ES3037538T3 - Electrode and secondary battery cell with such an electrode - Google Patents

Electrode and secondary battery cell with such an electrode

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ES3037538T3 ES22152143T ES22152143T ES3037538T3 ES 3037538 T3 ES3037538 T3 ES 3037538T3 ES 22152143 T ES22152143 T ES 22152143T ES 22152143 T ES22152143 T ES 22152143T ES 3037538 T3 ES3037538 T3 ES 3037538T3
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Abstract

La invención se refiere a un electrodo (18) para una celda de batería secundaria (8), en el que dicho electrodo (18) presenta un cuerpo base (20), en particular de tipo laminar, que presenta una sección colectora (22) como colector de corriente y una sección de contacto (24) para el contacto eléctrico con un conductor de celda, y en el que la sección colectora (22) y la sección de contacto (24) presentan diferentes conductividades eléctricas (σKol, σKon) y/o conductividades térmicas (λKol, λKon). Además, la invención se refiere a una celda de batería secundaria (BZ) con dicho electrodo (18) y a un vehículo de motor eléctrico (KFZ) cuya batería de tracción (TB) comprende dicha celda de batería secundaria (BZ). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Electrodo y celda de batería secundaria con dicho electrodo
La presente invención se refiere a un electrodo para una celda de batería secundaria, donde el electrodo comprende un cuerpo base de electrodo con una sección colectora y con una sección de contacto. Además, la invención se refiere a una celda de batería secundaria con un electrodo de este tipo y a un vehículo de motor eléctrico cuya batería de tracción comprende una celda de batería secundaria de este tipo.
Un vehículo de motor eléctrico comprende típicamente una batería de tracción (batería de alto voltaje, batería HV(High Voltage)),la cual suministra energía a un motor eléctrico para accionar el vehículo de motor. En este contexto, se entiende por vehículo de motor eléctrico, en particular, un vehículo eléctrico que almacena la energía necesaria para el accionamiento únicamente en la batería de tracción(Battery Electric Vehicle,BEV), un vehículo eléctrico con un extensor de autonomía(Range Extended Electric Vehicle,REEV), un vehículo híbrido(Hybrid Electric Vehicle,HEV), un vehículo híbrido enchufable(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV) y/o un vehículo de pila de combustible(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV), el cual almacena temporalmente en la batería de tracción la energía eléctrica generada mediante una pila de combustible.
Una batería de tracción de este tipo comprende una pluralidad de celdas de batería secundarias, denominadas en lo sucesivo de forma abreviada celdas de batería, que se agrupan, por ejemplo, en módulos de batería (módulos de celdas). Las celdas de batería y, en su caso, los módulos de batería están conectados en serie y/o en paralelo entre sí, de modo que la batería de tracción puede suministrar una intensidad de corriente y una tensión suficientemente elevadas para accionar un motor eléctrico previsto para el accionamiento del vehículo de motor. Típicamente, la batería de tracción está configurada como una batería de iones de litio, y sus celdas de batería secundarias como celdas de batería de iones de litio.
Cada una de las celdas de batería comprende al menos un ánodo y al menos un cátodo. Estos electrodos están formados respectivamente mediante una lámina portadora, que típicamente es una lámina metálica, donde la lámina portadora está recubierta con un material activo en una denominada sección colectora. Además, la lámina portadora comprende una sección de contacto no recubierta, denominada lengüeta de derivación, mediante la cual el electrodo puede conectarse eléctricamente con un conector de celda (lengüeta de conexión).
Para proporcionar al usuario la mayor comodidad posible, es deseable que un proceso de carga correspondiente de la batería de tracción o de sus celdas de batería pueda realizarse lo más rápidamente posible. Durante la carga, la corriente fluye a través de las lengüetas de derivación hacia la sección colectora. En este caso, la velocidad máxima de carga posible (tasa de carga) del proceso de carga está limitada debido a la generación de calor y/o a la resistencia óhmica de las celdas de batería, en particular de la lengüeta de derivación y de la sección colectora, con el fin de evitar daños a la batería de tracción y a sus celdas de batería.
