ES3069330T3 - Electrode for lithium secondary battery to which adhesive coating part is added, and method for manufacturing same - Google Patents

Electrode for lithium secondary battery to which adhesive coating part is added, and method for manufacturing same

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ES3069330T3
ES3069330T3 ES22881361T ES22881361T ES3069330T3 ES 3069330 T3 ES3069330 T3 ES 3069330T3 ES 22881361 T ES22881361 T ES 22881361T ES 22881361 T ES22881361 T ES 22881361T ES 3069330 T3 ES3069330 T3 ES 3069330T3
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Ji Su Lee
Kyung Ryun Ka
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Abstract

La presente invención se refiere a un electrodo para una batería secundaria de litio, en el que se forma una capa de mezcla de electrodos en al menos una superficie lateral entre una primera superficie y una segunda superficie de un colector de corriente de electrodo, dicho colector de corriente de electrodo comprende: una lengüeta de electrodo que se extiende desde una periferia exterior de la capa de mezcla de electrodos como una porción distinta de la porción donde se forma la capa de mezcla de electrodos, y en el que se agrega una parte de recubrimiento adhesivo al menos a una porción de la superficie superior de la lengüeta de electrodo y a la superficie superior de la capa de mezcla de electrodos, de manera que se puede formar una unión entre el electrodo y un separador mediante la parte de recubrimiento adhesivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Electrodo para batería secundaria de litio con una porción con recubrimiento adhesivo y método para fabricar el mismo[Sector de la técnica]
[0003] La presente solicitud realiza la reivindicación de la prioridad de la solicitud de patente coreana n.º 2021-0136064 presentada el 13 de octubre de 2021.
[0004] La presente invención se refiere a un electrodo para una batería secundaria de litio al que se le ha añadido una porción con recubrimiento adhesivo y a un método para fabricar el mismo. Más particularmente, la presente invención se refiere a un electrodo para una batería secundaria de litio al que se le ha añadido una porción con recubrimiento adhesivo, de tal manera que el electrodo se forma de manera integral con un separador, con lo que se evita la flexión del separador, y un método para fabricar el mismo.
[0005] [Antecedentes de la invención]
[0006] Una batería secundaria de litio, que puede cargarse y descargarse repetidamente y que tiene una alta densidad energética, ha llamado la atención como una nueva fuente de energía con características respetuosas con el medio ambiente, ya que la batería secundaria de litio no solo reduce notablemente el uso de combustibles fósiles, sino que también no genera subproductos como resultado del uso de la energía.
[0007] La batería secundaria de litio se fabrica mediante la incorporación de un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador en una carcasa de batería junto con un electrolito y sellando la carcasa de batería.
[0008] Se puede fabricar un electrodo que incluya el electrodo positivo y el electrodo negativo aplicando una capa de mezcla de electrodo a una porción de un colector de corriente del electrodo, excluyendo una lengüeta de electrodo, y se puede realizar la laminación en el estado en el que se dispone un separador en una superficie exterior del electrodo para fabricar un conjunto de electrodos.
[0009] Si la fuerza de adhesión entre el electrodo y el separador laminados es pequeña, el separador puede separarse del electrodo y puede doblarse o enrollarse durante el traslado, apilado y montaje del conjunto de electrodos.
[0010] Cuando el separador está doblado, tal y como se ha descrito anteriormente, el electrodo positivo y el electrodo negativo entran en contacto entre sí, por lo que puede producirse un cortocircuito interno.
[0011] Mientras tanto, cuando la batería secundaria de litio se expone a altas temperaturas o se utiliza de forma anómala, como un cortocircuito interno/externo, sobrecarga o descarga excesiva, el separador se contrae debido al calor generado, con lo que el electrodo positivo y el electrodo negativo entran en contacto directo entre sí, y por lo tanto aumenta la posibilidad de cortocircuito.
[0012] Por ende, diversas investigaciones para prevenir cortocircuitos internos, garantizando así la seguridad de una celda de batería, se han llevado a cabo.
[0013] El documento de patente 1 divulga un conjunto de electrodos tipo "jelly-roll", en donde se proporciona una porción sin recubrimiento, que carece de capa de mezcla de electrodo positivo, en una superficie exterior de una lámina de electrodo en la parte circunferencial más externa de un electrodo positivo, se adhiere una cinta adhesiva a una porción de la porción sin recubrimiento, y dicha cinta adhesiva también se adhiere a un separador sobresaliente que sobresale más hacia arriba y hacia abajo del electrodo positivo.
[0014] Es decir, en el documento de patente 1, la cinta adhesiva se fija para conectar entre sí una porción de la lámina de electrodo y una porción del separador, con lo que se fija la posición del separador. En el conjunto de electrodos anterior, una porción de la porción periférica del separador está fijada al electrodo positivo, con lo que es posible evitar un cortocircuito interno debido a la contracción del separador durante el calentamiento.
