литиевый вторичный элемент и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Литиевый вторичный элемент, содержащий разделительный слой, совокупность катодных пластин желаемого размера, которые имеют сцепление с поверхностью одной из сторон разделительного слоя, будучи равномерно распределенными по этой поверхности раздельно друг от друга, совокупность анодных пластин желаемого размера, которые имеют сцепление с поверхностью другой стороны разделительного слоя и расположены в местах, соответствующих местам расположения катодных пластин, при этом разделительный слой с расположенными на нем и сцепленными с ним анодными и катодными пластинами подвергнут многократному перегибанию таким образом, что обеспечено чередование расположения анодных пластин и катодных пластин.

2. Литиевый вторичный элемент по п.1, в котором разделительный слой представляет собой однослойную или многослойную полимерную пленку, выполненную из полиэтилена или полипропилена.

3. Способ изготовления литиевого вторичного элемента, при котором на разделительный слой наносят связующий материал, после чего на одной из поверхностей разделительного слоя равномерно и раздельно друг от друга располагают с обеспечением сцепления совокупность катодных пластин желаемого размера, после чего на другой поверхности разделительного слоя раздельно друг от друга располагают с обеспечением сцепления совокупность анодных пластин желаемого размера, после чего разделительный слой с расположенными на нем и сцепленными с ним анодными пластинами и катодными пластинами многократно перегибают с обеспечением чередования расположения анодных и катодных пластин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литиевым вторичным элементам, выполненным таким образом, что в них анодные пластины и катодные пластины по расположению чередуются, в результате чего обеспечивается получение литиевого вторичного элемента с улучшенными эксплуатационными качествами и стабильностью, которому могут быть приданы различные форма и размеры, а также желаемая емкость при более простом процессе изготовления. Предлагаемое изобретение относится также к способу изготовления литиевого вторичного элемента.

При современном развитии индустрии телекоммуникаций и мобильной телефонии возникает потребность в более компактном, легком, переносном и обладающем высокими эксплуатационными качествами литиевом вторичном элементе.

Как правило, литиевый вторичный элемент имеет структуру трехслойную: катод - разделительный слой - анод или пятислойную: катод - разделительный слой - анод - разделительный слой - катод. В настоящее время известны такие способы изготовления литиевых вторичных элементов значительной емкости, как способ ламинирования и способ наматывания.

Примеры конструкции литиевых вторичных элементов, изготовленных в соответствии с известными способами, показаны на фиг. 1,a и фиг. 1,b. На фиг. 1, а в аксонометрии показан литиевый вторичный элемент, имеющий первичный элемент, конструктивно состоящий из катода 1, разделительного слоя 2 и анода 3. Такой вторичный элемент содержит некоторую совокупность первичных элементов, в каждом из которых сцепление электродных пластин 1 и 3 (то есть, катода и анода соответственно) с разделительным слоем 2 обеспечено термическим способом. Полученные по такому способу, называемому способом ламинирования, первичные элементы, взятые в количестве, необходимом для обеспечения желаемой емкости, электрически соединены между собой параллельно, образуя литиевый вторичный элемент нужной емкости.

Таким образом, в литиевом вторичном элементе, показанном на фиг. 1,а, сцепление между слоями катодная пластина - разделительный слой - анодная пластина обеспечено термическим способом (ламинированием). Поэтому в случае продолжительной перезарядки литиевого элемента, что может иметь место при неправильной эксплуатации элемента пользователем или при неисправности зарядного устройства, напряжение постоянно возрастает, что может привести к сгоранию элемента. Кроме того, способ ламинирования, включающий процесс обеспечения термического сцепления между катодной пластиной и разделительным слоем и между анодной пластиной и разделительным слоем, и процесс напластования первичных элементов друг на друга, довольно сложен. Это приводит к снижению производительности таких элементов.

На фиг. 1, b в аксонометрии показан литиевый вторичный элемент, изготовленный в соответствии с известным способом наматывания. Такой литиевый вторичный элемент изготовляют путем наматывания на центральный сердечник первичного элемента, который имеет трехслойную структуру: катод 4 - разделительный слой 5 - анод 6. Длина первичного элемента выбирается из соображений обеспечения желаемой емкости готового вторичного элемента.

