MX2013000832A - Electrodo bipolar, bateria secundaria bipolar que utiliza el mismo y metodo para fabricar electrodo bipolar. - Google Patents

Electrodo bipolar, bateria secundaria bipolar que utiliza el mismo y metodo para fabricar electrodo bipolar.

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Yasuo Ohta
Masanobu Sato
Masanori Aoyagi
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Nissan Motor
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Abstract

Un electrodo bipolar que comprende: una primera capa de material activo, por ejemplo, una capa de material activo positivo, dicha primera capa de material activo que se forma en una superficie de un colector de tal manera como para contener un primer material activo; y una segunda capa de material activo, por ejemplo, una capa de material activo negativo, dicha segunda capa de material activo que se forma en la otra superficie del colector de tal manera como para contener un segundo material activo que tiene una resistencia a la compresión menor que el primer material activo. Un aditivo de ajuste de densidad, que es un material aditivo que tiene una resistencia a la compresión mayor que la resistencia a la compresión del segundo material activo, se agrega a la segunda capa de material activo.

Description

ELECTRODO BIPOLAR, BATERÍA SECUNDARIA BIPOLAR QUE UTILIZA EL MISMO Y MÉTODO PARA FABRICAR ELECTRODO BIPOLAR CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un electrodo bipolar, una batería secundaria bipolar que utiliza el mismo y un método para fabricar el electrodo bipolar.
ARTE ANTECEDENTE En los últimos años, debido a un incremento en la demanda por vehículos eléctricamente impulsados tales como el vehículo eléctrico híbrido (HEV) y el vehículo eléctrico (EV) , ha estado incrementando el volumen de producción de las baterías secundarias que sirven como una fuente de impulsión de estos vehículos eléctricamente impulsados. Por lo que respecta a la estructura de las baterías secundarias, existe una batería secundaria bipolar bien conocida que se estructura para disponer placas colectoras en el electrodo positivo y el electrodo negativo de un elemento de batería que tiene celdas unitarias laminadas en serie, como se divulga en, por ejemplo, la JP1997-232003A.
En la batería secundaria bipolar de acuerdo con la JP1997-232003A, un colector que tiene una capa de material de electrodo positivo dispuesta sólo en un lado del mismo, un colector que tiene al menos una capa de material de electrodo positivo dispuesta en un lado del mismo y una capa de material de electrodo negativo dispuesta en el otro lado del mismo, y un colector que tiene una capa de material de electrodo negativo dispuesta sólo en un lado se laminan por medio de capas de electrolito conductivo de iones de litio de modo que las capas de material de electrodo positivo se opongan enteramente a las capas de material de electrodo negativo. Posteriormente, la batería secundaria bipolar se provee con un elemento de batería que tiene medios para acorazar al menos las capas de material de electrodo positivo, las capas de material de electrodo negativo y las capas de electrolito en el cuerpo laminado contra el aire externo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En el electrodo bipolar según se muestra en la JP1997-232003A en que una capa de material activo de electrodo positivo se lamina en un lado de un colector y una capa de material activo de electrodo negativo se lamina en el otro lado del mismo, se disponen* diferentes capas de material activo en la parte frontal y la parte trasera de un colector. Por consiguiente, en un proceso de fabricación del electrodo bipolar, ocurren diferentes tensiones en ambas capas de material activo dispuestas en la parte frontal y la parte trasera de un colector cuando ambas capas de material activo se presionan simultáneamente, por lo que representa una amenaza que un electrodo bipolar pueda pandearse.
Por consiguiente, la presente invención se logró en vista de los problemas anteriormente mencionados y tiene como meta proporcionar un electrodo bipolar, una batería secundaria bipolar que utiliza el mismo y un método para fabricar el electrodo bipolar, que son preferibles para suprimir un pandeo de un bipolar.
Para lograr la meta anteriormente mencionada, la presente invención proporciona un electrodo bipolar compuesto de una primera capa de material activo formada para incluir un primer material activo en un lado de un colector, y una segunda capa de material activo formada para incluir un segundo material activo cuya resistencia a la compresión es menor que aquella de la primera capa de material activo en el otro lado del colector. Posteriormente, un material aditivo cuya resistencia a la compresión es mayor que aquella de la segunda capa de material activo se incluye en la segunda capa de material activo .
Los detalles así como otras características y ventajas de la presente invención se explicarán en la siguiente descripción en la especificación y se ilustran en los dibujos acompañantes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en sección transversal esquemática que ilustra esquemáticamente una estructura global de una batería secundaria bipolar que exhibe una modalidad de la presente invención.
La Figura 2A es un diagrama explicativo que ilustra un estado antes de presionar un electrodo bipolar en que un aditivo de ajuste de densidad se mezcla con un material activo de electrodo negativo.
La Figura 2B es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar el electrodo bipolar de la Figura 2A.
La Figura 3 es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar un electrodo bipolar en que un aditivo de ajuste de densidad con un diámetro de partícula grande se mezcla con un material activo de electrodo negativo.
La Figura 4 es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar un electrodo bipolar en que un aditivo de ajuste de densidad que tiene una forma anisótropa se mezcla con un material activo de electrodo negativo.
La Figura 5 es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar un electrodo bipolar en que un aditivo de ajuste de densidad que es utilizable como un material activo se mezcla con un material activo de electrodo negativo .
La Figura 6A es un diagrama explicativo que ilustra un estado antes de presionar un electrodo bipolar en que un aditivo de ajuste de densidad que tiene las mismas características mecánicas que una capa de material activo de electrodo positivo en relación a una presión de la prensa y la elongación se mezcla con un material activo de electrodo negativo .
La Figura 6B es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar el electrodo bipolar de la Figura 6A.
La Figura 7 es un diagrama característico que ilustra cómo los materiales activos de electrodo positivo/negativo y un aditivo de ajuste de densidad se alargan en la dirección del plano con relación a una presión de prensado.
La Figura 8A es una vista en perspectiva de un colector de acuerdo con un ejemplo en el cual se disponen salientes correspondientes a un aditivo de ajuste de densidad en el colector .
La Figura 8B es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar un electrodo bipolar compuesto del colector de la Figura 8A.
La Figura 9A es un diagrama explicativo que ilustra un estado antes de presionar un electrodo bipolar de acuerdo con un arte conocido.
La Figura 9B es un diagrama explicativo que ilustra un estado después de presionar el electrodo bipolar de la Figura 9A.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES A continuación, con base en una modalidad, se explicarán un electrodo bipolar, una batería secundaria bipolar que utiliza el mismo y un método para fabricar el electrodo bipolar de acuerdo con la presente invención. Nótese que los mismos números de referencia se refieren a elementos correspondientes a todo lo largo de los dibujos. También se debe notar que los dibujos incluyen una proporción dimensional exagerada que puede diferir de una proporción real por conveniencia de explicación. Cada modalidad se explicará a continuación ejemplificando una batería secundaria de iones de litio bipolar.
Estructura global de la batería La Figura 1 es una vista en sección transversal esquemática que muestra típicamente una estructura global de una batería secundaria de iones de litio plana (o laminada) (que a partir de ahora se refiere simplemente como una batería secundaria de iones de litio bipolar o una batería secundaria bipolar) que es representativa de una modalidad de una batería secundaria de iones de litio que utiliza un electrodo bipolar de acuerdo con la presente invención.
Como se muestra en la Figura 1, una batería 10 secundaria de iones de litio bipolar de acuerdo con la presente modalidad se estructura tal que un elemento 17 de batería sustancialmente rectangular en el cual realmente progresa la reacción de carga/descarga se sella en el interior de un material 20 de cubierta de batería. Como se muestra en la Figura 1, el elemento 17 de batería en la batería 10 secundaria bipolar de la presente modalidad se proporciona reteniendo una capa 15 de electrolito entre los electrodos 14 bipolares cada uno de los cuales está compuesto de dos o más capas de modo que una capa 12 de material activo de electrodo positivo y una capa 13 de material activo de electrodo negativo en los electrodos 14 bipolares adyacentes se opongan entre si por medio de la capa 15 de electrolito. Aquí, el electrodo 14 bipolar tiene una estructura tal que la capa 12 de material activo de electrodo positivo se dispone en un lado de un colector 11 y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se dispone en el otro lado del mismo. Es decir, la batería 10 secundaria bipolar comprende el elemento 17 de batería estructurado laminando, por medio de las capas 15 de electrolito, una pluralidad de los electrodos 14 bipolares cada uno de los cuales tiene la capa 12 de material activo de electrodo positivo en un lado del colector 11 y la capa 13 de material activo de electrodo negativo en el otro lado del mismo .