En el documento US2011/177385A1 se describe un colector de corriente con una región central. La región central contiene al menos un tercer material eléctricamente conductor. El colector de corriente presenta, además, una primera región superficial que comprende al menos un primer material. El colector de corriente presenta, además, una segunda región superficial que comprende al menos un segundo material. En este caso, la conductividad eléctrica de la primera región superficial es menor que la de la segunda región superficial.
En el documento US 2019/288352 A1 se describe una batería que comprende una carcasa que define una zona electroquímica. La batería comprende además al menos un electrodo que comprende un sustrato conductor, donde el sustrato comprende una primera región en la zona electroquímica y una segunda región que sobresale de la zona electroquímica.
La invención tiene el objeto de proporcionar un electrodo especialmente adecuado para una celda de batería secundaria, por ejemplo, para una celda de batería de iones de litio. En particular, mediante dicho electrodo debe posibilitarse un proceso de carga lo más rápido posible. Además, se pretende proporcionar una celda de batería secundaria de este tipo, así como un vehículo de motor eléctrico cuya batería de tracción comprenda al menos una celda de batería secundaria de este tipo.
Con respecto al electrodo, el objeto según la invención se consigue mediante las características de la reivindicación 1. En lo que respecta a la celda de batería secundaria, el objeto según la invención se resuelve mediante las características de la reivindicación 9, y en relación con el vehículo de motor eléctrico, mediante las características de la reivindicación 10. Las realizaciones y perfeccionamientos ventajosos son el objeto de las reivindicaciones dependientes. Las realizaciones relacionadas con el electrodo son aplicablesmutatis mutandisa la celda de batería secundaria, así como al vehículo de motor eléctrico, y viceversa.
A tal fin, el electrodo comprende un cuerpo base de electrodo, el cual a su vez comprende una sección colectora, así como una sección de contacto. La sección colectora sirve como colector de corriente. La sección de contacto está prevista y configurada para establecer contacto eléctrico con un conductor de celda, denominado también lengüeta de conexión, de una celda de batería que comprende el electrodo, donde mediante el conductor de celda puede conducirse corriente eléctrica hacia el electrodo o desde el electrodo. En algunas configuraciones de celdas de batería, por ejemplo en una celda de batería cilíndrica o en una celda de batería prismática, está previsto que la sección de contacto se conecte eléctricamente con una parte de carcasa de la celda de batería que comprende el electrodo. En este caso, la sección de contacto está prevista y configurada para conectarse eléctricamente con la parte de carcasa.
El cuerpo base de electrodo está preferentemente conformado en forma de lámina y, en particular, con forma de hoja o de banda. Por ejemplo, el cuerpo base de electrodo se forma a partir de una lámina o a partir de varias láminas. En este caso, el cuerpo base de electrodo se denomina también lámina(s) portadora(s). De manera alternativa o adicional, la sección de contacto y/o la sección colectora están formadas en cada caso a partir de una red, preferentemente tejida o trenzada, o bien a partir de una estructura porosa. De manera adicional o alternativa, la sección de contacto y/o la sección colectora están provistas de aberturas o, por ejemplo, de orificios estampados.
La sección colectora está conformada bien como una sola pieza (monolítica), es decir, de manera continua con la sección de contacto, o bien, de forma alternativa, la sección colectora y la sección de contacto son componentes separados del cuerpo base de electrodo, los cuales están unidos entre sí y, de manera conveniente, conectados eléctricamente entre sí. De forma conveniente, la sección de contacto está dispuesta en el borde de la sección colectora y/o sobresale lateralmente de la superficie definida por la sección colectora.
