ES3058220T3

ES3058220T3 - Electrode and electrode assembly

Info

Publication number: ES3058220T3
Application number: ES21754256T
Authority: ES
Inventors: Sung Won Seo; Hang June Choi; Dal Mo Kang; Jeong Oh Moon
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2026-03-09
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: US12418031B2; CN114846656B; JP7536382B2; EP4064396A1; CN114846656A; JP2023508374A; KR20210101630A; PL4064396T3; KR102825911B1; US20230041411A1; EP4064396B1; EP4064396A4; WO2021162346A1

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Electrodo y conjunto de electrodos

[0003] Referencia cruzada a solicitud relacionada

[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad de la solicitud de patente coreana n.º 10-2020-0015833, presentada el 10 de febrero de 2020.

[0005] Sector de la técnica

[0006] La presente invención se refiere a un electrodo y un conjunto de electrodos y, más particularmente, a un electrodo, al que se impide doblarse o deformarse una vez finalizado el proceso de laminación, y un conjunto de electrodos.Antecedentes de la invención

[0007] En general, las baterías secundarias comprenden baterías de níquelcadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de iones de litio y baterías de polímero de iones de litio. Esta batería secundaria se aplica y utiliza en productos de pequeño tamaño tales como cámaras digitales, P-DVD, MP3Ps, teléfonos móviles, PDA, dispositivos de juego portátiles, herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas y similares, así como productos de gran tamaño que requieren alta potencia, tal como vehículos eléctricos y vehículos híbridos, dispositivos de almacenamiento de energía para almacenar energía excedente o energía renovable, y dispositivos de almacenamiento de energía de respaldo.

[0008] Para fabricar un conjunto de electrodos, se fabrican y apilan un cátodo (a continuación en el presente documento, se denominan electrodos positivos), un separador, y un ánodo (a continuación en el presente documento, se denominan electrodos negativos). Específicamente, la pasta de material activo para electrodos positivos se aplica a un colector de electrodos positivos, y la pasta de material activo para electrodos negativos se aplica a un colector de electrodos negativos para fabricar un electrodo positivo y un electrodo negativo. Además, cuando se interpone y apila el separador entre el electrodo positivo fabricado y el electrodo negativo fabricado, se forman celdas unitarias. Las celdas unitarias se apilan unas sobre otras para formar un conjunto de electrodos. Además, cuando se acomoda el conjunto de electrodos en un caso específico, y se inyecta un electrolito, se fabrica la batería secundaria.

[0009] Un proceso de fabricación de la batería secundaria se divide en gran medida en tres pasos, tal como un proceso de electrodo, un proceso de ensamblaje y un proceso de formación. Adicionalmente, el proceso de electrodo se divide a su vez en un proceso de mezcla del material activo, un proceso de recubrimiento de electrodos, un proceso de laminación, un proceso de corte longitudinal y un proceso de bobinado. Entre ellos, el proceso de laminación consiste en hacer pasar una lámina de electrodo entre dos rodillos de laminación, que se calientan a alta temperatura, para comprimir la lámina de electrodos hasta un grosor y densidad deseados con el fin de aumentar la densidad de capacidad reduciendo el grosor de la lámina de electrodos, en el que se completa el proceso de recubrimiento de una mezcla de electrodos, y aumento de la adherencia y fijación entre un colector de electrodos y un material activo de electrodos contenido en la mezcla de electrodos.

[0010] La Figura 1 es una vista esquemática de un electrodo 100 según la técnica correspondiente, y la Figura 2 es una vista esquemática que ilustra un estado en el que se enrolla el electrodo 100 según la técnica correspondiente.

[0011] Como se ilustra en la Figura 1, el electrodo 100 tal como un electrodo positivo 101 (ver Figura 3) y un electrodo negativo 102 (ver Figura 3) comprenden una porción de recubrimiento de material activo 1003 recubierta con un material activo de electrodo 1002 y una porción sin recubrimiento de material activo 1004 que no está recubierta con el material activo de electrodo 1002. La porción de recubrimiento de material activo 1003 es una zona que genera directamente energía eléctrica y ocupa una gran superficie del electrodo 100. Adicionalmente, la porción sin recubrimiento de material activo 1004 se corta directamente o se conecta a un miembro conductor separado para formar una lengüeta de electrodo 11.

[0012] De acuerdo con la técnica relacionada, cuando la lámina de electrodos pasa entre los dos rodillos de laminación 2 en el proceso de laminación, como se ilustra en la Figura 2, la porción de recubrimiento de material activo 1003 es relativamente gruesa para recibir más calor y presión, y la porción sin recubrimiento de material activo 1004 es relativamente fina para recibir menos calor y presión. Por lo tanto, debido a la diferencia de calor y presión, existe el problema de que el electrodo 100 se doble o deforme una vez finalizado el proceso de laminación. Particularmente, en los últimos años, ya que se necesita una celda que tenga una alta densidad energética, aumenta una cantidad de carga del material activo de electrodo 1002, y este problema se ha producido aún más.

[0013] [DOCUMENTO DE ARTE PREVIO] (Documento de patente 1) Publicación de patente japonesa n.º 2014-022116 (Documento de patente 2) KR 20080034222 A

[0014] (Documento de patente 3) KR 20060102854 A

[0015] (Documento de patente 4) JP 2005044539 A

[0016] (Documento de patente 5) US 2017/025682 A1

[0017] Divulgación de la invención

[0018] Problema técnico

[0019] Un objeto de la presente invención para resolver el problema anterior es proporcionar un electrodo, al que se puede impedir doblarse o deformarse una vez finalizado el proceso de laminación, y un conjunto de electrodos.

[0020] Los objetos de la presente invención no se limitan al objeto mencionado anteriormente, pero otros objetos no descritos en el presente documento serán claramente entendidos por los expertos en la materia a partir de las descripciones a continuación.

