Electrodo negativo para dispositivo de almacenamiento de energía híbrida.

Un electrodo negativo (10) para un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida,

caracterizado por: un colector de corriente (20);

un revestimiento conductivo resistente a la corrosión (22) asegurado a al menos una cara del colector de corriente (20);

una hoja que comprende carbono activado adherido al revestimiento conductivo resistente a la corrosión(22); una porción de lengüeta (26) que se extiende a partir de un lado de dicho electrodo negativo (10); y un terminal de conexión (28) que comprende plomo (Pb) o aleación de plomo (Pb) que encapsula la porción de lengüeta (26).

Electrodo negativo para dispositivo de almacenamiento de energía híbrida

I. Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un electrodo negativo para un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida.

II. Antecedentes de la Invención

Los dispositivos de almacenamiento de energía híbrida, también conocidos como supercapacitores asimétricos o baterías/supercapacitores híbridos, combinan electrodos de batería y electrodos de supercapacitor para producir dispositivos que tengan un conjunto único de características que incluyen el ciclo de vida útil, la densidad de energía, la capacidad de energía, la capacidad de recarga rápida y un intervalo amplio de grados de operación de temperatura. Los dispositivos de almacenamiento de energía híbrida de plomo-carbón emplean electrodos positivos de batería de plomo- ácido y electrodos negativos de supercapacitor. Véanse por ejemplo las Patentes de los Estados Unidos N°s. 6.466.429; 6.628.54; 6.76.79; 7.6.346; y 7.11.242.

El documento WO 29/52124 A1 describe un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida que incluye al menos un electrodo positivo que comprende un colector de corriente que comprende plomo y que tiene una pluralidad de partes elevadas y descendidas con respecto a un plano medio del colector de corriente, y ranuras formadas entre las porciones elevadas y descendidas, en donde pasta de dióxido de plomo está adherida a y en contacto eléctrico con sus superficies, una parte de lengüeta y al menos un electrodo negativo que comprende un material de carbono.

El conocimiento convencional es que cualquier nueva tecnología de batería o de supercapacitor ensambla componentes y utiliza técnicas que son únicas para esta tecnología.

Además, el conocimiento convencional es que se requiere que los dispositivos de almacenamiento de energía de plomo- carbono sean ensamblados utilizando una compresión relativamente alta de la celda o celdas dentro del dispositivo. La alta compresión se debe en parte a la gran resistencia de contacto que existe entre el material activo de carbono activado y un colector actual del electrodo negativo. También es de conocimiento convencional que el equipo utilizado, de manera general, para la manufactura de baterías convencionales de plomo-ácido y que es comúnmente empleado en la industria automotriz, en aplicaciones de energía motriz, estacionaria y otras aplicaciones de almacenamiento de energía, no puede ser empleado en la producción de dispositivos de almacenamiento de energía híbrida.

La presente invención, según se define por las características de la reivindicación 1, proporciona un electrodo negativo para dispositivos de almacenamiento de energía híbrida, los cuales tienen la capacidad de ser manufacturados utilizando un equipo convencional disponible de manufactura de batería de plomo-ácido. Los inventores han demostrado que los dispositivos de almacenamiento de energía híbrida de celda única y de múltiples celdas pueden ser manufacturados utilizando un equipo convencional de manufactura de batería de plomo-ácido con modificaciones. El equipo fundido con la pieza puede ser adaptado para manipular electrodos negativos basados en carbono activado de un modo similar a la manera a como son manipulados los electrodos negativos convencionales basados en plomo de batería de plomo-ácido.

El propósito de la presente invención es proporcionar electrodos negativos para dispositivos de almacenamiento de energía híbrida, los cuales pueden ser manufacturados utilizando un equipo convencional de manufactura de batería de plomo-ácido, fácilmente disponible y relativamente económico. Estos electrodos negativos incluyen un diseño modificado que reduce la necesidad de una gran presión de apilamiento y que obtienen un rendimiento electroquímico aceptable. En consecuencia, los electrodos negativos son compatibles con las técnicas existentes de manufactura de batería de plomo- ácido.

III. Sumario de la Invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un electrodo negativo para un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar electrodos negativos para dispositivos de almacenamiento de energía híbrida que tengan la capacidad de ser manufacturados utilizando un equipo convencional de manufactura de batería de plomo-ácido.

Una ventaja de la presente invención es que un material activo del electrodo negativo es laminado sobre un material de grafito expandido, con lo cual se elimina la necesidad de una gran presión de apilamiento y se obtienen buenas propiedades de resistencia de contacto.

Los objetos y ventajas anteriores son satisfechos a través de un electrodo negativo para un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida, según se define por las características de la reivindicación 1. En una realización, dicho electrodo negativo comprende un colector de corriente; un revestimiento conductivo resistente a la corrosión asegurado al menos en una cara del colector de corriente; y una hoja que comprende carbono activado adherido y en contacto eléctrico con el revestimiento conductor resistente a la corrosión. Una porción de lengüeta se extiende a partir de un lado del colector de corriente. Una terminal de conexión que comprende plomo (Pb) o aleación de plomo (Pb) encapsula al menos parte de la porción de lengüeta.