[0015] En el documento de patente 1, sin embargo, se utiliza una estructura en la que la porción sin recubrimiento se forma en el lado más externo o en el lado más interno del conjunto de electrodos tipo jelly roll, por lo que resulta difícil su aplicación a un conjunto de electrodos de tipo apilado. De forma adicional, dado que el separador no puede fijarse a una temperatura igual o superior al punto de fusión de la cinta adhesiva, por lo que puede producirse un cortocircuito interno debido al contacto entre el electrodo positivo y un electrodo negativo.
[0016] Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un método capaz de evitar la flexión de un separador que pueda producirse en un conjunto de electrodos de tipo apilado y de prevenir el cortocircuito incluso aunque el separador se contraiga.
[0017] (Documento de la técnica anterior)
[0018] (Documento de patente 1) Publicación de patente registrada japonesa n.º 3932096 (2007.03.23).
[0019] El documento JP 2012221913 A se refiere a un electrodo para una batería secundaria de litio.
[0020] [Explicación de la invención]
[0021] [Problema técnico]
[0022] La presente invención se ha concebido teniendo en cuenta los problemas mencionados anteriormente, y su objetivo es proporcionar un electrodo para una batería secundaria de litio al que se le ha añadido una porción con recubrimiento adhesivo, de tal manera que el estado en el que se encuentran el electrodo y el separador se mantenga estable durante el proceso de fabricación del electrodo, con lo que se garantiza el aislamiento entre un electrodo positivo y un electrodo negativo.
[0023] Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método para fabricar el electrodo para una batería secundaria de litio.
[0024] [Solución técnica]
[0025] La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Un electrodo para una batería secundaria de litio de acuerdo con la presente invención, destinado a alcanzar los objetivos anteriores, incluye una capa de mezcla de electrodo dispuesta sobre al menos una de una primera superficie y una segunda superficie de un colector de corriente de electrodo, en donde el colector de corriente del electrodo incluye una lengüeta de electrodo, que es una porción sin recubrimiento que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo como una porción distinta de aquella en la que está dispuesta la capa de mezcla de electrodo, y una porción con recubrimiento adhesivo está dispuesta al menos en una porción de la superficie superior de la lengüeta de electrodo y de la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo.
[0026] La porción con recubrimiento adhesivo puede estar dispuesta en al menos una porción de la superficie superior de la lengüeta de electrodo.
[0027] La porción con recubrimiento adhesivo puede estar dispuesta en una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo adyacente a la lengüeta de electrodo.
[0028] La porción con recubrimiento adhesivo puede estar dispuesta en una superficie superior de un perímetro exterior de la capa de mezcla de electrodo opuesta a un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo en el que se forma la lengüeta de electrodo.
[0029] La porción con recubrimiento adhesivo puede estar dispuesta en una superficie superior de la lengüeta de electrodo y una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo adyacente a la lengüeta de electrodo.
[0030] La porción con recubrimiento adhesivo puede estar dispuesta en una superficie superior de la lengüeta de electrodo, una superficie superior de la periferia exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo adyacente a la lengüeta de electrodo, y una superficie superior de la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo opuesta a la periferia exterior de dicho lado de la capa de mezcla de electrodo.
[0031] La porción con recubrimiento adhesivo puede incluir un adhesivo no conductor de la electricidad.
[0032] El adhesivo no conductor de electricidad puede estar compuesto por un material polimérico con una temperatura de transición vítrea (Tg) de 100 °C o inferior.
[0033] La porción con recubrimiento adhesivo puede estar dispuesta en al menos una de la primera superficie y la segunda superficie, y el electrodo puede incluir un separador fijado a la porción con recubrimiento adhesivo en al menos una de la primera superficie y la segunda superficie en la que está dispuesta la porción con recubrimiento adhesivo. La presente invención proporciona un método para fabricar el electrodo para una batería secundaria de litio. Específicamente, el método incluye (a) formar una capa de mezcla de electrodo sobre al menos una superficie de un colector de corriente de electrodo, (b) añadir una porción con recubrimiento adhesivo a al menos una porción de la superficie superior de una lengüeta de electrodo que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo y la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo, (c) colocar un separador sobre la capa de mezcla de electrodo y la porción con recubrimiento adhesivo de la etapa (b), y (d) presionar el separador.
[0034] La etapa (d) puede incluir un proceso de calentamiento.
[0035] La porción con recubrimiento adhesivo puede formarse sobre al menos uno de los electrodos positivo y negativo. La presente invención proporciona un conjunto de electrodos que incluye el electrodo para una batería secundaria de litio, en donde el conjunto de electrodos es un conjunto de electrodos de tipo apilado, un conjunto de electrodos de tipo apilado y plegado, un conjunto de electrodos de tipo laminado y apilado, o un conjunto de electrodos de tipo "jellyroll".