[0021] Solución técnica

[0022] Un electrodo y un conjunto de electrodos de acuerdo con la presente invención para resolver el problema anterior se define en el juego de reivindicaciones adjunto.

[0023] Las particularidades de otras realizaciones se incluyen en la descripción detallada y los dibujos.

[0024] Efectos ventajosos

[0025] De acuerdo con realizaciones de la presente invención, se producen al menos los siguientes efectos.

[0026] Dado que la ranura se forma en la porción sin recubrimiento de material activo de electrodo, se puede impedir que el electrodo se doble o deforme incluso una vez finalizado el proceso de laminación.

[0027] Particularmente, la ranura que tiene la forma adecuada según el grado de deformación del electrodo, que es diferente según el tamaño y el tipo de electrodo y el calor y la presión aplicados, pueden estar formados para impedir más eficazmente que el electrodo se doble o deforme.

[0028] Adicionalmente, ya que el orificio está formado para pasar por el punto en el que se encuentran la ranura y la porción de recubrimiento de material activo, la tensión concentrada en un extremo de la ranura puede dispersarse para impedir que las grietas se produzcan hacia la porción de recubrimiento de material activo.

[0029] Particularmente, se puede formar el orificio que tiene la forma adecuada según la distribución de la tensión, que causa las grietas que son diferentes para el tamaño y el tipo de electrodo y el calor y la presión aplicados, para impedir más eficazmente que las grietas se produzcan hacia la porción de recubrimiento de material activo.

[0030] Los efectos de la presente invención no están limitados por la descripción mencionada anteriormente y, por tanto, efectos más variados están implicados en esta memoria descriptiva.

[0031] Breve descripción de los dibujos

[0032] La Figura 1 es una vista esquemática de un electrodo según una técnica relacionada.

[0033] La Figura 2 es una vista esquemática que ilustra un estado en el que se enrolla el electrodo según la técnica relacionada.

[0034] La Figura 3 es una vista esquemática del conjunto de electrodos de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

[0035] La Figura 4 es una vista en conjunto de una batería secundaria de tipo bolsa de acuerdo con la primera realización de la presente invención.

[0036] La Figura 5 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con la primera realización de la presente invención.

[0037] La Figura 6 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

[0038] La Figura 7 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una tercera realización de la presente invención.

[0039] La Figura 8 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención.

[0040] La Figura 9 es una vista en perspectiva de un electrodo de acuerdo con una quinta realización de la presente invención.

[0041] La Figura 10 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una sexta realización de la presente invención.

[0042] La Figura 11 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una séptima realización de la presente invención.

[0043] La Figura 12 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una octava realización de la presente invención.

[0044] La Figura 13 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una novena realización de la presente invención.

[0045] La Figura 14 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una décima realización de la presente invención.

[0046] Realización preferente la invención

[0047] Las ventajas y características de la presente invención, y los métodos de implementación de la misma, se aclararán a través de las siguientes realizaciones descritas con referencia a los dibujos adjuntos. La presente invención puede, sin embargo, realizarse de formas diferentes y no se debería interpretar como que está limitada a las realizaciones establecidas en el presente documento. Más bien, estas realizaciones se proporcionan de modo que la presente divulgación sea global y completa, y transmita completamente el alcance de la presente invención para los expertos en la materia. Es más, la presente invención únicamente se define por el juego de reivindicaciones adjunto. Números de referencia similares hacen referencia a elementos similares a lo largo de todo el presente documento.

[0048] A menos que los términos utilizados en la presente invención se definan de manera diferente, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) utilizados en este documento tienen el mismo significado que entienden generalmente los expertos en la técnica. Además, a menos que se defina clara y aparentemente en la descripción, los términos tal como se definen en un diccionario de uso común no se interpretan de manera ideal o excesiva como si tuvieran un significado formal.

[0049] En la siguiente descripción, los términos técnicos se utilizan únicamente para explicar una realización de ejemplo específica sin limitar la presente invención. En esta memoria descriptiva, los términos de una forma singular pueden comprender formas plurales a menos que se mencionen específicamente. El significado de "comprende" y/o "que comprende" no excluye otros componentes además del componente mencionado.

[0050] En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferidas se describirán en detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

[0051] La Figura 3 es una vista esquemática de un conjunto de electrodos 10 de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

[0052] Para fabricar el conjunto de electrodos 10 de acuerdo con la primera realización de la presente invención, en primer lugar, lechada en la que se aplica un material activo de electrodo positivo 1012, un aglutinante y un plastificante a un colector de electrodo positivo 1011 que tiene forma de papel de aluminio o malla metálica que contiene aluminio y a continuación se seca y se prensa para fabricar un electrodo positivo 101 (es decir, cátodo). Adicionalmente, lechada en la que se aplica un material activo de electrodo negativo 1022, un aglutinante y un plastificante a un colector de electrodo negativo 1021 que tiene forma de papel de aluminio o malla metálica que contiene aluminio y a continuación se seca y se prensa para fabricar un electrodo negativo 102 (es decir, ánodo). La suspensión puede formarse habitualmente agitando un material activo granular, un conductor auxiliar, un aglutinante y un plastificante al que se le añade un solvente. En este momento, si es necesario, la suspensión puede incluir además un relleno. Además, el solvente puede eliminarse en el proceso posterior. Cada uno de los electrodos positivo 101 y negativo 102 puede fabricarse en forma de lámina y montarse a continuación en un rollo.

[0053] El conjunto de electrodos 10 se forma apilando alternativamente electrodos 100 y separadores 103. Particularmente, se puede proporcionar una estructura apilada en la que se interpone el separador 103 entre los electrodos 100 o dispuesto en un lado izquierdo o derecho de uno cualquiera de los electrodos 100, de modo que aísla los dos tipos de electrodos 100, que se fabrican en el electrodo positivo 101 y el electrodo negativo 102 entre sí. En la estructura apilada, el electrodo positivo 101 y el electrodo negativo 102, cada uno de los cuales tiene un tamaño predeterminado, pueden apilarse con el separador 103 interpuesto entre los mismos o pueden enrollarse en forma de rollo de gelatina. Como alternativa, cuando se interpone el separador 103 entre el electrodo positivo 101 fabricado y el electrodo negativo 102 fabricado de forma que se apilan, pueden formarse celdas unitarias. Entonces, las celdas unitarias pueden apilarse unas sobre otras para formar el conjunto de electrodos 10 como se ilustra en la Figura 3.

