BR102017017257A2 - Bateria bipolar - Google Patents

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Okumura Motoyoshi
Kikuchi Takuro
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

bateria bipolar. a presente invenção refere-se a cada uma dentre várias células unitárias (10) que inclui uma chapa de coleta de corrente (40) incluindo uma primeira superfície principal (35) e uma segunda superfície principal (36) que são dispostas em uma direção de empilhamento das várias células unitárias (1). a bateria unitária (41) inclui um separador (44) impregnado com uma solução eletrolítica, a bateria unitária (41) sendo disposta na primeira superfície principal (35), um membro de vedação (42) proporcionado na primeira superfície principal (35), o membro de vedação (42) cercando uma periferia da bateria unitária (41; 41g), e o membro de vedação (42) estando em contato firme com as chapas de coleta de corrente (40) adjacentes ao membro de vedação (42) na direção de empilhamento por uma força de pressionamento a partir da ferramenta de apertar (12).

Description

(54) Título: BATERIA BIPOLAR (51) Int. Cl.: H01M 10/0585; H01M 2/08; H01M 10/04 (30) Prioridade Unionista: 16/08/2016 JP 2016159430 (73) Titular(es): TOYOTA JIDOSHA
KABUSHIKI KAISHA (72) Inventor(es): MOTOYOSHI OKUMURA; TAKURO KIKUCHI (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: BATERIA BIPOLAR. A presente invenção refere-se a cada uma dentre várias células unitárias (10) que inclui uma chapa de coleta de corrente (40) incluindo uma primeira superfície principal (35) e uma segunda superfície principal (36) que são dispostas em uma direção de empilhamento das várias células unitárias (1). A bateria unitária (41) inclui um separador (44) impregnado com uma solução eletrolítica, a bateria unitária (41) sendo disposta na primeira superfície principal (35), um membro de vedação (42) proporcionado na primeira superfície principal (35), o membro de vedação (42) cercando uma periferia da bateria unitária (41; 41G), e o membro de vedação (42) estando em contato firme com as chapas de coleta de corrente (40) adjacentes ao membro de vedação (42) na direção de empilhamento por uma força de pressionamento a partir da ferramenta de apertar (12).
Figure BR102017017257A2_D0001
1/33
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para BATERÍA BIPOLAR.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma bateria bipolar, e particularmente com uma bateria bipolar incluindo várias células unitárias.
2. Descrição da Técnica relacionada [002] Uma bateria bipolar descria na Publicação de Pedido de Patente Japonês No 2011-151016 inclui um corpo empilhado de eletrodo formado por alternadamente empilhar eletrodos bipolares e camadas de eletrólito em vários andares. O eletrodo bipolar inclui coletores de corrente, eletrodos positivos formados em uma das superfícies dos coletores de corrente, e eletrodos negativos nas outras superfícies dos mesmos.
[003] Cada camada de eletrólito é formada em cada separador, e uma parte lacrada em um formato de moldura é formada em uma circunferência externa de cada separador. A camada de eletrólito é formada em uma parte de cada separador, a parte sendo cercada por cada membro de vedação.
[004] O membro de vedação é formado, utilizando um molde ou similar, por encher, verter, ou aplicar uma resina para vedar dentro ou junto ao separador, ou por impregnar o separador com uma resina para vedação. O membro de vedação é formado no separador de uma maneira a se projetar a partir de uma superfície frontal e de uma superfície posterior do separador. Na formação do membro de vedação, uma altura (espessura) do membro de vedação é formada para ser mais espessa do que uma respectiva espessura do eletrodo positivo e do eletrodo negativo.
[005] Após os eletrodos bipolares e separadores serem empulhados, pressão ou calor é aplicado para os mesmos de modo à presPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 8/151
2/33 surizar e deformar ou vedar a quente as partes vedadas para ficarem em contato firme com cada coletor de corrente vedado.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] Na bateria bipolar descrita na JP 2011-151016 A, o membro de vedação em um formato de moldura formado em cada separador impede a solução eletrolítica contida em cada camada de eletrólito de gotejar do separador.
[007] Infelizmente, é difícil completamente impregnar cada separador com a resina em uma direção da espessura do separador, e também difícil impedir vazamento de uma solução eletrolítica.