[0036] De forma adicional, la presente invención puede proporcionar diversas combinaciones de los medios de resolución mencionados anteriormente.
[0037] [Efectos beneficiosos]
[0038] Como se desprende de la descripción anterior, en un electrodo para una batería secundaria de litio de acuerdo con la presente invención, es posible asegurar la fuerza de adhesión entre el electrodo y un separador mediante la adición de una porción con recubrimiento adhesivo, con lo que es posible evitar la flexión del separador. En consecuencia, es posible garantizar el aislamiento entre un electrodo positivo y un electrodo negativo y, por lo tanto, es posible mejorar la seguridad de una batería secundaria de litio.
[0039] De forma adicional, es posible ajustar la fuerza adhesiva regulando la temperatura de transición vítrea del adhesivo que constituye la porción adhesiva, el área de recubrimiento, y la temperatura y/o el tiempo de un proceso de calentamiento.
[0040] De forma adicional, es posible inhibir la contracción del separador incluso a altas temperaturas y, por lo tanto, es posible evitar la formación de un área de contacto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo cuando una celda de batería se expone a altas temperaturas.
[0041] Mientras tanto, cuando se aplica la porción con recubrimiento adhesivo sobre una capa de mezcla de electrodo y una lengüeta de electrodo, es posible evitar la formación de precipitados de litio aunque el extremo de la periferia exterior del electrodo negativo sea más corto que el extremo de la periferia exterior del electrodo positivo.
[0042] [Breve descripción de los dibujos]
[0043] La FIG.1 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo que no forma parte de la reivindicación.
[0044] La FIG.2 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo que no forma parte de la reivindicación.
[0045] La FIG.3 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo que no forma parte de la reivindicación.
[0046] La FIG.4 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo que no forma parte de la reivindicación.
[0047] La FIG.5 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo de acuerdo con una quinta realización.
[0048] La FIG.6 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo de acuerdo con una sexta realización.
[0049] La FIG.7 es una vista en perspectiva parcial de electrodos que no forman parte de las reivindicaciones.
[0050] La FIG.8 es una vista que muestra un proceso de fabricación de un electrodo para una batería secundaria de litio.
[0051] [Realización preferente de la invención]
[0052] Ahora, las realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, de tal manera que las realizaciones preferidas de la presente invención puedan ser fácilmente implementadas por un experto en la materia a la que pertenece la presente invención. Al describir en detalle el principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención, sin embargo, se omitirá una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en el presente documento, cuando las mismas puedan oscurecer la materia objeto de la presente invención.
[0053] De forma adicional, se usarán los mismos números de referencia a lo largo de todos los dibujos para hacer referencia a partes que realizan funciones u operaciones similares. En caso de que se diga que una parte está conectada a otra parte en la memoria descriptiva, no solo puede estar conectada directamente esa una parte a la otra parte, sino que, también, la una parte puede estar conectada indirectamente a la otra pieza mediante una parte adicional. De forma adicional, que un cierto elemento esté incluido no significa que otros elementos estén excluidos, sino que significa que tales elementos también pueden incluirse a menos que se mencione lo contrario.
[0054] De forma adicional, una descripción para incorporar elementos mediante limitación o adición puede aplicarse a todas las invenciones, a menos que se restrinja específicamente, y no limita una invención específica.
[0055] También, en la descripción de la invención y las reivindicaciones de la presente solicitud, se pretende que las formas singulares incluyan formas plurales a menos que se mencione lo contrario.
[0056] También, en la descripción de la invención y las reivindicaciones de la presente solicitud, "o" incluye "y", salvo que se indique lo contrario. Por lo tanto, "que incluye A o B" se refiere a tres casos, a saber, el caso que incluye A, el caso que incluye B y el caso que incluye A y B.
[0057] En lo sucesivo, en el presente documento, las realizaciones de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
[0058] Un electrodo de acuerdo con la presente invención puede estar configurado para tener una estructura en la que una lengüeta de electrodo es sobresaliente respecto de la periferia exterior de uno de los lados de un colector de corriente del electrodo que presenta una forma rectangular visto en planta, y en la que se forma una capa de mezcla de electrodo sobre el colector de corriente del electrodo. De forma adicional, el electrodo de acuerdo con la presente invención puede estar configurado para tener una estructura en la que una lengüeta de electrodo pueda fijarse a un colector de corriente de electrodo de tipo lámina larga y en la que se forme una capa de mezcla de electrodo sobre el colector de corriente de electrodo.
[0059] La capa de mezcla de electrodo se forma sobre al menos una de una primera superficie, que es una superficie superior, y una segunda superficie, que es una superficie inferior, del colector de corriente del electrodo.