[0054] El colector de cátodo 1011 tiene generalmente un espesor de 3 µm a 500 µm. El colector de electrodo positivo 1011 suele estar hecho de un material que tenga alta conductividad sin provocar un cambio químico. Tal material puede ser, por ejemplo, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón calcinado, o aluminio o acero inoxidable tratado superficialmente con carbón, níquel, titanio, plata o similar en una superficie de los mismos, aunque sin limitarse a lo anterior. Además, el colector de electrodo positivo 1011 puede formar una fina irregularidad sobre una superficie del colector de electrodo positivo 1012 para aumentar la adhesión del material activo de electrodo positivo 1012. Además, el colector de electrodo positivo 1011 puede tener varias formas tales como una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, una espuma o una tela no tejida.

[0055] En el caso de una batería secundaria de litio, el material activo 1012 de electrodo positivo puede comprender, por ejemplo, un compuesto estratificado de óxido de litio y cobalto (LiCoO2), óxido de litio y níquel (LiNiO2), etc., o un compuesto sustituido con uno o más metales de transición; óxido de litio y manganeso tal como Li1+xMn2-xO4 (x es de 0 a 0,33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2, etc.; óxido de cobre y litio (Li2CuO2); óxido de vanadio tal como LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7, etc.; óxido de litio y níquel de tipo Ni representado por la fórmula química de LiNi1-xMxO2 (M=Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B o Ga, y x=0,01 a 0,3); óxido complejo de litio y manganeso representado por la fórmula química LiMn2-xMxO2 (M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn o Ta, y x=0,01 a 0,1) o Li2Mn3MO8 (M=Fe, Co, Ni, Cu o Zn); LiMn2O4 en el que una parte del Li se sustituye por iones alcalinotérreos; un compuesto de disulfuro; Fe2(MoO4)3, y similares. Sin embargo, esta realización no se limita a ello.

[0056] El agente conductor generalmente se agrega del 1 % a aproximadamente el 50 % en peso basándose en el peso total de la mezcla que comprende el material activo 1012 de cátodo. El agente conductor suele estar hecho de un material que tenga conductividad sin provocar un cambio químico. El agente conductor puede comprender, por ejemplo, materiales conductores tales como: grafito tal como grafito natural y grafito artificial; negro de carbón tal como negro de acetileno, Negro Ketjen, negro de horno, negro de canal, negro de lámpara y negro térmico; fibra conductora tal como fibra de carbono o fibra metálica; polvo metálico tal como el carbono fluorado, aluminio y níquel; filamento conductor tal como óxido de zinc o titanato de potasio; óxido conductor tal como óxido de titanio; o derivados de polifenileno.

[0057] El aglutinante es un componente que ayuda a la unión del material activo con el material conductor y a la unión con el colector y comúnmente se agrega entre 1% en peso y 50% en peso basándose en el peso total de la mezcla que comprende el material activo 1012 de cátodo. Ejemplos del aglutinante pueden comprender polifluorovinilideno, alcohol polivinílico, carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, polímero de etilenopropileno-dieno (EPDM), EPDM sulfonado, caucho de estireno butadieno, caucho fluorado, diversos copolímeros, y similares.

[0058] El relleno se usa opcionalmente como un componente que inhibe la expansión del electrodo positivo 101. Además, se puede utilizar un relleno general si el relleno es un material fibroso que no provoque el cambio químico. Ejemplos de relleno pueden comprender polímeros de olefina tales como polietileno y polipropileno; y materiales fibrosos tales como fibras de vidrio y fibras de carbono.

[0059] El colector de ánodo 1021 tiene generalmente un espesor de 3 µm a 500 µm. El colector de electrodo negativo 1021 suele estar hecho de un material que tenga conductividad sin provocar un cambio químico. Algunos ejemplos de este material comprenden el cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón, cobre o acero inoxidable calcinados y tratados superficialmente con carbono, níquel, titanio, plata o similares sobre una superficie de los mismos, o aleaciones de aluminio-cadmio. Adicionalmente, el colector de electrodo negativo 1021 puede formar finas irregularidades en la superficie del colector de electrodo negativo 1021 para aumentar la fuerza de unión del material activo de electrodo negativo 1022. Además, el colector de electrodo negativo 1021 puede tener varias formas tales como una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, una espuma o una tela no tejida.

[0060] El material activo 1022 de electrodo negativo puede comprender, por ejemplo, carbono tal como el carbono no grafitizado, carbono a base de grafito, etc.; óxido compuesto metálico tal como Li<x>Fe<2>O<3>(0≤x≤1), Li<x>WO<2>(0≤x≤1), Sn<x>Me<1-x>Me'<y>O<z>(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, elementos que se encuentran en el Grupo 1, Grupo 2 y Grupo 3 de la tabla periódica, halógeno; 0≤x≤1; 1≤y≤3; 1≤ z≤8), etc.; un metal de litio; una aleación de litio; una aleación a base de silicio; una aleación a base de estaño; un óxido metálico tal como SnO, SnO<2>, PbO, PbO<2>, Pb<2>O<3>, Pb<3>O<4>, Sb<2>O<3>, Sb<2>O<4>, Sb<2>O<5>, GeO, GeO<2>, Bi<2>O<3>, Bi<2>O<4>, Bi<2>O<5>, etc.; un polímero conductor tal como poliacetileno, etc.; material a base de Li-Co-Ni, y similares.