[008] A presente invenção é uma bateria bipolar capas de promover a supressão de vazamento de uma solução eletrolítica.
[009] Uma bateria bipolar da presente descrição inclui: uma primeira parte de extremidade; uma segunda parte de extremidade; um corpo empilhado e uma ferramenta de aperto. O corpo empilhado inclui: várias células unitárias que são empilhadas entre a primeira parte de extremidade e a segunda parte de extremidade. A ferramenta de aperto pressiona a primeira parte de extremidade e a segunda parte de extremidade de modo que a ferramenta de aperto aperta o corpo empilhado. Cada uma das várias células unitárias inclui uma chapa de coleta de corrente, uma bateria unitária, e um membro de vedação. A chapa de coleta de corrente inclui uma primeira superfície principal e uma segunda superfície principal que são dispostas em uma direção de empilhamento das várias células unitárias. A bateria unitária inclui um separador impregnado com uma solução eletrolítica, a bateria unitária sendo disposto na primeira superfície principal. O membro de vedação é proporcionado na primeira superfície principal. O membro de vedação envolve uma periferia da bateria unitária, e o membro de vedação está em contato firme com as chapas de coleta de corrente adjacentes ao membro de vedação na direção de empilhamento por uma
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3/33 força de pressionamento a partir da ferramenta de aperto.
[0010] De acordo com a bateria bipolar acima, a bateria unitária é cercada pelo membro de vedação. O membro de vedação está em contato firme com as chapas de coleta de corrente adjacentes na direção de empilhamento pela força de pressionamento a partir da ferramenta de apertar. Por consequuência, o membro de vedação suprime solução eletrolítica com a qual o separador da bateria unitária é impregnado de vazar para o exterior.
[0011] A ferramenta de apertar acima pode incluir: uma primeira chapa de pressionamento pressionando a primeira parte de extremidade do corpo empilhado; uma segunda chapa de pressionamento pressionando a segunda superfície de extremidade; e vários membros de conexão conectando a primeira chapa de pressionamento com a segunda chapa de pressionamento. Os vários membros de conexão acima podem ser dispostos de modo que os vários membros de conexão 23 fiquem separados um dos outros, e o corpo empilhado pode ser exposto para o exterior.
[0012] De acordo com a bateria bipolar, uma força de pressionamento é aplicada para cada membro de vedação pela força de pressionamento a partir do primeiro membro de pressionamento e do segundo membro de pressionamento, de modo que o membro de vedação entra em contato firme com as chapas de coleta de corrente. Em adição, os membros de conexão são dispostos com uma distância entre os mesmos, de modo que o corpo empilhado fica exposto para o ar externo, para assim resfriar o corpo empilhado.
[0013] Quando cada chapa de coleta de corrente e cada membro de vedação é visto a partir de uma posição separada da direção de empilhamento, o membro de vedação pode estar localizado em um lado interno da chapa de coleta de corrente, e a chapa de coleta de corrente pode incluir uma parte de dissipação de calor que se projeta
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4/33 para o exterior a partir do membro de vedação, e pode ser exposta ao ar exterior.
[0014] De acordo com a bateria bipolar acima, é possível dissipar mais calor a partir da parte de dissipação de calor da chapa de coleta de corrente.
[0015] A chapa de coleta de corrente acima pode incluir um membro de isolamento elétrico cobrindo uma parte da chapa de coleta de corrente localizado mais para o exterior do que o membro de vedação. [0016] De acordo com a bateria bipolar acima, em posições mais para o exterior do que do membro de vedação, mesmo quando as chapas de coleta de corrente se tornam deformadas de modo que chapas de coleta de corrente adjacentes na direção de empilhamento entram em contato umas com as outras, o membro de isolamento elétrico pode suprimir a ocorrência de curto-circuito.
[0017] A ferramenta de aperto acima pode incluir: uma primeira chapa metálica de pressionamento pressionando a primeira parte de extremidade do corpo empilhado; e uma segunda chapa metálica de pressionamento pressionando a segunda parte de extremidade. A bateria bipolar pode adicionalmente incluir um membro de isolamento de calor disposto em pelo menos uma dentre a primeira chapa de pressionamento e a segunda chapa de pressionamento e entre a segunda chapa de pressionamento e a segunda parte de extremidade.