Поскольку литиевый вторичный элемент, полученный по способу наматывания, имеет цилиндрическую форму, он довольно тяжел и имеет сравнительно большие размеры. Кроме того, у таких элементов отходящие от электродов выводы 7 могут присоединяться только в определенных местах, а именно, у начала намотки (в центре) к одному электроду и у конца намотки (на периферии) к другому электроду.

Ввиду вышеописанных недостатков известных литиевых вторичных элементов, целью предлагаемого изобретения стало решение вышеуказанных проблем и создание литиевого вторичного элемента с улучшенными эксплуатационными качествами, в частности, более безопасного с точки зрения возгорания по причине большого тока и избыточного напряжения при зарядке, при этом элемент мог бы иметь различные формы и размеры, а также быть более простым в изготовлении.

Еще одной целью предлагаемого изобретения является создание способа изготовления литиевого вторичного элемента.

Согласно настоящему изобретению в части "устройство", предлагается литиевый вторичный элемент, содержащий разделительный слой, совокупность катодных пластин желаемого размера, которые имеют сцепление с поверхностью одной из сторон разделительного слоя, будучи равномерно распределенными по этой поверхности раздельно друг от друга, совокупность анодных пластин желаемого размера, которые имеют сцепление с поверхностью другой стороны разделительного слоя и расположены в местах, соответствующих местам расположения катодных пластин; при этом разделительный слой с расположенными на нем и сцепленными с ним анодными и катодными пластинами подвергнут многократному перегибанию таким образом, что обеспечено чередующееся расположение анодных пластин и катодных пластин.

Согласно настоящему изобретению в части "способ", предлагается способ изготовления литиевого вторичного элемента, при котором на разделительный слой наносят связующий материал, после чего на одной из поверхностей разделительного слоя равномерно и раздельно друг от друга располагают с обеспечением сцепления совокупность катодных пластин желаемого размера, после чего на другой поверхности разделительного слоя раздельно друг от друга располагают с обеспечением сцепления совокупность анодных пластин желаемого размера, после чего разделительный слой с расположенными на нем и сцепленными с ним анодными пластинами и катодными пластинами многократно перегибают таким образом, чтобы было обеспечено чередующееся расположение анодных пластин и катодных пластин.

Цели и варианты осуществления предлагаемого изобретения, как указанные выше, так и другие, станут более понятными из следующего описания конкретных вариантов предлагаемого изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1, a в аксонометрии показана конструкция литиевого вторичного элемента, изготовленного в соответствии с известным способом ламинирования.

На фиг. 1, b в аксонометрии показана конструкция литиевого вторичного элемента, изготовленного в соответствии с известным способом наматывания.

На фиг. 2 в поперечном разрезе показана структура литиевого вторичного элемента по одному из вариантов предлагаемого изобретения.

На фиг. 3 в поперечном разрезе показана структура подвергнутого многократному перегибанию литиевого вторичного элемента, проиллюстрированного на фиг. 2.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения

Далее со ссылками на фиг. 2 и 3 будет подробно описан литиевый вторичный элемент по одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения (в части "устройство").

Как можно видеть из фиг. 2, литиевый вторичный элемент на стадии полуфабриката, то есть, до многократного перегибания, имеет трехслойную структуру: катодные пластины 8 - разделительный слой 9 - анодные пластины 10. Катодные пластины 8 изготовлены путем нанесения на фольгу из металла, такого как алюминий, катодного активатора и последующей просушки получившегося. Из этой катодно-активированной фольги нарезаны катодные пластины желаемой формы и размеров, которые расположены на одной из поверхностей разделительного слоя 9 с обеспечением сцепления с последним. Анодные пластины 10 изготовлены путем нанесения на фольгу из металла, такого как медь, анодного активатора и последующей просушки получившегося. Из этой анодно-активированной фольги нарезаны анодные пластины желаемой формы и размеров, которые расположены на другой поверхности разделительного слоя 9 с обеспечением сцепления с последним. Катодные пластины 8 и анодные пластины 10 с нанесенными на них соответствующими электродными активаторами подвергнуты термическому оплавлению в целях обеспечения сцепления активаторов с пластинами. Разделительный слой 9, с помощью которого обеспечено изолирование катодных пластин 8 и анодных пластин 10 друг от друга, представляет собой пористую пленку из таких полимерных материалов, как полиэтилен или полипропилен, и может иметь как однослойную, так и многослойную структуру.

