exterior a interior del conjunto de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios disminuyen progresivamente o son idénticas.
El área de cada bobina de porción de material activo ubicada en el lado exterior del conjunto de electrodos es mayor que el área de cada bobina de porción de material activo ubicada en el lado interior del conjunto de electrodos. Por lo tanto, lo anterior requiere una mayor cantidad de solución electrolítica. En una dirección de exterior a interior del conjunto de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios se ajustan para disminuir progresivamente. De esta manera, la trayectoria de guía ubicada en el lado exterior del conjunto de electrodos es relativamente grande y, por lo tanto, puede satisfacer la demanda relativamente grande de la solución electrolítica para la porción de material activo ubicada en el lado exterior del conjunto de electrodos. En una dirección de exterior a interior del conjunto de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios se establecen para que sean idénticas. Por lo tanto, los primeros orificios de un solo tamaño deben ser diseñados y procesados y la dificultad y el coste de producción se reducen. En algunas realizaciones, la cavidad de alojamiento incluye una primera cavidad de alojamiento ubicada en la región de cuerpo y una segunda cavidad de alojamiento ubicada en la región de pestaña. A lo largo de una dirección perpendicular al eje de bobinado, un tamaño de la segunda cavidad de alojamiento es mayor que un tamaño de la primera cavidad de alojamiento.
La segunda cavidad de alojamiento de un tamaño relativamente grande se proporciona en la región de pestaña que incluye la trayectoria de guía. La segunda cavidad de alojamiento puede almacenar una cantidad relativamente grande de solución electrolítica. La solución electrolítica puede fluir hacia la trayectoria de guía desde la segunda cavidad de alojamiento, de este modo no sólo acorta la trayectoria de transmisión de la solución electrolítica, sino también hace que una cantidad relativamente grande de solución electrolítica fluya hacia la trayectoria de guía, y aumente adicionalmente la velocidad de infiltración de la solución electrolítica.
En algunas realizaciones, un eje central de la cavidad de alojamiento coincide con el eje de bobinado.
De esta manera, debido a que el eje de bobinado está situado en el centro del conjunto de electrodos, la cavidad de alojamiento también está ubicada en el centro del conjunto de electrodos, igualando de este modo el efecto de infiltración de la solución electrolítica desde el centro del conjunto de electrodos hasta el lado exterior.
Según un segundo aspecto de las realizaciones de la presente solicitud, se proporciona una celda de batería, que incluye: una carcasa, una tapa de extremo y el conjunto de electrodos descritos en el primer aspecto anterior. Se realiza una abertura en un extremo del alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado. La tapa de extremo está configurada para cerrar la abertura. El conjunto de electrodos está dispuesto en el alojamiento.
En algunas realizaciones, se realiza un orificio de inyección en la tapa de extremo. El orificio de inyección se dispone de forma opuesta a la cavidad de alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado, de modo que la solución electrolítica puede entrar en la cavidad de alojamiento a través del orificio de inyección.
Con el orificio de inyección dispuesto de forma opuesta a la cavidad de alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado, la solución electrolítica puede fluir directamente hacia la cavidad de alojamiento después de ser inyectada desde el orificio de inyección, aumentando de este modo la velocidad de transmisión de la solución electrolítica.
Según un tercer aspecto de las realizaciones de la presente solicitud, se proporciona una batería, que incluye la celda de batería descrita en el segundo aspecto anterior.
Según un cuarto aspecto de las realizaciones de la presente solicitud, se proporciona un dispositivo eléctrico, que incluye la batería descrita en el tercer aspecto anterior. La batería está configurada para proporcionar energía eléctrica. Según un aspecto de la presente solicitud, se proporciona un método para fabricar un conjunto de electrodos, que incluye:
proporcionar al menos dos placas de electrodo, que incluyen una primera placa de electrodo y una segunda placa de electrodo que tienen polaridades opuestas; y
bobinar la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa, donde la estructura multicapa incluye una cavidad de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado, la cavidad de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica, al menos una trayectoria de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección se forma en el conjunto de electrodos después del bobinado, la primera dirección es una dirección perpendicular al eje de bobinado, y la trayectoria de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad de alojamiento.
Según un aspecto de la presente solicitud, se proporciona un dispositivo para fabricar un conjunto de electrodos, que incluye:
un módulo de colocación de placas de electrodo, configurado para proporcionar al menos dos placas de electrodo, que incluyen una primera placa de electrodo y una segunda placa de electrodo que tienen polaridades opuestas; y un módulo de bobinado, configurado para bobinar la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa, donde la estructura multicapa incluye una cavidad de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado, la cavidad de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica, al menos una trayectoria de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección se forma en el conjunto de electrodos después del bobinado, la primera dirección es una dirección perpendicular al eje de bobinado, y la trayectoria de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad de alojamiento.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los dibujos descritos en el presente documento pretenden permitir una comprensión adicional de la presente solicitud y constituyen una parte de la presente solicitud. Las realizaciones ilustrativas de la presente solicitud y su descripción pretenden explicar la presente solicitud, pero no constituyen limitación indebida alguna a la misma. En los dibujos: La FIG. 1 es un diagrama estructural esquemático de una sección longitudinal de un conjunto de electrodos seccionado a lo largo de un eje de bobinado K según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 2 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal de un conjunto de electrodos que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado según algunos ejemplos de la presente solicitud; La FIG. 3 es un diagrama estructural esquemático de una sección longitudinal de un conjunto de electrodos seccionado a lo largo de un eje de bobinado K según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 4 es un diagrama estructural esquemático tridimensional de un conjunto de electrodos según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 5 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal de un conjunto de electrodos que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 6 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal de un conjunto de electrodos que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado según algunos ejemplos de la presente solicitud; La FIG. 7 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal de un conjunto de electrodos que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 8 es un diagrama estructural esquemático tridimensional de un conjunto de electrodos según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 9 es un diagrama estructural esquemático tridimensional de un conjunto de electrodos según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 10 es un diagrama estructural esquemático tridimensional de un conjunto de electrodos según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 11 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal del conjunto de electrodos que se muestra en la FIG. 10 y que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado;
La FIG. 12 es un diagrama estructural esquemático de una sección longitudinal de un conjunto de electrodos seccionado a lo largo de un eje de bobinado K según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 13 es un diagrama estructural esquemático de una parte de una placa de electrodo de un conjunto de electrodos en un estado desplegado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 14 es un diagrama estructural esquemático de una parte de una placa de electrodo de un conjunto de electrodos en un estado desplegado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 15 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal del conjunto de electrodos que se muestra en la FIG. 14 y que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado;
La FIG. 16 es un diagrama estructural esquemático de una parte de una placa de electrodo de un conjunto de electrodos en un estado desplegado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 17 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal del conjunto de electrodos que se muestra en la FIG. 16 y que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado;
La FIG. 18 es un diagrama estructural esquemático de una parte de una placa de electrodo de un conjunto de electrodos en un estado desplegado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 19 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal del conjunto de electrodos que se muestra en la FIG. 18 y que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado;
La FIG. 20 es un diagrama estructural esquemático de una sección transversal de un conjunto de electrodos que se secciona a lo largo de una línea perpendicular a un eje de bobinado según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 21 es una vista en despiece de una celda de batería según algunas realizaciones de la presente solicitud; La FIG. 22 es una vista en despiece de una batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 23 es una vista exterior de un vehículo según algunas realizaciones de la presente solicitud;
La FIG. 24 es un diagrama de flujo esquemático de un método para fabricar un conjunto de electrodos según algunos ejemplos de la presente solicitud; y
La FIG. 25 es un diagrama estructural esquemático de un dispositivo para fabricar un conjunto de electrodos según algunos ejemplos de la presente solicitud.