[0061] Como separador puede utilizarse un separador de poliolefina generalmente conocido o un separador compuesto en el que se forma una capa compuesta orgánica o inorgánica sobre un material base de olefina, que aísla los electrodos 100, entre el electrodo positivo 101 y el electrodo negativo 102, pero no se limita particularmente a ello.

[0062] De acuerdo con una primera realización de la presente invención, el conjunto de electrodos 10 que tiene la estructura anterior se acomoda en la carcasa 13 de batería, y a continuación, se inyecta el electrolito para fabricar la batería secundaria 1.

[0063] La Figura 4 es una vista en conjunto de la batería secundaria 1 de tipo bolsa de acuerdo con la primera realización de la presente invención.

[0064] Como se ilustra en la Figura 4, una pila secundaria 1 de tipo bolsa de acuerdo con la primera realización de la presente invención comprende un conjunto de electrodos 10, en el que se apilan unos electrodos 100, tales como un electrodo positivo 101, un electrodo negativo 102 y un separador 103, y una carcasa de batería 13 tipo bolsa que aloja en su interior el conjunto de electrodos 10.

[0065] Para fabricar la pila secundaria 1 tipo bolsa, los electrodos 100 fabricados se apilan a ambos lados del separador 103 para fabricar el conjunto de electrodos 10 que tiene una forma predeterminada. Entonces, el conjunto de electrodos 10 se inserta en la carcasa de batería 13, y la carcasa de batería 13 se sella después de inyectar el electrolito en su interior.

[0066] Como se ilustra en la Figura 4, el conjunto de electrodos 10 comprende las lengüetas de electrodo 11. Las lengüetas de electrodo 11 están conectadas respectivamente al electrodo positivo 101 y al electrodo negativo 102 del conjunto de electrodos 10 para sobresalir hacia afuera desde un lado del conjunto de electrodos 10, proporcionando así una trayectoria, a través de la cual se mueven los electrones, entre el interior y el exterior del conjunto de electrodos 10. Un colector de electrodo 1001 del conjunto de electrodos 10 comprende una porción de recubrimiento de material activo 1003 recubierta con un material activo de electrodo 1002 y una porción sin recubrimiento de material activo 1004 que no está recubierta con el material activo de electrodo 1002. Además, se puede formar una lengüeta de electrodo 11 cortando la porción sin recubrimiento o conectando un elemento conductor separado a la porción sin recubrimiento mediante soldadura ultrasónica. Como se ilustra en la Figura 4, las lengüetas de electrodo 11 pueden sobresalir desde un lado del conjunto de electrodos 10 en la misma dirección, pero la presente invención no está limitada a ello. Por ejemplo, las lengüetas 11 de electrodo pueden sobresalir en direcciones diferentes entre sí.

[0067] En el conjunto de electrodos 10, el cable de electrodo 12 que suministra electricidad al exterior de la pila secundaria 1 se conecta a la lengüeta 11 del electrodo mediante soldadura por puntos. Además, una porción del cable de electrodo 12 está rodeada por una parte aislante 14. La parte aislante 14 puede estar dispuesta para estar limitada dentro de una parte de sellado 134, en donde una carcasa superior 131 y una carcasa inferior 132 de la carcasa de batería 13 están fusionadas térmicamente, de modo que el cable de electrodo 12 quede unido a la carcasa de batería 13. Además, se puede evitar que la electricidad generada a partir del conjunto de electrodos 10 fluya hacia la carcasa de batería 13 a través del cable de electrodo 12, y se puede mantener el sellado de la carcasa de batería 13. Por tanto, la parte aislante 14 puede estar hecha de un material no conductor que no tenga conductividad, que no es conductor de electricidad. En general, aunque como parte aislante 14 se utiliza principalmente una cinta aislante que se fija fácilmente al cable 12 del electrodo y que tiene un espesor relativamente fino, la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, se pueden utilizar varios elementos como parte aislante 14 siempre que los elementos sean capaces de aislar el cable de electrodo 12.

[0069] El cable de electrodo 12 comprende un cable de electrodo positivo 121 que tiene un extremo conectado a una lengüeta de electrodo positivo 111 para extenderse en una dirección en la que sobresale la lengüeta de electrodo positivo 111 y un cable de electrodo negativo 122 que tiene un extremo conectado a una lengüeta de electrodo negativo 112 para extenderse en una dirección en la que sobresale la lengüeta de electrodo negativo 112. Por otro lado, como se ilustra en la Figura 4, todos los demás extremos del cable de electrodo positivo 121 y el cable de electrodo negativo 122 sobresalen hacia el exterior de la carcasa de batería 13. Como resultado, la electricidad generada en el conjunto de electrodos 10 puede suministrarse al exterior. Además, dado que cada una de la lengüeta de electrodo positivo 111 y lengüeta de electrodo negativo 112 está formada para sobresalir en varias direcciones, cada uno del cable de electrodo positivo 121 y el cable de electrodo negativo 122 puede extenderse en varias direcciones.

[0071] El cable de electrodo positivo 121 y el cable de electrodo negativo 122 pueden estar hechos de materiales diferentes entre sí. Es decir, el cable de electrodo positivo 121 puede estar hecho del mismo material que el colector de electrodo positivo 1011, es decir, un material de aluminio (Al), y el cable de electrodo negativo 122 puede estar hecho del mismo material que el colector de electrodo negativo 1021, es decir, un material de cobre (Cu) o un material de cobre recubierto con níquel (Ni). Además, se puede proporcionar una porción del cable de electrodo 12, que sobresale hacia el exterior de la carcasa de batería 13, como una parte terminal y conectarse eléctricamente a un terminal externo.