La capa 12 de material activo de electrodo positivo, la capa 15 de electrolito y la capa 13 de material activo de electrodo negativo que están adyacentes entre sí constituyen una capa 16 de celdas unitarias. Consecuentemente, también se puede decir que la batería 10 secundaria bipolar tiene una estructura de laminar las capas 16 de celdas unitarias. Una parte 21 de sello se dispone en la periferia de la capa 16 de celdas unitarias para prevenir el empalme liquido causado por la fuga de una solución electrolítica a partir de la capa 15 de electrolito. La disposición de la parte 21 de sello también permite el aislamiento entre los colectores 11 adyacentes y la prevención de un corto circuito que resulta del contacto entre electrodos adyacentes o el contacto entre la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo.
Nótese que un electrodo 14a de cátodo y un electrodo 14b de ánodo que se posicionan en las capas más externas del elemento 17 de batería pueden no necesitar tener la estructura de electrodo bipolar. Por ejemplo, la capa 12 de material activo de electrodo positivo se puede formar en sólo un lado de un colector lia del cátodo de la capa más externa posicionado en la capa más externa del elemento 17 de batería. De modo semejante, la capa 13 de material activo de electrodo negativo se puede formar en sólo un lado de un colector 11b del ánodo de la capa más externa posicionado en la capa más externa del elemento 17 de batería. Además, en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar, una placa 18 colectora del electrodo positivo que también funciona como una lengüeta del electrodo positivo y una placa 19 colectora del electrodo negativo que también funciona como una lengüeta del electrodo negativo se unen al colector lia del cátodo de la capa más externa y al colector 11b del ánodo de la capa más externa dispuestos en los extremos superior e inferior, respectivamente. Sin embargo, el colector lia del cátodo de la capa más externa se puede extender para servir como la placa 18 colectora del electrodo positivo y se puede derivar a partir de una hoja laminada que es el material 20 de cubierta de batería. De modo semejante, el colector 11b del ánodo de la capa más externa también se puede extender para servir como el colector 19 del electrodo negativo y de modo semejante se puede derivar a partir de una hoja laminada que es el material 20 de cubierta de batería.
La batería 10 secundaria de iones de litio bipolar también se debería estructurar para descomprimir y encapsular el elemento 17 de batería en el material 20 de cubierta de batería y extraer la placa 18 colectora del electrodo positivo y la placa 19 colectora del electrodo negativo hacia el exterior del material 20 de cubierta de batería. Esto es porque tal estructura posibilita prevenir el impacto recibido a partir del exterior y la degradación medioambiental cuando se utiliza la batería. También se puede decir que una estructura básica de la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar tiene una conexión serial de una pluralidad de las capas 16 de celdas unitarias laminadas. El electrodo 14 bipolar de acuerdo con la presente invención para el uso en la batería 10 secundaria bipolar está compuesto de al menos dos capas en que el colector 11 incluye un material polimérico.
A continuación, se explicará la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar y cada miembro del electrodo 14 bipolar utilizado para la misma.
Se pueden utilizar los materiales bien conocidos para el colector 11 sin limitación particular. Para los ejemplos, los materiales preferiblemente utilizados para el colector 11 incluyen aluminio y acero inoxidable (SUS) . También se pueden incluir materiales poliméricos en el colector 11. Por ejemplo, se puede utilizar poliolefina (tal como polipropileno y polietileno) , poliéster (tal como PET y PEN) , poliimida, poliamida y fluoruro de polivinilideno (PVDF) . En este caso, preferiblemente se dispersan partículas hechas de carbono (tal como el negro Ketjen, negro de acetileno y negro de carbono) y metal (tal como Al, Cu, SUS y Ti) para proporcionar una propiedad dieléctrica a un material polimérico.
La capa 12 de material activo de electrodo positivo incluye un material activo de electrodo positivo y funciona como el electrodo positivo de unas capas 16 de celdas unitarias. La capa 12 de material activo de electrodo positivo puede incluir, además de un material activo de electrodo positivo, un auxiliar conductivo y un aglutinante. Como un material activo de electrodo positivo, por ejemplo, se puede utilizar un óxido de complejo hecho de metal de transición y litio, que también es utilizable en las baterías de iones de litio basadas en soluciones. Concretamente, es preferible un óxido de complejo de litio-metal de transición y ejemplos incluyen un óxido de complejo a base de Li-Mn tal como manganato de litio (LiMn20,]) y un óxido de complejo a base de Li-Ni tal como niquelato de litio (L1NÍO2) . En algunos casos, se pueden utilizar en combinación dos o más clases de materiales activos de electrodo positivo.
La capa 13 de material activo de electrodo negativo incluye un material activo de electrodo negativo y funciona como el electrodo negativo de las capas 16 de celdas unitarias. La capa 13 de material activo de electrodo negativo puede incluir, además de un material activo de electrodo negativo, un auxiliar conductivo y un aglutinante. Como un material activo de electrodo negativo, se puede utilizar un material activo de electrodo negativo que también es utilizable en las baterías de iones de litio basadas en soluciones .
Específicamente, son preferibles los materiales de carbono. Los materiales de carbono incluyen, por ejemplo, materiales de carbono basados en grafito tal como grafito natural, grafito artificial y grafito expandido (a partir de ahora simplemente referido como grafito) , negro de carbono, carbono activado, fibra de carbono, coque, carbono suave y carbono duro. Más preferiblemente, se debería utilizar grafito tal como grafito natural, grafito artificial y grafito expandido. Ejemplos de grafito natural utilizable incluyen grafito en hojuelas y grafito en trozo. El grafito artificial utilizable incluye grafito en trozo, grafito de crecimiento por vapor, grafito en hojuela y grafito fibroso. Entre éstos, los materiales particularmente preferibles son el grafito en hojuelas y el grafito en trozo. El uso de grafito en hojuelas y grafito en trozo es particularmente ventajoso por lograr una alta densidad de llenado o similar. En algunos casos, se pueden utilizar en combinación dos o más clases de materiales activos de electrodo negativo.
En particular, utilizando un óxido de complejo de litio-metal de transición como un material activo de electrodo positivo para la capa 12 de material activo de electrodo positivo y un óxido de complejo de carbono o litio-metal de transición como un material activo de electrodo negativo para la capa 13 de material activo de electrodo negativo, se puede construir una batería que es excelente en la capacidad y en las características de salida.
Nótese que un material activo de electrodo negativo no se limita a un óxido de complejo de carbono o litio-metal de transición y que se puede utilizar sin limitación particular cualquier' material capaz de ocluir y emitir litio. Por ¦ejemplo, es posible utilizar un material provisto en una forma de incluir un elemento que se pueda alear con litio. Ejemplos de un elemento que se puede alear con litio incluyen silicio, germanio, estaño, plomo, aluminio, indio y cinc. Utilizando un material activo que incluye tales elementos como una sustancia simple, óxido o carbohidrato para el material activo de electrodo negativo, se puede incrementar la capacidad de batería. Nótese que se puede incluir sólo una clase de tales elementos en el material activo de electrodo negativo o que también se pueden incluir dos o más clases de los mismos en el material activo de electrodo negativo. Entre estos elementos, el silicio o el estaño se incluye preferiblemente en el material activo de electrodo negativo e incluir silicio es más preferible.
Ejemplos concretos de un material activo de electrodo negativo que incluye un elemento que se puede alear con litio incluyen, por ejemplo, un compuesto de metal, óxido de metal, compuesto de metal de litio y óxido de metal de litio (incluyendo óxido de complejo de litio-metal de transición) . Como un material activo de electrodo negativo en la forma de un compuesto de metal, se sugieren LiAl, Li4Si, Li .4Pb y Li4.4Sn o similares. Además como un material activo de electrodo negativo en la forma de un óxido de metal se sugieren SnO, Sn02, GeO, Ge02, ln20, ln203, PbO, Pb02, Pb203, Pb3Ü4, SiO y ZnO o similares. Nótese que se puede incluir sólo una clase de estos materiales activos de electrodo negativo en la capa 13 de material activo de electrodo negativo o que también se pueden incluir dos o más clases de los mismos en la capa 13 de material activo de electrodo negativo. Entre estos materiales, Li4Si, Li4.4Sn, SnO, Sn02 y SiO preferiblemente se utilizan como un material activo de electrodo negativo y utilizar SiO es particularmente preferible.