Números de referencia:
conjunto 100 de electrodos, primera placa 110 de electrodo, segunda placa 120 de electrodo, porción 131 de material activo, porción 132 de pestaña, primera porción 132a de pestaña, segunda porción 132b de pestaña, primer orificio 133, cavidad 140 de alojamiento, primera cavidad 141 de alojamiento, segunda cavidad 142 de alojamiento, trayectoria 150 de guía, primera trayectoria 151 de guía, segunda trayectoria 152 de guía, separador 160;
celda 200 de batería, cubierta 210, carcasa 211, abertura 211a, tapa 212 de extremo, orificio 213 de inyección; batería 300, caja 301;
vehículo 400, motor 401, controlador 402;
dispositivo 600 para fabricar un conjunto de electrodos, módulo 601 de colocación de placas de electrodo, módulo 602 de bobinado.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES
Para hacer más claros los objetivos, soluciones técnicas y ventajas de las realizaciones de esta solicitud, a continuación se ofrece una descripción clara y completa de las soluciones técnicas en las realizaciones de esta solicitud con referencia a los dibujos en las realizaciones de esta solicitud. Aparentemente, las realizaciones descritas son simplemente una parte, pero no todas, las realizaciones de esta solicitud.
A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que normalmente entiende una persona experta en el campo técnico de la presente solicitud. Los términos utilizados en la memoria descriptiva de esta solicitud pretenden simplemente describir realizaciones específicas, pero no pretenden limitar esta solicitud. Los términos "incluir" y "contener" y cualquier variación de los mismos utilizados en la memoria descriptiva, las reivindicaciones y la breve descripción de los dibujos de la presente solicitud pretenden ser una inclusión no exclusiva. Los términos tales como "primero" y "segundo" utilizados en la memoria descriptiva, las reivindicaciones y la breve descripción de los dibujos de esta solicitud pretenden distinguir diferentes objetos, pero no pretenden describir una secuencia u orden de prioridad específicos. La referencia a "realización" en el presente documento significa que un rasgo, estructura o característica específica descrita con referencia a la realización puede incluirse en al menos una realización de esta solicitud. La referencia a este término en diferentes lugares de la memoria descriptiva no representa necesariamente la misma realización, ni tampoco una realización independiente o alternativa en una relación mutuamente excluyente con otras realizaciones. Una persona experta en la técnica entenderá explícita e implícitamente que las realizaciones descritas en el presente documento pueden combinarse con otras realizaciones.
El término "y/o" en el presente documento indica una relación entre objetos relacionados y representa tres relaciones posibles. Por ejemplo, "A y/o B" pueden representar las tres circunstancias siguientes: A solo, tanto A como B, y B solo. Además, el carácter "/" en el presente documento generalmente indica una relación "o" entre el objeto que precede al carácter y el objeto que sigue al carácter.
"Una pluralidad de" a la que se hace referencia en esta solicitud significa dos o más (incluidos dos). De manera similar, "una pluralidad de grupos" significa dos o más grupos (incluidos dos grupos), y "una pluralidad de piezas" significa dos o más piezas (incluidos dos piezas).
Las baterías mencionadas en este campo pueden clasificarse en una batería primaria y una batería recargable, dependiendo de su capacidad de recarga. La batería primaria (batería primaria) se conoce informalmente como una batería "desechable" o una batería galvánica, porque la batería no es recargable y debe desecharse después de consumir energía eléctrica. Una batería recargable también se denomina una batería secundaria (batería secundaria), celda secundaria o batería de almacenamiento. Un material para y un proceso de fabricación de una batería recargable son diferentes a los de una batería primaria. Una ventaja de la batería recargable es que la batería se puede utilizar durante una pluralidad de ciclos después de haber sido cargada. La capacidad de carga de corriente de salida de la batería recargable es mayor que la de la mayoría de las baterías primarias. Actualmente, los tipos comunes de baterías recargables incluyen: batería de plomo-ácido, batería de níquel-hidruro metálico y batería de iones de litio. La batería de iones de litio exhibe ventajas tales como un peso ligero, una alta capacidad (la capacidad es de 1,5 a 2 veces la de una batería de níquel-hidruro metálico del mismo peso), no tiene efecto memoria y exhibe una tasa de auto-descarga muy baja. Por lo tanto, a pesar de su relativo alto coste, la batería de iones de litio se utiliza ampliamente. La batería de iones de litio también se utiliza en vehículos eléctricos puros e híbridos. La batería de iones de litio para uso en vehículos de este tipo presenta una capacidad relativamente baja, pero una corriente de salida y una corriente de carga relativamente altas y una vida útil relativamente larga, pero implica un coste relativamente alto.
La batería descrita en las realizaciones de la presente solicitud significa una batería recargable. Más adelante se describe la concepción de esta aplicación utilizando una batería de iones de litio como ejemplo. Es comprensible que la presente solicitud sea aplicable a cualquier otro tipo adecuado de baterías recargables. La batería mencionada en las realizaciones de la presente solicitud significa un módulo físico independiente que incluye una o más celdas de batería para proporcionar un voltaje más alto y una capacidad más alta. Por ejemplo, la batería mencionada en la presente solicitud puede incluir un módulo de batería, un paquete de baterías o similares. Una pluralidad de celdas de batería pueden conectarse entre sí en serie y/o en paralelo a través de terminales de electrodos, de modo que puedan aplicarse en diversos escenarios. En algunos escenarios de aplicaciones de alta potencia tales como los vehículos eléctricos, el uso de una batería cubre tres niveles: una celda de batería, un módulo de batería y un paquete de baterías. El módulo de batería se forma conectando eléctricamente una cantidad específica de celdas de batería entre sí y colocando las celdas de batería en un bastidor, para protegerlas del impacto externo, el calor, la vibración y similares. El paquete de baterías es el estado final de un sistema de baterías montado en un vehículo eléctrico. Actualmente, la mayoría de los paquetes de baterías se fabrican ensamblando diversos sistemas de control y protección tal como un sistema de gestión de baterías(battery management system,BMS) y una parte de gestión térmica en uno o más módulos de batería. Con el avance de las tecnologías, el módulo de batería se puede omitir. Es decir, un paquete de baterías se forma directamente a partir de celdas de batería. Esta mejora reduce significativamente la cantidad de piezas, al tiempo que mejora la densidad de energía gravimétrica y la densidad de energía volumétrica del sistema de baterías. Una batería a la que se hace referencia en la presente solicitud incluye un módulo de batería o un paquete de baterías.
Una celda de batería es una unidad estructural básica de un módulo de batería y un paquete de baterías e incluye una carcasa y un conjunto de electrodos alojado en la carcasa. La carcasa está llena de una solución electrolítica. El conjunto de electrodos incluye principalmente una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo que están apiladas. Por lo general, un separador se dispone entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo. Las partes, revestidas con un material activo, de la placa de electrodo positivo y de la placa de electrodo negativo, constituyen una región de cuerpo del conjunto de electrodos. La parte, revestida con material no activo, de la placa de electrodo positivo, constituye una pestaña positiva; y la parte, revestida con material no activo, de la placa de electrodo negativo, constituye una región de pestaña negativa. La placa de electrodo positivo puede estar hecha de aluminio. Un material activo positivo puede ser óxido de cobalto y litio (LiCoO<2>), óxido de manganeso y litio (LiMn2O4), óxido de níquel y litio (LiNiO<2>), fosfato de hierro y litio (LiFePO4) o un material ternario tal como óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (LiNiMnCoO<2>o NMC), o similares. La placa de electrodo negativo puede estar hecha de cobre. Un material activo negativo puede ser carbono, silicio o similares. El separador está hecho típicamente de un material de poliolefina ejemplificado por polietileno (PE) y polipropileno (PP). La pestaña positiva y la pestaña negativa pueden estar situadas juntas en un extremo de la región de cuerpo o en dos extremos de la región de cuerpo por separado.
Dependiendo de la forma del empaquetamiento, las celdas de baterías se clasifican generalmente en tres tipos: celda de batería cilíndrica, celda de batería prismática y celda de batería tipo bolsa. La placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo se bobinan o apilan para formar un conjunto de electrodos de una forma deseada. Por ejemplo, la placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo que se apilan en una celda de batería cilíndrica se bobinan en un conjunto de electrodos en forma de cilindro. La placa de electrodo positivo, el separador y la placa de electrodo negativo que se apilan en una celda de batería prismática se bobinan o apilan para formar un conjunto de electrodos en forma de aproximadamente un cuboide.