[0072] La carcasa de batería 13 es una bolsa hecha de un material que tiene flexibilidad, que aloja el conjunto de electrodos 10 en su interior. En lo sucesivo en el presente documento, se describirá el caso en donde la carcasa de batería 13 es la bolsa. Cuando una película de bolsa 135 que tiene flexibilidad se estira utilizando un punzón o similar, una porción de la película de bolsa 135 se estira para formar una parte de copa 133 que comprende un espacio de alojamiento en forma de bolsillo 1331, fabricando de este modo la carcasa de batería 13. La carcasa de batería 13 acomoda el conjunto de electrodo 10 de modo que una porción del cable de electrodo 12, es decir, la parte terminal queda expuesta y luego se sella. Como se ilustra en la Figura 4, la carcasa de batería 13 comprende la carcasa superior 131 y la carcasa inferior 132. Se puede proporcionar un espacio de alojamiento 1331 en donde se forma una parte de copa 133 para acomodar el conjunto de electrodos 10 en la carcasa inferior 132, y la carcasa superior 131 puede cubrir un lado superior del espacio de alojamiento 1331 de modo que el conjunto de electrodos 10 no esté separado hacia el exterior de la carcasa de batería 13. Además, la parte de sellado 134 se sella para sellar el espacio de alojamiento 1331. Aquí, la parte de copa 133 que tiene el espacio de alojamiento 1331 puede formarse en la carcasa superior 131 para acomodar el conjunto de electrodos 10 en la porción superior. Como se ilustra en la Figura 4, un lado de la carcasa superior 131 y un lado de la carcasa inferior 132 pueden conectarse entre sí. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, la carcasa superior 131 y la carcasa inferior 132 pueden fabricarse por separado para estar separadas entre sí.

[0074] Cuando se conecta un cable de electrodo 12 a la lengüeta de electrodo 11 del conjunto de electrodos 10, y la parte aislante 14 se proporciona en una porción del cable de electrodo 12, el conjunto de electrodos 10 puede acomodarse en el espacio de alojamiento 1331 proporcionado en la parte de copa 133 de la carcasa inferior 132, y la carcasa superior 131 puede cubrir el espacio de alojamiento desde el lado superior. Además, se inyecta el electrolito y se sella la parte de sellado 134 que se extiende hacia fuera desde los bordes de la carcasa superior 131 y la carcasa inferior 132. El electrolito puede mover iones de litio generados por la reacción electroquímica del electrodo 100 durante la carga y descarga de la batería secundaria 1. El electrolito puede comprender un electrolito orgánico no acuoso que es una mezcla de una sal de litio y un disolvente orgánico de alta pureza o un polímero que utiliza un electrolito polimérico. La batería secundaria 1 de tipo bolsa se puede fabricar mediante el método descrito anteriormente.

[0075] La Figura 5 es una vista esquemática de un electrodo 100a de acuerdo con la primera realización de la presente invención.

[0076] De acuerdo con unas realizaciones de la presente invención, dado que se forma una ranura 1005 en la porción sin recubrimiento de material activo 1004 del electrodo 100, se puede impedir que el electrodo 100 se doble o deforme incluso una vez finalizado el proceso de laminación. Particularmente, se puede formar la ranura 1005 que tenga la forma adecuada según un grado de deformación del electrodo 100, que es diferente para un tamaño y tipo del electrodo 100 y un calor y presión aplicados, para impedir de forma más eficaz que el electrodo 100 se doble o deforme. Adicionalmente, dado que se forma un orificio para pasar a través de un punto en el que se encuentran la ranura 1005 y la porción de recubrimiento de material activo 1003, la tensión concentrada en un extremo de la ranura 1005 puede dispersarse para impedir que se produzcan grietas hacia la porción de recubrimiento de material activo 1003. Particularmente, se puede formar un orificio 1006 que tenga la forma adecuada según la distribución de la tensión, que causa las grietas que son diferentes para el tamaño y el tipo de electrodo 100 y el calor y la presión aplicados, para impedir más eficazmente que las grietas se produzcan hacia la porción de recubrimiento de material activo 1003. Para esto, el electrodo 100a de acuerdo con la primera realización de la presente invención comprende: una porción de recubrimiento de material activo 1003 recubierta con un material activo de electrodo 1002 sobre al menos una superficie de un colector de electrodo 1001; y una porción sin recubrimiento de material activo 1004a que se forma a un lado de la porción de recubrimiento de material activo 1003, no está recubierta con el material activo de electrodo 1002, y comprende al menos una ranura 1005a que se extiende desde un extremo hasta el otro extremo de la misma. Aquí, se forma un orificio 1006a para pasar a través de un punto en el que se encuentran la ranura 1005a y la porción de recubrimiento de material activo 1003.

[0077] Como se ilustra en la Figura 5, el electrodo 100a comprende la porción de recubrimiento de material activo 1003, en la que se aplica el material activo de electrodo 1002 sobre al menos una superficie del colector de electrodo 1001, y la porción sin recubrimiento de material activo 1004a, sobre la que no se aplica el material activo de electrodo 1002. La porción de recubrimiento de material activo 1003 genera electricidad al permitir que se inyecten y descarguen iones a través del electrolito. Además, la porción sin recubrimiento de material activo 1004a, es decir, la porción sin recubrimiento está formada a un lado de la porción de recubrimiento de material activo 1003, como se ha descrito anteriormente, y es un extremo distal sobre el que no se aplica el material activo de electrodo 1002. Adicionalmente, se puede formar la lengüeta de electrodo 11 cortando la porción sin recubrimiento o conectando un elemento conductor separado a la porción sin recubrimiento mediante soldadura ultrasónica o similares.

[0078] De acuerdo con la primera realización de la presente invención, la porción sin recubrimiento de material activo 1004a comprende una ranura 1005a que se extiende desde un extremo hasta el otro extremo de la misma. Por tanto, una vez finalizado el proceso de laminación, incluso si las cantidades de estiramiento de la porción recubierta de material activo 1003 y la porción sin recubrimiento de material activo 1004a son diferentes entre sí debido a una diferencia de calor y presión, la ranura 1005a puede dividir la porción sin recubrimiento de material activo 1004a en dos zonas para impedir que el electrodo 100a se doble o deforme.