[0060] El colector de corriente del electrodo incluye una lengüeta de electrodo, que es una porción sin recubrimiento que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo como una porción distinta de aquella en la que se forma la capa de mezcla de electrodo, y una porción con recubrimiento adhesivo se añade al menos en una porción de la superficie superior de la lengüeta de electrodo y de la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo. La porción sin recubrimiento se refiere a una porción en la que no se forma la capa de mezcla de electrodo.
[0061] La porción con recubrimiento adhesivo está fabricada con un material que permite que se adhiera a ella un separador, al tiempo que posee propiedades aislantes. Incluso la temperatura de la porción con recubrimiento adhesivo alcanza una temperatura en la que se pierde la función adhesiva de dicha porción y el separador se contrae, por lo tanto, la porción con recubrimiento adhesivo permanece adherida al electrodo, con lo que es posible evitar el contacto con otro electrodo.
[0062] La FIG.1 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo de acuerdo con una primera realización.
[0063] En referencia a la FIG.1, un colector de corriente de electrodo 110 incluye un cuerpo principal de electrodo 101 que tiene una capa de mezcla de electrodo 120 formada sobre en el mismo y una lengüeta de electrodo 130, que es una porción sin recubrimiento que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo 120.
[0064] Se añade una porción con recubrimiento adhesivo 140 a una porción de la superficie superior de la lengüeta de electrodo 130 en una posición adyacente a la capa de mezcla de electrodo 120.
[0065] La fuerza de adhesión entre un separador y el electrodo puede aumentarse mediante la porción con recubrimiento adhesivo 140, con lo que se puede aumentar la fuerza de acoplamiento entre el electrodo y el separador, y el electrodo y el separador pueden acoplarse entre sí de forma integral.
[0066] Puede producirse un cortocircuito interno entre un electrodo positivo y un electrodo negativo de la siguiente manera: puede producirse un cortocircuito interno debido al contacto entre una capa de mezcla de electrodo positivo y una capa de mezcla de electrodo negativo, contacto entre la capa de mezcla de electrodo positivo y un colector de corriente del electrodo negativo, contacto entre un colector de corriente del electrodo positivo y la capa de mezcla de electrodo negativo, o contacto entre el colector de corriente del electrodo positivo y el colector de corriente del electrodo negativo. Cuando el colector de corriente del electrodo positivo (lengüeta de electrodo positivo) y la capa de mezcla de electrodo negativo entran en contacto entre sí, se genera la mayor cantidad de calor.
[0067] Cuando se añade la porción con recubrimiento adhesivo 140 a la superficie superior de la lengüeta de electrodo, tal y como se muestra en la FIG.1, es posible garantizar la fuerza de adhesión entre la lengüeta de electrodo y el separador. De forma adicional, incluso la temperatura de la porción con recubrimiento adhesivo 140 alcanza una temperatura a la que se pierde la función adhesiva de dicha porción, es posible evitar el contacto entre la lengüeta de electrodo positivo y la capa de mezcla de electrodo negativo, dado que la porción con recubrimiento adhesivo 140 se añade a una superficie exterior de la lengüeta de electrodo.
[0068] La lengüeta de electrodo 130 puede conectarse a un cable de electrodo y puede sobresalir de la carcasa de batería para utilizarse como terminal de electrodo.
[0069] En consecuencia, la porción con recubrimiento adhesivo 140 se añade a una porción de la lengüeta de electrodo 130 adyacente a la capa de mezcla de electrodo 120; sin embargo, una porción sin recubrimiento queda expuesta desde un extremo de la lengüeta de electrodo 130 opuesto a la capa de mezcla de electrodo 120, de tal manera que el extremo de la lengüeta de electrodo se acopla al cable del electrodo.
[0070] El espesor H2 de la porción con recubrimiento adhesivo 140 puede ser igual o mayor que el espesor H1 de la capa de mezcla de electrodo 120, de tal manera que la porción con recubrimiento adhesivo y el separador puedan fijarse fácilmente entre sí.
[0071] Como alternativa, cuando se modifica la forma de un rodillo de prensado configurado para realizar la laminación o se ajusta un método de prensado, la laminación puede ser posible aunque el espesor H2 de la porción con recubrimiento adhesivo sea menor que el espesor H1 de la capa de mezcla de electrodo.
[0072] La FIG.2 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo de acuerdo con una segunda realización.
[0073] En referencia a la FIG.2, un colector de corriente de electrodo 210 incluye un cuerpo principal de electrodo 201 que tiene una capa de mezcla de electrodo 220 formada sobre en el mismo y una lengüeta de electrodo 230, que es una porción sin recubrimiento que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo 220.
[0074] La lengüeta de electrodo 230 se forma como resultado de que una porción de la periferia exterior de un lado del cuerpo principal del electrodo 201 se extienda además hacia fuera, y está acoplada a un cable del electrodo.