Una solución electrolítica es un medio de transporte de iones en una batería de iones de litio. En un proceso de carga o descarga, los iones de litio se transportan entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo a través de la solución electrolítica. Para garantizar el rendimiento de la batería de iones de litio, la solución electrolítica necesita infiltrarse suficientemente en el material activo positivo y el material activo negativo en el conjunto de electrodos de la batería de iones de litio cuando la solución electrolítica se inyecta inicialmente y durante los siguientes procesos de carga y descarga cíclica. Si la velocidad de transmisión de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos es lenta o la solución electrolítica entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo es insuficiente, la cantidad del material activo que participa en las reacciones de carga y descarga puede disminuir, afectando así al rendimiento de la batería. Por lo tanto, infiltrar suficientemente el material activo positivo y el material activo negativo por la solución electrolítica es un factor importante para garantizar un alto rendimiento de la batería. Durante la investigación y el desarrollo, el solicitante encuentra que en el conjunto de electrodos bobinado, la solución electrolítica es apenas eficaz para infiltrar los materiales activos en las placas de electrodo. Especialmente, para algunos conjuntos de electrodos que son relativamente largos de tamaño, el problema de los efectos de infiltración escasa es más evidente. Después de una investigación adicional, el solicitante considera que las principales razones de la escasa infiltración por parte de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos son las siguientes:
(1) La mayor parte del espacio en la carcasa está ocupado por el conjunto de electrodos y otras partes mecánicas, y el espacio restante disponible para almacenar la solución electrolítica es relativamente pequeño, reduciendo de este modo la cantidad de solución electrolítica almacenada en la carcasa después de inyectar la solución electrolítica.
(2) En el interior del conjunto de electrodos, la solución electrolítica se transmite habitualmente sólo a través del espacio entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo, y la velocidad de transmisión de la solución electrolítica es relativamente lenta. Por consiguiente, la solución electrolítica es incapaz de infiltrarse suficientemente en el material activo en la placa de electrodo en un corto tiempo, afectando de este modo al rendimiento de la batería. Especialmente, durante la carga y descarga, los iones de litio intercalados en la placa de electrodos conducen al cambio de los parámetros de red de la placa de electrodo, y dan como resultado la expansión de la placa de electrodo. La placa de electrodo se expande y se contrae con el aumento de los ciclos de carga y descarga. A medida que el volumen de la placa de electrodo se expande, el hueco entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo se vuelve más pequeño, y la solución electrolítica se comprime hacia el exterior del conjunto de electrodos. A medida que el volumen de la placa de electrodo se reduce, se restaura el hueco entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo, y la solución electrolítica puede fluir de nuevo al espacio entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo desde el exterior del conjunto de electrodos. Durante la carga y descarga, el conjunto de electrodos funciona como una "respiración", e "inhala" y "exhala" la solución electrolítica repetidamente. En este proceso, debido a que el entorno de presión negativa existente en el momento de inyectar la solución electrolítica no existe en la carcasa, la solución electrolítica se transmite por medio de solamente el hueco entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo, lo que conduce a una velocidad de transmisión muy lenta de la solución electrolítica, y afecta al rendimiento de la batería.
En vista del problema anterior, la presente solicitud tiene por objeto proporcionar un conjunto de electrodos. Haciendo referencia a la FIG. 1 y a la FIG. 2, el conjunto 100 de electrodos incluye al menos dos placas de electrodo, que incluyen una primera placa 110 de electrodo y una segunda placa 120 de electrodo que tienen polaridades opuestas. La primera placa 110 de electrodo y la segunda placa 120 de electrodo se bobinan alrededor de un eje de bobinado K para formar una estructura multicapa. La estructura multicapa incluye una cavidad 140 de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado K. La cavidad 140 de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica. El conjunto 100 de electrodos incluye además al menos una trayectoria 150 de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección X. La primera dirección X es una dirección perpendicular al eje de bobinado K. La trayectoria 150 de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad 140 de alojamiento.
Con respecto a la primera placa 110 de electrodo y la segunda placa 120 de electrodo, la primera placa 110 de electrodo es una placa de electrodo positivo, y la segunda placa 120 de electrodo es una placa de electrodo negativo; o, la primera placa 110 de electrodo es una placa de electrodo negativo, y la segunda placa 120 de electrodo es una placa de electrodo positivo.
La dirección del eje de bobinado K puede ser paralela al plano horizontal o perpendicular al plano horizontal, dependiendo de la disposición de las celdas de batería. La FIG. 1 muestra solamente una sección longitudinal del conjunto 100 de electrodos que se secciona a lo largo del eje de bobinado K. Una celda de batería que incluye el conjunto 100 de electrodos se puede colocar en la batería vertical y horizontalmente. Cuando la celda de batería se coloca verticalmente, la dirección del eje de bobinado K es perpendicular al plano horizontal. Cuando la celda de batería se coloca horizontalmente, la dirección del eje de bobinado K es paralela al plano horizontal.
La estructura multicapa puede ser una estructura multicapa plana o una estructura multicapa cilíndrica, que incluye una pluralidad de capas de placas de electrodo. Cada capa de placa de electrodo significa una bobina de placa de electrodo alrededor del eje de bobinado K. Dos extremos de cada bobina de placa de electrodo no están conectados entre sí, pero están conectados a dos bobinas adyacentes de placas de electrodo, respectivamente.
El número de trayectorias 150 de guía puede ser uno o más. Un número relativamente grande de las trayectorias 150 de guía puede aumentar las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica dentro del conjunto 100 de electrodos. Cuando se disponen una pluralidad de trayectorias 150 de guía, la pluralidad de trayectorias 150 de guía puede disponerse simétricamente en un plano que incluye una línea de dirección perpendicular al eje de bobinado K, donde la disposición simétrica es simétrica con respecto a un punto central de la cavidad 140 de alojamiento en el plano, igualando de este modo el efecto de infiltración de la solución electrolítica desde el centro del conjunto 100 de electrodos hasta el exterior. A lo largo de la primera dirección X, la trayectoria 150 de guía puede pasar por todas las placas de electrodos, por ejemplo, pasar por todas las placas de electrodos en un lado del eje de bobinado K, o pasar por todas las placas de electrodos en ambos lados del eje de bobinado K, o pasar por solamente una parte de las placas de electrodo. En la sección longitudinal mostrada en la FIG. 1, la trayectoria 150 de guía puede estar dispuesta en uno o más de un extremo superior, una parte media o un extremo inferior del conjunto 100 de electrodos. Que la primera dirección X sea una dirección perpendicular al eje de bobinado K ocurre en dos circunstancias. En una primera circunstancia, la primera dirección X es una dirección perpendicular al eje de bobinado K y ubicada en un plano que incluye el eje de bobinado K, donde el eje central de la trayectoria 150 de guía interseca el eje de bobinado K. En una segunda circunstancia, la primera dirección X es una dirección perpendicular al eje de bobinado K y situada en otros planos, como un plano que interseca el eje de bobinado K y un plano paralelo al eje de bobinado K, donde el eje central de la trayectoria 150 guía no interseca el eje de bobinado K.
La expulsión hacia el exterior significa que la solución electrolítica fluye desde la cavidad 140 de alojamiento hasta la primera placa 110 de electrodo y la segunda placa 120 de electrodo, de modo que se infiltre en las placas de electrodo.
En realizaciones de la presente solicitud, la trayectoria 150 de guía se dispone como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. De esta manera, la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través del hueco entre la primera placa 110 de electrodo y la segunda placa 120 de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria 150 de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto 100 de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto 100 de electrodo. De manera adicional, la trayectoria 150 de guía ayuda a expulsar el gas generado en el interior del conjunto 100 de electrodo.
