PILA GALVÁNICA CON REVESTIMIENTO.

La presente invención se refiere a una pila galvánica para una batería. La invención se describe en relación con materias de iones litio para la alimentación de accionamiento de vehículos automóviles. Se llama la atención acerca de que la invención se puede utilizar también independientemente de la química, del tipo constructivo de la pila galvánica o independientemente del tipo del accionamiento alimentado. Por el estado de la técnica, se conocen baterías con varias pilas galvánicas para la alimentación de vehículos automóviles. Durante el funcionamiento de las baterías de este tipo aparecen en las pilas galvánicas también reacciones reversibles. Estas reacciones reversibles conducen a una capacidad de carga reducida de las pilas galvánicas. La invención se plantea el problema de mantener la capacidad de carga de las pilas galvánicas de una batería a lo largo de un número mayor de ciclos de carga. Esto se consigue según la invención mediante los objetivos de las reivindicaciones independientes. Los perfeccionamientos que deben preferirse de la invención son el objeto de las reivindicaciones subordinadas. Una pila galvánica según la invención con, en especial, una forma esencialmente prismática o cilíndrica, presenta una pila de electrodos. La pila galvánica presenta además por lo menos un derivador de corriente, el cual está conectado con la pila de electrodos. La pila galvánica presenta además un revestimiento, el cual rodea por lo menos parcialmente la pila de electrodos. Dicho por lo menos un derivador de corriente se extiende al mismo tiempo parcialmente fuera del revestimiento. El revestimiento presenta por lo menos una primera pieza conformada y una segunda pieza conformada. Una pieza conformada presenta una conductibilidad térmica mayor que las restantes piezas conformadas. Las piezas conformadas del revestimiento están previstas para rodear, por lo menos parcialmente, la pila de electrones. Por pila galvánica debe entenderse en el presente caso un dispositivo el cual sirve también para el suministro de energía eléctrica. La pila galvánica almacena la energía de forma química. Antes del suministro de una corriente eléctrica la energía química es transformada en energía eléctrica. En determinadas circunstancias la pila galvánica es también adecuada para absorber energía eléctrica, transformarla en energía química y almacenarla. Se habla entonces de una pila galvánica recargable. La transformación de energía eléctrica en energía química o viceversa se realiza con pérdidas y va acompañada de reacciones químicas irreversibles. Las reacciones químicas irreversibles conducen a que ciertas zonas de la pila galvánica ya no estén disponibles para el almacenamiento de energía ni la transformación de energía. De este modo la capacidad de almacenamiento o también la capacidad de carga de la pila galvánica se reduce con el aumento del número de procesos de descarga y de carga o ciclos de carga. Con el aumento de la temperatura de funcionamiento de una pila galvánica aumentan las reacciones químicas irreversibles. La forma de una pila galvánica se puede elegir dependiendo del espacio disponible en el lugar de utilización. La forma de la pila galvánica es preferentemente esencialmente cilíndrica o prismática. En el presente caso, debe entenderse por pila de electrodos la disposición de por lo menos dos electrodos y un electrolito dispuesto entre ellos. El electrolito puede estar alojado, en parte, por un separador. A continuación, el separador separa los electrones. La pila de electrodos sirve también para el almacenamiento de energía química y para su transformación en energía eléctrica. En el caso de una pila galvánica recargable la pila de electrodos están también en disposición de llevar a cabo la transformación de energía eléctrica en energía química. Por ejemplo, los electrodos están formados a modo de placa o son de tipo lámina. La pila de electrodos puede estar arrollada y presentar una forma esencialmente cilíndrica. Se habla entonces más bien de un arrollamiento de electrodos. A continuación, el concepto de pila de electrodos se utiliza también para designar el arrollamiento de electrodos. La pila de electrodos puede presentar litio u otro metal alcalino también en forma iónica. En el presente caso, debe entenderse por derivador de corriente un dispositivo el cual hace posible también la circulación de electrodos desde un electrodo en dirección hacia un consumidor eléctrico. El derivador de corriente actúa también en la dirección opuesta. Un derivador de corriente está conectado eléctricamente con un electrodo o una masa de electrodo activa de la pila de electrodos y además con una cable de conexión. La forma del derivador de corriente está adaptada a la forma de la pila galvánica o de la pila de electrodos. El derivador de corriente está formado, preferentemente, en forma de placa o es de tipo lámina. Preferentemente, cada electrodo de la pila de electrodos presenta un derivador de corriente propio o electrodos de igual polaridad están conectados con un derivador de corriente común. En el presente caso debe entenderse por revestimiento un dispositivo el cual impide también la salida de productos químicos de la pila de electrodos al entorno. El revestimiento puede proteger además las partes integrantes químicas de la pila de electrodos de una interacción no deseada con el entorno. El revestimiento protege, por ejemplo, la pila de electrodos de la entrada de agua o de