[0018] De acordo com a bateria bipolar acima, desde que os membros de isolamento de calor são proporcionados entre as chapas de pressionamento e a célula unitária, para desse modo reduzir a variação na temperatura da respectiva célula unitária adjacente às chapas de pressionamento correspondentes devido à temperatura das chapas de pressionamento. As características da bateria tais como propriedade de carga, propriedade de descarga, e capacidade da bateria variam dependendo da temperatura; assim, é possível evitar que as caractePetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 11/151
5/33 rísticas da bateria da bateria unitária adjacente às chapas de pressionamento variem devido às temperaturas das chapas de pressionamento. Através disso, é possível evitar variação nas características da bateria de toda a bateria bipolar.
[0019] O membro de isolamento de calor acima pode ser um material de isolamento elétrico. De acordo com esta bateria bipolar, é possível manter o isolamento elétrico entre as chapas de pressionamento e o corpo empilhado pelos membros de isolamento de calor.
[0020] Quando cada bateria unitária acima é vista a partir da direção de empilhamento, o separador pode cobrir uma parte da primeira superfície principal de cada chapa de coleta de corrente que está localizada entre uma parte de colocação de cada bateria unitária e uma posição de colocação do membro de vedação.
[0021] De acordo com a bateria bipolar acima, a partir da primeira superfície principal da chapa de coleta de corrente, o interior do membro de vedação é coberto pelo separador. Por consequuência, por exemplo, mesmo quando um gás é gerado a partir da bateria unitária e a chapa de coleta de corrente se torna deformada no lado interno do membro de vedação, é possível evitar que as chapas de coleta de corrente adjacentes na direção de empilhamento entrem em contato direto umas com as outras, para assim evitar a ocorrência de curtocircuito.
[0022] O membro de vedação pode incluir uma parte escalonada na qual uma borda circunferencial externa do separador é colocada. Durante o processo de fabricação dos eletrodos positivos ou dos eletrodos negativos, rebarbas parecendo agulhas podem ser formadas nos eletrodos positivos ou nos eletrodos negativos. De acordo com a bateria bipolar acima, é possível evitar que cada separador entre em contato com estas rebarbas parecendo agulhas.
[0023] O corpo empilhado acima pode incluir as primeiras chapas
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6/33 de coleta de corrente e as segundas chapas de coleta de corrente dispostas na direção de empilhamento. Cada uma das baterias unitárias pode ser mantida entre cada primeira chapa de coleta de corrente e cada segunda chapa de coleta de corrente. Cada uma das baterias unitárias pode incluir um eletrodo positivo formado na primeira superfície principal de cada primeira chapa de coleta de corrente, e um eletrodo negativo formato na segunda superfície principal de cada segunda chapa de coleta de corrente. A bateria bipolar pode incluir uma parte rugosa possuindo rebaixos e projeções, os rebaixos e as projeções sendo formados em pelo menos uma dentre uma parte da primeira chapa de coleta de corrente, na qual o eletrodo positivo é formado e uma parte da segunda chapa de coleta de corrente na qual o eletrodo negativo é formado. A chapa coletora de corrente acima pode incluir um eletrodo positivo disposto na primeira superfície principal da chapa de coleta de corrente, um eletrodo negativo disposto na segunda superfície principal da chapa de coleta de corrente, e uma parte rugosa possuindo rebaixos e projeções. A parte rugosa pode ser disposta em pelo menos uma dentre uma parte de cada uma dentre a primeira superfície principal na qual o eletrodo positivo é disposto e uma parte da segunda superfície principal na qual o eletrodo negativo é disposto. [0024] De acordo com a bateria bipolar acima, por exemplo, é possível aumentar uma área de contato pelo menos do eletrodo positivo ou do eletrodo negativo com a chapa de coleta de corrente, e promover redução de resistência elétrica pelo menos do eletrodo positivo ou do eletrodo negativo bem como do contato firme dos mesmos com a chapa de coleta de corrente.