En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 1, el eje central de la cavidad 140 de alojamiento coincide con el eje de bobinado K. En dichas realizaciones, debido a que el eje de bobinado K está situado en el centro del conjunto 100 de electrodo, la cavidad 140 de alojamiento también está situada en el centro del conjunto 100 de electrodos, igualando de este modo el efecto de infiltración de la solución electrolítica desde el centro del conjunto 100 de electrodos hasta el lado exterior. Un experto en la materia entiende que, debido a errores de procesamiento, el eje central de la cavidad 140 de alojamiento puede coincidir con el eje de bobinado K no exactamente, sino desviándose hasta un ligero grado. En la medida permitida por los errores de procesamiento, incluso si el eje central de la cavidad 140 de alojamiento se desvía ligeramente del eje de bobinado K, se sigue considerando que el eje central de la cavidad 140 de alojamiento coincide con el eje de bobinado K.
La placa de electrodo positivo se recubre con un material activo positivo sobre una superficie, y la placa de electrodo negativo se recubre con un material activo negativo sobre una superficie. Una región recubierta con un material activo en la placa de electrodo positivo es una región de material activo positivo. Una región recubierta con material no activo en la placa de electrodo positivo es una región de material no activo positivo. Una región recubierta con un material activo en la placa de electrodo negativo es una región de material activo negativo. Una región recubierta con material no activo en la placa de electrodo negativo es una región de material no activo negativo. En la presente solicitud, haciendo referencia a la FIG. 3, la región de material activo de la primera placa 110 de electrodo y la región de material activo de la segunda placa 120 de electrodo se bobinan para formar una región de cuerpo A. La región de cuerpo A incluye una pluralidad de porciones 131 de material activo apiladas. La región de material no activo de la primera placa 110 de electrodo o una región de material no activo de la segunda placa 120 de electrodo se bobina para formar una región de pestaña B. La región de pestaña B incluye una pluralidad de porciones 132 de pestaña apiladas. La cavidad 140 de alojamiento pasa por la región de cuerpo A y la región de pestaña B a lo largo de la dirección del eje de bobinado K.
Cada bobina de la primera placa 110 de electrodo alrededor del eje de bobinado K en la región de cuerpo A o cada bobina de la segunda placa 120 de electrodo alrededor del eje de bobinado K en la región de cuerpo A es una porción 131 de material activo. Cada bobina de la primera placa 110 de electrodo alrededor del eje de bobinado K en la región de pestaña B o cada bobina de la segunda placa 120 de electrodo alrededor del eje de bobinado K en la región de pestaña B es una porción 132 de pestaña. Como se ha mencionado anteriormente, la región de pestaña positiva y la región de pestaña negativa pueden estar ubicadas en un extremo de la región de cuerpo A o en dos extremos de la región de cuerpo A, respectivamente. Que la cavidad 140 de alojamiento pase por la región de cuerpo A y la región de pestaña B a lo largo de la dirección del eje de bobinado K significa: cuando la región de pestaña positiva y la región de pestaña negativa están ubicadas ambas en un extremo de la región de cuerpo A, la cavidad 140 de alojamiento pasa por la región de pestaña B y la región de cuerpo A en secuencia; cuando la región de pestaña positiva y la región de pestaña negativa están ubicadas en los dos extremos de la región de cuerpo A, respectivamente, la cavidad 140 de alojamiento pasa por la región de pestaña B y la región de cuerpo A del electrodo positivo, así como la región de pestaña B del electrodo negativo en secuencia, como se muestra en la FIG. 1.
En el conjunto de electrodos dispuesto de esta manera, debido a que la cavidad 140 de alojamiento pasa por la región de cuerpo A y la región de pestaña B a lo largo de la dirección del eje de bobinado K, la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo A a través de un extremo de la región de pestaña B.
En algunas realizaciones, haciendo referencia a la FIG. 2, el conjunto 100 de electrodos es una estructura cilíndrica y la primera dirección X es una dirección radial de la estructura cilíndrica.
La dirección radial de una estructura cilíndrica significa una dirección lineal a lo largo de un diámetro o radio de un círculo dentro de una sección transversal de la estructura cilíndrica. Cuando el eje central de la cavidad 140 de alojamiento coincide con el eje de bobinado K, la dirección radial de la estructura cilíndrica significa una dirección desde el exterior del conjunto 100 de electrodos hasta el centro de la cavidad 140 de alojamiento, o una dirección desde el centro de la cavidad 140 de alojamiento hasta el exterior del conjunto 100 de electrodos, dentro de la sección transversal de la estructura cilíndrica.
En el conjunto de electrodos de estructura cilíndrica, la trayectoria 150 de guía se extiende a lo largo de la dirección radial de la estructura cilíndrica para guiar la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento de modo que la solución electrolítica se transmita hacia fuera a lo largo de la dirección radial. De esta manera, se proporciona una trayectoria relativamente rápida para transferir la solución electrolítica, y se mejora la eficiencia de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto 100 de electrodos.
Lo siguiente describe en detalle la posición de la trayectoria 150 de guía en la sección transversal del conjunto 100 de electrodos, donde la sección transversal es perpendicular al eje de bobinado.
En la presente solicitud, haciendo referencia a la FIG. 4 y a la FIG. 5, una pluralidad de porciones 132 de pestaña incluyen una pluralidad de primeras porciones 132a de pestaña dispuestas consecutivamente. Cada primera porción 132a de pestaña está provista de al menos un primer orificio 133 que pasa por una dirección de espesor de la primera porción de pestaña. Los primeros orificios 133 de todas las primeras porciones 132a de pestaña están configurados para estar dispuestos opuestos entre sí a lo largo de la primera dirección X para formar la trayectoria 150 de guía.
La pluralidad de primeras porciones 132a de pestaña dispuestas consecutivamente significa que todas las bobinas de las primeras porciones 132a de pestaña están dispuestas adyacentes entre sí. Por ejemplo, partiendo del lado más interior del conjunto 100 de electrodos, todas las bobinas de orden n a orden (n+i) de las porciones de pestaña son las primeras porciones 132a de pestaña.
En cada bobina de la primera porción 132a de pestaña, el número de primeros orificios 133 puede ser uno o más. El hecho de que los primeros orificios 133 de todas las primeras porciones 132a de pestaña estén dispuestos opuestos entre sí a lo largo de la primera dirección X significa que, en la primera dirección X, los salientes de dos primeros orificios 133 cualesquiera se solapan parcialmente, de modo que forma la trayectoria 150 de guía que pasa por la primera dirección X. Por ejemplo, los centros de todos los primeros orificios 133 están exactamente alineados, o los centros de algunos de los primeros orificios 133 están escalonados. Cuando los centros de todos los primeros orificios 133 están diseñados para estar exactamente alineados, debido a errores de procesamiento, las posiciones de los primeros orificios 133 en el conjunto 100 de electrodos pueden desviarse entre sí. La alineación exacta se consigue siempre que los salientes de dos primeros orificios 133 cualesquiera en la primera dirección X se solapen parcialmente.
Los primeros orificios 133 están realizados en todas las primeras porciones 132a de pestaña dispuestas consecutivamente, y los primeros orificios 133 están dispuestos opuestos entre sí a lo largo de la primera dirección X para formar la trayectoria 150 de guía. La trayectoria 150 de guía formada de esta manera es una trayectoria directa continua y puede acortar la trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. De esta manera, la solución electrolítica puede fluir hacia un espacio entre dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes rápidamente a través de la trayectoria 150 de guía, y la solución electrolítica puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo A.
Las primeras porciones 132a de pestaña pueden estar dispuestas de diversas maneras. A continuación se describe la disposición de las primeras porciones 132a de pestaña.
La FIG. 2 a la FIG.4 muestran un escenario en el que todas las bobinas de las porciones 132 de pestaña en el conjunto 100 de electrodos son primeras porciones 132a de pestaña. Un extremo exterior de la trayectoria 150 de guía está en comunicación directa con un espacio externo del conjunto 100 de electrodos, y un extremo interior de la trayectoria 150 de guía está en comunicación directa con la cavidad 140 de alojamiento. La solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento y la solución electrolítica en el espacio externo del conjunto 100 de electrodos pueden fluir directamente en un espacio entre dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes a través de la trayectoria 150 de guía, de modo que fluyan hacia el interior de la región de cuerpo.