[0075] La porción con recubrimiento adhesivo 240 se añade en una superficie superior de la lengüeta de electrodo 230 y una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo 220 adyacente a la lengüeta de electrodo 230. Cuando se añade la porción con recubrimiento adhesivo a lo largo de la periferia exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo, tal y como se ha descrito anteriormente, es posible reforzar en mayor medida la interfaz adhesiva entre un separador y la porción con recubrimiento adhesivo.
[0076] La porción con recubrimiento adhesivo 240 se añade únicamente a la porción restante de la lengüeta de electrodo, excluyendo su extremo exterior, y la porción con recubrimiento adhesivo 240 no se aplica al extremo de la lengüeta de electrodo 230 que funciona como lengüeta de electrodo. El extremo de la lengüeta de electrodo constituye una porción soldada para el acoplamiento con el cable del electrodo.
[0077] Mientras tanto, cuando se fabrica un conjunto de electrodos, el área de un electrodo negativo se configura generalmente para que sea mayor que el área de un electrodo positivo. Cuando el electrodo positivo y el electrodo negativo están desalineados entre sí durante un proceso de laminación, la laminación puede realizarse en un estado en el que el electrodo negativo no esté presente en la superficie opuesta al electrodo positivo.
[0078] En este caso, una región terminal del electrodo negativo puede sobrecargarse, por lo que puede producirse una precipitación de litio y, por lo tanto, pueden formarse dendritas de litio. Las dendritas de litio pueden crecer hacia el electrodo positivo a través del separador, por lo que puede producirse un cortocircuito interno. En la presente invención, tal y como se muestra en la FIG. 2, la porción con recubrimiento adhesivo se forma sobre el electrodo positivo para que se extienda además en una dirección desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo positivo hasta una lengüeta de electrodo positivo. En este caso, es posible evitar que se produzca un cortocircuito debido al contacto entre las dendritas de litio que crecen hacia el electrodo positivo y la lengüeta de electrodo positivo. La FIG.3 muestra una vista en planta y una vista en sección parcialmente ampliada de un electrodo de acuerdo con una tercera realización.
[0079] En referencia a la FIG. 3, el electrodo 300 es idéntico a los electrodos mostrados en las FIGs.1 y 2 en cuanto a las estructuras de una capa de mezcla de electrodo 320 formada sobre un colector de corriente de electrodo 310 y una lengüeta de electrodo 330.
[0080] Se forma una porción con recubrimiento adhesivo 340 únicamente sobre la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo 320. Específicamente, la porción con recubrimiento adhesivo se forma únicamente en una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo 320 adyacente a la lengüeta de electrodo 330.
[0081] En consecuencia, el separador y el electrodo pueden acoplarse de forma estable entre sí a través de la porción con recubrimiento adhesivo situada en la periferia exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo adyacente a la lengüeta de electrodo.
[0082] La FIG.4 muestra una vista en planta y una vista en sección parcialmente ampliada de un electrodo de acuerdo con una cuarta realización.
[0083] En referencia a la FIG.4, el electrodo 400 es idéntico a los electrodos mostrados en las FIGs.1 a 3 en cuanto a las estructuras de una capa de mezcla de electrodo 420 formada sobre un colector de corriente de electrodo 410 y una lengüeta de electrodo 430.
[0084] Una porción con recubrimiento adhesivo 440 se forma en una superficie superior de un perímetro exterior de la capa de mezcla de electrodo 420 opuesta a un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo en el que se forma la lengüeta de electrodo 430.
[0085] La FIG.5 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo de acuerdo con una quinta realización.
[0086] En referencia a la FIG.5, el electrodo 500 es idéntico a los electrodos mostrados en las FIGs.1 a 4 en cuanto a las estructuras de una capa de mezcla de electrodo 520 formada sobre un colector de corriente de electrodo 510 y una lengüeta de electrodo 530.
[0087] Una porción con recubrimiento adhesivo 540 se forma en la superficie superior de la lengüeta de electrodo 530, una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo 520 adyacente a la lengüeta de electrodo 530, y una superficie superior de un perímetro exterior de la capa de mezcla de electrodo 520 opuesta al perímetro exterior de dicho lado de la capa de mezcla de electrodo 520.
[0088] La FIG.5 muestra que la porción con recubrimiento adhesivo 540 del electrodo 500 está formada en los perímetros exteriores de los lados opuestos de la capa de mezcla de electrodo en la dirección de anchura total W de la misma. Como alternativa, la porción con recubrimiento adhesivo puede formarse en los perímetros exteriores de los lados opuestos de la capa de mezcla de electrodo en la dirección de longitud total L de la misma. También, en la presente invención, la porción con recubrimiento adhesivo puede formarse en los perímetros exteriores de los lados opuestos de la capa de mezcla de electrodo en la dirección de longitud total L de la misma y en una superficie superior de la lengüeta de electrodo.