[0025] O corpo empilhado acima pode incluir as primeiras chapas de coleta de corrente e as segundas chapas de coleta de corrente dispostas na direção de empilhamento. Cada uma das baterias unitárias pode ser mantida entre cada primeira chapa de coleta de corrente e
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7/33 cada segunda chapa de coleta de corrente. Cada uma das baterias unitárias pode incluir um eletrodo positivo formado na primeira superfície principal de cada primeira chapa de coleta de corrente, e um eletrodo negativo formato na segunda superfície principal de cada segunda chapa de coleta de corrente. A bateria bipolar pode incluir um filme condutivo elétrico formado entre pelo menos uma dentre a primeira superfície principal e o eletrodo positivo de cada primeira chapa de coleta de corrente, e a segunda superfície principal e eletrodo negativo de cada segunda chapa de coleta de corrente. A chapa de coleta de corrente pode incluir um eletrodo positivo disposto na primeira superfície principal da chapa de coleta de corrente, e um eletrodo negativo disposto na segunda superfície principal da chapa de coleta de corrente, e a bateria unitária pode incluir um filme condutivo elétrico disposto em pelo menos um dentre entre a primeira superfície principal e o eletrodo positivo e entre a segunda superfície principal e o eletrodo negativo.
[0026] De acordo com a bateria bipolar acima, é possível promover a redução da resistência do contato e acentuar o contato firme de pelo menos um dentre os eletrodos positivos e os eletrodos negativos com cada placa de coleta de corrente correspondente. Como o filme elétrico mencionado acima, um filme de carbono é empregado.
[0027] A chapa de coleta de corrente pode incluir um rebaixo localizado entre uma posição de colocação da bateria unitária e o membro de vedação na chapa de coleta de corrente. Uma solução eletrolítica pode ser armazenada no rebaixo. O separador pode estar em contato com a solução eletrolítica no rebaixo.
[0028] De acordo com a bateria bipolar acima, é possível evitar o esgotamento da solução eletrolítica.
[0029] De acordo com a bateria bipolar da presente descrição, é possível evitar vazamento da solução eletrolítica.
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8/33
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0030] Aspectos, vantagens e significado técnico e industrial de concretizações ilustrativas da invenção serão descritos abaixo com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais números iguais denotam elementos iguais, e onde:
[0031] FIG. 1 é uma vista esquematicamente apresentando um veículo no qual uma bateria bipolar de acordo com uma presente concretização 1 é instalada;
[0032] FIG. 2 é uma vista em seção transversal apresentando a bateria bipolar;
[0033] FIG. 3 é uma vista em perspectiva explodida da bateria bipolar;
[0034] FIG. 4 é uma vista em perspectiva apresentando uma célula unitária;
[0035] FIG. 5 é uma vista plana apresentando a célula unitária;
[0036] FIG. 6 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar de acordo com uma concretização 2;
[0037] FIG. 7 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar de acordo com um exemplo comparativo;
[0038] FIG. 8 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar de acordo com uma concretização 3;
[0039] FIG. 9 é uma vista plana apresentando uma célula unitária; [0040] FIG. 10 é uma vista plana apresentando uma variação da célula unitária;
[0041] FIG. 11 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar de acordo com uma concretização 4;
[0042] FIG. 12 é uma vista em seção transversal apresentando uma configuração de uma parte escalonada e uma periferia da mesma;
[0043] FIG. 13 é uma vista plana apresentando um membro de
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9/33 vedação e uma chapa de coleta de corrente;
[0044] FIG. 14 é uma vista plana apresentando o membro de vedação, a chapa de coleta de corrente, e um separador;
[0045] FIG. 15 é uma vista em seção transversal apresentando uma configuração de cada célula unitária e a periferia da mesma; [0046] FIG. 16 é uma vista em seção transversal apresentando uma parte de uma bateria bipolar de acordo com uma concretização 5; [0047] FIG. 17 é uma vista em seção transversal apresentando uma configuração de uma parte de superfície rugosa de cada chapa de coleta de corrente e uma periferia da mesma;
[0048] FIG. 18 é uma vista em seção transversal apresentando uma chapa de coleta de corrente proporcionada sem superfície rugosa;
[0049] FIG. 19 é uma vista em seção transversal apresentando uma parte de uma bateria bipolar de acordo com uma variação da presente concretização 5;
[0050] FIG. 20 é uma vista em seção transversal apresentando uma parte de uma bateria bipolar de acordo com uma presente concretização 6;
[0051] FIG. 21 é uma vista em seção transversal parcial apresentando uma variação da bateria bipolar; e [0052] FIG. 22 é uma vista em perspectiva apresentando a bateria bipolar.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES [0053] Com referência à FIG. 1 a FIG. 22, uma bateria bipolar de acordo com cada concretização será descrita. Na FIG. 1 a FIG. 22, as mesmas ou substancialmente as mesmas configurações serão indicadas com os mesmos números de referência, e a descrição sobreposta das mesmas será omitida. A FIG. 1 é uma vista esquemática esquematicamente apresentando um veículo 2 no qual baterias bipolares 1
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10/33 de acordo com a presente concretização 1 são instaladas. Como apresentado na FIG. 1, o veículo 2 inclui uma unidade de bateria 3.
