Disposición especial de baterías de polímero y litio, en la que varias baterías de polímero y litio están dispuestas enchufadas una detrás de otra mediante la escotadura V y el ensanchamiento A,

que conectan el polo menos de la primera con el polo más de la segunda, en las que los polos opuestos situados en las caras opuestas de la batería están integrados en cada caso en el ensanchamiento A o en la escotadura V, caracterizada porque la batería de polímero y litio está configurada como tubo de elemento (célula) de tipo bobina, que está estrechado por un extremo (c, d, e) y está enchufada por lo menos a otra batería de polímero y litio tubular similar; la longitud a del tubo es de 520 cm y la longitud de la parte estrecha enchufable c es de 0, 5-2 cm; opcionalmente el diámetro b del tubo es de 2, 5-15 cm y el diámetro de la parte enchufable d es de 1, 5-10 cm, opcionalmente el diámetro interior del tubo se ajusta el diámetro exterior de la parte enchufable, es decir, d = 1, 5-10 cm, y opcionalmente el diámetro e de la parte enchufable es de 1-7, 5 cm de modo que el grosor de pared de los tubos de las baterías de polímero y litio b menos d es igual a un valor entre 1, 0 y 5 cm y para la parte enchufable se cumple que d menos e es igual a un valor entre 0, 5 y 2, 5 cm.

Baterías especiales de polímero y litio, disposiciones especiales de las mismas y procedimientos de fabricación Esta solicitud se refiere a baterías de polímero y litio, a disposiciones (agrupaciones, configuraciones) especiales de las mismas y al procedimiento de fabricación.

Las baterías que actualmente se encuentran en el mercado están estandarizadas en forma, longitud, anchura, diámetro, potencia, etc., y en función de la forma y tipo de utilización ocupan cavidades definidas, además en el momento de conectarlas en serie o en paralelo surgen problemas considerables, sobre todo por el desarrollo de calor y la pérdida de potencia que conlleva y por la evacuación continua y segura del calor. En especial en el caso de las baterías llamadas "high power cells" que tienen potencias o densidades de energía p.ej. de 42 V/28 Ah ó 3, 6 V/27 Ah o incluso mayores se entra en una zona peligrosa en cuanto a la seguridad, porque estos paquetes de potencia solamente pueden integrarse en las máquinas correspondientes con un coste relativamente alto.

En el estado de la técnica se conocen baterías cilíndricas, que contienen un gran número de elementos (células) de electrolito polímero. Por ejemplo en la patente US 6, 187, 469 se describe una unidad de batería, en la que los elementos están dispuestos en serie y se hallan dentro de un receptáculo cilíndrico. Cada uno de estos elementos (células) está formado por un cilindro hueco o por un cuerpo tubular. Los elementos disponen de polos, que están configurados en forma de rebordes, para que los polos opuestos puedan encajar entre sí de modo complementario.

Con los nuevos tipos de baterías especiales de la invención, que se representan en las figuras, se dispone de acumuladores de energía, que pueden utilizarse como parte de una máquina y además pueden conectarse (enchufarse) en serie (conexión en serie S) , o bien pueden conectarse en paralelo (P) si se enchufan por el mismo polo a una regleta de conexión.

Breve descripción de las figuras

En la figura 1 se representa una primera forma de ejecución de un elemento (una célula) de batería de sección cuadrada utilizado según la invención.

En la figura 2 se representa una segunda forma de ejecución de un elemento de batería utilizado según la invención en forma de bobina.

En la figura 3 se representa una disposición preferida de varios elementos de batería.

En la figura 4 se representa otra variante de los elementos planos de la invención según la primera forma de ejecución.

En la figura 5 se representa una tercera forma de ejecución del elemento de batería empleado según la invención con solapamiento de polos.

En la figura 6 se representa una vista esquemática desde arriba de una disposición especial de los componentes de los elementos de batería (no se representan los solapamientos ni los enchufes) .