En otras realizaciones, como se muestra en la FIG. 5, una porción de pestaña más externa en la región de pestaña es la primera porción 132a de pestaña. Un extremo exterior de la trayectoria 150 de guía está en comunicación directa con el espacio externo del conjunto 100 de electrodos.
La porción de pestaña más externa en la región de pestaña significa una bobina más externa de porciones de pestaña. El extremo exterior de la trayectoria 150 de guía es un extremo de la trayectoria 150 de guía que está alejado de la cavidad 140 de alojamiento y cerca del espacio externo del conjunto 100 de electrodos.
Una trayectoria 150 de guía con el extremo exterior en comunicación directa con el espacio externo del conjunto 100 de electrodos se forma haciendo el primer orificio 133 en la primera porción 132a de pestaña que está más exterior. De esta manera, la solución electrolítica en el espacio externo del conjunto 100 de electrodos puede fluir hacia la trayectoria 150 de guía directamente, la solución electrolítica puede fluir hacia un espacio entre las dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes rápidamente a través de la trayectoria 150 de guía, y la solución electrolítica puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo.
En la FIG. 5, se incluyen una pluralidad de primeras porciones 132a de pestaña. Además de la primera porción 132a de pestaña más externa en la región de pestaña, varias porciones de pestaña adyacentes a las primeras porciones 132a de pestaña más externas también son las primeras porciones 132a de pestaña. Los primeros orificios 133 se realizan en dichas primeras porciones 132a de pestaña.
Como se muestra en la FIG. 5, la pluralidad de porciones de pestaña incluyen además una pluralidad de segundas porciones 132b de pestaña dispuestas consecutivamente. Las segundas porciones 132b de pestaña no están provistas del primer orificio 133. Toda la pluralidad de segundas porciones 132b de pestaña están ubicadas entre la trayectoria 150 de guía y la cavidad 140 de alojamiento. Un extremo interior de la trayectoria 150 de guía se comunica con la cavidad 140 de alojamiento a través de un hueco entre dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes.
La pluralidad de segundas porciones 132b de pestaña dispuestas consecutivamente significa que todas las bobinas de las segundas porciones 132b de pestañas están dispuestas adyacentes entre sí. Por ejemplo, partiendo del lado más interior del conjunto 100 de electrodos, todas las bobinas 1" a orden m de las porciones de pestaña son las segundas porciones 132b de pestaña.
El extremo interior de la trayectoria 150 de guía es un extremo de la trayectoria 150 de guía y que está cerca de la cavidad 140 de alojamiento y alejado del espacio externo del conjunto 100 de electrodos.
La cavidad 140 de alojamiento se forma bobinando la segunda porción 132b de pestaña más interna y está provista de una abertura. La abertura se comunica con un primer hueco. El primer hueco es un hueco entre la bobina más interna de la segunda porción 132b de pestaña y una segunda porción 132b de pestaña adyacente a la bobina más interna de la segunda porción 132b de pestaña. El hecho de que el extremo interior de la trayectoria 150 de guía se comunica con la cavidad 140 de alojamiento a través de un hueco entre dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes significa que el extremo interior de la trayectoria 150 de guía se comunica con la cavidad 140 de alojamiento a través de al menos el primer hueco. Cuando el número de las segundas porciones 132b de pestaña es mayor que dos, el extremo interior de la trayectoria 150 de guía se comunica con el primer hueco a través de huecos entre dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes en secuencia, y finalmente se comunica con la cavidad 140 de alojamiento.
En el conjunto 100 de electrodos dispuesto de esta manera, el extremo interior de la trayectoria 150 de guía se comunica con la cavidad 140 de alojamiento a través de los huecos entre las dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes. De esta manera, la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento puede fluir hacia la trayectoria 150 de guía a lo largo de los huecos entre las dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes. De manera adicional, la segunda porción 132b de pestaña está ubicada entre la trayectoria 150 de guía y la cavidad 140 de alojamiento, que es equivalente a que la segunda porción 132b de pestaña está ubicada en un lado interior del conjunto 100 de electrodos. Por lo tanto, el área de cada bobina de la segunda porción 132b de pestaña es relativamente pequeña. Si el primer orificio 133 se realiza en la segunda porción 132b de pestaña, la resistencia de la segunda porción 132b de pestaña se verá afectada. La resistencia relativamente alta de la segunda porción 132b de pestaña se garantiza omitiendo el primer orificio 133 en la segunda porción 132b de pestaña. En la realización anterior, las trayectorias de infiltración de la solución electrolítica incluyen los siguientes tipos de trayectorias:
1. La solución electrolítica en el espacio externo del conjunto 100 de electrodos fluye hacia un espacio entre dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes a través de la trayectoria 150 de guía en comunicación directa con el espacio externo del conjunto de electrodos, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo;
2. La solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento fluye hacia el hueco entre la bobina más interna de la segunda porción 132b de pestaña y la segunda porción 132b de pestaña adyacente a la bobina más interna de la segunda porción 132b de pestaña, y fluye a través de huecos entre dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes en secuencia, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo. Dicha parte de la solución electrolítica también puede fluir hacia la trayectoria 150 de guía a través de los huecos entre las dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes que se comunican con el extremo interior de la trayectoria 150 de guía y luego fluir hacia el espacio entre las dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo; y
3. La solución electrolítica en el extremo de la región de pestaña y/o la región de cuerpo fluye hacia el espacio entre dos placas de electrodo adyacentes a través del hueco entre los extremos de las placas de electrodo, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo.
En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 6, una porción de pestaña más interna en la región de pestaña es la primera porción 132a de pestaña. Un extremo interior de la trayectoria 150 de guía está en comunicación directa con la cavidad 140 de alojamiento.
La porción de pestaña más interna en la región de pestaña significa una bobina más interna de porciones de pestaña.
Una trayectoria 150 de guía con el extremo interior en comunicación directa con la cavidad 140 de alojamiento se forma haciendo el primer orificio 133 en la primera porción 132a de pestaña que es más interior. De esta manera, la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento puede fluir hacia la trayectoria 150 de guía directamente, la solución electrolítica puede fluir hacia un espacio entre las dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes rápidamente a través de la trayectoria 150 de guía, y la solución electrolítica puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo.
Similar a lo que se ha descrito anteriormente, en esta realización, como se muestra en la FIG. 6, la pluralidad de porciones de pestaña incluyen además una pluralidad de segundas porciones 132b de pestaña dispuestas consecutivamente. Las segundas porciones 132b de pestaña no están provistas del primer orificio 133. Toda la pluralidad de segundas porciones 132b de pestaña están ubicadas entre el espacio externo del conjunto 100 de electrodos y la trayectoria 150 de guía. Un extremo exterior de la trayectoria 150 de guía se comunica con el espacio externo del conjunto 100 de electrodos a través de un hueco entre dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes.
En la realización anterior, las trayectorias de infiltración de la solución electrolítica incluyen los siguientes tipos de trayectorias:
1. La solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento fluye hacia un espacio entre dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes a través de la trayectoria 150 de guía en comunicación directa con la cavidad de alojamiento, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo;
2. La solución electrolítica en el espacio externo del conjunto 100 de electrodos fluye hacia un segundo hueco. El segundo hueco es un hueco entre la bobina más externa de la segunda porción 132b de pestaña y la segunda porción 132b de pestaña adyacente a la bobina más externa de la segunda porción 132b de pestaña.