[0054] A unidade de bateria 3 inclui uma caixa da bateria 4 alojando várias baterias bipolares 1 na mesma, e uma ventoinha fornecendo um ar de resfriamento dentro da caixa da bateria 4.
[0055] A FIG. 2 é uma vista em seção transversal apresentando a bateria bipolar 1, e a FIG. 3 é uma vista em perspectiva explodida da bateria bipolar 1. Como apresentado na FIG. 2, a bateria bipolar 1 inclui um corpo empilhado 11 formado por empilhar várias células unitárias 10 em uma direção de empilhamento D1, e uma ferramenta de apertar 12 para apertar o corpo empilhado 11 na direção de empilhamento D1.
[0056] O corpo empilhado 11 inclui uma superfície de extremidade (uma primeira parte de extremidade) 13 e uma superfície de extremidade (uma segunda parte de extremidade) 14 que são dispostas na direção de empilhamento D1.
[0057] A ferramenta de prender 12 inclui uma chapa metálica de pressionamento (uma primeira chapa de pressionamento) 20 pressionando a superfície de extremidade 13, uma chapa metálica de pressionamento (uma segunda chapa de pressionamento) 21 pressionando a superfície de extremidade 14, e vários membros de conexão 23 conectando a chapa de pressionamento 20 e a chapa de pressionamento
21.
[0058] A chapa de pressionamento 20 é formada com vários furos passantes 24, e a chapa de pressionamento 21 também é formada com vários furos passantes 25.
[0059] Cada membro de conexão 23 inclui um eixo de conexão 26 disposto entre a chapa de pressionamento 20 e a chapa de pressionamento 21, um parafuso de porca 27 conectando uma extremidade do eixo de conexão 26 com a chapa de pressionamento 20, um paraPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 17/151
11/33 fuso de porca 28 conectando a outra extremidade do eixo de conexão 26 com a chapa de pressionamento 21, e os membros de isolamento elétrico 29, 30.
[0060] O membro de isolamento elétrico 29 é formado com um furo passante dentro do qual uma parte do eixo do parafuso de porca 27 é inserida. O membro de isolamento elétrico 29 inclui uma parte cilíndrica 31 em um formato cilíndrico a ser inserida dentro do furo passante 24 e uma parte de flange 32 formada em uma extremidade inferior da parte cilíndrica 31. A parte de flange 32 é disposta em uma superfície debaixo da chapa de pressionamento 20.
[0061] O membro de isolamento elétrico 29 é um membro para eletricamente isolar a chapa de pressionamento 20 do parafuso de porca 27, e a parte de flange 32 eletricamente isola a chapa de pressionamento 20 a partir e uma parte de cabeça do parafuso de porca 27, e a parte cilíndrica 31 eletricamente isola a chapa de pressionamento 20 a partir da parte de eixo do parafuso de porca 27.
[0062] O membro de isolamento elétrico 30 também é configurado para ser o mesmo que o membro de isolamento elétrico 29, e o membro de isolamento elétrico 30 inclui uma parte cilíndrica 33 a ser inserida dentro de um furo passante 25, e uma parte de flange 34 disposta em uma superfície de cima da chapa de pressionamento 21. O membro de isolamento elétrico 30 eletricamente isola a chapa de pressionamento 21 a partir do parafuso de porca 28.
[0063] Uma extremidade do eixo de conexão 26 é formada com uma parte fêmea com roscas para ser aparafusada com a parte de eixo do parafuso de porca 27, e a outra extremidade do eixo de conexão 26 é formada com uma parte fêmea com roscas a ser aparafusada com uma parte do eixo do parafuso de porca 28.