[0089] La FIG. 6 es una vista en planta y una vista en sección parcial ampliada de un electrodo de acuerdo con una sexta realización.
[0090] En referencia a la FIG.6, el electrodo 600 es idéntico a los electrodos mostrados en las FIGs.1 a 5 en cuanto a las estructuras de una capa de mezcla de electrodo 620 formada sobre un colector de corriente de electrodo y una lengüeta de electrodo 630.
[0091] Una porción con recubrimiento adhesivo 640 se forma a lo largo de toda la periferia exterior de una superficie superior de la capa de mezcla de electrodo 620, que tiene forma rectangular cuando se observa en planta. Adicionalmente, la porción con recubrimiento adhesivo puede formarse en toda la periferia exterior de la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo y en la superficie superior de la lengüeta de electrodo 630.
[0092] En el electrodo 600 que tiene la porción con recubrimiento adhesivo, formada tal y como se ha descrito anteriormente, añadida a este, la interfaz adhesiva entre la porción de recubrimiento adhesivo 640 y un separador se forma ampliamente, de modo que el separador y el electrodo puedan acoplarse entre sí de forma estable.
[0093] La FIG.7 es una vista en perspectiva parcial de los electrodos de acuerdo con una séptima realización y una octava realización.
[0094] En referencia a la FIG.7, el electrodo 700 es un electrodo de acuerdo con una séptima realización, y el electrodo 800 es un electrodo de acuerdo con una octava realización.
[0095] Cada uno de los electrodos mostrados en la FIG.7 incluye una porción inclinada 722 u 822 formada en una porción de la periferia exterior de una capa de mezcla de electrodo 720 u 820 a la que está conectada una lengüeta de electrodo 730 u 830, en donde una superficie exterior de la porción inclinada, en la dirección de su espesor, está inclinada. Se muestra una porción con recubrimiento adhesivo 740 aplicada únicamente a una porción de la superficie superior de la parte inclinada 722 de la capa de mezcla de electrodo 720 adyacente a la lengüeta de electrodo 730. A diferencia de esto, la porción con recubrimiento adhesivo puede añadirse para extenderla hasta la parte superior de la lengüeta de electrodo 730.
[0096] En consecuencia, es posible garantizar la fuerza de adhesión entre el separador y el electrodo a través de la porción con recubrimiento adhesivo en una zona del electrodo adyacente a la lengüeta de electrodo, en la que se genera la mayor cantidad de calor.
[0097] La porción con recubrimiento adhesivo 840 de la FIG. 7 se muestra aplicada a lo largo de la periferia exterior de la superficie superior de la porción inclinada 822 de la capa de mezcla de electrodo 820 adyacente a la lengüeta de electrodo 830. A diferencia de esto, la porción con recubrimiento adhesivo 840 puede añadirse para extenderla hasta la parte superior de la lengüeta de electrodo 830.
[0098] En consecuencia, es posible asegurar la fuerza de adhesión entre el separador y el electrodo a través de la porción con recubrimiento adhesivo en la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo 820 adyacente a la lengüeta de electrodo 830.
[0099] El espesor de la porción con recubrimiento adhesivo 740 u 840 añadida a la parte inclinada 722 u 822 aumenta gradualmente hacia la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo 720 u 820, y el espesor máximo de la porción con recubrimiento adhesivo 740 u 840 se forma para que sea igual o superior al espesor de la capa de mezcla de electrodo 720 u 820. Durante un proceso de prensado del electrodo y el separador para que se unan entre sí, por lo tanto, el separador y la porción con recubrimiento adhesivo pueden fijarse entre sí en estrecho contacto.
[0100] Como alternativa, el espesor máximo de la porción con recubrimiento adhesivo 740 u 840 puede formarse para ser inferior al espesor de la capa de mezcla de electrodo 720 u 820. Incluso en este caso, la porción con recubrimiento adhesivo y el separador pueden unirse entre sí mediante laminación.
[0101] En cada uno de los electrodos de acuerdo con las realizaciones primera a octava de la presente invención, la porción con recubrimiento adhesivo puede añadirse a al menos una de la primera superficie y la segunda superficie del colector de corriente del electrodo, y puede fijarse un separador a la porción con recubrimiento adhesivo en al menos una de la primera superficie y la segunda superficie del colector de corriente del electrodo, a la que se añade la porción con recubrimiento adhesivo.
[0102] El electrodo puede ser un electrodo positivo y/o un electrodo negativo, en donde el separador puede fijarse a una porción de la superficie exterior del electrodo positivo a la que se ha añadido la porción con recubrimiento adhesivo, el separador puede fijarse a una porción de la superficie exterior del electrodo negativo a la que se ha añadido la capa adhesiva, o bien el separador puede fijarse a la porción de la superficie exterior tanto del electrodo positivo como del electrodo negativo a la que se añade la porción con recubrimiento adhesivo.