La capa 15 de electrolito es una capa que incluye un polímero conductor de iones o un electrolito líquido. El electrolito utilizado en la presente modalidad es un electrolito en gel polimérico que se obtiene impregnando un separador 22 que sirve como un material de base con una solución pregel, lo cual es seguido por la reticulación química o la reticulación física para el uso como un electrolito en gel polimérico. Nótese que, en la presente modalidad, el separador 22 tiene un punto de fusión de aproximadamente 120 °C y un solvente del electrolito tiene un punto de ebullición de aproximadamente 140°C.
Parte de sello La parte 21 de sello se proporciona para sellar el elemento 17 de batería. La parte 21 de sello se dispone en la periferia exterior de unas capas 16 de celdas unitarias y la reducción de la conductividad de iones en un electrolito se previene sellando el elemento 17 de batería. Además, cuando se utiliza un electrolito líquido o en gel semisólido, se previene el empalme líquido causado por la fuga de líquido.
Como un precursor del sello, por ejemplo, preferiblemente se puede utilizar una resina fusible por calor tal como una resina basada en caucho que se pone en contacto cercano con el colector 11 por ser presionada y deformada o una resina basada en olefina que se pone en contacto cercano con el colector 11 por la fusión por calor a través del calentamiento y prensado.
No hay limitación particular sobre la resina basada en caucho. Una resina basada en caucho preferiblemente utilizada se selecciona a partir del grupo que consiste de caucho basado en silicio, caucho de flúor, caucho basado en olefina y resina basada en nitrilo. Estas resinas basadas en caucho son excelentes en sellado, resistencia alcalina, resistencia química, durabilidad, resistencia al clima y resistencia al calor y estos excelentes desempeños y calidades se pueden mantener durante un largo término sin deterioro incluso en un ambiente de uso.
Como una resina fusible por calor, se puede utilizar sin limitación particular cualquier resina capaz de demostrar excelentes efectos de sello en cualquier ambiente de uso del elemento 17 de batería. Preferiblemente se utiliza una resina seleccionada a partir del grupo que consiste de silicio, epoxi, uretano, polibutadieno, resina basada en olefina (tal como polipropileno y polietileno) y cera de parafina. Estas resinas fusibles por calor son excelentes en sellado, resistencia alcalina, resistencia química, durabilidad, resistencia al clima y resistencia al calor y estos excelentes desempeños y calidades se pueden mantener durante un largo término sin deterioro incluso en un ambiente de uso.
Colector (lengüeta) Las placas 18 y 19 colectoras del electrodo positivo y negativo se proporcionan para extraer la energía generada en el elemento 17 de batería hacia el exterior de la batería 10 secundaria bipolar. Además, los materiales utilizados para las placas 18 y 19 colectoras del electrodo positivo y negativo no están particularmente limitados y se pueden utilizar materiales bien conocidos para las mismas. Por ejemplo, preferiblemente se utilizan aluminio, acero inoxidable (SUS) y materiales poliméricos.
Material de cubierta El material 20 de cubierta se proporciona para acorazar una parte interior de la batería de la batería 10 secundaria bipolar y proteger una parte interior de la batería. El material 20 de cubierta que no se daña por una diferencia de presión entre una parte interior de la batería y una parte exterior de la batería se forma por un material de hoja flexible que se puede deformar fácilmente. El material de la hoja deseablemente se provee con aislamiento eléctrico sin permitir la transmisión de una solución electrolítica y el gas y químicamente estable contra materiales tales como una solución electrolítica.
Como un material de la hoja, preferiblemente se utilizan una película laminada, polietileno, polipropileno y policarbonato . Una película laminada se prepara recubriendo el metal tal como aluminio, acero inoxidable, níquel y cobre o la hoja de metal hecha de una aleación que incluye el metal anteriormente mencionado, con una película de resina sintética aislante tal como una película de polipropileno.
El elemento 17 de batería en la batería 10 secundaria bipolar se fabrica como sigue. En primer lugar, el electrodo 14 bipolar, en que la capa 12 de material activo de electrodo positivo se forma en un lado del colector 11 y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se forma en el otro lado del mismo, y la capa 15 de electrolito que incluye el separador 22, se laminan alternadamente con la disposición de la parte 21 de sello, que está sin curar, en la periferia exterior para formar un laminado. Posteriormente, el electrodo 14a de cátodo y el electrodo 14b de ánodo, cada uno de los cuales se prepara formando sólo la capa 12 de material activo de electrodo positivo o la capa 13 de material activo de electrodo negativo en un lado o el otro lado del colector 11, se disponen en ambas superficies extremas del cuerpo laminado en la dirección de laminación. Después, el cuerpo laminado es prensado con calor mediante una máquina de prensa con calor para comprimir la parte 21 de sello a un espesor predeterminado y curar la parte 21 de sello, por medio de lo cual se completa el elemento 17 de batería bipolar.
A propósito, en la fabricación del electrodo 14 bipolar, una pasta que incluye un material activo de electrodo positivo u otros materiales se aplica y seca en un lado del colector 11 mientras que una pasta que incluye un material activo de electrodo negativo u otros materiales se aplica y seca en el otro lado del colector 11 de acuerdo con un método ordinario. Luego, para mejorar la suavidad en la superficie y la uniformidad en el espesor asi como para lograr un espesor de película deseado, la estructura del electrodo se presiona desde ambos lados para el ajuste de densidad de los electrodos .
Sin embargo, cuando el electrodo se presiona para el ajuste de densidad, ocurre un fenómeno tal que una diferencia en la propiedad de llenado entre la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo causa una mayor elongación en la dirección del plano en la capa de material activo con una baja propiedad de llenado y un lado se aplasta demasiado para dar como resultado la provisión de las capas de material activo con diferentes espesores en la parte frontal y la parte trasera del colector 11. Posteriormente, las diferentes tensiones generadas por las capas de material activo en la parte frontal y la parte trasera del colector 11 causan que el colector 11 o el electrodo 14 bipolar se pandee.
Tal fenómeno es más notable en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar para vehículo eléctrico porque la demanda por mayor capacidad y mayor densidad de energía requiere que se aplique una capa de material activo más gruesa y una tensión que tiene lugar por el prensado se vuelve mayor. Es decir, se requiere lograr un alto llenado de la capa 12 de material activo de electrodo positivo y una presión de la prensa para lograr que el alto llenado de la capa 12 de material activo de electrodo positivo dé como resultado aplastar demasiado la capa 13 de material activo de electrodo negativo. De esta manera, un pandeo grande del electrodo 14 bipolar representa una amenaza de reducir la retención de capacidad del elemento 17 de batería y reducir la durabilidad a las vibraciones. También hay un riesgo de que el manejo de la batería 10 secundaria bipolar en un proceso de laminación pueda cambiar para peor o de que se pueda deteriorar la conflabilidad de la parte 21 de sello.
Por consiguiente, para resolver tales defectos, una capa de material activo que se selecciona de entre las capas de material activo de electrodo positivo y negativo e incluye un material activo con menor resistencia a la compresión se estructura para incluir un material con mayor resistencia a la compresión que aquella del material activo en el electrodo 14 bipolar .
La Figura 2 ilustra un proceso de fabricación del electrodo 14 bipolar en la presente modalidad, en donde la Figura 2A ilustra un estado antes de presionar las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo y de electrodo negativo y la Figura 2B ilustra un estado después del prensado .
El electrodo 14 bipolar mostrado en la Figura 2A está en un estado tal que la pasta que incluye un material activo de electrodo positivo u otros materiales se aplica y seca en un lado del colector 11 y la pasta que incluye un material activo de electrodo negativo u otros materiales se aplica y seca en el otro lado del colector 11. La pasta que incluye un material activo de electrodo negativo u otros materiales se prepara incluyendo, además de un material activo de electrodo negativo y un agente aglutinante, un aditivo 25 de ajuste de densidad hecho de partículas duras que son difíciles de aplastar y la pasta se dispersa en N-metilpirrolidona (NMP) que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión a fin de presentar una suspensión de electrodo negativo. Posteriormente, en la superficie lateral opuesta del colector 11 en que se formó la capa 12 de material activo de electrodo positivo, se aplica y seca la pasta que incluye un material activo de electrodo negativo u otros materiales.
Posteriormente, se hace un ajuste de densidad para el electrodo 14 bipolar mostrado en la Figura 2A, en que las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo/negativo se han secado, presionando las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo/negativo desde ambos lados (véase la Figura 2B) . En el ajuste de densidad mediante prensado, es deseable aplastar las capas tanto como sea posible para incrementar la densidad de energía. Sin embargo, si las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo/negativo o la capa 13 de material activo de electrodo negativo en particular, se aplastan demasiado, se llenan los espacios entre los materiales activos y un sobrevoltaje se hace más grande para causar una repulsión eléctrica de litio y reducir una vida de servicio. Por ejemplo, si el grafito se aplasta hasta un grado más allá de 1.6 g/cc, se reducirá una vida de servicio. Es decir, el grado de aplastamiento por el prensado para el ajuste de densidad y la reducción de una vida de servicio de la batería, están en una relación de equilibrio. Por consiguiente, es deseable establecer una "línea óptimamente diseñada" para sugerir un grado óptimamente aplastado para cada material activo en un rango sin causar reducción de una vida de servicio.