La sección colectora y la sección de contacto comprenden diferentes conductividades eléctricas y/o diferentes conductividades térmicas. En otras palabras, la conductividad térmica de la sección colectora difiere de la conductividad térmica de la sección de contacto y/o la conductividad eléctrica de la sección colectora difiere de la conductividad térmica de la sección de contacto. En particular, el valor de la conductividad eléctrica y/o el valor de la conductividad térmica de la sección de contacto no es igual al valor de la conductividad eléctrica ni al de la conductividad térmica de la sección colectora.
Especialmente en comparación con electrodos cuyo cuerpo base de electrodo está formado a partir de una única lámina continua, mediante el electrodo según la invención resulta especialmente ventajoso que la conductividad eléctrica y/o la conductividad térmica de la sección de contacto y de la sección colectora pueda seleccionarse según diferentes exigencias relativas a la conductividad eléctrica y/o térmica de dichas secciones y, de manera conveniente, se seleccione y ejecute de este modo. De este modo, pueden satisfacerse mejor las diferentes exigencias locales. Por ejemplo, la conductividad eléctrica y la conductividad térmica de la sección de contacto son mayores que la conductividad eléctrica y la conductividad térmica de la sección colectora, de modo que se mejora la evacuación de calor a través de las secciones de contacto y/o puede lograrse una corriente de carga o descarga más elevada.
El electrodo está previsto, de manera adecuada, para una celda de batería secundaria, por ejemplo para una celda de batería de iones de litio.
Con el fin de diferenciar la configuración de la sección colectora y de la sección de contacto con respecto a su conductividad eléctrica y/o térmica, la sección colectora y la sección de contacto presentan diferentes espesores. En otras palabras, la extensión espacial de la sección de contacto en dirección perpendicular al plano definido por el cuerpo base de electrodo es diferente, es decir, mayor o menor, que la extensión espacial de la sección colectora en dicha dirección. El cuerpo base de electrodo está formado como una única lámina metálica, en cuyo proceso de fabricación la sección de contacto fue laminada con una presión menor que la sección colectora.
De forma alternativa, según una configuración conveniente para diferenciar la configuración de la sección colectora y la sección de contacto con respecto a su conductividad eléctrica y/o térmica, la sección colectora y la sección de contacto están formadas a partir de materiales diferentes. Por lo tanto, en particular, la sección de contacto está formada a partir de un primer material y la sección colectora a partir de un segundo material, donde el primer material y el segundo material son diferentes, y donde la conductividad eléctrica y/o térmica del primer material es distinta de la conductividad eléctrica y/o térmica del segundo material.
Según una configuración conveniente, la sección colectora está formada a partir de una lámina de polímero, la cual está recubierta con un metal. De forma alternativa, la sección colectora está formada a partir de una lámina de carbono, la cual está recubierta con el metal. A este respecto, la sección de contacto está formada, por ejemplo, a partir de una lámina metálica. Ventajosamente, el peso de una lámina de polímero o de carbono recubierta con metal es menor que el peso de una lámina metálica de igual tamaño. En consecuencia, también se reduce el peso del electrodo en su conjunto y se incrementa la densidad energética gravimétrica de una celda de batería que comprende el electrodo.
De manera adicional o alternativa, la sección colectora y la sección de contacto difieren en otras propiedades físicas, por ejemplo en su estructura superficial, en su rugosidad y/o en su porosidad. De manera ventajosa, gracias a diferentes estructuras superficiales es posible que la estructura superficial de la sección colectora esté prevista y configurada para una adherencia relativamente fiable del recubrimiento de material activo, mientras que la estructura superficial de la sección de contacto esté prevista y configurada para una conexión eléctrica y/o mecánica relativamente fiable con la lengüeta de conexión o con la carcasa.