Como se utilizan en la presente memoria, los términos y expresiones "de manera sustancial", "de manera general", "relativamente", "aproximadamente" y "alrededor" son modificadores relativos que se pretende indiquen la variación permisible de las características modificadas de este modo. No se pretende que sean limitados al valor absoluto o característica que modifica, sino más bien que se enfoquen o aproximen a esta característica física o funcional.

Las referencias a las expresiones "una realización" o "en realizaciones" significan que la característica a la que se está aludiendo esté incluida al menos en una realización de la invención. Además, las referencias separadas a "una realización" o "en realizaciones" no indican de manera necesaria la misma realización; no obstante, estas realizaciones no son mutuamente exclusivas, a menos que así se establezca, y excepto como será aparente con facilidad para aquellas personas expertas en la técnica. De esta manera, la invención puede incluir cualquier variedad de combinaciones y/o integraciones de las realizaciones que se describen en esta memoria.

En la siguiente descripción, se hace referencia a los dibujos que se acompañan, los cuales se muestran a modo de ilustración para las realizaciones específicas en las cuales la invención se puede poner en práctica. Las siguientes realizaciones ilustradas se describen en detalle suficiente para permitir que aquellas personas expertas en la técnica practiquen la invención. Se entenderá que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden realizarse cambios estructurales en función de los equivalentes estructurales y/o funcionales actualmente conocidos sin apartarse del alcance de la invención, según se define por las características de la reivindicación 1.

IV. Breve Descripción de los Dibujos

La FIG. 1 es una vista esquemática en corte transversal de un electrodo negativo de acuerdo con una realización de la presente invención.

La FIG. 2 es una vista esquemática de una hoja o lámina delgada de grafito expandido del electrodo negativo de la FIG. 1.

La FIG. 3 muestra el escape de ácido para una hoja o lámina delgada de grafito expandido impregnada con parafina.

La FIG. 4 no muestra escape de ácido para una hoja o lámina delgada de grafito expandido impregnada con parafina.

La FIG. 5 muestra el escape de ácido para una hoja o lámina delgada de grafito expandido impregnada con furfu ral.

La FIG. 6 muestra la corrosión de un elemento de lengüeta de acuerdo con la técnica anterior.

La FIG. 7A muestra un revestimiento de plomo-estaño sobre un elemento de lengüeta de acuerdo con la técnica anterior.

La FIG. 7B muestra una terminal de conexión que encapsula al menos parte de un elemento de lengüeta de acuerdo con la presente invención.

V. Descripción Detallada de la Invención

Las FIGs 1-7B ilustran un electrodo negativo para un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 1 ilustra un electrodo negativo 1 de acuerdo con una realización de la presente invención. El electrodo negativo 1 comprende un colector de corriente 2. El colector de corriente 2 puede ser de cualquier forma geométrica efectiva, aunque se prefiere que sea plano y en forma de una hoja, lámina... [Seguir leyendo]

1. Un electrodo negativo (1) para un dispositivo de almacenamiento de energía híbrida, caracterizado por:

un colector de corriente (2);

un revestimiento conductivo resistente a la corrosión (22) asegurado a al menos una cara del colector de corriente (2);

una hoja que comprende carbono activado adherido al revestimiento conductivo resistente a la corrosión(22); una porción de lengüeta (26) que se extiende a partir de un lado de dicho electrodo negativo (1); y un terminal de conexión (28) que comprende plomo (Pb) o aleación de plomo (Pb) que encapsula la porción de lengüeta (26).

2. El electrodo negativo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la hoja comprende:

5-95% en peso de carbono activado,

5-95% en peso de plomo, y

5-2% en peso de carbono conductivo.

3. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el revestimiento conductivo resistente a la corrosión (22) está asegurado a ambas caras de dicho colector de corriente (2), y la hoja que comprende carbono activado está adherida y se encuentra en contacto eléctrico con dichos revestimientos conductivos resistentes a la corrosión (22) en ambas caras del colector de corriente (2).

4. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el colector de corriente (2) comprende un material metálico.

5. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el colector de corriente (2) comprende un material que tiene una conductividad del 1, x 15siemens/m.

6. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el colector de corriente (2) comprende cobre o una aleación de cobre.

7. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el revestimiento conductivo resistente a la corrosión (22) comprende una hoja o lámina delgada de grafito expandido impregnada con parafina y colofonia.

8. El electrodo negativo (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la hoja o lámina delgada de grafito expandido comprende grafito de baja densidad que tiene una densidad en el intervalo aproximadamente de ,1 a 2, g/cm3.

9. El electrodo negativo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el colector de corriente (2) tiene la forma de una hoja, una lámina delgada o una malla.

1. El electrodo negativo (1) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el colector de corriente (2) tiene la forma de una malla que tiene el revestimiento conductivo resistente a la corrosión presionado en la misma.

11. El electrodo negativo (1) de conformidad con las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la hoja de carbono activado comprende, además, al menos uno de politetrafluoroetileno o polietileno de ultra alto peso molecular.

12. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el revestimiento conductivo resistente a la corrosión (22) comprende sub-óxido de titanio representado por la fórmula Tlx2x-i, en donde x es un número entero.

13. El electrodo negativo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el revestimiento conductivo resistente a la corrosión (22) comprende un material de diamante conductivo.

14. El electrodo negativo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el terminal de conexión tiene un espesor de aproximadamente ,5 a 1 mm.