En la figura 7a se representa una vista esquemática lateral las barras o regletas c de sección en U y de las barras d que tienen una sección en doble U. En la figura 7b se representa una vista lateral esquemática de los componentes de batería de células solares encajados dentro de las barras c de sección en U y de las barras d de sección en doble U.

En la figura 8a se representa una vista lateral esquemática de la disposición especial según la invención de los elementos (células) planos con solapamiento de polos en caso de conexión en serie (S) . En la figura 8b se representa una vista esquemática desde arriba de la disposición especial según la invención de los elementos planos conectados en paralelo (P) con regletas de polos PL (+) y PL (-) .

Según la invención se proporcionan disposiciones especiales de baterías de polímero y litio según las reivindicaciones 1, 2 ó 3.

Las baterías de polímero y litio de una primera y tercera formas de ejecución son elementos planos (con arreglo a las figuras 1, 4 y 5) y no presentan problemas de evacuación del calor. Lo mismo se aplica a los elementos de tipo bobina de la segunda forma de ejecución de la invención, que están configuradas en forma tubular (figura 2) . En caso necesario, todos los tipos de elementos o células pueden enfriarse con una corriente de aire.

Tal como se desprende de las figuras 2 y 3, las baterías de polímero y litio de una primera forma de ejecución de la invención están diseñadas de manera que en la ranura (escotadura) en V de una materia, en la que está integrado el polo más, puede alojarse exactamente el ensanchamiento (convexidad) A de otra batería, de modo que las baterías pueden conectarse entre sí en una disposición especial. En el ensanchamiento A está integrado el polo menos de la batería.

Las baterías de la figura 1 son elementos planos que se conectan mediante una sección cuadrada, que tiene una longitud a de 3-20 cm, con preferencia de 5-10 cm, un grosor b de 0, 6-5 cm, con preferencia de 1-3 cm y una anchura c de 0, 5-20 cm, con preferencia de 1 a 10 cm. La escotadura V y el ensanchamiento A están dispuestos en posición central dentro de la cara frontal según la figura 1. Las dimensiones de d, e, f correspondiente al ensanchamiento A están armonizados con las dimensiones de la escotadura V y tienen los valores siguientes: d se sitúa con preferencia en 0, 5-2 cm, e se sitúa con preferencia en 0, 2-1, 5 cm y f se sitúa con preferencia en 0, 3-2, 5 cm.

Las baterías adaptadas p.ej. a los módulos de elementos solares según la alternativa representada en la figura 4 son elementos planos rectangulares con escotaduras (ranuras) V y ensanchamientos A en caras frontales opuestas. Las medidas (dimensiones) están adaptadas en especial a los elementos de células solares comerciales. Los elementos tienen con preferencia una longitud a de 15-60 cm, con preferencia especial de 15-50 cm, un grosor b de 0, 5-5 cm, con preferencia especial de 1-3 cm, y una anchura c de 10-35 cm, con preferencia especial de 14, 4 a 33 cm. La ranura V y el ensanchamiento A tienen según la figura 4 una posición central en la cara frontal y tienen las dimensiones d, e, f que se han indicado para la variante recién descrita de la primera forma de ejecución.

El polo más está integrado en la escotadura V y con preferencia en los lados planos de la escotadura. De modo similar, el polo menos está integrado en la escotadura a, con preferencia en sus lados planos. La fabricación de elementos planos cuadrados o rectangulares se realiza por combinación de trilaminados de capas - polos de las secciones sobresalientes de polos menos o de polos más, encajado y puesta en contacto de las correspondientes secciones de polo con el menos y con el plus separado y alojamiento con preferencia en materiales de embalaje de plástico, que además están recubiertos con polipirrol, polianilina o compuestos similares o contienen este material en una cantidad de hasta el 15 % en peso, porcentaje referido a la cantidad total de los materiales de embalaje de plástico.