Según una configuración conveniente, la sección colectora está recubierta con un material activo. Preferentemente, la sección colectora está recubierta por ambas caras con el material activo. En caso de que el electrodo esté previsto como ánodo, la sección colectora está formada, por ejemplo, por una lámina de cobre, donde se usan como material activo (del ánodo) grafito, grafeno, titanato de litio (LTO), o bien los denominados carbonos duros, carbonos blandos y/o nanotubos de carbono. De manera alternativa, la sección colectora está provista de silicio, de un material de ánodo a base de silicio, o de litio como material activo. De manera alternativa o adicional, el ánodo puede estar provisto de otro material conocido del estado de la técnica como material activo para un ánodo. En caso de que el electrodo esté previsto como cátodo, la sección colectora está formada, por ejemplo, por una lámina de aluminio, donde se puede usar como material activo un óxido de litio-níquel-cobalto-aluminio (NCA), un fosfato de litio-hierro (LFP), un óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto (NMC), azufre, un compuesto de azufre, óxido de litio-manganeso (LMO), óxido de litio-manganeso-níquel (LMNO), óxido de litio-cobalto (LCO), LiFeSO4F, LiTiS2 u otro material conocido del estado de la técnica como material activo para un cátodo. De manera conveniente, la capa de material activo comprende además un aglutinante, así como un medio conductor y/u otros aditivos conductores, como, por ejemplo, negro de carbono conductor, grafeno, nanotubos de carbono o nanofibras de carbono.
En particular, en caso de que el electrodo esté destinado a su uso en una celda de batería de estado sólido, la sección de electrodo, de forma alternativa, no está recubierta con material activo. En tal caso, el litio se deposita durante el funcionamiento de la celda de batería de estado sólido directamente sobre la sección colectora. Por ejemplo, la sección colectora presenta en este caso una estructura superficial que favorece dicha deposición. Por ejemplo, la estructura superficial sirve para aumentar la superficie de la sección colectora.
Según un perfeccionamiento ventajoso, la sección colectora comprende una primera región y una segunda región, donde la primera región y la segunda región son diferentes en cuanto a su conductividad eléctrica y/o térmica. Convenientemente, a este respecto, ambas regiones están dispuestas una junto a la otra en el plano definido por la sección colectora. Las dos regiones presentan, por ejemplo, espesores diferentes, es decir, extensiones espaciales distintas en una dirección perpendicular al plano definido por la sección colectora, y/o están formadas por materiales diferentes. Por ejemplo, la primera región rodea en forma de marco a la segunda región o está dispuesta perimetralmente alrededor de la segunda región. De este modo, se posibilita ajustar o adaptar más detalladamente las propiedades de conducción térmica y eléctrica de la sección colectora. Por ejemplo, la primera región presenta una conductividad térmica y eléctrica superior a la de la segunda región, donde la primera región es adyacente a la sección de contacto, de modo que se logra una evacuación de calor relativamente eficaz desde el electrodo. A tal fin, por ejemplo, la primera región está formada a partir de una lámina metálica recubierta con material activo, donde la lámina metálica está configurada más delgada en la segunda región.
Según una configuración ventajosa, el cuerpo base de electrodo comprende varias secciones de contacto, es decir, más de una sección de contacto. En otras palabras, el cuerpo base de electrodo comprende la sección de contacto y otras secciones de contacto adicionales. En particular, las secciones de contacto están dispuestas en un borde o lado común de la sección colectora. Las secciones de contacto están configuradas, por ejemplo, de forma idéntica entre sí. De manera alternativa, sin embargo, las secciones de contacto pueden diferir entre sí en cuanto a su conductividad eléctrica y/o térmica. A tal fin, presentan, por ejemplo, espesores diferentes y/o están formadas a partir de materiales distintos.
En particular, cuando el electrodo está previsto para la formación de un enrollamiento de electrodo, este presenta una forma de banda, es decir, una forma alargada. Preferentemente, en este caso las secciones de contacto están dispuestas a lo largo del lado longitudinal (comparativamente largo) de la sección colectora, separadas entre sí de manera regular o irregular. Debido al uso de varias secciones de contacto en un borde de la sección colectora, la resistencia total del electrodo se reduce ventajosamente.