[0064] Os parafusos de porca 27, 28 são aparafusados com o eixo de conexão 26, e os parafusos de porca 27, 28 são então apertados
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12/33 de modo que as chapas de pressionamento 20, 21 pressionam as superfícies de extremidade 13, 14 do corpo empilhado 11.
[0065] As chapas de pressionamento 20, 21 são conectadas com cada eixo de conexão 26 com os membros de isolamento elétrico 29, 30 interpostos entre as mesmas, e os membros de isolamento elétrico 29, 30 eletricamente isolam as chapas de pressionamento 20, 21 a partir dos parafusos de porca 27, 28, respectivamente. Desta maneira, os eixos de conexão 26 estão fora de contato com as chapas de pressionamento 20, 21, de modo que os eixos de conexão 26 ficam eletricamente isolados a partir das chapas de pressionamento 20, 21. A chapa de pressionamento 20 e a chapa de pressionamento 21 são eletricamente conectadas com o corpo empilhado 11, enquanto os eixos de conexão 26 são eletricamente isolados a partir das chapas de pressionamento 20, 21; portanto, curto-circuito entre a chapa de pressionamento 20 e a chapa de pressionamento 21 é evitado. Assim, a chapa de pressionamento 20 e a chapa de pressionamento 21 podem ser utilizadas como terminais de coleta de corrente.
[0066] Aqui, como apresentado na FIG. 3, os eixos de conexão 26 são dispostos de modo a envolver uma periferia do corpo empilhado 11 com uma distância entre os mesmos. Por consequuência, um ar de resfriamento a partir da ventoinha 5 passa através entre os eixos de conexão 26 para alcançar o corpo empilhado 11, assim resfriando o corpo empilhado 11.
[0067] Especificamente, o corpo empilhado 11 é exposto para o ar exterior de modo à diretamente dissipar calor do corpo empilhado 11 para o ar exterior.
[0068] A configuração da ferramenta de aperto 12 não está limitada à configuração mencionada acima. Por exemplo, ao invés dos membros de conexão 23, podem ser empregadas faixas de aperto para apertar as chapas de pressionamento 20, 21, ou membros elásticos
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13/33 tais como molas para impulsionar as chapas de pressionamento 20, 21 de modo que as chapas de pressionamento 20, 21 fiquem mais próximas uma da outra. Os membros de isolamento elétrico 29, 30 podem ser omitidos, e parafusos de porca de resina podem ser utilizados como os parafusos de porca 27, 28.
[0069] Na FIG. 2, a bateria bipolar 1 é formada por empilhar chapas de coleta de corrente 40, cada uma possuindo um eletrodo negativo 45 em uma superfície inferior 36 da mesma e um eletrodo positivo 43 em uma superfície superior 35 da mesma, e um membro de vedação 42 e um separador 44 dispostos em cada chapa de coleta de corrente 40 um por um nesta ordem, e depois disso, apertando o corpo empilhado 11 pela ferramenta de aperto 12. Um assim chamado eletrodo bipolar é formado pelas chapas de coleta de corrente 40, os eletrodos negativos 45 formados nas superfícies inferiores 36 das chapas de coleta de corrente 40, e os eletrodos positivos 43 formados nas superfícies superiores 35 das chapas de coleta de corrente 40. Através do empilhamento da maneira acima, é formada cada célula unitária 10 que inclui: a chapa de coleta de corrente 40 incluindo a superfície superior 35 (primeira superfície principal) e a superfície inferior 36 (segunda superfície principal) que são dispostas na direção de empilhamento D1; a bateria unitária 41 disposta na superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40; e o membro de vedação 42 formado na superfície superior 35 de modo a cercar a periferia da bateria unitária 41. Cada célula unitária 10 adicionalmente inclui os membros de vedação 53, 54 formados nas respectivas superfícies circunferenciais externas dos membros de vedação 42, e filmes de isolamento hidrofóbicos 55, 56 formados nos respectivos lados internos dos membros de vedação 42.
[0070] As chapas de coleta de corrente 40 são fabricadas de chapas metálicas tais como chapas de níquel e chapas de aço folheada
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14/33 com níquel. Uma espessura de cada chapa de coleta de corrente 40 é 50 até 700 μm, por exemplo. Desta maneira, cada chapa de coleta de corrente 40 possui uma espessura predeterminada e assim, mesmo se as várias chapas de coleta de corrente 40 forem dispostas com uma distância entre as mesmas, evita-se que uma borda circunferencial externa de cada chapa de coleta de corrente 40 seja deformada.