Además, la solución electrolítica fluye a través de huecos entre dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes en secuencia, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo. Dicha parte de la solución electrolítica también puede fluir hacia la trayectoria 150 de guía a través de los huecos entre las dos segundas porciones 132b de pestaña adyacentes que se comunican con el extremo exterior de la trayectoria 150 de guía y luego fluir hacia el espacio entre las dos primeras porciones 132a de pestaña adyacentes, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo; y
3. La solución electrolítica en el extremo de la región de pestaña y/o la región de cuerpo fluye hacia el espacio entre dos placas de electrodo adyacentes a través del hueco entre los extremos de las placas de electrodo, de modo que fluya hacia el interior de la región de cuerpo.
Un experto en la materia entiende que, en algunas realizaciones, las soluciones técnicas de acuerdo con las dos realizaciones anteriores pueden combinarse. Como se muestra en la FIG. 7, la primera porción 132a de pestaña incluye tanto la porción de pestaña más externa como la porción de pestaña más interna. En consecuencia, la trayectoria de guía incluye una primera trayectoria 151 de guía y una segunda trayectoria 152 de guía. Un extremo exterior de la primera trayectoria 151 de guía está en comunicación con un espacio externo del conjunto 100 de electrodos. El extremo interior de la segunda trayectoria 152 de guía está en comunicación directa con la cavidad 140 de alojamiento. De esta manera, la solución electrolítica en el espacio externo del conjunto 100 de electrodos puede fluir hacia el interior de la región de cuerpo a través de la primera trayectoria 151 de guía en comunicación directa con el espacio externo del conjunto de electrodos. De manera adicional, la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento puede fluir hacia el interior de la porción de cuerpo a través de la segunda trayectoria 152 de guía en comunicación directa con la cavidad de alojamiento.
Haciendo referencia a la FIG. 8, en algunas realizaciones, la primera porción de pestaña puede estar dispuesta en la porción de pestaña en sólo un extremo del conjunto 100 de electrodos, por ejemplo, en la porción de pestaña de sólo la primera placa 110 de electrodo. En este caso, el primer orificio 133 se realiza en la porción 132 de pestaña de sólo la primera placa 110 de electrodo para formar la trayectoria de guía. Haciendo referencia a la FIG. 9, como alternativa, la primera porción de pestaña se puede disponer en la porción de pestaña de sólo la segunda placa 120 de electrodo. En este caso, el primer orificio 133 se realiza en la porción 132 de pestaña de sólo la segunda placa 120 de electrodo para formar la trayectoria de guía. En otras realizaciones, haciendo referencia a la FIG. 4, el primer orificio 133 se puede realizar en las porciones 132 de pestaña en ambos extremos del conjunto 100 de electrodos. De esta manera, se forma una trayectoria de guía en ambos extremos del conjunto 100 de electrodos y hay más trayectorias disponibles para transferir la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos.
Lo siguiente describe en detalle la disposición de abertura de los primeros orificios 133 en la trayectoria 150 de guía.
En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 10, en una dirección de exterior a interior del conjunto 100 de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios 133 disminuyen progresivamente para formar una trayectoria 150 de guía, de la cual una sección transversal perpendicular al eje de bobinado K está aproximadamente seccionada, como se muestra en la FIG. 11.
La forma del primer orificio 133 puede ser un círculo, una elipse, un polígono (tal como un cuadrado, un rectángulo o un trapezoide), o similares, siempre que la forma se pueda procesar convenientemente en aplicaciones prácticas. La abertura del primer orificio 133 significa la longitud del primer orificio 133 en un plano horizontal que incluye un punto central del primer orificio 133 cuando el conjunto 100 de electrodos está colocado verticalmente. Por ejemplo, la abertura es igual a un diámetro del círculo, una longitud lateral del cuadrado y el lado largo del rectángulo, o similares.
En esta realización, en una dirección de la bobina exterior del conjunto 100 de electrodos bobinado a la bobina interior, la abertura del primer orificio 133 en cada bobina de la porción 132 de pestaña es menor que la abertura del primer orificio 133 en una bobina de la porción 132 de pestaña situada fuera de dicha bobina. Una pluralidad de primeros orificios 133 ubicados en la misma bobina de la porción 132 de pestaña puede tener la misma abertura o diferentes aberturas. El área de cada bobina de porción de material activo ubicada en el lado exterior del conjunto 100 de electrodos es mayor que el área de cada bobina de porción de material activo ubicada en el lado interior del conjunto 100 de electrodos. Por lo tanto, lo anterior requiere una mayor cantidad de solución electrolítica. En una dirección de exterior a interior del conjunto 100 de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios 133 se ajustan para disminuir progresivamente. De esta manera, la trayectoria 150 de guía ubicada en el lado exterior del conjunto 100 de electrodos es relativamente grande y, por lo tanto, puede satisfacer la demanda relativamente grande de la solución electrolítica para la porción de material activo ubicada en el lado exterior del conjunto 100 de electrodos.
En algunas realizaciones, haciendo referencia de nuevo a la FIG. 4, en una dirección de exterior a interior del conjunto 100 de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios 133 son idénticas, de modo que forman una trayectoria 150 de guía, de la cual una sección transversal perpendicular al eje de bobinado K es aproximadamente rectangular, como se muestra en la FIG. 2. En una implementación de este tipo, en una dirección de exterior a interior del conjunto 100 de electrodos, las aberturas de una pluralidad de primeros orificios 133 se ajustan para que sean idénticas. Los primeros orificios 133 de un solo tamaño necesitan ser diseñados y procesados, reduciendo así la dificultad y el coste de producción. En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 12, la cavidad de alojamiento incluye una primera cavidad 141 de alojamiento ubicada en la región de cuerpo A y una segunda cavidad de alojamiento 142 ubicada en la región de pestaña B. A lo largo de una dirección perpendicular al eje de bobinado K, un tamaño de la segunda cavidad 142 de alojamiento es mayor que un tamaño de la primera cavidad 141 de alojamiento.
La cavidad de alojamiento se puede formar mediante el siguiente método: como se muestra en la FIG. 13, antes de bobinar la placa de electrodos, una parte de la pestaña se troquela por adelantado. La parte troquelada de la pestaña constituye varias bobinas de las porciones 132 de pestaña ubicadas en el lado interior del conjunto 100 de electrodos después del bobinado. Después de bobinar la placa de electrodos, se forma una primera cavidad 141 de alojamiento alrededor del eje de bobinado K en la región de cuerpo A, y se forma una segunda cavidad 142 de alojamiento alrededor del eje de bobinado K en la región de pestaña B. La segunda cavidad 142 de alojamiento incluye una primera parte y una segunda parte. La primera parte corresponde a la posición de la primera cavidad 141 de alojamiento en la dirección del eje de bobinado K y posee la misma abertura. La segunda parte se forma troquelando la pestaña.
La segunda cavidad 142 de alojamiento de un tamaño relativamente grande se proporciona en la región de pestaña B que incluye la trayectoria 150 de guía. La segunda cavidad 142 de alojamiento puede almacenar una cantidad relativamente grande de solución electrolítica. La solución electrolítica puede fluir hacia la trayectoria 150 de guía desde la segunda cavidad 142 de alojamiento, no sólo acortando de este modo la trayectoria de transmisión de la solución electrolítica, sino también haciendo que una cantidad relativamente grande de solución electrolítica fluya hacia la trayectoria 150 de guía, y aumentando adicionalmente la velocidad de infiltración de la solución electrolítica. Desde una perspectiva de la tecnología de procesamiento, las longitudes de varias bobinas de porciones 132 de pestaña ubicadas en el lado interior del conjunto 100 de electrodos son relativamente pequeñas en una dirección alrededor del eje de bobinado K y es difícil hacer orificios en dichas porciones de pestaña. Por lo tanto, en esta realización, la pestaña se troquela, sin necesidad de hacer el primer orificio en las varias bobinas de las porciones 132 de pestaña ubicadas en el lado interior, reduciendo de este modo la dificultad y el costo de producción.
En otras realizaciones, como se muestra en la FIG. 14, el primer orificio 133 se puede omitir en varias porciones 132 de pestaña en el lado interior del conjunto 100 de electrodos, de modo que forme una trayectoria 150 de guía mostrada en la FIG. 15. Con el primer orificio omitido en varias bobinas de porciones 132 de pestaña en el lado interior, la dificultad y el costo de producción se reducen, y se garantiza una resistencia relativamente alta de la pluralidad de porciones 132 de pestaña en el lado interior del conjunto 100 de electrodos.