De manera alternativa, según una configuración ventajosa, la sección de contacto se extiende a lo largo de toda la anchura o a lo largo de toda la longitud de la sección colectora. En comparación con electrodos donde la sección de contacto se extiende únicamente a lo largo de una parte relativamente pequeña de la longitud o de la anchura, se reduce el recorrido medio de un electrón desde la sección colectora hasta la sección de contacto y, en consecuencia, también se reduce la resistencia eléctrica del electrodo.
Otro aspecto de la invención se refiere a una celda de batería (secundaria) que comprende un electrodo según una de las variantes descritas anteriormente. La celda de batería está configurada, por ejemplo, como una celda de batería de iones de litio y puede estar realizada como celda flexible(pouch),como celda cilíndrica o como celda prismática.
Preferentemente, cada uno de los electrodos de la celda de batería, es decir, todos sus ánodos y todos sus cátodos, están configurados en una de las variantes representadas anteriormente. En particular, cada uno de los electrodos de la celda de batería comprende una sección colectora y una sección de contacto, donde la sección colectora y la sección de contacto comprenden diferentes conductividades eléctricas y/o diferentes conductividades térmicas.
Además, los cuerpos base de electrodo de los cátodos pueden ser diferentes entre sí. De manera adicional o alternativa, los cuerpos base de electrodo de los ánodos pueden ser diferentes entre sí. Por ejemplo, la celda de batería puede comprender electrodos convencionales, además del electrodo o de los electrodos en una de las variantes descritas anteriormente.
Otro aspecto de la invención se refiere a un vehículo de motor eléctrico con una batería de tracción. Dicha batería comprende al menos una celda de batería (secundaria) en una de las variantes representadas anteriormente.
A continuación se describen con más detalle ejemplos de realización de la invención, mediante un dibujo. En los dibujos se muestran:
Fig. 1: representación esquemática de un vehículo de motor eléctrico cuya batería de tracción (sistema de baterías) comprende una pluralidad de módulos de batería, donde a su vez dichos módulos de batería comprenden una pluralidad de celdas de batería secundarias configuradas como celdas de batería de iones de litio,
Fig. 2a: representación esquemática en vista superior de una primera variante del electrodo de una de las celdas de batería, donde el electrodo comprende un cuerpo base de electrodo con una sección de contacto, así como con una sección colectora recubierta de material activo,
Fig. 2b: representación esquemática en vista lateral del electrodo según la Fig. 2a, donde la sección de contacto presenta un espesor mayor que la sección colectora,
Fig. 2c: representación esquemática en vista lateral del electrodo según una configuración alternativa de la primera variante, donde la sección de contacto presenta un espesor menor que la sección colectora,
Fig. 3a: representación esquemática en vista lateral de una segunda variante del electrodo, donde la sección colectora está formada a partir de una lámina de polímero o de carbono, la cual está provista de una capa metálica,
Fig. 3b: representación esquemática en vista superior de una configuración alternativa de la segunda variante del electrodo, donde la sección colectora comprende una primera región, formada a partir de una lámina metálica, y una segunda región, formada a partir de una lámina de polímero o de carbono, que está provista de una capa metálica,
Fig. 3c: representación esquemática de una sección transversal del electrodo de la configuración alternativa de la segunda variante, a lo largo del plano de corte IIIc mostrado en la Fig. 3b,
Fig. 4: representación esquemática en vista superior de una tercera variante del electrodo, donde la sección de contacto se extiende a lo largo de toda la anchura de la sección colectora, y
Fig. 5: representación esquemática en vista superior de una cuarta variante del electrodo, donde el electrodo está conformado en forma de banda y comprende varias secciones de contacto dispuestas en su lado longitudinal.
Las partes y dimensiones correspondientes entre sí están siempre provistas de las mismas referencias en todas las figuras.
En la Fig. 1 se muestra un vehículo de motor 2 con una batería de tracción 4. La batería de tracción 4 comprende una pluralidad de módulos de batería 6, también denominados módulos de celda, donde, con el fin de mejorar la claridad, únicamente se representan dos de los módulos de batería 6.