[0103] Como resultado, se forma una estructura integrada en la que el electrodo y el separador están acoplados entre sí a través de la porción con recubrimiento adhesivo, por lo que es posible evitar la separación del separador del electrodo, evitando así la flexión o el enrollamiento del separador.
[0104] La porción con recubrimiento adhesivo incluye un adhesivo.
[0105] El adhesivo puede incluir un material polimérico con una temperatura de transición vítrea (Tg) de 100 °C o inferior. Por ejemplo, el adhesivo puede ser poliacrilato, ácido poliacrílico, polimetacrilato, polimetilmetacrilato, alcohol polivinílico, cloruro de polivinilo, fluoruro de polivinilideno, fluoruro de polivinilideno-hexafluoropropileno, polietileno, polipropileno, polibutadieno, poliisopreno, caucho de estireno-butadieno, acetato de polivinilo, poliéster, polisiloxano, polidimetilsiloxano, polietileno tereftalato, óxido de polietileno, óxido de polipropileno, poliacrilonitrilo, polivinilacetal, propionato de polivinilo, etilcelulosa, carboximetilcelulosa, poliprofluoropropileno, caucho natural, o un derivado o copolímero de los mismos.
[0106] La porción con recubrimiento adhesivo es una porción adherida al separador. Con el fin de garantizar el aislamiento entre los diferentes electrodos, el adhesivo incluido en la porción con recubrimiento adhesivo puede ser un adhesivo no conductor de la electricidad.
[0107] En la presente invención, el tipo de adhesivo incluido en la porción con recubrimiento adhesivo y la proporción de composición del adhesivo pueden ajustarse para ajustar la temperatura de transición vítrea del adhesivo. De forma adicional, se puede ajustar el área de la porción con recubrimiento adhesivo, y también se pueden ajustar el tiempo y la temperatura necesarios para fijar el separador a la porción con recubrimiento adhesivo. Es posible ajustar la fuerza adhesiva de la porción adhesiva modificando la composición, área, tiempo de prensado y temperatura de prensado de la porción con recubrimiento adhesivo, tal y como se ha descrito anteriormente.
[0108] La FIG.8 es una vista que muestra un proceso de fabricación de un electrodo para una batería secundaria de litio. Se forma una capa de mezcla de electrodo 220 sobre al menos una superficie de un colector de corriente de electrodo 210. A diferencia de lo que se muestra en la FIG.8, sin embargo, la capa de mezcla de electrodo 220 puede formarse en cada una de las superficies opuestas del colector de corriente del electrodo 210. De forma adicional, la capa de mezcla de electrodo 220 puede formarse para tener un espesor uniforme, o bien la capa de mezcla de electrodo puede incluir una porción inclinada formada en su periferia exterior adyacente a una lengüeta de electrodo 230, de tal manera que la superficie exterior de la porción inclinada, en la dirección de su espesor, esté inclinada, tal y como se muestra en las capas de mezcla de electrodos 720 y 820 de la FIG.7.
[0109] La porción con recubrimiento adhesivo 240 se añade a una porción de una superficie superior de la lengüeta de electrodo 230 y una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo 220 adyacente a la lengüeta de electrodo 230.
[0110] La porción con recubrimiento adhesivo 240 puede añadirse únicamente a la porción restante de la lengüeta de electrodo, excluyendo su extremo exterior, y el extremo exterior de la lengüeta de electrodo al que no se ha añadido la porción con recubrimiento adhesivo puede acoplarse a un cable de electrodo, con lo que se puede lograr la conexión eléctrica.
[0111] Se dispone un separador 910 por encima de la capa de mezcla de electrodo 220 y sobre la porción con recubrimiento adhesivo 240. El extremo izquierdo del separador 910 se extiende más allá de la capa de mezcla de electrodo 220. El extremo derecho del separador 910 se extiende hasta el extremo exterior de la porción con recubrimiento adhesivo 240 o se extiende más allá del extremo exterior de la porción con recubrimiento adhesivo 240.
[0112] En el estado en el que el electrodo y el separador están dispuestos para superponerse entre sí, tal y como se ha descrito anteriormente, el electrodo y el separador se prensan utilizando un par de rodillos de prensado 900 dispuestos por encima y por debajo del electrodo y del separador, respectivamente, de tal manera que el electrodo y el separador queden unidos entre sí.