En otras realizaciones, como se muestra en la FIG. 16, se realiza un primer orificio 133 con una abertura relativamente grande en una combinación de varias porciones 132 de pestaña en el lado interior, de modo que forme una trayectoria 150 de guía mostrada en la FIG. 17. El primer orificio no se realiza en una única porción 132 de pestaña en el lado interior, pero se realiza un primer orificio 133 con una abertura relativamente grande en una combinación de varias porciones 132 de pestaña que son relativamente cortas en la dirección alrededor del eje de bobinado K, garantizando de este modo buenos efectos de infiltración de la solución electrolítica y reduciendo la dificultad y el costo de producción.
En otras realizaciones, como se muestra en la FIG. 18, se realiza un primer orificio 133 con una abertura relativamente pequeña en varias porciones 132 de pestaña en el lado interior, y se realiza un primer orificio 133 con una abertura relativamente grande en la porción 132 de pestaña en el lado exterior, de modo que se forme una trayectoria 150 de guía mostrada en la FIG. 19. El primer orificio 133 con una abertura relativamente pequeña se realiza en cada porción 132 de pestaña entre varias porciones 132 de pestaña en el lado interior del conjunto 100 de electrodos. A diferencia del primer orificio 133 con una abertura relativamente grande, los primeros orificios con aberturas relativamente pequeñas no sólo garantizan buenos efectos de infiltración de la solución electrolítica, sino que también reducen la dificultad y el coste de producción, y garantizan una resistencia relativamente alta de las varias porciones 132 de pestaña en el lado interior del conjunto 100 de electrodos.
En algunas realizaciones, para facilitar el procesamiento, se pueden realizar primeros orificios 133 irregulares en las porciones 132 de pestañas. Las aberturas de los primeros orificios 133 y/o distancias entre orificios adyacentes están dispuestas aleatoriamente, de modo que las trayectorias 150 de guía adquieran formas irregulares similares a las formas mostradas en la FIG. 20. Las trayectorias 150 de guía se comunican entre sí de forma tortuosa. Este método puede reducir la dificultad y el costo de producción.
Comprensiblemente, en algunas realizaciones, se puede realizar un segundo orificio en la región de cuerpo adicionalmente para formar una segunda trayectoria de guía que es similar a la trayectoria de guía en la realización anterior en términos de estructura, ubicación y funciones. Definitivamente, es apropiado realizar solamente el primer orificio en la región de pestaña, o solamente realizar el segundo orificio en la región de cuerpo, o realizar el primer orificio en la región de pestaña y realizar el segundo orificio en la región de cuerpo simultáneamente.
Una realización de la presente solicitud proporciona además una celda de batería. Como se muestra en la FIG. 21, la celda 200 de batería incluye: una carcasa 211, una tapa 212 de extremo y el conjunto 100 de electrodos descritos en la realización anterior. Se realiza una abertura 211a en un extremo de la carcasa 211 a lo largo de la dirección del eje de bobinado K. La tapa 212 de extremo está configurada para cerrar la abertura 211a. El conjunto 100 de electrodos está dispuesto en la carcasa 211. En el conjunto 100 de electrodos de la celda 200 de batería, la trayectoria de guía se dispone como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica en la cavidad 140 de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto 100 de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto 100 de electrodos.
En algunas realizaciones, se realiza un orificio 213 de inyección en la tapa 212 de extremo. El orificio 213 de inyección está dispuesto opuesto a la cavidad 140 de alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado, de modo que la solución electrolítica pueda entrar en la cavidad 140 de alojamiento a través del orificio 213 de inyección. El hecho de que el orificio 213 de inyección esté dispuesto opuesto a la cavidad 140 de alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado significa que, en la dirección del eje de bobinado, el saliente del orificio 213 de inyección se solapa parcialmente con el saliente de la cavidad 140 de alojamiento, y al menos una parte del orificio 213 de inyección está en comunicación directa con la cavidad 140 de alojamiento en la dirección del eje de bobinado.
Con el orificio 213 de inyección dispuesto opuesto a la cavidad 140 de alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado, la solución electrolítica puede fluir directamente hacia la cavidad 140 de alojamiento después de ser inyectada desde el orificio 213 de inyección, aumentando de este modo la velocidad de transmisión de la solución electrolítica.
Una realización de la presente solicitud proporciona además una batería. Tal como se muestra en la FIG. 22, la batería 300 incluye la celda 200 de batería descrita en la realización anterior. En algunas realizaciones, la batería 300 incluye además en general una caja 301. La celda 200 de batería se dispone en la caja 301. En la batería 300, la trayectoria de guía se dispone en el conjunto de electrodos como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos.
Una realización de la presente solicitud proporciona además un dispositivo eléctrico, que incluye la batería descrita en la realización anterior. La batería está configurada para proporcionar energía eléctrica. En la batería del dispositivo eléctrico, la trayectoria de guía se dispone en el conjunto de electrodos como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos.
Comprensiblemente, el dispositivo eléctrico de acuerdo con esta realización de la presente solicitud puede ser uno de varios dispositivos eléctricos que utilizan una batería, por ejemplo, un teléfono móvil, un dispositivo portátil, un ordenador portátil, varios vehículos (como un carro eléctrico y un vehículo eléctrico), un barco, una nave espacial, un juguete eléctrico, una herramienta eléctrica. Por ejemplo, la nave espacial incluye una aeronave, un cohete, un transbordador espacial, una nave espacial y similares. El juguete eléctrico incluye un juguete eléctrico fijo o móvil, tal como una consola de juegos, un juguete de coche eléctrico, un juguete de barco eléctrico, un juguete de aeronave eléctrica y similares. La herramienta eléctrica incluye una herramienta eléctrica para cortar metal, una herramienta de rectificado eléctrica, una herramienta de montaje eléctrica, una herramienta eléctrica para ferrocarriles, tales como un taladro eléctrico, una amoladora eléctrica, una llave eléctrica, un destornillador eléctrico, un martillo eléctrico, un taladro de impacto eléctrico, un vibrador de hormigón y una cepilladora eléctrica. La batería descrita en la presente realización de la presente solicitud no se puede aplicar únicamente a los dispositivos descritos anteriormente, sino también se puede aplicar a todos los dispositivos que utilizan una batería. Por motivos de brevedad, la siguiente realización se describe utilizando un vehículo como ejemplo.
Por ejemplo, con referencia a la FIG. 23, que es una vista esquemática breve de un vehículo 400 de acuerdo con una realización de la presente solicitud. El vehículo 400 puede ser un vehículo alimentado con aceite, un vehículo de gas natural o un vehículo de nueva energía. El vehículo de nueva energía puede ser un vehículo eléctrico a batería, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo eléctrico de rango extendido, o similares. Como se muestra en la FIG. 23, puede disponerse la batería 300 en el interior del vehículo 400. Por ejemplo, la batería 300 puede estar dispuesta en la parte inferior, delantera o trasera del vehículo 400. La batería 300 puede estar configurada para suministrar potencia al vehículo 400. Por ejemplo, la batería 300 puede servir como fuente de alimentación operativa del vehículo 400. Además, el vehículo 400 puede incluir adicionalmente un controlador 402 y un motor 401. El controlador 402 está configurado para controlar la batería 300 para suministrar energía al motor 401, por ejemplo, para arrancar o navegar por el vehículo 400, o cumplir con los requisitos de potencia operativa del vehículo en funcionamiento. En otra realización de la presente solicitud, la batería 300 sirve no sólo como fuente de alimentación operativa del vehículo 400, sino que también puede servir como fuente de alimentación de accionamiento del vehículo 400 para proporcionar potencia motriz de accionamiento para el vehículo 400 en lugar o parcialmente en lugar de petróleo o gas natural. La batería 300 a la que se hace referencia en lo sucesivo en el presente documento también puede entenderse como un paquete de baterías que incluye una pluralidad de celdas de batería. En la batería 300 del vehículo 400, la trayectoria de guía se dispone en el conjunto de electrodos como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos.