Сцепление катодных пластин 8 и анодных пластин 10 с соответствующими поверхностями разделительного слоя 9 обеспечено с помощью связующего материала 11, который выбран из материалов этого рода, не составляющих препятствий для проводимости ионов лития.

Показанный на фиг. 2 элемент 12, имеющий на данной стадии вид пластины с трехслойной структурой: катодные пластины 8 - разделительный слой 9 - анодные пластины 10, подвергнут многократному перегибанию таким образом, что обеспечено чередующееся расположение анодных пластин 10 и катодных пластин 8, как показано на фиг. 3.

Далее со ссылками на фиг. 2 и 3 будет подробно описан способ изготовления литиевого вторичного элемента по одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения (в части "способ").

Как можно видеть из фиг. 2, совокупность катодных пластин 8 желаемой формы и размеров располагают равномерно и раздельно друг от друга на одной из поверхностей предназначенного для изолирования электродов друг от друга разделительного слоя 9 с обеспечением сцепления с последним. На другой поверхности разделительного слоя 9 располагают раздельно друг от друга и в соответствии с расположением катодных пластин 8 совокупность анодных пластин 10 желаемой формы и размеров. Таким образом получают полуфабрикат - элемент 12, имеющий вид пластины с трехслойной структурой: катодные пластины 8 - разделительный слой 9 - анодные пластины 10.

В известном уровне техники сцепление электродных пластин 1 и 3 (катод и анод соответственно) с разделительным слоем 2 (см. фиг. 1,a) обеспечивают термическим способом (ламинированием), в результате чего получают первичный элемент. Затем полученные первичные элементы также способом ламинирования наслаивают друг на друга, получая желаемый вторичный элемент. В противоположность этому, в предлагаемом изобретении сцепление катодных пластин 8 и анодных пластин 10 с разделительным слоем 9 обеспечивают не термическим способом. В соответствии с предлагаемым изобретением, после обеспечения сцепления катодных пластин 8 и анодных пластин 10 с разделительным слоем 9 полученный полуфабрикат - элемент 12, имеющий форму пластины, подвергают многократному перегибанию, параметры которого зависят от планируемого применения и размеров готового элемента, таким образом, чтобы было обеспечено чередующееся расположение анодных пластин 10 и катодных пластин 8, как показано на фиг. 3. Затем к полученному элементу прикрепляют выводы 13, в результате чего получается готовый литиевый вторичный элемент.

Таким образом, настоящим изобретением предлагаются литиевый вторичный элемент и способ его изготовления, при котором имеющие желаемые размеры катодные пластины 8 и анодные пластины 10 располагают на поверхности разделительного слоя 9 с обеспечением сцепления, в результате чего получают имеющий форму пластины полуфабрикат - элемент II, который затем подвергают многократному перегибанию с обеспечением чередующегося расположения анодных пластин 10 и катодных пластин 8. Благодаря этому предлагаемое изобретение позволяет получить литиевый вторичный элемент с улучшенными эксплуатационными качествами, в частности, более безопасный в отношении возгорания от большого тока и избыточного напряжения зарядки, при этом литиевому элементу по предлагаемому изобретению могут придаваться различные формы и размеры при обеспечении желаемой емкости и при упрощении процесса изготовления.

Хотя выше, в целях иллюстрации, были раскрыты только некоторые предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретения, специалистам соответствующего профиля должно быть ясно, что возможны различные модификации, дополнения и замещения без отклонения от сути предлагаемого изобретения и без выхода за пределы притязаний, которые излагаются в нижеследующей формуле изобретения.