La operación de prensado se puede llevar a cabo mediante ya sea un método de rodillos para prensado en frío o un método de rodillos para prensado en caliente. En el caso del método de rodillos para prensado en caliente, si el electrolito que soporte la sal o el polímero polimerizable se incluye en las capas de material activo, la operación de prensado deseablemente se lleva a cabo en una temperatura igual a o menor que una temperatura para disolver estos materiales. Una máquina de prensado por rodillos no está particularmente limitada y las máquinas de prensado por rodillos hasta ahora conocidas tales como un rodillo de calandra se pueden utilizar apropiadamente. Sin embargo, también se pueden utilizar apropiadamente otros dispositivos de prensado, tales como una prensa de placa plana, y otras técnicas de prensado hasta ahora conocidas. Las condiciones tales como el tiempo y una presión de la prensa varían dependiendo de los materiales y de un espesor de película deseado. En la presente modalidad, cuando una presión de prensa Óptima de la capa 12 de material activo de electrodo positivo es, por ejemplo, una presión lineal de 60 a 350 t/m, esta presión lineal se utiliza para ejecutar el ajuste de densidad anteriormente mencionado mediante prensado.
La capa 13 de material activo de electrodo negativo se hace difícil de aplastar incluso cuando se presiona para el ajuste de densidad debido a que en la pasta se incluyen partículas duras difíciles de aplastar como el aditivo 25 de ajuste de densidad. Las partículas duras que son difíciles de aplastar y sirven como el aditivo 25 de ajuste de densidad permiten un ajuste de espesor de la capa 13 de material activo de electrodo negativo con relación a una presión de la prensa ajustando una cantidad agregada, un diámetro de partícula y la compresibilidad de llenado de las partículas. Por consiguiente, incluso si las capas se presionan con una alta presión de prensa para lograr el alto llenado de la capa de material activo de electrodo positivo, se le permite a la capa 13 de material activo de electrodo negativo mantener un espesor óptimamente diseñado para exhibir las características más satisfactorias.
Por consiguiente, se puede suprimir un pandeo del electrodo 14 bipolar observado después del prensado, mientras que se hace posible suprimir la reducción de la retención de capacidad en el elemento 17 de batería y también suprimir la reducción de la durabilidad a las vibraciones. También es posible mejorar el manejo de la batería 10 secundaria bipolar en un proceso de laminación y mejorar la conflabilidad de la parte 21 de sello.
Como el aditivo 25 de ajuste de densidad hecho de partículas duras que son difíciles de aplastar, se sugieren por ejemplo partículas de alúmina. También es posible utilizar partículas hechas de dióxido de titanio (Ti02) y óxido de magnesio (MgO) u otros materiales. Posteriormente, por ejemplo, sobre la suposición de que un valor óptimamente diseñado establecido para el espesor de la capa 13 de material activo de electrodo negativo es 100 µp?, se puede utilizar una suspensión de electrodo negativo obtenida dispersando 5 a 8% en peso de partículas con distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 30 pm y D50: 20 µ?? en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión.
Las partículas duras que son difíciles de aplastar y sirven como el aditivo 25 de ajuste de densidad pueden ser como se muestra en la Figura 3, en donde un diámetro de partícula máximo es sustancialmente igual a un espesor óptimo de la capa de material activo de electrodo que es fácilmente aplastada. Haciendo esto, incluso si se reduce la cantidad del aditivo, se puede exhibir un efecto tal que se le permite a la capa 13 de material activo de electrodo negativo mantener un espesor óptimamente diseñado para exhibir las características más satisfactorias. Por ejemplo, sobre la suposición de que un valor óptimamente diseñado establecido para el espesor de la capa 13 de material activo de electrodo negativo es 100 ym, es posible utilizar, por ejemplo, partículas de alúmina cuyo diámetro de partícula corresponde a la distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 90 µ?a y D50: 60 µ?? como el aditivo 25 de ajuste de densidad hecho de partículas duras que son difíciles de aplastar. Además, a la capa 13 de material activo de electrodo negativo se le permite tener un espesor de 100 µ?? con un pequeño contenido del aditivo en una suspensión (5% en peso) .
Las partículas que son difíciles de aplastar y sirven como el aditivo 25 de ajuste de densidad también se pueden formar como se muestra en la Figura 4, en donde el aditivo tiene una forma anisótropa cilindrica, cónica o rectangular, o una forma similar y un largo lado del mismo corresponde a un espesor óptimo de la capa de material activo de electrodo que es fácilmente aplastada. La forma anisótropa cilindrica, cónica o rectangular o la forma similar anteriormente mencionada se puede obtener mediante deposición electrolítica de cobre Cu en un estado de enmascarar la capa mediante una cinta adhesiva con agujeros abiertos. Tales partículas duras anisótropas cilindricas, cónicas o rectangulares que son difíciles de aplastar incluyen aquellas que se mantienen en pie con un lado corto por la caída, pero se puede hacer un ajuste de espesor por un gran número de aquellas que se mantienen en pie con un lado largo. En este caso, incluso si se reduce adicionalmente la cantidad del aditivo, se puede exhibir un efecto tal que se le permite a la capa 13 de material activo de electrodo negativo mantener un espesor óptimamente diseñado para exhibir las características más satisfactorias .
Además, para las partículas que son difíciles de aplastar y sirven como el aditivo 25 de ajuste de densidad, se puede utilizar un material que permite que el aditivo mismo sea utilizado como un material activo como se muestra en la Figura 5. En este caso, debido a que el aditivo mismo es el material activo cargable/descargable, se puede eliminar una pérdida de carga/descarga. Para las partículas que son difíciles de aplastar y sirven como el aditivo 25 de ajuste de densidad, por ejemplo, se considera un material de carbono duro, sólido. También es posible utilizar partículas hechas de sílice (Si02) tales como silicio (Si) y óxido de silicio (SiO) . Luego, por ejemplo, sobre la suposición de que un valor óptimamente diseñado establecido para el espesor de la capa 13 de material activo de electrodo negativo es 90 µp?, se puede utilizar una suspensión de electrodo negativo obtenida dispersando 5% en peso de partículas cuyo diámetro de partícula corresponde a, por ejemplo, la distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 80 µ?? y D50: 60 ym en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión.
Además, como las partículas duras que son difíciles de aplastar y sirven como el aditivo 25 de ajuste de densidad, un aditivo que tiene las mismas características mecánicas en relación a una presión de la prensa y la elongación que una capa de material activo de electrodo que es difícil de aplastar o la capa 12 de material activo de electrodo positivo, se puede agregar a una capa de material activo de electrodo que es fácilmente aplastada o a la capa 13 de material activo de electrodo negativo.
Es decir, la causa de un pandeo que ocurre en el electrodo 14 bipolar es una diferencia en el grado de elongación entre la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo cuando se presionan como se muestra en la Figura 9A. Posteriormente la capa de material activo de electrodo con un mayor grado de elongación proporciona una tensión interna a la capa de material activo de electrodo que está menos alargada a fin de contrarrestar una diferencia de potencial, dando como resultado la ocurrencia de un pandeo como se muestra en la Figura 9B.
Consecuentemente, para resolver el asunto, un aditivo que tiene características mecánicas equivalentes, en relación a una presión de la prensa y la elongación, a aquellas de un material activo en la capa de material activo de electrodo que es difícil de aplastar, se agrega a la capa de material activo de electrodo que es fácilmente aplastada, como se muestra en la Figura 6A. Por consiguiente, la elongación del aditivo controla la proporción en la capa de material activo de electrodo que está menos alargada y por consiguiente se suprime un pandeo como se muestra en la Figura 6B. A causa de la supresión del pandeo, se puede suprimir la reducción de la retención de capacidad en el elemento 17 de batería mientras que se hace posible suprimir la reducción de la durabilidad a las vibraciones. También es posible mejorar la manejabilidad en un proceso de montar la batería 10 secundaria bipolar, además de permitir la mejora de la conflabilidad en el miembro de sello a ser laminado.