[0071] Cada bateria unitária 41 inclui um separador 44 incluindo: uma superfície superior (uma terceira superfície principal) 46 e uma superfície inferior (uma quarta superfície principal) 47 que são dispostas na direção de empilhamento D1; um eletrodo negativo 45 disposto na superfície superior 46; e um eletrodo positivo 43 disposto na superfície inferior 47. Uma bateria unitária 41G de uma célula unitária 10G apresentada na FIG. 2 é mantida entre uma chapa de coleta de corrente 40G e uma chapa de coleta de corrente 40H que são adjacentes uma à outra na direção de empilhamento. O eletrodo positivo 43 da bateria unitária 41G é formado na superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40G, e o eletrodo negativo 45 da chapa de coleta de corrente 40G é formado na superfície inferior 36 da chapa de coleta de corrente 40H. O separador 44 da bateria unitária 41G é disposto entre o eletrodo positivo 43 e o eletrodo negativo 45.
[0072] O eletrodo positivo 43 contém um material ativo do eletrodo positivo com aproximadamente 80 até 99% da massa. O material ativo do eletrodo positivo é hidróxido de níquel (NI(OH)2). O hidróxido de níquel é alterado para oxihidróxido de níquel (NiOOH) por carregamento. Ou seja, o eletrodo positivo 43 contém pelo menos um dentre hidróxido de níquel e oxi-hidróxido de níquel.
[0073] O eletrodo positivo 43 pode conter um material condutivo elétrico e um aglutinante diferente do material ativo do eletrodo positivo. O eletrodo positivo 43 pode conter um material condutivo elétrico com aproximadamente 0,5 até 10% da massa, por exemplo. O materiPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 21/151
15/33 al condutivo elétrico pode ser, por exemplo, óxido de cobalto (CoO), hidróxido de cobalto (Co(OH)2) ou similar. O eletrodo positivo 43 pode conter um aglutinante com aproximadamente 0,5 até 10% da massa, por exemplo. O aglutinante pode ser, por exemplo, carboximetilcelulose (CMC), borracha de estireno-butadieno (SBR). politetrafluoretileno (PTFE), ou similar.
[0074] O eletrodo negativo 45 contém uma liga de absorção de hidrogênio. A liga de absorção de hidrogênio é um material ativo do eletrodo negativo. A liga de absorção de hidrogênio pode ser, por exemplo, uma liga do tipo AB5 ou similar. Um exemplo da liga do tipo AB5 pode incluir LaNi5, MnNi5 (Mn indica a mistura de metais de terras-raras referida como mischmetal (liga de cério, lantâmio e didímio)), por exemplo. O eletrodo negativo 45 pode ser um compacto de uma liga de absorção de hidrogênio, ou um incluindo um material de base no qual uma liga de absorção de hidrogênio é suportada. Um exemplo do material de base pode incluir um metal de perfuração ou similar, por exemplo.
[0075] Um suporte de material ativo pode ser utilizado de modo a formar o eletrodo positivo 43 ou o eletrodo negativo 45. O eletrodo positivo 43 ou o eletrodo negativo 45 podem ser formados por unir o suporte de material ativo com a superfície superior 35 e a superfície inferior 36 de cada chapa de coleta de corrente 40 através de solda, solda por pressão ou similar, e também enchendo o suporte de material ativo com uma pasta de material ativo do eletrodo positivo ou com uma pasta de material ativo do eletrodo negativo, por exemplo. Um exemplo do suporte de material ativo pode incluir um metal de perfuração, uma malha metálica, ou similar, por exemplo.
[0076] O separador 44 é tecido não entrelaçado fabricado de poliolefina, ou similar, por exemplo. O separador 44 é impregnado com uma solução eletrolítica. A solução eletrolítica é uma solução de hidróxido
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16/33 de potássio (KOH), ou similar, por exemplo.
[0077] Observa-se que a bateria bipolar 1 de acordo com a presente concretização é uma bateria aquosa. Uma bateria aquosa é uma bateria contendo uma solução aquosa como a solução eletrolítica, e uma bateria contendo uma solução eletrolítica alcalina como a solução eletrolítica está incluída na bateria aquosa.