[0079] Como se ilustra en la Figura 5, un extremo de la porción sin recubrimiento de material activo 1004a es adyacente a la porción de recubrimiento de material activo 1003, y el otro extremo de la porción sin recubrimiento de material activo 1004a está orientado hacia un lado opuesto de la porción de recubrimiento de material activo 1003. Adicionalmente, la ranura 1005a se extiende hacia fuera desde un límite entre la porción sin recubrimiento de material activo 1004a y la porción de recubrimiento de material activo 1003. Es decir, es preferible que se forme un extremo de la ranura 1005a en un límite entre la porción sin recubrimiento de material activo 1004a y la porción de recubrimiento de material activo 1003. Si la ranura 1005a no alcanza el límite de la porción de recubrimiento de material activo 1003, en la porción de recubrimiento de material activo 1003 se produce una zona en la que no se forma la ranura 1005a, y esta zona se debe a que existe el problema de que se doble o deforme incluso una vez finalizado el proceso de laminación. Además, la ranura 1005a se forma únicamente en la porción sin recubrimiento de material activo 1004a, y es preferible que la ranura 1005a no se extienda hasta la porción de recubrimiento de material activo 1003. La porción de recubrimiento de material activo 1003 recibe calor y una presión que tiene cierta intensidad porque el área de la porción de recubrimiento de material activo 1003 en el electrodo 100a es relativamente grande, y un grosor de la porción de recubrimiento de material activo 1003 en el electrodo 100a es relativamente grueso. Por tanto, una vez finalizado el proceso de laminación, no se produce el problema de que la porción de recubrimiento de material activo 1003 se doble o deforme. Sin embargo, si la ranura 1005a se extiende hasta la porción de recubrimiento de material activo 1003, un efecto de la presente invención puede no presentarse en gran medida, y también puede reducirse una densidad de energía reduciendo el área de la porción de recubrimiento de material activo 1003.

[0080] Si la anchura de la ranura 1005a es excesivamente estrecha, el electrodo 100a puede seguir doblándose o deformándose incluso después del proceso de laminación. Por otro lado, si la anchura de la ranura 1005a se ensancha excesivamente, puede disminuir el área de la sección transversal de la lengüeta del electrodo 11 y, por tanto, puede aumentar la resistencia. Por tanto, es preferible fijar la anchura de la ranura 1005a, que sea la más adecuada experimentalmente en función del tamaño y tipo del electrodo 100a, y de la temperatura y presión del electrodo 100a a laminar.

[0081] Cuando el proceso de laminación se realiza sobre la porción de recubrimiento de material activo 1003, puede que la tensión no esté concentrada porque el otro extremo de la ranura 1005a está orientado al exterior, pero la tensión puede concentrarse en un extremo de la ranura 1005a para provocar grietas hacia la porción de recubrimiento de material activo 1003. Por tanto, de acuerdo con la primera realización de la presente invención, se forma un orificio 1006a para pasar por un punto en el que se encuentran la ranura 1005a y la porción de recubrimiento de material activo 1003. El orificio 1006a puede dispersar la tensión concentrada en un extremo de la ranura 1005a para impedir el problema de que las grietas se produzcan hacia la porción de recubrimiento de material activo 1003 junto a la ranura 1005a incluso después de que se haya completado el proceso de laminación.

[0082] Si el tamaño del orificio 1006a es también excesivamente estrecho, las grietas pueden seguir produciéndose hacia la porción de recubrimiento de material activo 1003 después del proceso de laminación. Por otro lado, si el tamaño del orificio 1006a se ensancha excesivamente, la densidad de energía también puede reducirse reduciendo el área de la porción de recubrimiento de material activo 1003.

[0083] La Figura 6 es una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

[0084] De acuerdo con la primera realización de la presente invención, la porción sin recubrimiento de material activo 1004a comprende una ranura 1005a que se extiende desde un extremo hasta el otro extremo de la misma. Adicionalmente, en un extremo de una ranura 1005a se forma un orificio 1006a.

[0085] Sin embargo, de acuerdo con una segunda realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 6, una porción sin recubrimiento de material activo 1004b comprende una pluralidad de ranuras 1005b que se extienden desde un extremo hasta el otro extremo de la misma. Adicionalmente, se forma un orificio 1006b en un extremo de cada una de la pluralidad de ranuras 1005b. Por tanto, las ranuras 1005b dividen la porción sin recubrimiento de material activo 1004b en tres o más zonas para impedir de forma más eficaz que un electrodo 100b se doble o deforme. La Figura 7 es una vista esquemática de un electrodo 100c de acuerdo con tercera realización de la presente invención, la Figura 8 es una vista esquemática de un electrodo 100d de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención, la Figura 9 es una vista esquemática de un electrodo 100e de acuerdo con una quinta realización de la presente invención, y la Figura 10 es una vista esquemática de un electrodo 100f de acuerdo con una sexta realización de la presente invención.

[0086] De acuerdo con la primera y segunda realizaciones de la presente invención, cada una de las ranuras 1005a y 1005b tiene forma lineal. Adicionalmente, cada una de las ranuras 1005a y 1005b puede extenderse hacia fuera en una dirección perpendicular a un límite entre cada una de las porciones sin recubrimiento de material activo 1004a y 1004b y la porción de recubrimiento de material activo 1003. Por tanto, cada una de todas las áreas en las que se dividen las porciones sin recubrimiento de material activo 1004a y 1004b puede tener una forma rectangular.

[0087] Sin embargo, el tamaño y el tipo del electrodo 100 pueden ser diversos, y el calor y la presión aplicados según el proceso de laminación también pueden ser diversos. Por tanto, puede resultar ineficaz formar siempre únicamente la ranura 1005 que tiene la misma forma.