Un aditivo a ser utilizado es, por ejemplo, aditivo de Ti02. También se pueden utilizar partículas hechas de MgO u otros materiales. Luego, sobre la suposición de que un valor óptimamente diseñado establecido para el espesor de la capa 13 de material activo de electrodo negativo es 100 µ?t?, se puede utilizar una suspensión de electrodo negativo obtenida dispersando 5% en peso de partículas cuyo diámetro de partícula corresponde a, por ejemplo, la distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 80 pm y D50: 60 µ?? en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión.
En el experimento llevado a cabo por el solicitante, se investigó la relación entre una presión de la prensa y la elongación en la dirección del plano después de agregar 5% en peso de aglutinante a cada sustancia simple de LiNi02 siendo un material activo de electrodo positivo, grafito siendo un material activo de electrodo negativo y Ti02 siendo un aditivo, a fin de ser aplicada sobre una hoja de aluminio que sirve como el colector 11. La Figura 7 ilustra las características de la elongación en la dirección del plano en la capa 12 de material activo de electrodo positivo, las características de la elongación en la dirección del plano en la capa 13 de material activo de electrodo negativo y las características de la elongación en la dirección del plano en la sustancia simple Ti02 siendo un aditivo, con respecto a una presión de la prensa. En el resultado experimental, se confirmó que tanto la elongación de Ti02 en la dirección del plano como la elongación de LiNi02 en la dirección del plano caen en aproximadamente 1% sin ocurrencia de pandeo en el electrodo .
Nótese que un aditivo que tiene características mecánicas en relación a una presión de la prensa y una elongación para hacer al aditivo más difícil de aplastar que un material activo en la capa de material activo de electrodo que es difícil de aplastar, también se puede agregar a la capa de material activo de electrodo que es fácilmente aplastada. Incluso en este caso, las características mecánicas en relación a la prensa y la elongación son más aproximadas entre la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo y se reduce una diferencia en la proporción de elongación en el prensado, entre las mismas. En particular, agregar un aditivo que es más difícil de aplastar contribuye a la reducción de una cantidad agregada requerida para mantener el balance de la resistencia en ambos lados del colector 11.
Un ejemplo de referencia mostrado en la Figura 8 se provee con una estructura en la cual un gran número de salientes que son difíciles de aplastar se dispone en un lado del colector, en que se forma la capa de material activo de electrodo negativo, y se incluye en la capa de material activo de electrodo negativo a ser formada. Nótese que los mismos números de referencia se refieren a los dispositivos correspondientes que aparecen en la explicación anterior y se omitirá o simplificará la explicación de los mismos.
En este ejemplo, el colector 11 a ser utilizado contiene un gran número de salientes 26 en relieve dispuestas en un lado para formar la capa 13 de material activo de electrodo negativo como se muestra en la Figura 8A implementando el trabajo de la prensa en una alta temperatura en una película de resina que contiene rellenador conductivo, utilizando un rodillo de relieve cilindrico (formando por ejemplo columnas de buzamiento de 2.5 mm de 0 con una profundidad de 90 pm) .
Luego, un material activo de electrodo positivo que es, por ejemplo, un polvo de LiNi02 se mezcla con PVDF que sirve como un agente aglutinante y polvo de carbono que sirve como un auxiliar conductivo. Posteriormente, la mezcla se dispersa en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión para crear una suspensión de electrodo positivo que se aplica y seca sobre una superficie del colector 11 sin las salientes en relieve a fin de crear la capa 12 de material activo de electrodo positivo.
Luego, un material activo de electrodo negativo que es, por ejemplo, un polvo de grafito se mezcla con PVDF que sirve como un agente aglutinante y la mezcla se dispersa en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión para crear la suspensión de electrodo negativo. Posteriormente, se aplica y seca sobre una superficie del colector 11, sobre la cual están presentes las salientes 26 en relieve, a fin de formar la capa 13 de material activo de electrodo negativo, por medio de lo cual se completa la formación del electrodo 14 bipolar .
Posteriormente, la Figura 8B ilustra el electrodo 14 bipolar obtenido después de que se hizo un ajuste de densidad para el electrodo 14 bipolar presionando las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo y negativo desde ambos lados. El espesor de la capa 13 de material activo de electrodo negativo proporcionado después de presionar cada una de las capas puede ser, por ejemplo, 100 m por ser restringido a la altura de un gran número de las salientes 26 en relieve formadas en el colector 11 o, por ejemplo, 90 µ? .
Consecuentemente, en el presente ejemplo, la capa 13 de material activo de electrodo negativo, que internamente contiene un gran número de las salientes 26 en relieve que se disponen sobre el colector 11 y son difíciles de aplastar, se hace difícil de aplastar incluso cuando se presiona para el ajuste de densidad. Por consiguiente, incluso si el electrodo bipolar se presiona con una alta presión de la prensa para lograr un alto llenado de la capa de material activo de electrodo positivo, a la capa 13 de material activo de electrodo negativo se le permite mantener un espesor óptimamente diseñado para exhibir las características más satisfactorias. Como consecuencia, es posible prevenir una diferencia de elongación que se observa entre la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo cuando se presionan y causa que el electrodo 14 bipolar se pandee. De esta manera, suprimir un pandeo posibilita suprimir la reducción de la retención de capacidad en el elemento 17 de batería y también suprimir la reducción de la durabilidad a las vibraciones. También se puede mejorar el manejo la batería 10 secundaria bipolar en un proceso de laminación, además de permitir la mejora de la conflabilidad del miembro de sello a ser laminado.
En la presente modalidad, se pueden exhibir los efectos según se describe a continuación.
A) El electrodo 14 bipolar está compuesto de una primera capa de material activo que es, por ejemplo, la capa 12 de material activo de electrodo positivo formada para incluir un primer material activo en un lado del colector 11, y una segunda capa de material activo que es, por ejemplo, la capa 13 de material activo de electrodo negativo formada para incluir un segundo material activo cuya resistencia a la compresión es menor que aquella del primer material activo formado en el otro lado del colector 11. Posteriormente, el aditivo 25 de ajuste de densidad que sirve como un material aditivo cuya resistencia a la compresión es mayor que aquella del segundo material activo se incluye en la segunda capa de material activo.
Por consiguiente, el grado de aplastamiento de la segunda capa de material activo en el prensado se puede suprimir mediante un material aditivo con resistencia a la compresión grande. Consecuentemente, incluso si el electrodo 14 bipolar se presiona desde ambos lados con una alta presión de la prensa para lograr el alto llenado de la capa 12 de material activo de electrodo positivo, se puede reducir una diferencia de elongación de la segunda capa de material activo a la primera capa de material activo. Por consiguiente, es posible reducir una diferencia de tensión que tiene lugar entre las capas 12 y 13 de material activo en la parte frontal y la parte trasera del colector 11 y suprimir un pandeo del electrodo 14 bipolar. Como consecuencia, se puede reducir la reducción de la retención de capacidad en el elemento 17 de batería mientras que se permite suprimir la reducción de la durabilidad a las vibraciones. También se puede mejorar el manejo de la batería 10 secundaria bipolar en un proceso de laminación con conflabilidad mejorada de la parte 21 de sello.
B) En el electrodo 14 bipolar mostrado en la Figura 3 en que el aditivo 25 de ajuste de densidad que sirve como un material aditivo tiene un diámetro de partícula mayor que el segundo material activo, se puede reducir una cantidad agregada del material aditivo requerida para obtener el efecto A) . Además, en el caso de formar el aditivo 25 de ajuste de densidad en una forma anisótropa cilindrica, cónica o rectangular o una forma similar con una dimensión del lado largo cercana a una dimensión del espesor de la segunda capa de material activo presionada, se puede reducir adicionalmente una cantidad agregada del material aditivo requerida para obtener el efecto A) .
C) En el electrodo 14 bipolar mostrado en la Figura 6, la resistencia a la compresión del aditivo 25 de ajuste de densidad que sirve como un material aditivo se hace igual a aquella del primer material activo, en donde la elongación de la segunda capa de material activo cuando se presiona se puede hacer equivalente a aquella de la primera capa activa por el material aditivo incluido y se puede suprimir un pandeo del electrodo 14 bipolar independientemente de una presión de la prensa .
D) En el electrodo 14 bipolar mostrado en la Figura 5, a causa del material aditivo que se puede utilizar como un material activo por si mismo, se suprime un pandeo del electrodo 14 bipolar mientras que se permite la eliminación de una pérdida de carga/descarga debido a que el aditivo mismo es un material activo cargable/descargable .