Cada uno de los módulos de batería 6 comprende, a su vez, una pluralidad de celdas de batería secundarias 8 configuradas como celdas de batería de iones de litio, de las cuales se representan cinco por módulo de batería 6. Las celdas de batería 8 están representadas en la Fig. 1 a modo de ejemplo como celdas flexibles(pouch),donde las celdas de batería 8 están conectadas eléctricamente entre sí mediante sus conductores de celda 10. En particular, las celdas de batería 8 de cada módulo de batería 6 están conectadas entre sí en serie y/o en paralelo a través de sus conductores de celda 10, de un modo no mostrado en detalle. Además, los módulos de batería 6 están conectados entre sí en serie y/o en paralelo, de un modo no mostrado en detalle, así como conectados eléctricamente a terminales de batería 12 para un consumidor.
A los terminales de batería 12 de la batería de tracción 4 está conectado un consumidor, que en este caso está configurado como un inversor 14 de una cadena cinemática del vehículo de motor 2 y un motor eléctrico 16 conectado a dicho inversor. El inversor 14 convierte la corriente continua, o la tensión continua suministrada por la batería de tracción 4, en una corriente alterna, o en una tensión alterna adecuada para el funcionamiento del motor eléctrico 16. En resumen, la batería de tracción suministra energía eléctrica para el accionamiento del vehículo de motor 2.
En alternativas no mostradas en detalle, las celdas de batería 8 están configuradas como celdas cilíndricas o como celdas prismáticas.
En la Fig. 2a se muestra una primera variante de un electrodo 18 de una de las celdas de batería 8. El electrodo 18 comprende un cuerpo base de electrodo 20 en forma de lámina, que está conformado mediante una sección colectora 22, que actúa como colector de corriente, y mediante una sección de contacto 24. La sección de contacto 24 sirve para la conexión eléctrica del electrodo 18 con el conductor de celda 10 dentro de la celda de batería 8, donde el conductor de celda 10 es conducido hacia el exterior de la celda de batería para su interconexión.
El cuerpo base de electrodo 20 está conformado, en esta primera variante, como una (única) lámina metálica. Por lo tanto, la sección de contacto 24 y la sección colectora 22 están formadas de manera monolítica, es decir, continua. El electrodo 18 comprende además material activo, con el que la sección colectora 22 está recubierta por ambas caras. Este recubrimiento de material activo está provisto del número de referencia 26.
El cuerpo base de electrodo 20 define un plano, donde las direcciones principales de extensión se indican en el diagrama de direcciones adjunto con B (para la dirección de anchura) y H (para la dirección de altura). La dirección perpendicular a dicho plano se indica con la referencia D (para la dirección de espesor). Estas indicaciones de dirección se aplican de manera análoga a las realizaciones de las Figuras 2b a 4.
Como puede verse en la Fig. 2b, la sección colectora 22 presenta un espesor dool y la sección de contacto un espesor doon, donde el espesor doon de la sección de contacto 24 es mayor que el espesor dool de la sección colectora 22. En otras palabras, la extensión espacial de la sección de contacto 24 en la dirección D es mayor que la extensión espacial de la sección colectora 22 en dicha dirección.
En la Fig. 2c se muestra una configuración alternativa del electrodo de la primera variante. Esta configuración alternativa se diferencia de la primera variante únicamente en que el espesor dool de la sección colectora 22 es mayor que el espesor doon de la sección de contacto 24.
En variantes no mostradas en detalle de los electrodos 18 según las Figuras 2a a 2c, la sección colectora 22 no está provista de material activo. Durante el funcionamiento de la celda de batería, el litio se deposita sobre la superficie de la sección colectora 22.
En resumen, la sección de contacto 24 y la sección colectora 22, tanto en la primera variante como en la configuración alternativa de la primera variante, presentan espesores diferentes y, por consiguiente, diferentes conductividades térmicas y eléctricas.