Las baterías de polímero y litio de la segunda forma de ejecución están configuradas en forma de tubos de elementos de tipo bobina (ver la figura 2) . Están diseñados de manera que pueden enchufarse, es decir, la parte enchufable estrechada de los tubos encaja exactamente dentro de los tubos que tienen el diámetro b. La longitud a de los tubos es de 3-40 cm, con preferencia de 5-20 cm, la longitud de la parte enchufable estrechada c es de 0, 5-5 cm, con preferencia de 0, 5-2 cm.

El diámetro b de los tubos es de 2, 5-15 cm, el diámetro de la parte enchufable es de 1, 5-10 cm. El diámetro interior d de los tubos corresponden al diámetro exterior d de la parte enchufable (estrechada) y es de 1, 5-10 cm y el diámetro interior e de la parte enchufable (estrechada) es de 1-7, 5 cm. El grosor de pared de los tubos de batería de polímero y litio es igual a b menos d: es decir, de 1, 0 a 5 cm y en el caso de parte enchufable estrechada es igual a d menos e: es decir, de 0, 5 a 2, 5 cm. El polo menos está integrado en la cara exterior de la parte enchufable estrechada, el polo más está integrado en la cara interior del otro extremo de los tubos de batería de polímero y litio.

La fabricación de los tubos de baterías de polímero y litio de la invención según la figura 2 se realiza por bobinado de los trilaminados alrededor de un mandril (pivote) , que por ello determina el diámetro interior de los tubos. El mandril configurado p.ej. como tubo puede estar integrado en los tubos de baterías de la invención... [Seguir leyendo]

1. Disposición especial de baterías de polímero y litio, en la que varias baterías de polímero y litio están dispuestas enchufadas una detrás de otra mediante la escotadura V y el ensanchamiento A, que conectan el polo menos de la primera con el polo más de la segunda, en las que los polos opuestos situados en las caras opuestas de la batería están integrados en cada caso en el ensanchamiento A o en la escotadura V, caracterizada porque la batería de polímero y litio está configurada como tubo de elemento (célula) de tipo bobina, que está estrechado por un extremo (c, d, e) y está enchufada por lo menos a otra batería de polímero y litio tubular similar; la longitud a del tubo es de 520 cm y la longitud de la parte estrecha enchufable c es de 0, 5-2 cm; opcionalmente el diámetro b del tubo es de 2, 5-15 cm y el diámetro de la parte enchufable d es de 1, 5-10 cm, opcionalmente el diámetro interior del tubo se ajusta el diámetro exterior de la parte enchufable, es decir, d = 1, 5-10 cm, y opcionalmente el diámetro e de la parte enchufable es de 1-7, 5 cm de modo que el grosor de pared de los tubos de las baterías de polímero y litio b menos d es igual a un valor entre 1, 0 y 5 cm y para la parte enchufable se cumple que d menos e es igual a un valor entre 0, 5 y 2, 5 cm.

2. Disposición especial de las baterías de polímero y litio, en la que varias baterías de polímero y litio están dispuestas de modo consecutivo con solapamiento de polos de las dos caras frontales de las baterías, en la que los polos menos integrados en las zonas de solapamiento y los polos más integrados en las zonas de solapamiento están unidos entre sí mediante una conexión en serie, caracterizada porque la batería de polímero y litio está configurada como tubo de elemento de tipo bobina, que está estrechado por un extremo (c, d, e) y está enchufada por lo menos a otra batería de polímero y litio tubular similar; la longitud a del tubo es de 5-20 cm y la longitud de la parte estrecha enchufable c es de 0, 5-2 cm; opcionalmente el diámetro b del tubo es de 2, 5-15 cm y el diámetro de la parte enchufable d es de 1, 5-10 cm, opcionalmente el diámetro interior del tubo se ajusta el diámetro exterior de la parte enchufable, es decir, d = 1, 5-10 cm, y opcionalmente el diámetro e de la parte enchufable es de 1-7, 5 cm de modo que el grosor de pared de los tubos de las baterías de polímero y litio b menos d es igual a un valor entre 1, 0 y 5 cm y para la parte enchufable se cumple que d menos e es igual a un valor entre 0, 5 y 2, 5 cm.