vapor de agua procedente del entrono. El revestimiento puede estar formado a modo de lámina. El revestimiento debe influir lo menos posible sobre el paso de energía 2 E09012869 28-12-2011   térmica. En el presente caso el revestimiento presenta por lo menos dos piezas conformadas. Las piezas conformadas se adaptan preferentemente, por lo menos en parte, a una pila de electrodos. En el presente caso debe entenderse por pieza conformada un cuerpo sólido el cual está adaptado a la forma de la pila de electrodos. En determinadas circunstancias una pieza conformada obtiene su forma solo cuando interacciona con otra pieza conformada o la pila de electrodos. En el caso de una pila de electrodos en forma de paralelepípedo las piezas conformadas pueden estar cortadas a medida esencialmente rectangulares. Al mismo tiempo algunas dimensiones de la pieza conformada se eligen preferentemente mayores que las dimensiones determinadas de la pila de electrodos. Cuando dos piezas conformadas son dispuestas alrededor de la pila de electrodos, las piezas conformadas sobresalen, en parte, hacia fuera por encima de la pila de electrodos y forman, en parte, un borde que resalta. Una zona del borde de una pieza conformada entra entonces en contacto preferentemente con una zona del borde de otra pieza conformada, preferentemente de manera superficial. Por ejemplo, una pieza conformada está formada como placa plana, mientras que otra pieza conformada se adapta alrededor de la pila de electrodos a la primera pieza conformada. Una pieza conformada para el arrollamiento de electrodos está formada, preferentemente, cilíndrica, estando adaptada la curvatura de por lo menos una pieza conformada de un revestimiento cilíndrico al radio de un arrollamiento de electrodos. Una pieza conformada presenta una mayor conductibilidad térmica que las restantes piezas conformadas y entra en contacto, parcialmente y de forma térmicamente conductora, con la pila de electrodos. Dependiendo de una diferencia de temperatura entre la pieza conformada y la pila de electrodos, se extrae energía térmica de la pila de electrodos y se transmite al interior de esta pila de electrodos. En el presente caso, debe entenderse por rodear que una pieza conformada se puede hacer entrar en contacto, por zonas, con una segunda pieza conformada. Al mismo tiempo, la pila de electrodos pasa a situarse entre las piezas conformadas en cuestión. Dichas por lo menos dos piezas conformadas entran en contacto, por zonas, superficialmente, preferentemente por lo menos a lo largo de un canto limitado o una zona del borde de una pieza conformada en cuestión. Para la alimentación de un accionamiento de vehículo automóvil se extraen de la batería, temporalmente, corrientes eléctricas altas las cuales pueden conducir a una calentamiento notable de las pilas galvánicas de una batería. Con el aumento de la temperatura aumentan en una pila galvánica también las reacciones químicas irreversibles. Según la invención, el revestimiento de la pila galvánica es formado con una pieza conformada, la cual se caracteriza, frente a las restantes piezas del revestimiento, por una conductibilidad térmica notablemente aumentada. De este modo, se puede reducir la resistencia térmica y se puede aumentar la corriente térmica hacia el interior de la pila de electrodos o desde la pila de electrodos.... [Seguir leyendo]

1. Pila galvánica (1), en particular con forma prismática o cilíndrica, la cual presenta: una pila de electrodos (2), por lo menos un derivador de corriente (3, 3a), el cual está conectado con la pila de electrodos (2), y un revestimiento (4), el cual rodea la pila de electrodos (2) por lo menos parcialmente, extendiéndose por lo menos un derivador de corriente (3, 3a) parcialmente fuera del revestimiento (4), caracterizada porque el revestimiento (4) presenta por lo menos una primera pieza conformada (5a) y una segunda pieza conformada (5b), presentando una pieza conformada una conductibilidad térmica mayor que las restantes piezas conformadas, y porque las piezas conformadas (5, 5a, 5b) están previstas además para rodear la pila de electrodos (2) por lo menos parcialmente. 2. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están previstas por lo menos dos piezas conformadas (5, 5a, 5b) del revestimiento (4), para ser conectadas por lo menos parcialmente y en particular por unión de material entre sí, estando previstas dos piezas conformadas (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) para ser conectadas entre sí, en particular por unión de material, en una primera zona de conexión (6). 3. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) presenta una zona de transmisión de calor (7), la cual está prevista en particular, para el contacto con un elemento de regulación de la temperatura (8) y/o con unos medios de regulación de la temperatura (14). 4. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) está realizada rígida a la flexión y/o porque por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) está realizada mediante una pared delgada. 5. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) presenta, por lo menos por zonas, un recubrimiento (10). 6. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) presenta una escotadura (11), en particular para alojar la pila de electrodos (2). 7. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) presenta una segunda zona de conexión (12). 8. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende por lo menos un electrodo, preferentemente por lo menos un cátodo, el cual presenta un compuesto con la fórmula LiM-PO4, siendo M por lo menos un catión de metal de transición de la primera fila del sistema periódico de los elementos, siendo seleccionado este catión de metal de transición preferentemente de entre el grupo constituido por Mn, Fe, Ni y Ti o una combinación de estos elementos, y presentando el compuesto preferentemente una estructura de olivina, preferentemente olivina de orden superior, prefiriéndose especialmente Fe; y/o porque comprende por lo menos un electrodo, preferentemente por lo menos un cátodo, el cual presenta un manganato de litio, preferentemente LiMn2O4 del tipo espinela, un cobaltato de litio, preferentemente LiCoO2, o un niquelato de litio, preferentemente LiNiO2, o una mezcla de dos o tres de estos óxidos, o una mezcla de óxido de litio, que contiene manganeso, cobalto y níquel. 9. Pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende por lo menos un separador, el cual no es conductor de electrones o únicamente un mal conductor de electrones, y el cual consiste en un soporte por lo menos parcialmente permeable a la materia, estando el soporte recubierto, preferentemente sobre por lo menos un lado, con un material inorgánico, utilizándose como soporte por lo menos parcialmente permeable a la materia un material orgánico, el cual está estructurado a modo de vellón no tejido, comprendiendo el material orgánico preferentemente un polímero y, de forma especialmente preferida, tereftalato de polietileno (PET), estando recubierto el material orgánico con un material inorgánico, preferentemente conductor de iones, el cual es además preferentemente conductor de iones en un intervalo de temperatura comprendido entre 40 ºC y 200 ºC, comprendiendo el material inorgánico por lo menos un compuesto de entre el grupo de los óxidos, fosfatos, sulfatos, titanatos, silicatos, aluminosilicatos de por lo menos uno de entre los elementos Zr, Al, Li, de forma especialmente E09012869 28-12-2011   preferida óxido de circonio, y presentando el material inorgánico conductor de iones preferentemente unas partículas con un diámetro máximo inferior a 100 nm. 10. Batería con por lo menos dos pilas galvánicas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque las pilas galvánicas (1) están dispuestas esencialmente paralelas entre sí, y porque la batería está asociada además por lo menos a un elemento de regulación de la temperatura (8), estando previsto por lo menos un elemento de regulación de la temperatura (8) para el contacto con por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) de por lo menos una de las pilas galvánicas (1). 11. Batería según la reivindicación 10 con por lo menos dos pilas galvánicas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque dicho por lo menos un elemento de regulación de la temperatura (8) presenta por lo menos un primer canal (13), el cual está lleno preferentemente de unos segundos medios de regulación de la temperatura (14), y/o porque dicho por lo menos un elemento de regulación de la temperatura (8) está conectado de forma activa con un intercambiador de calor (15). 12. Procedimiento para el funcionamiento de una batería según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la temperatura del elemento de regulación de la temperatura (8) se selecciona dependiendo de la temperatura de funcionamiento deseada de las pilas galvánicas (1) de la batería. 13. Procedimiento para el funcionamiento de una batería según la reivindicación 12, caracterizado porque por lo menos un primer canal (13) del elemento de regulación de la temperatura (8) es recorrido por los segundos medios de regulación de la temperatura (14). 14. Procedimiento para el funcionamiento de una batería con por lo menos dos pilas galvánicas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque por lo menos en una pieza conformada (5, 5a, 5b), en particular una zona de transmisión de calor (7) de una pieza conformada (5, 5a, 5b), es atravesada por unos primeros medios de regulación de la temperatura (14) o es rodeada parcialmente por los mismos. 15. Procedimiento para la fabricación de una pila galvánica (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en primer lugar por lo menos dos piezas conformadas (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) están conectadas entre sí, en particular mediante unión por material, y porque a continuación por lo menos una pieza conformada (5, 5a, 5b) del revestimiento (4) partiendo de un estado inicial, mediante flexión, es conducida a un estado deformado, siendo reducida por lo menos una dilatación de la pieza conformada (5, 5a, 5b) en el estado deformado frente al estado inicial. 11 E09012869 28-12-2011   12 E09012869 28-12-2011   13 E09012869 28-12-2011   14 E09012869 28-12-2011   E09012869 28-12-2011   16 E09012869 28-12-2011   17 E09012869 28-12-2011   18 E09012869 28-12-2011   19 E09012869 28-12-2011   E09012869 28-12-2011   21 E09012869 28-12-2011   22 E09012869 28-12-2011   23 E09012869 28-12-2011   24 E09012869 28-12-2011   E09012869 28-12-2011   26 E09012869 28-12-2011   27 E09012869 28-12-2011   28 E09012869 28-12-2011   29 E09012869 28-12-2011   E09012869 28-12-2011   31 E09012869 28-12-2011   32 E09012869 28-12-2011   33 E09012869 28-12-2011   34 E09012869 28-12-2011   E09012869 28-12-2011   36 E09012869 28-12-2011   37 E09012869 28-12-2011   38 E09012869 28-12-2011   39 E09012869 28-12-2011   E09012869 28-12-2011   41 E09012869 28-12-2011