En la Fig. 3a se muestra una segunda variante del electrodo 18. En la segunda variante, la sección colectora 22 y la sección de contacto 24 están unidas entre sí. Por lo tanto, estos no están unidos entre sí de forma monolítica. En este caso, la sección de contacto 24 está dispuesta en el borde, concretamente en un canto de la sección colectora 22 que se extiende en la dirección B. A este respecto, la sección de contacto 24 está conformada preferentemente como una lámina metálica, como primer material M1. La sección colectora está formada a partir de una lámina de polímero o de carbono 28, como segundo material M2. Esta lámina está provista de una capa metálica 30. A este respecto, la capa metálica 30 está conectada eléctricamente con la sección de contacto 24. En resumen, el material M1 de la sección de contacto 24 es diferente del material M2 de la sección colectora 22.
Según una alternativa no mostrada en detalle, la sección colectora 24 y la sección de contacto 24 están formadas a partir de láminas de diferentes materiales, en particular a partir de diferentes láminas metálicas, donde la sección colectora 24 y la sección de contacto 24 están unidas entre sí. En este caso, por ejemplo, la sección colectora 24 está recubierta con material activo.
En las Figuras 3b y 3c se muestra una configuración alternativa de la segunda variante del electrodo 18. En este caso, la sección colectora 22 comprende dos regiones 32 y 34. La primera región 32 está formada a partir de una lámina metálica y conectada eléctricamente con la sección de contacto 24. Por ejemplo, la primera región 32 y la sección de contacto están configuradas en una sola pieza, es decir, de forma monolítica. La segunda región 34 de la sección colectora 22 está formada a partir de una lámina de polímero o de carbono 28, la cual está provista de una capa metálica 30 en ambas caras. A modo de ejemplo, la primera región 32 rodea en forma de marco a la segunda región 34. De forma alternativa, la primera región 32 está configurada en forma de banda, extendiéndose entre la segunda región 34 y la sección de contacto 24 a lo largo del borde de la sección colectora 22 orientado hacia la sección de contacto 24.
En resumen, la primera región 32 y la segunda región 34 difieren, por tanto, en su conductividad eléctrica y/o térmica.
En la Fig. 4 se representa una tercera variante del electrodo 18. En este caso, la sección de contacto 24 se extiende a lo largo de toda la anchura de la sección colectora 22 , es decir, a lo largo de la extensión completa de la sección colectora 22 en la dirección B. En este caso, la sección colectora 22 presenta, de manera análoga a las representaciones de las Figuras 2a a 2c, un espesor dool diferente al de la sección de contacto 24, y/o la sección de contacto 24 está formada, de manera análoga a las representaciones de las Figuras 3a a 3c, a partir de un material distinto al de la sección colectora 22.
En la Fig. 5 se muestra otra cuarta variante del electrodo 18. Este está conformado en forma de banda. Por lo tanto, el electrodo define un plano, donde las direcciones principales de extensión del electrodo 18 son la dirección longitudinal L y la dirección de altura H. Además, la extensión del electrodo 18 en la dirección longitudinal L es comparativamente mayor que su extensión en la dirección de altura H. Un electrodo 18 de este tipo, conformado en forma de banda, está previsto, por ejemplo, para la formación de un enrollamiento de electrodo(jelly roll)o de un enrollamiento plano, los cuales se utilizan típicamente en celdas cilíndricas o prismáticas.
El cuerpo base de electrodo 20 comprende la sección colectora 22, así como varias secciones de contacto 24. Estos están dispuestos aquí, a modo de ejemplo, en un lado longitudinal 36 común de la sección colectora 22, extendiéndose en la dirección longitudinal L. Por ejemplo, las secciones de contacto están configuradas de manera idéntica entre sí. Sin embargo, también es posible que las secciones de contacto difieran entre sí en cuanto a su espesor y/o en cuanto a su extensión en la dirección longitudinal, y/o estén formadas a partir de diferentes materiales. La sección colectora está formada, por ejemplo, a partir de una lámina metálica provista de material activo o de una lámina de polímero o de carbono provista de una capa metálica.