[0113] La porción con recubrimiento adhesivo incluye un adhesivo no conductor de la electricidad fabricado con un material polimérico que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 100 °C o inferior. El prensado puede realizarse en un estado en el que los rodillos de prensado 900 se calientan de tal manera que la temperatura de los rodillos de prensado sea superior a la temperatura de transición vítrea del adhesivo no conductor de la electricidad, de modo que es posible asegurar la fuerza de acoplamiento entre la porción con recubrimiento adhesivo 240 y el separador 910. El electrodo fabricado mediante el método anterior forma una estructura integrada junto con el separador y, por lo tanto, es posible evitar la separación del separador del electrodo, evitando así la flexión o el enrollamiento del separador. De forma adicional, es posible garantizar el aislamiento entre un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrodo fabricado según lo descrito anteriormente puede utilizarse como electrodo para una batería secundaria de litio y puede constituir un conjunto de electrodos de tipo apilado, un conjunto de electrodos de tipo apilado y plegado, un conjunto de electrodos de tipo laminado y apilado, o un conjunto de electrodos de tipo "jelly-roll".
[0114] De forma adicional, el electrodo anterior puede alojarse en una carcasa de batería para constituir una batería unitaria, y puede proporcionarse un módulo de batería o un paquete de baterías que incluya la batería unitaria.
[0115] Los expertos en la materia a la que se refiere la presente invención comprenderán que son posibles diversas aplicaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención tal y como se define en las reivindicaciones adjuntas.
[0116] (Descripción de los números de referencia)
[0117] 101, 201: Cuerpos principales de los electrodos
[0118] 110, 210, 310, 410, 510: Colectores de corriente de electrodos
[0119] 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820: Capas de mezcla de electrodos
[0120] 130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830: Lengüetas de electrodos
[0121] 140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840: Porciones con recubrimiento adhesivo
[0122] 722, 822: Porciones inclinadas
[0123] 300, 400, 500, 600, 700, 800: Electrodos
[0124] 900: Rodillo de prensado
[0125] 910: Separador
[0126] H1: Espesor de la capa de mezcla de electrodo
[0127] H2: Espesor de la porción de la capa adhesiva
[0128] L: Dirección de longitud total
[0129] W: Dirección de anchura total

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Un electrodo (500) para una batería secundaria de litio, comprendiendo el electrodo:
una capa de mezcla de electrodo (520) dispuesta sobre al menos una de una primera superficie y una segunda superficie de un colector de corriente de electrodo (510), en donde
el colector de corriente del electrodo (510) comprende una lengüeta de electrodo (530), que es una porción sin recubrimiento que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo (520) como una porción distinta de aquella en la que se dispone la capa de mezcla de electrodo (520), y
una porción con recubrimiento adhesivo (540) está dispuesta al menos en una porción de la superficie superior de la lengüeta de electrodo (530) y de la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo (520), ycaracterizado por que, la porción con recubrimiento adhesivo (540) está dispuesta en una superficie superior de la lengüeta de electrodo (530), una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo (520) adyacente a la lengüeta de electrodo (530), y una superficie superior de un perímetro exterior de la capa de mezcla de electrodo (520) opuesta al perímetro exterior de dicho lado de la capa de mezcla de electrodo (520).
2. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la porción con recubrimiento adhesivo (540) comprende un adhesivo no conductor de la electricidad.
3. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el adhesivo no conductor de la electricidad está fabricado con un material polimérico que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 100 °C o inferior.
4. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
la porción con recubrimiento adhesivo (540) está dispuesta en al menos una de la primera superficie y la segunda superficie, y
el electrodo comprende un separador (910) fijado a la porción con recubrimiento adhesivo (540) en al menos una de la primera superficie y la segunda superficie en la que está dispuesta la porción con recubrimiento adhesivo (540).
5. Un método para fabricar el electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo el método:
(a) formar una capa de mezcla de electrodo sobre al menos una superficie de un colector de corriente de electrodo (510);
(b) añadir una porción con recubrimiento adhesivo (540) al menos a una porción de la superficie superior de una lengüeta de electrodo (530) que se extiende desde la periferia exterior de la capa de mezcla de electrodo (520) y la superficie superior de la capa de mezcla de electrodo (520); hasta una superficie superior de la lengüeta de electrodo (530), hasta una superficie superior de un perímetro exterior de un lado de la capa de mezcla de electrodo (520) adyacente a la lengüeta de electrodo (530), y una superficie superior de un perímetro exterior de la capa de mezcla de electrodo (520) opuesta al perímetro exterior de dicho lado de la capa de mezcla de electrodo (520); (c) colocar un separador (910) sobre la capa de mezcla de electrodo y la porción con recubrimiento adhesivo de la etapa (b); y
(d) presionar el separador (910).
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la etapa (d) comprende un proceso de calentamiento.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la porción con recubrimiento adhesivo (540) se forma sobre al menos uno de un electrodo positivo y un electrodo negativo.
8. Un conjunto de electrodo que comprende el electrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el conjunto de electrodos es un conjunto de electrodos de tipo apilado, un conjunto de electrodos de tipo apilado y plegado, un conjunto de electrodos de tipo laminado y apilado, o un conjunto de electrodos de tipo "jelly-roll".
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