E) El elemento 17 de batería se puede formar preparando una sola pieza o laminando una pluralidad del electrodo 14 bipolar descrito en cualquiera de los efectos A) a E) con la disposición de la parte 21 de sello en la periferia exterior y laminando los colectores lia y 11b, cada uno de los cuales se obtiene disponiendo la capa 12 de material activo de electrodo positivo o la capa 13 de material activo de electrodo negativo en sólo un lado del colector, en ambos lados de la laminación.
En el elemento 17 de batería, se suprime un pandeo del electrodo 14 bipolar de modo que se puede suprimir la reducción de la retención de capacidad en el elemento 17 de batería y también se puede suprimir la reducción de la durabilidad a las vibraciones. También se puede mejorar el manejo de la batería 10 secundaria bipolar en el proceso de laminación para permitir la reducción de los costos de fabricación del elemento 17 de batería. Además, a causa de la supresión del pandeo en el electrodo 14 bipolar, se puede mejorar la conflabilidad de una propiedad de sello en la parte 21 de sello dispuesta en la periferia exterior.
F) A causa del método de fabricación que incluye un proceso para aplicar una suspensión que contiene un primer material activo en un lado del colector 11 y un proceso para aplicar, en el otro lado del colector 11, una suspensión obtenida mezclando un segundo material activo cuya resistencia a la compresión es menor que aquella del primer material activo y el aditivo 25 de ajuste de densidad que sirve como un material aditivo cuya resistencia a la compresión es mayor que aquella del segundo material activo, el electrodo 14 bipolar se puede fabricar sin incrementar el número de procesos de fabricación. Además, al presionar las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo/negativo para el ajuste de densidad después de que la suspensión aplicada en ambos lados del colector 11 se ha secado, se puede reducir una diferencia de elongación de la segunda capa de material activo a la primera capa de material activo. Como consecuencia, una diferencia de tensión que tiene lugar entre las capas 12 y 13 de material activo en la parte frontal y la parte trasera del colector 11 se puede reducir para permitir la supresión del pandeo en el electrodo 14 bipolar.
G) Un diámetro de partícula del aditivo 25 de ajuste de densidad que sirve como un material aditivo cuya resistencia a la compresión es mayor que aquella del segundo material activo se establece para ser igual a un valor diseñado establecido para el espesor de la segunda capa de material activo, por medio de lo cual la segunda capa de material activo provista después del ajuste de densidad de las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo/negativo mediante prensado puede tener un espesor aproximado como un valor diseñado. Además, se puede reducir una cantidad agregada de un material aditivo que se mezcla con un segundo material activo.
H) En el electrodo bipolar mostrado en la Figura 8, un gran número de las salientes 26 en relieve que son salientes duras difíciles de aplastar con una altura igual a un valor diseñado se dispone en un lado del colector 11, en que se forma la segunda capa de material activo, como un material contenido en la segunda capa de material activo para suprimir la cantidad de aplastamiento de la segunda capa de material activo en el prensado. Por consiguiente, la segunda capa de material activo provista después de hacer un ajuste de densidad para las capas 12 y 13 de material activo de electrodo positivo/negativo mediante prensado puede tener un espesor aproximado como un valor diseñado, reduciendo una diferencia de la proporción de elongación de la segunda capa de material activo a la primera capa de material activo cuando el electrodo 14 bipolar se presiona desde ambos lados con una alta presión de la prensa para lograr un alto llenado de la capa 12 de material activo de electrodo positivo, y reduciendo una diferencia de tensión que tiene lugar entre las capas 12 y 13 de material activo en la parte frontal y la parte trasera del colector 11 de modo que se puede reducir un pandeo del electrodo 14 bipolar. Consecuentemente, se puede suprimir la reducción de la retención de capacidad en el elemento 17 de batería y también se puede suprimir la reducción de la durabilidad a las vibraciones. Además, sin cambio hecho para los materiales activos de electrodo de positivo/negativo, el electrodo 14 bipolar se puede formar sin un pandeo. Las salientes duras que se disponen en el colector 11 y difíciles de aplastar con una altura igual a un valor diseñado, se pueden formar fácilmente aplicando trabajo de la prensa al colector 11 en una alta temperatura utilizando, por ejemplo, un rodillo de relieve cilindrico (formando columnas de buzamiento de 2.5 mm de 0 con una profundidad de 90 µ??) .
Ejemplos La batería 10 secundaria bipolar y el electrodo 14 bipolar de acuerdo con la presente invención se explicarán a continuación utilizando cada ejemplo. Sin embargo, la presente invención no se limita por cualquiera de los ejemplos.
Ejemplo 1 En primer lugar, se creó la capa 12 de material activo de electrodo positivo en el siguiente orden. Es decir, polvo de LiNi02 (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 10 µp\ y 10%: 2 µp\) , PVDF (agente aglutinante) y polvo de carbono (auxiliar conductivo) se dispersaron en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 90:5:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo positivo que se aplicó y secó en una película de resina que contenía rellenador conductivo que sirvió como el colector 11 mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener la capa 12 de material activo de electrodo positivo. La capa 12 de material activo de electrodo positivo así obtenida tuvo una presión de compresión de 1600 a 2400 kg/cm2. La razón de por qué la resistencia a la compresión varía es por las diferencias del diámetro de partícula entre los materiales activos u otras razones. Esta situación aplica de modo semejante al grafito, carbono duro y silicio a explicarse más adelante.
Luego, se creó la capa 13 de material activo de electrodo negativo en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 um y 10%: 5 µp?, resistencia a la compresión de 480 a 720 kg/cm2) , PVDF (agente aglutinante) y alúmina siendo el aditivo 25 de ajuste de densidad (distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 30 im y D50: 20 µ??) se dispersaron en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 90:5:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó y secó en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar como se muestra en la Figura 2.
Luego, debido a que una presión de prensa óptima de la capa 12 de material activo de electrodo positivo es una presión lineal de 60 a 350 t/m, esta presión lineal se utilizó para presionar la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo simultáneamente utilizando una máquina de prensado por rodillos. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 µ?? en el electrodo positivo y 90 µ?? en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 100 µ?t?.
Luego, se creó la batería 10 secundaria bipolar en el siguiente orden. Una tela no tejida de polipropileno de 50 pm se impregnó con solución de monómero al 5% en peso con un peso molecular promedio de 7500 a 9000 siendo un precursor de una matriz polimérica conductora de iones (es decir, copolímero de óxido de polietileno y óxido de polipropileno) , EC+DMC al 95% en peso (en una proporción de 1:3) siendo una solución electrolítica, LiBF4 1.0M y una solución pregel hecha de iniciador de polimerización (BDK) y se soportó mediante sustratos de vidrio de cuarzo, seguido por la irradiación de rayos ultravioleta durante guiñee minutos para reticular el precursor a fin de obtener la capa 15 de electrolito polimérico en gel.
Posteriormente, la tela no tejida que retenía un electrolito se colocó en »la capa 13 de material activo de electrodo negativo del electrodo 14 bipolar y se colocó un fundido caliente de tres capas en los alrededores de la misma para servir como un miembro de sello. Éstas capas se laminaron para formar un laminado de cuatro capas, después de lo cual la parte 21 de sello se fundió aplicando calor y presión desde arriba y abajo para sellar cada una de las capas. El cuerpo laminado hecho de éstas capas se selló mediante un paquete laminado para formar la batería 10 secundaria bipolar.
Ejemplo 2 En primer lugar, se creó la capa 12 de material activo de electrodo positivo de la misma manera que en el ejemplo 1. La capa 13 de material activo de electrodo negativo también se creó en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 ym y 10%: 5 ym) , PVDF (agente aglutinante) y alúmina siendo el aditivo 25 de ajuste de densidad (distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 30 ym y D50: 20 ym) se dispersaron en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 85:7:8 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó y secó en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar como se muestra en la Figura 2. Luego, la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se presionaron simultáneamente mediante una máquina de prensado por rodillos con una presión lineal similar a aquella del ejemplo 1. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 ym en el electrodo positivo y 105 ym en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 105 ym. Luego, la batería 10 secundaria bipolar se formó mediante un método similar a aquel del ejemplo 1.
Ejemplo 3 En primer lugar, se creó la capa 12 de material activo de electrodo positivo de la misma manera que en el ejemplo 1. La capa 13 de material activo de electrodo negativo también se creó en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 'µ?t? y 10%: 5 pm) , PVDF (agente aglutinante) y alúmina siendo el aditivo 25 de ajuste de densidad (distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 90 m y D50: 60 µ??) se dispersaron en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 90:5:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó y secó en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar como se muestra en la Figura 3. Luego, la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se presionaron simultáneamente mediante una máquina de prensado por rodillos con una presión lineal similar a aquella del ejemplo 1. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 µp? en el electrodo positivo y 100 ym en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 100 um. Luego, la batería 10 secundaria bipolar se formó mediante un método similar a aquel del ejemplo 1.