En todo caso, al menos una de las secciones de contacto 24 presenta un espesor dCon distinto al de la sección colectora 22 y/o está formada a partir de un material diferente al de la sección colectora 22.
En resumen, en todas las variantes y configuraciones descritas anteriormente, la conductividad eléctrica acoi de la sección colectora 22 y/o la conductividad térmica Acoi de la sección colectora 22 es diferente de la conductividad eléctrica acon de la sección de contacto 24 y/o de la conductividad térmica Acon de la sección de contacto. En otras palabras, se cumple:
y/o
De este modo, resulta ventajosamente posible que las conductividades eléctricas y/o las conductividades térmicas de la sección colectora 22 y de la sección de contacto 24 estén adaptadas de manera independiente a los respectivos requisitos de la celda de batería o de sus electrodos, en particular a diferentes requisitos de la sección colectora 22 y de la sección de contacto 24 con respecto a sus conductividades térmicas y/o eléctricas.
La invención no está limitada a los ejemplos de realización descritos anteriormente. Más bien, el experto en la materia puede derivar de ellos también otras variantes de la invención, sin apartarse del objeto de la invención. En particular, además, todas las características individuales descritas en relación con los ejemplos de realización son combinables entre sí de otro modo, sin apartarse del objeto de la invención.
Lista de referencias
2 vehículo de motor eléctrico
4 batería de tracción
6 módulo de batería
8 celda de batería de iones de litio
10 conductor de celda
12 terminal de batería
14 inversor
16 motor eléctrico
18 electrodo
20 cuerpo base de electrodo
22 sección colectora
24 sección de contacto
26 recubrimiento de material activo
28 lámina de polímero o de carbono
30 capa metálica
32 primera región de la sección colectora
34 segunda región de la sección colectora
36 lado longitudinal
B dirección de anchura
D dirección de espesor
H dirección de altura
L dirección longitudinal
dcoi espesor de la sección colectora
dcon espesor de la sección de contacto

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Electrodo (18) para una celda de batería secundaria (8), con un cuerpo base de electrodo (20), en particular en forma de lámina,
- donde el cuerpo base de electrodo (20) comprende una sección colectora (22) como colector de corriente, así como una sección de contacto (24) para la conexión eléctrica con un conductor de celda (ZA), y
- donde la sección colectora (22) y la sección de contacto (24) presentan diferentes conductividades eléctricas y/o diferentes conductividades térmicas,
caracterizado porque
- el cuerpo base de electrodo (20) está formado a partir de una lámina metálica, donde la sección colectora (22 ) y la sección de contacto (24) del cuerpo base de electrodo (20) presentan espesores diferentes (dcol, dcon), o - la sección colectora (22) está formada a partir de un primer material y la sección de contacto (24) a partir de un segundo material diferente del primer material.
2. Electrodo (18) según la reivindicación 1,
caracterizado porque
la sección colectora (22 ) está recubierta con material activo.
3. Electrodo (18) según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque
la sección colectora (22) está formada a partir de una lámina de polímero o de una lámina de carbono, donde la lámina de polímero o la lámina de carbono está recubierta con un metal.
4. Electrodo (18) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
la sección colectora (22) comprende una primera región (32) y una segunda región (34), donde la primera región (32) y la segunda región (34) son diferentes en cuanto a su conductividad eléctrica y/o térmica.
5. Electrodo (18) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
el cuerpo base de electrodo (20) comprende varias secciones de contacto (24).
6. Electrodo (18) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
la sección de contacto (24) se extiende a lo largo de toda la anchura de la sección colectora (22).
7. Celda de batería secundaria (8), en particular celda de batería de iones de litio, con un electrodo (18) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Vehículo de motor eléctrico (2) con una batería de tracción (4) que comprende una celda de batería secundaria (8) configurada según la reivindicación 7.
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