El conjunto de electrodos, la celda de batería, la batería y el dispositivo eléctrico de acuerdo con las realizaciones de la presente solicitud se han descrito anteriormente haciendo referencia de la FIG. 1 a la FIG. 23. Lo siguiente describe un método y dispositivo para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con las realizaciones de la presente solicitud haciendo referencia de la FIG. 24 a la FIG. 25. Para información no detallada en una realización, refiérase a las realizaciones anteriores.
Específicamente, la FIG. 24 es un diagrama de flujo esquemático de un método 500 para fabricar un conjunto de electrodos según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en la FIG. 24, un método 500 para fabricar un conjunto de electrodos incluye las siguientes etapas: 501: Proporcionar al menos dos placas de electrodo, que incluyen una primera placa de electrodo y una segunda placa de electrodo que tienen polaridades opuestas; y
502: Bobinar la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa, donde la estructura multicapa incluye una cavidad de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado, la cavidad de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica, al menos una trayectoria de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección se forma en el conjunto de electrodos después del bobinado, la primera dirección es una dirección perpendicular al eje de bobinado, y la trayectoria de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad de alojamiento.
En un proceso de fabricación de un conjunto de electrodos de acuerdo con la presente realización de la presente solicitud, la trayectoria de guía se dispone como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos. La FIG. 25 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo 600 para fabricar un conjunto de electrodos según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en la FIG. 25, el dispositivo 600 de acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud incluye: un módulo 601 de colocación de placas de electrodo, configurado para proporcionar al menos dos placas de electrodo, que incluyen una primera placa de electrodo y una segunda placa de electrodo que tienen polaridades opuestas; y un módulo 602 de bobinado, configurado para: bobinar la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa. La estructura multicapa incluye una cavidad de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado. La cavidad de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica. Al menos una trayectoria de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección se forma en el conjunto de electrodos después del bobinado. La primera dirección es una dirección perpendicular al eje de bobinado. La trayectoria de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad de alojamiento.
En un proceso de fabricación de un conjunto de electrodos utilizando el dispositivo para fabricar un conjunto de electrodos según la presente realización de la presente solicitud, la trayectoria de guía se dispone como una trayectoria de transmisión de la solución electrolítica. Por lo tanto, la solución electrolítica en la cavidad de alojamiento no sólo puede expulsarse hacia fuera a través de un hueco entre la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo, sino que también puede expulsarse hacia fuera a través de la trayectoria de guía, aumentando de este modo las trayectorias de transmisión de la solución electrolítica en el interior del conjunto de electrodos, y mejorando el efecto de infiltración de la solución electrolítica en el conjunto de electrodos.
Finalmente, es necesario señalar que las realizaciones anteriores pretenden simplemente describir las soluciones técnicas de esta solicitud pero no limitarla.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto (100) de electrodos,caracterizado por queel conjunto (100) de electrodos comprende:
al menos dos placas de electrodo, que comprenden una primera placa de electrodo y una segunda placa de electrodo que tienen polaridades opuestas, en donde la primera placa de electrodo y la segunda placa de electrodo se bobinan alrededor de un eje de bobinado para formar una estructura multicapa, la estructura multicapa comprende una cavidad (140) de alojamiento que se extiende a lo largo de una dirección del eje de bobinado y la cavidad (140) de alojamiento está configurada para alojar una solución electrolítica,
en donde, el conjunto (100) de electrodos comprende además al menos una trayectoria (150) de guía que se extiende a lo largo de una primera dirección, la primera dirección es una dirección perpendicular al eje de bobinado y la trayectoria (150) de guía está configurada para guiar la solución electrolítica fuera de la cavidad (140) de alojamiento, y
una región de material activo de la primera placa de electrodo y una región de material activo de la segunda placa de electrodo se bobinan para formar una región de cuerpo, la región de cuerpo comprende una pluralidad de porciones (131) de material activo apiladas, una región de material no activo de la primera placa de electrodo o una región de material no activo de la segunda placa de electrodo se bobina para formar una región de pestaña, la región de pestaña comprende una pluralidad de porciones (132) de pestaña apiladas y la cavidad (140) de alojamiento pasa por la región de cuerpo y la región de pestaña a lo largo de la dirección del eje de bobinado,
en donde
la pluralidad de porciones (132) de pestaña comprende una pluralidad de primeras porciones (132a) de pestaña dispuestas consecutivamente, cada primera porción (132a) de pestaña está provista de al menos un primer orificio (133) que pasa a lo largo de una dirección de espesor de la primera porción de pestaña y los primeros orificios (133) de todas las primeras porciones (132a) de pestaña están configurados para estar dispuestos opuestos entre sí a lo largo de la primera dirección para formar la trayectoria (150) de guía,
caracterizado por quela pluralidad de porciones (132) de pestaña comprende además una pluralidad de segundas porciones (132b) de pestaña dispuestas consecutivamente, las segundas porciones de pestaña (132b) no están provistas del primer orificio (133), la totalidad de la pluralidad de las segundas porciones (132b) de pestaña está ubicada entre la trayectoria (150) de guía y la cavidad (140) de alojamiento y un extremo interior de la trayectoria (150) de guía se comunica con la cavidad (140) de alojamiento a través de un hueco entre dos segundas porciones (132b) de pestaña adyacentes.
2. El conjunto de electrodos de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queel conjunto (100) de electrodos es una estructura cilíndrica y la primera dirección es una dirección radial de la estructura cilíndrica.
3. El conjunto de electrodos de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queuna porción (132) de pestaña más externa en la región de pestaña es la primera porción (132a) de pestaña y un extremo exterior de la trayectoria (150) de guía está en comunicación directa con un espacio externo del conjunto (100) de electrodos.
4. El conjunto de electrodos de acuerdo con la reivindicación 1 o 3,caracterizado por queuna porción (132) de pestaña más interna en la región de pestaña es la primera porción (132a) de pestaña y un extremo interior de la trayectoria (150) de guía está en comunicación directa con la cavidad (140) de alojamiento.
5. El conjunto de electrodos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por que, en una dirección de exterior a interior del conjunto (100) de electrodos, las aberturas de la pluralidad de primeros orificios (133) disminuyen progresivamente o son idénticas.
6. El conjunto de electrodos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por quela cavidad (140) de alojamiento comprende una primera cavidad (141) de alojamiento ubicada en la región de cuerpo y una segunda cavidad (142) de alojamiento ubicada en la región de pestaña, y, a lo largo de una dirección perpendicular al eje de bobinado, un tamaño de la segunda cavidad (142) de alojamiento es mayor que un tamaño de la primera cavidad (141) de alojamiento.
7. El conjunto de electrodos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado por queun eje central de la cavidad (140) de alojamiento coincide con el eje de bobinado.
8. Una celda de batería,caracterizada por quela celda de batería comprende: una carcasa (211), una tapa (212) de extremo y el conjunto (100) de electrodos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, una abertura (211a) se realiza en un extremo de la carcasa (211) a lo largo de la dirección del eje de bobinado, la tapa (212) de extremo está configurada para cerrar la abertura (211a) y el conjunto (100) de electrodos está dispuesto en la carcasa (211), particularmente en donde se realiza un orificio (213) de inyección en la tapa (212) de extremo y el orificio (213) de inyección está dispuesto opuesto a la cavidad (140) de alojamiento a lo largo de la dirección del eje de bobinado, de modo que la solución electrolítica pueda entrar en la cavidad (140) de alojamiento a través del orificio (213) de inyección.
9. Una batería,caracterizada por quela batería comprende la celda (200) de batería de acuerdo con la reivindicación 8.
10. Un dispositivo eléctrico,caracterizado por queel dispositivo eléctrico comprende la batería (300) de acuerdo con la reivindicación 9 y la batería (300) está configurada para proporcionar energía eléctrica.
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