Ejemplo 4 En primer lugar, se creó la capa 12 de material activo de electrodo positivo de la misma manera que en el ejemplo 1. La capa 13 de material activo de electrodo negativo también se creó en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 ym y 10%: 5 ym) , PVDF (agente aglutinante) y un aditivo de carbono duro siendo el aditivo 25 de ajuste de densidad (distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 80 ym y D50: 60 µ?t?, resistencia a la compresión de 1440 a 2160 kg/cm2) se dispersaron en NMP qué es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 90:5:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó y secó en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar como se muestra en la Figura 5. Luego, la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se presionaron simultáneamente mediante una máquina de prensado por rodillos con una presión lineal similar a aquella del ejemplo 1. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 µp? en el electrodo positivo y 90 µp? en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 90 pm. Luego, la batería 10 secundaria bipolar se formó mediante un método similar a aquel del ejemplo 1.
Ejemplo 5 de Referencia En primer lugar, para proporcionar el colector 11 a ser utilizado, se aplicó trabajo de la prensa a una película de resina que contenia rellenador conductivo en una alta temperatura mediante un rodillo de relieve cilindrico (formando por ejemplo columnas de buzamiento de 2.5 mm de 0 con una profundidad de 90 µp?) para disponer un gran número de las salientes 26 en relieve en un lado en que se forma la capa 13 de material activo de electrodo negativo como se muestra en la Figura 8A.
Luego, una suspensión de electrodo positivo creada de la misma manera que en el ejemplo 1 se aplicó y secó en una superficie de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que no se aplicó trabajo de relieve,, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente a fin de crear la capa 12 de material activo de electrodo positivo.
Luego, se creó la capa 13 de material activo de electrodo negativo en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 µ?a y 10%: 5 pm) y PVDF (agente aglutinante) se dispersaron en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 95:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó y secó en una superficie sometida a trabajo de relieve en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar como se muestra en la Figura 8B.
Luego, la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se presionaron simultáneamente mediante una máquina de prensado por rodillos con una presión lineal similar a aquella del ejemplo 1. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 µp\ en el electrodo positivo y 100 um en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 100 «µ??. Luego, la batería 10 secundaria bipolar se formó mediante un método similar a aquel del ejemplo 1.
Ejemplo 6 En primer lugar, se creó la capa 12 de material activo de electrodo positivo de la misma manera que en el ejemplo 1. La capa 13 de material activo de electrodo negativo también se creó en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 µp? y 10%: 5 µp?) , PVDF (agente aglutinante) y aditivo de Ti02 siendo el aditivo 25 de ajuste de densidad (distribución del tamaño de partícula en volumen D90: 80 µ?? y D50: 60 µp?) se dispersaron en NMP que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 90:5:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó y secó en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar como se muestra en la Figura 6.
Luego, la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se presionaron simultáneamente mediante una máquina de prensado por rodillos con una presión lineal similar a aquella del ejemplo 1. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 µp\ en el electrodo positivo y 100 µp\ en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 100 µ??.
Además, se agregó 5% en peso de aglutinante a cada sustancia simple de LiNi02 siendo un material activo de electrodo positivo, grafito siendo un material activo de electrodo negativo y Ti02 siendo un aditivo, a fin de ser aplicada sobre una hoja de aluminio que sirve como el colector 11, después de lo cual se investigó la relación entre una presión de la prensa y la elongación en la dirección del plano. Se confirmó que un grado de elongación de Ti02 en la dirección del plano es el mismo que un grado de elongación de LiNi02 en la dirección del plano bajo una presión de la prensa que se tiene como Objetivo.
Además, concerniente a una proporción de elongación del electrodo 14 bipolar terminado, tanto la capa 12 de material activo de electrodo positivo como la capa 13 de material activo de electrodo cnegativo se terminaron con una elongación de aproximadamente 1% y ninguna ocurrencia de pandeo en el electrodo 14 bipolar se confirmó visualmente. Luego, la batería 10 secundaria bipolar se formó mediante un método similar a aquel del ejemplo 1.
Nótese que el silicio (con resistencia a la compresión de 96 a 1440 kg/cm2) también se puede utilizar en lugar del polvo de grafito utilizado en cada uno de los ejemplos anteriormente mencionados. Como se indica anteriormente, cualquier elemento que se pueda alear con litio se puede utilizar sin estar limitado al silicio, pero el silicio es preferible entre los elementos que se pueden alear con el litio no sólo desde el punto de vista de la capacidad y la densidad de energía sino también desde el punto de vista de dureza y uso práctico.
Sin embargo, incluso si se utiliza ya sea el polvo de grafito o un elemento que se puede alear con litio como un material activo de electrodo negativo, la comparación entre la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo de acuerdo con cada uno de los ejemplos anteriormente mencionados revela que la capa 13 de material activo de electrodo negativo todavía es más fácil de aplastar. Consecuentemente, el aditivo 25 de ajuste de densidad se debe agregar al electrodo negativo.
Ejemplo 1 Comparativo En primer lugar, se creó la capa 12 de material activo de electrodo positivo de la misma manera que en el ejemplo 1. La capa 13 de material activo de electrodo negativo también se creó en el siguiente orden. Es decir, polvo de grafito (material activo, distribución del tamaño de partícula acumulado 50%: 20 m y 10%: 5 µp?) y PVDF (agente aglutinante) se dispersaron en N P que es un solvente de ajuste de viscosidad de la suspensión en una proporción de 95:5 (proporción en peso) a fin de crear una suspensión de electrodo negativo que se aplicó, secó y comprimió en el lado opuesto de la película de resina que contenía rellenador conductivo, en que se había formado la capa 12 de material activo de electrodo positivo, mediante una máquina de recubrimiento con masa fundida caliente para obtener el electrodo 14 bipolar en la batería 10 secundaria de iones de litio bipolar.
Luego, la capa 12 de material activo de electrodo positivo y la capa 13 de material activo de electrodo negativo se presionaron simultáneamente mediante una máquina de prensado por rodillos con una presión lineal similar a aquella del ejemplo 1. Los espesores de las capas de material activo presionadas fueron 100 ytm. en el electrodo positivo y 70 m en el electrodo negativo. Nótese que un valor óptimamente diseñado fue 85 µp?. Se confirmó visualmente que el electrodo 14 bipolar tuvo un pandeo extremadamente grande. Luego, la batería 10 secundaria bipolar se formó mediante un método similar a aquel del ejemplo 1.
Método de prueba de evaluación Prueba de confirmación de capacidad Veinte piezas de cada una de las baterías 10 secundarias bipolares de acuerdo con los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 y el ejemplo comparativo 1, se sometieron primero a una prueba de confirmación de capacidad en el siguiente orden. La prueba de confirmación de capacidad se llevó a cabo aplicando una carga de corriente constante (CC) para alcanzar 13.5 V con una corriente correspondiente a una capacidad de batería de 0.1 C, seguido por la aplicación de una carga de voltaje constante (CV) para alcanzar un total de carga de quince horas, seguido por la descarga para caer en 7.5 V con una corriente de 0.1 C para confirmar una capacidad de carga/descarga.
Prueba del ciclo de carga/descarga Luego, veinte piezas de cada una de las baterías 10 secundarias bipolares de acuerdo con los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 y el ejemplo comparativo 1, se sometieron a una prueba del ciclo de carga/descarga en el siguiente orden. En la prueba, se llevó a cabo un experimento de ciclo de carga/descarga para 100 ciclos utilizando, como un ciclo, un ciclo de aplicación de carga de corriente constante (CC) para alcanzar 13.5 V con una corriente correspondiente a una capacidad de batería de 0.5 C, seguido por la aplicación de carga de voltaje constante (CV) para alcanzar un total de carga de cinco horas, seguido por la descarga para caer en 7.5 V con una corriente de 0.5 C. Posteriormente, una capacidad de carga/descarga obtenida después de realizar 100 ciclos de carga/descarga se midió como un % de la proporción de retención del ciclo para averiguar cuánta capacidad de carga/descarga se mantiene sobre la suposición de que una capacidad de carga/descarga mantenida después de realizar un ciclo de carga/descarga por primera vez es 100%.