[0088] De acuerdo con otras realizaciones de la presente invención, la forma de la ranura 1005 puede ser diversa. Particularmente, de acuerdo con un tercer ejemplo de realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 7, una ranura 1005c puede tener una inclinación con respecto a un límite entre la porción sin recubrimiento de material activo 1004c y la porción de recubrimiento de material activo 1003. Por tanto, el área en la que se divide la porción sin recubrimiento de material activo 1004c puede no tener forma rectangular, pero puede tener forma trapezoidal o triangular.

[0089] Como alternativa, de acuerdo con la cuarta realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 8, una ranura 1005d puede tener forma curva, en particular, puede tener una forma curva que tiene un centro de curvatura. En este caso, la curvatura puede ser siempre constante, pero la curvatura puede modificarse de forma regular o irregular. Por tanto, la ranura 1005d puede tener diversas formas tales como una forma de arco y una forma de arco elíptico.

[0090] Como alternativa, de acuerdo con la quinta realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 9, una ranura 1005e puede tener forma curva, en particular, puede tener una forma curva que tenga una pluralidad de centros de curvatura. Aquí, la pluralidad de centros de curvatura puede estar dispuesta alternativamente a izquierda y derecha de la ranura 1005e a intervalos regulares, y así, la ranura 1005e puede tener forma de onda. Además, las curvas formadas para cada uno de los centros de curvatura pueden tener todas la misma curvatura. Como alternativa, las curvas pueden tener curvaturas diferentes. Es decir, la pluralidad de centros de curvatura no está limitada y puede estar dispuesta de forma diversa, y la curvatura de la curva formada para cada centro de curvatura puede estar formada de forma diversa.

[0091] Como alternativa, de acuerdo con la sexta realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 10, la anchura de la ranura 1005f puede modificarse de forma regular o irregular. Por ejemplo, la anchura puede ensancharse uniformemente desde un extremo al otro de la ranura 1005f, y a la inversa, la anchura puede estrecharse uniformemente. Como alternativa, puede repetirse un fenómeno en el que la anchura se ensancha y se estrecha a intervalos regulares. Es decir, la anchura de la ranura 1005f no está limitada y puede formarse de diversas maneras. Como se ha descrito anteriormente, un grado de deformación del electrodo 100 es diferente para un tamaño y tipo del electrodo 100 y un calor y presión aplicados, y así, se puede formar la ranura 1005 que tenga una forma adecuada según el grado de deformación del electrodo 100 para impedir más eficazmente que el electrodo 100 se doble o deforme.

[0092] Además, se puede formar una pluralidad de ranuras 1005 que tiene diversas formas en la porción sin recubrimiento de material activo 1004. Adicionalmente, se puede formar un orificio 1006 en un extremo de cada una de la pluralidad de ranuras 1005.

[0093] Asimismo, incluso en un conjunto de electrodos 10, el electrodo positivo 101 y el electrodo negativo 102 son de tamaño y material diferentes entre sí. Por tanto, la ranura 1005 formada en el electrodo positivo 101 y la ranura 1005 formada en el electrodo negativo 102 pueden tener formas diferentes entre sí.

[0094] La Figura 11 es una vista esquemática de un electrodo 100g de acuerdo con una séptima realización de la presente invención, la Figura 12 es una vista esquemática de un electrodo 100h de acuerdo con una octava realización de la presente invención, la Figura 13 es una vista esquemática de un electrodo 100i de acuerdo con una novena realización de la presente invención, y la Figura 14 es una vista esquemática de un electrodo 100j de acuerdo con una décima realización de la presente invención.

[0095] De acuerdo con las realizaciones primera a sexta de la presente invención, el orificio 1006a tiene forma circular. Sin embargo, el tamaño y el tipo del electrodo 100 pueden ser diversos, y el calor y la presión aplicados según el proceso de laminación también pueden ser diversos. Por tanto, puede ser ineficaz formar siempre únicamente el orificio 1006a que tiene la forma circular.

[0096] Por ejemplo, si el orificio 1006a tiene la forma circular, la tensión puede dispersarse uniformemente, pero la durabilidad de las zonas periféricas del orificio 1006 puede ser diferente según los tipos de electrodo 100. Es decir, puede haber un área en la que la durabilidad es resistente, y por lo tanto, las grietas no se generan fácilmente incluso sometido a grandes tensiones, mientras que puede haber un área en la que la durabilidad es débil, y por lo tanto, se generan grietas fácilmente incluso sometido a pequeñas tensiones.

[0097] De acuerdo con otras realizaciones de la presente invención, la forma del orificio 1006 puede ser diversa. Por ejemplo, el orificio 1006 puede tener al menos una forma de entre la forma circular, elíptica o poligonal. Particularmente, cada uno de los orificios 1006c y 1006d puede tener una forma elíptica, y de acuerdo con la séptima realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 11, el orificio 1006c tiene un eje largo que tiene forma elíptica, que se forma paralelamente a la ranura 1005a. Como alternativa, de acuerdo con la octava realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 12, el orificio 1006d puede tener un eje corto que tiene forma elíptica, que se forma paralelamente a la ranura 1005a.

[0098] En los orificios de forma elíptica 1006c y 1006d, la tensión se dispersa ampliamente hacia una esquina que tiene una curvatura pequeña, y la tensión se dispersa estrechamente hacia una esquina que tiene una curvatura grande. Por tanto, cada uno de los orificios 1006c y 1006d puede estar formado de manera que la esquina que tiene la curvatura pequeña esté orientada hacia una zona que tenga una durabilidad relativamente fuerte, y la esquina que tiene la curvatura grande esté orientada hacia una zona que tenga una durabilidad relativamente débil.

[0099] Como alternativa, el orificio 1006 puede tener una forma poligonal, y de acuerdo con la novena realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 13, el orificio 1006e puede tener forma pentagonal. Como alternativa, de acuerdo con la décima realización de la presente invención, como se ilustra en la Figura 14, el orificio 1006f puede tener forma triangular.