3. Disposición especial de baterías de polímero y litio, en la que varias baterías de polímero y litio están dispuestas una al lado de la otra y están unidas entre sí por conexión en paralelo mediante regletas de enchufe a las que se enchufan por separado los polos menos integrados en las zonas de solapamiento y por separado los polos más integrados en las zonas de solapamiento, caracterizada porque la batería de polímero y litio está configurada como tubo de elemento de tipo bobina, que está estrechado por un extremo (c, d, e) y está enchufada por lo menos a otra batería de polímero y litio tubular similar; la longitud a del tubo es de 5-20 cm y la longitud de la parte estrecha enchufable c es de 0, 5-2 cm; opcionalmente el diámetro b del tubo es de 2, 5-15 cm y el diámetro de la parte enchufable d es de 1, 5-10 cm, opcionalmente el diámetro interior del tubo se ajusta el diámetro exterior de la parte enchufable, es decir, d = 1, 5-10 cm, y opcionalmente el diámetro e de la parte enchufable es de 1-7, 5 cm de modo que el grosor de pared de los tubos de las baterías de polímero y litio b menos d es igual a un valor entre 1, 0 y 5 cm y para la parte enchufable se cumple que d menos e es igual a un valor entre 0, 5 y 2, 5 cm.

4. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 1, caracterizada porque la batería de polímero y litio está diseñada con una escotadura V, en la que se integra el polo más, y con un ensanchamiento A, en el que se integra el polo menos.

5. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones 1, 3 y 4, caracterizada porque la batería de polímero y litio como elemento plano tiene una forma rectangular o cuadrada y sus dimensiones son: longitud a de 3 a 20 cm, con preferencia de 5 a 10 cm, y una anchura de 0, 5 a 20 cm, con preferencia de 1 a 10 cm, opcionalmente la escotadura V y el ensanchamiento A ocupan una posición central dentro de caras frontales opuestas y opcionalmente las dimensiones d, e, f del ensanchamiento A se ajustan a las de la escotadura V y adoptan los valores siguientes: d: 0, 5-2 cm, e: 0, 2-15 cm y f: 0, 3-2, 5 cm.

6. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones 1, 3 y 4, caracterizada porque la batería como elemento plano tiene forma rectangular o cuadrada, y tiene una longitud a de 10-54 cm, con preferencia de 10-30 cm, y una anchura c de 5-30 cm, opcionalmente la escotadura V y el ensanchamiento A ocupan una posición central dentro de caras frontales opuestas y las dimensiones d, e, f del ensanchamiento A se ajustan a las de la escotadura V.

7. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizada porque la batería está configurada con solapamientos de polos, los solapamientos de polos son de 1 a 5 cm.

8. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, caracterizada porque las baterías de polímero y litio enchufables están curvadas y opcionalmente cuando se enchufan forman un círculo, cuyo diámetro se sitúa entre 50 cm y 5 m y opcionalmente el número de baterías individuales se sitúa entre 10 y 2000.

9. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 1 a 8, caracterizada

porque las baterías de polímero y litio están formadas por la masa del cátodo, el separador de polímero-gel y la masa del cátodo y se fabrican por recubrimiento de extrusión de la masa del cátodo sobre el descargador de Al provisto de imprimación y por recubrimiento de extrusión de la masa del ánodo sobre el descargador de Cu, sobre la que se coloca el separador y se laminan.

10. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 9, caracterizada porque como masa del cátodo se emplean mezclas de.

8. 91 % de óxidos y fosfatos de Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni con un 1-3 % de sales conductoras de litio, con preferencia organoboratos de Li, un 3-5 % de MgO, un 3-5 % de ligantes (aglutinantes) polímeros, por ejemplo polímeros de bloques de estireno modificados o elastómeros fluorados, con preferencia terpolímeros, y un 1-2 % de disolvente aprótico, los datos de los % en peso se refiere al peso total correspondiente.

11. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 9, caracterizada porque como masa del ánodo se emplean mezclas de.

9. 94 % carbonos naturales o sintéticos o de TiO2 con un 1-3 % de sales conductoras de litio, un 3-5 % de ligante polímero y un 1-2 % de disolventes apróticos.

12. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 9, caracterizada porque como masa de separador se emplean mezclas de.

2. 40 % de MgO con un 10-15 % de sales conductoras de litio, un 15-25% de ligantes polímeros y un 10-30 % de disolvente apróticos.

13. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 9 a 12, caracterizada porque las masas del cátodo, del ánodo y del separador se mezclan por separado en atmósfera de N2 purísimo seco en una mezcladora .

2. 60ºC durante un tiempo de 30 a 300 minutos y después se extruyen por separado en una extrusora a una temperatura d.

8. 120ºC, con lo cual presentan opcionalmente un grosor de 10-50 μm, con preferencia de 15-40 μm.

14. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 9 a 13, caracterizada porque las masas de electrodo depositadas sobre distintos descargadores se combinan con la lámina del separador como capa intermedia y se laminan y después se forman en elementos planos según una de las reivindicaciones de 5 a 7 o en elementos tubulares de tipo bobina según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3.

15. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 14, caracterizada porque en los elementos planos según la reivindicación 5, el polo menos está integrado en el ensanchamiento A y el polo más está integrado en la escotadura V.

16. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 14, caracterizada porque en el tipo bobina según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, el polo menos está integrado en la cara exterior de la prolongación que tiene el diámetro d y el polo más está integrado en la cara interior de la parte contraria del tubo de tipo bobina.

17. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 16, caracterizada porque el tipo bobina se fabrica por enrollado del laminado, formado por el cátodo, que consta con preferencia de una masa de cátodo sobre una lámina de Al dotada de imprimación, y por el ánodo, que consta con preferencia de una masa de ánodo sobre una lámina de Cu, y, como capa intermedia, un separador, alrededor de un mandril que tiene el diámetro e, dicho mandril es un tubo que tiene un diámetro exterior e y opcionalmente se queda dentro de la bobina de la batería.

18. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 17, en la que el mandril es metálico o con preferencia de un plástico basado en elastómeros fluorados.

19. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 1 a 18, caracterizada porque las baterías resultantes de enchufar los elementos uno detrás de otro o bien en paralelo pueden utilizarse como acumuladores de energía, con preferencia como acumuladores de alta energía.

20. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 19, caracterizada porque la conexión de las baterías se realiza por enchufado o mediante regletas de enchufe.

21. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 1 a 20, caracterizada porque las disposiciones de batería pueden presentarse integradas en forma de componente de un aparato.

22. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones 1, 2, de 4 a 7, caracterizada porque las baterías de polímero y litio con células solares integradas y reguladores de carga están dispuestas por conexión enchufada del polo menos con el polo más, uno detrás de otro.

23. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones 3, 6 y 7, caracterizada porque las baterías de polímero y litio con células solares integradas y reguladores de carga están dispuestas una

junto a la otra y los polos menos se conectan por separado a regletas de enchufe y los polos más se conectan por separado a regletas de enchufe, resultando de ello una conexión en paralelo.

24. Disposición especial de baterías de polímero y litio según la reivindicación 22 ó 23, caracterizada porque las 5 disposiciones de polímero y litio de la invención llevan integradas células solares y reguladores de carga.

25. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 22 a 24, caracterizada porque las baterías con células solares y reguladores de carga integrados se sujetan con barras en U simples o en el caso de unidades de varias filas se sujetan en sentido longitudinal con barras en doble U.

26. Disposición especial de baterías de polímero y litio según una de las reivindicaciones de 22 a 25, caracterizada porque la disposición de baterías de la invención, en la que las baterías están conectadas en paralelo o en serie, abarca un ondulador sinusoidal, que permite convertir el voltaje conseguido en voltaje alterno.