Prueba de vibración Luego, veinte piezas de cada una de las baterías 10 secundarias bipolares de acuerdo con los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 y el ejemplo comparativo 1, se sometieron a carga de corriente constante (CC) para alcanzar 13.5 V con una corriente correspondiente a una capacidad de carga de 0.5 C, seguido por carga de voltaje constante (CV) para alcanzar un total de carga de cinco horas, seguido por la aplicación de vibraciones en el siguiente orden durante un largo periodo de tiempo, después de lo cual una proporción de mantenimiento del voltaje se midió mediante medición del voltaje. La prueba de vibración se llevó a cabo aplicando vibraciones monótonas con amplitud de 3 mm en la dirección vertical a 50 Hz para cada una de las baterías 10 secundarias firmemente fijadas durante doscientas horas. Posteriormente, una proporción V de mantenimiento del voltaje con relación a un voltaje proporcionado como salida antes de la prueba de vibración se evaluó evaluando la presencia y ausencia de fuga de líquido que ocurre a partir de la parte 21 de sello después de la prueba de vibración y midiendo un voltaje proporcionado como salida después de la prueba de vibración para veinte piezas de cada una de las baterías 10 secundarias respectivas.
La Tabla 1 muestra una proporción de retención del ciclo obtenida después de 100 ciclos de carga/descarga y los resultados de evaluación que incluyen la evaluación de la presencia y la ausencia de fuga de líquido que ocurre a partir de la parte 21 de sello y una proporción de mantenimiento del voltaje obtenida después de la prueba de vibración (es decir, la cantidad V de reducción del voltaje con relación a un voltaje proporcionado como salida antes de la prueba de vibración) con respecto a las baterías 10 secundarias bipolares de acuerdo con los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 y el ejemplo comparativo 1.
Tabla 1 Como se muestra en la Tabla 1, en los resultados experimentales de la prueba del ciclo de carga/descarga, la comparación entre el ejemplo comparativo 1 y los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 revela que el ejemplo comparativo 1 tiene una capacidad- de carga/descarga significativamente reducida con una proporción de retención del ciclo de 50% debido a que la capa 13 de material activo de electrodo negativo se aplasta demasiado para dar como resultado un espesor de 70 µp? con relación a un valor óptimamente diseñado de 85 m.
En contraste, en los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 en que la capa 13 de material activo de electrodo negativo tiene un espesor equivalente a o ligeramente más delgado que un valor óptimamente diseñado, una capacidad de carga/descarga satisfactoria se mantiene con una proporción de retención del ciclo de 85 a 94%.
Además, la comparación de 1 a 6 revela que la reducción de una capacidad de carga/descarga es grande con una proporción de retención del ciclo de 85% en el ejemplo 1 en que la capa 13 de material activo de electrodo negativo tiene un espesor ligeramente más delgado que un valor óptimamente diseñado. Sin embargo, se obtienen resultados satisfactorios en los ejemplos y el ejemplo de referencia 2 a 6 con una proporción de retención del ciclo de 91 a 94% en que a la capa 13 de material activo de electrodo negativo se le permite mantener un espesor equivalente a un valor óptimamente diseñado y la reducción de una capacidad de carga/descarga se suprime a una cantidad pequeña.
Además, en los resultados de la prueba de vibración, la comparación entre el ejemplo comparativo 1 y los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 revela una reducción sustancial de una proporción de mantenimiento del voltaje en el ejemplo comparativo 1 con un promedio de -4.5 V. Se considera que esto se debe a la ocurrencia de una caída de potencial debida al empalme líquido y el corto circuito entre los colectores 11 que resulta de la fuga de líquido a partir de la parte 21 de sello. Dos piezas de entre las veinte baterías tuvieron fuga de líquido y dieciocho piezas no tuvieron fuga de líquido.
En contraste, una proporción de mantenimiento del voltaje se suprime a una reducción pequeña en los ejemplos y el ejemplo de referencia 1 a 6 con un promedio de -0.1 V a 0.2 V. Aunque se encontró que cinco piezas de entre las veinte baterías tienen fuga de líquido en el ejemplo 1 mediante evaluación visual para averiguar la presencia y la ausencia de fuga de líquido, la ocurrencia de fuga de líquido se reduce a dos a tres piezas de entre las veinte baterías en los ejemplos y el ejemplo de referencia 2 a 5 y no ocurrió fuga alguna en el ejemplo 6. Esto es porque se asume que el ejemplo 1 ha dado como resultado una falla del sello causada por un pandeo ocurrido en el electrodo 14 bipolar debido a la capa 13 de material activo de electrodo negativo cuyo espesor se hizo ligeramente más delgado que un valor óptimamente diseñado. Por otra parte, se asume que los ejemplos y el ejemplo de referencia 2 a 6 en que a la capa 13 de material activo de electrodo negativo se le permite mantener un espesor equivalente a un valor óptimamente diseñado han suprimido un pandeo del electrodo 14 bipolar y por consiguiente han suprimido una falla del sello causada por un pandeo. En particular, el ejemplo 6 en que la capa 13 de material activo de electrodo negativo y la capa 12 de material activo de electrodo positivo se ajustan para tener una proporción de elongación equivalente en el prensado, no tiene pandeo ocasionado en el electrodo 14 bipolar y de esta manera se asume que se suprime significativamente una falla del sello.
La modalidad de acuerdo con la presente invención es como se ha explicado anteriormente, en donde una parte de los ejemplos de aplicación de la presente invención se muestra en la modalidad anteriormente mencionada sin intención de limitar un alcance técnico de la presente invención por las estructuras concretas de la modalidad anteriormente mencionada .
La presente solicitud reclama la prioridad con base en la Solicitud de Patente No. 2010-168984 presentada en la Oficina Japonesa de Patentes el 28 de Julio de 2010 y el contenido completo de la solicitud se incorpora por este medio por referencia en la presente especificación.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un electrodo bipolar caracterizado en que comprende: una primera capa de material activo formada para incluir un primer material activo en un lado de un colector; y una segunda capa de material activo formada para incluir un segundo material activo con menos resistencia a la compresión que aquella del primer material activo en el otro lado del colector, la primera capa de material activo y la segunda capa de material activo siendo sometidas a trabajo de la prensa para el ajuste de densidad, caracterizado en que para la reducción de una diferencia entre la elongación de la primera capa de material activo y la elongación de la segunda capa de material activo que resulta del trabajo de la prensa para el ajuste de densidad, un material aditivo con mayor resistencia a la compresión que aquella del segundo material activo se incluye en al menos la segunda capa de material activo de entre la primera capa de material- activo y la segunda capa de material activo.
2. El electrodo bipolar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el material aditivo tiene un diámetro de partícula mayor que el segundo material activo.
3. El electrodo bipolar de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que la resistencia a la compresión del material aditivo es igual a aquella del primer material activo.
4. El electrodo bipolar de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que la resistencia a la compresión del material aditivo es mayor que aquella del primer material activo .
5. El electrodo bipolar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que el material aditivo se puede utilizar como un material activo por si mismo .
6. Una batería secundaria bipolar que utiliza el electrodo bipolar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Un método para fabricar un electrodo bipolar caracterizado en que comprende: un proceso para aplicar una suspensión que incluye un primer material activo en un lado de un colector; un proceso para aplicar, en el otro lado del colector, una suspensión obtenida mezclando un segundo material activo con menos resistencia a la compresión que aquella del primer material activo y un material aditivo con mayor resistencia a la compresión que aquella del segundo material activo; y un proceso para presionar el colector con las suspensiones aplicadas en ambos lados del mismo.
8. El método para fabricar el electrodo bipolar de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado en que un diámetro de partícula del material aditivo con mayor resistencia a la compresión que aquella del segundo material activo se establece para ser igual a un valor de diseño del espesor de una segunda capa de material activo.
9. El electrodo bipolar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el trabajo de la prensa para el ajuste de densidad se aplica a la primera capa de material activo formada en un lado del colector y a la segunda capa de material activo formada en el otro lado del colector.
10. El electrodo bipolar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que un material aditivo con mayor resistencia a la compresión que aquella del segundo material activo se incluye sólo en la segunda capa de material activo. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un electrodo bipolar que comprende: una primera capa de material activo, por ejemplo, una capa de material activo positivo, dicha primera capa de material activo que se forma en una superficie de un colector de tal manera como para contener un primer material activo; y una segunda capa de material activo, por ejemplo, una capa de material activo negativo, dicha segunda capa de material activo que se forma en la otra superficie del colector de tal manera como para contener un segundo material activo que tiene una resistencia a la compresión menor que el primer material activo. Un aditivo de ajuste de densidad, que es un material aditivo que tiene una resistencia a la compresión mayor que la resistencia a la compresión del segundo material activo, se agrega a la segunda capa de material activo.
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