[0100] En los orificios de forma poligonal 1006e y 1006f, la tensión se dispersa ampliamente hacia una esquina de una línea recta, y la tensión se dispersa estrechamente hacia un vértice. Por tanto, cada uno de los orificios 1006c y 1006d puede estar formado de manera que el vértice esté orientado hacia una zona que tenga una durabilidad relativamente fuerte, y la esquina de la línea recta esté orientada hacia una zona que tenga una durabilidad relativamente débil. Como se ha descrito anteriormente, la distribución de la tensión que causa las grietas puede ser diferente para el tamaño y el tipo del electrodo 100 y el calor y la presión aplicados, y por lo tanto, se puede formar el orificio 1006 que tenga una forma adecuada según la distribución de la tensión para impedir más eficazmente que se produzcan las grietas hacia la porción de recubrimiento de material activo 1003.

[0101] Adicionalmente, se puede formar una pluralidad de ranuras 1005 en la porción sin recubrimiento de material activo 1004. Aquí, en un extremo de cada una de la pluralidad de ranuras 1005 se puede formar un orificio 1006 que tenga diversas formas, y los orificios 1006 pueden tener formas diferentes entre sí.

[0102] Asimismo, incluso en un conjunto de electrodos 10, el electrodo positivo 101 y el electrodo negativo 102 son de tamaño y material diferentes entre sí. Por tanto, el orificio 1006 formado en el electrodo positivo 101 y el orificio 1006 formado en el electrodo negativo 102 pueden tener formas diferentes entre sí.

[0103] Aquellos con experiencia ordinaria en el campo técnico de la presente invención entenderán que la presente invención se puede llevar a cabo en otras formas específicas sin cambiar la idea técnica o las características esenciales. Por lo tanto, las realizaciones descritas anteriormente deben considerarse ilustrativas y no restrictivas. Por consiguiente, el alcance de la presente invención está definido por las reivindicaciones adjuntas en lugar de por la descripción anterior y las realizaciones ilustrativas descritas en la misma.

[0104] [Descripción de los símbolos]

[0105] 1: Batería secundaria 10: Conjunto de electrodos

[0106] 11: Lengüeta de electrodo 12: Terminal de electrodo

[0107] 13: Carcasa de batería 14: Parte aislante

[0108] 100: Electrodo 101: Electrodo positivo

[0109] 102: Electrodo negativo 103: Separador

[0110] 111: Lengüeta de electrodo positivo 112: Lengüeta de electrodo negativo 121: Cable de electrodo positivo 122: Cable de electrodo negativo

[0111] 131: Carcasa superior 132: Carcasa inferior

[0112] 133: Parte de copa 134: Parte de sellado

[0113] 1001: Colector de electrodos 1002: Material activo de electrodo

[0114] 1003:<Porción de recubrimiento de material>

[0115] <activo>1004:

[0116] Porción sin recubrimiento de material activo

[0117] 1005: Ranura 1006: Orificio

[0118] 1011: Colector de electrodo positivo 1012:<Material activo de electrodo>positivo

[0119] 1021: Colector de electrodo positivo 1022:<Material activo de electrodo>positivo

[0120] 1331: Espacio de alojamiento

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un electrodo, que comprende:

una porción de recubrimiento de material activo (1003) recubierta con un material activo de electrodo sobre al menos una superficie de un colector de electrodo; y

una porción sin recubrimiento de material activo (1004) que se forma en un lado de la porción de recubrimiento de material activo para formar una lengüeta de electrodo o para conectarse a un miembro conductor separado para formar una lengüeta de electrodo, no está recubierta con el material activo de electrodo, y comprende al menos una ranura (1005) que se extiende desde un extremo hasta el otro extremo de la misma,

en donde se forma un orificio (1006) para pasar a través de un punto en el que se encuentran la ranura y la porción de recubrimiento de material activo, y se forma en un límite entre la porción de recubrimiento de material activo (1003) y la porción sin recubrimiento de material activo (1004).

2. El electrodo de la reivindicación 1, en donde la ranura tiene forma lineal.

3. El electrodo de la reivindicación 2, en donde la ranura tiene una inclinación con respecto a un límite entre la porción sin recubrimiento de material activo y la porción de recubrimiento de material activo.

4. El electrodo de la reivindicación 1, en donde la ranura tiene una forma curva.

5. El electrodo de la reivindicación 4, en donde la ranura (1005) tiene una forma curva que tiene una curvatura constante.

6. El electrodo de la reivindicación 4, en donde la ranura (1005) tiene una forma curva que tiene una pluralidad de centros de curvatura.

7. El electrodo de la reivindicación 6, en donde la ranura (1005) tiene forma de onda.

8. El electrodo de la reivindicación 1, en donde una anchura desde un extremo al otro de la ranura (1005) se modifica de forma regular o irregular.

9. El electrodo de la reivindicación 1, en donde el orificio (1006) tiene al menos una forma de entre una forma circular, una forma elíptica, o una forma poligonal.

10. El electrodo de la reivindicación 1, en donde la ranura (1005) se proporciona en pluralidad, y se forma un orificio en un extremo de cada una de la pluralidad de ranuras.

11. El electrodo de la reivindicación 10, en donde los orificios (1006) tienen formas diferentes entre sí.

12. Un conjunto de electrodos, en el que los electrodos (101, 102) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 y los separadores (103) están apilados alternativamente.

13. El conjunto de electrodos de la reivindicación 12, en donde una ranura (1005) formada en un electrodo positivo (101) de los electrodos y una ranura (1005) formada en un electrodo negativo (102) de los electrodos tienen formas diferentes entre sí.

14. El conjunto de electrodos de la reivindicación 12, en donde un orificio (1006) formado en un electrodo positivo (101) de los electrodos y un orificio (1006) formado en un electrodo negativo (102) de los electrodos tienen formas diferentes entre sí.