[0078] A FIG. 4 é uma vista em perspectiva apresentando cada célula unitária 10. Como apresentado na FIG. 4, o separador 44 é o maior na bateria unitária 41, toda a borda circunferencial externa do separador 44 se projeta para o exterior a partir das bordas circunferenciais externas do eletrodo positivo 43 e do eletrodo negativo 45. [0079] O membro de vedação 42 é formado em um formato de loop que envolve a periferia da bateria unitária 41. O membro de vedação 42 inclui: uma moldura de resina 50 em um formato de loop; uma moldura de resina 51 em um formato de loop disposta no lado interno da moldura de resina 50; e uma gaxeta 52 disposta entre a moldura de resina 50 e a moldura de resina 51.
[0080] A gaxeta 52 é formada por uma resina possuindo alta hermeticidade a longo prazo e excelência em resistência ao calor, resistência química, e isolamento elétrico, e é formada por uma resina de poli(sulfeto de arileno), por um elastômero termoplástico, ou por uma resina contendo uma resina de poli(sulfeto de arileno), ou similar, por exemplo.
[0081] Como apresentado na FIG. 2, cada membro de vedação 42 é firmemente mantido entre as duas chapas de coleta de corrente adjacentes 40 na direção de empilhamento D1 por uma força de pressionamento aplicada pela ferramenta de prender 12 sobre o corpo empilhado 11. Uma altura da gaxeta 52 é reduzida para ser inferior à altura da mesma em um estado natural pela força de retenção aplicada a partir de duas chapas de coleta de corrente adjacentes 40, e cada gaPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 23/151
17/33 xeta 52 está em contato firme com as chapas de coleta de corrente adjacentes 40 na direção de empilhamento D1.
[0082] Desde que cada gaxeta 52 está em contato firme com cada chapa de coleta de corrente correspondente 40, evita-se que a solução eletrolítica de cada bateria unitária 41 vaze para o exterior. A configuração do membro de vedação 42 não está limitada à configuração incluindo as molduras de resina 50, 51 e a gaxeta 52. Por exemplo, a gaxeta 52 pode ser utilizada como o membro de vedação 42, ou um material de vedação pode ser empregado diferente da gaxeta 52.
[0083] Adicionalmente, cada célula unitária 10 inclui os membros de vedação 53, 54 formados nas superfícies circunferenciais externas da moldura de resina 50. Cada moldura de resina 50 é mantida entre as duas chapas de coleta de corrente adjacentes 40G, 40H na direção de empilhamento D1, e o membro de vedação 53 é formado em um formato de loop de uma maneira a preencher um canto formado pela chapa de coleta de corrente 40G em um lado e pela moldura de resina 50. O membro de vedação 54 é formado de uma maneira a preencher um canto formado pela chapa de coleta de corrente 40H no outro lado e pela moldura de resina 50. Esta configuração promove melhora de propriedade de vedação da solução eletrolítica.
[0084] A FIG. 5 é uma vista plana apresentando cada célula unitária 10. Especificamente, esta é uma vista plana da chapa de coleta de corrente 40, do membro de vedação 42, e de outros, como visto a partir de uma posição separada da mesma na direção de empilhamento D1. Nesta FIG. 5, o eletrodo negativo 45 não é ilustrado.
[0085] Como apresentado nesta FIG. 5, cada célula unitária 10 inclui o filme de isolamento hidrofóbico 55 formado na superfície superior 35 de uma maneira a cercar a periferia da bateria unitária 41.
[0086] O filme de isolamento hidrofóbico 55 é formado de um material hidrofóbico, e é formado de um material hidrofóbico preferível, tal
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18/33 como um fluoropolímero ou um material similar, por exemplo. Por exemplo, o filme de isolamento hidrofóbico 55 é formado de um material percebendo que um ângulo de contato da solução eletrolítica no filme de isolamento hidrofóbico 55 se torna 900 ou mais.
[0087] Uma borda circunferencial externa do filme de isolamento hidrofóbico 55 está localizada mais para o exterior do que uma borda circunferencial externa do separador 44, e a borda circunferencial externa do separador 44 está localizada no filme de isolamento hidrofóbico 55.
[0088] Por consequuência, mesmo se a solução eletrolítica tender a gotejar a partir da borda circunferencial externa do separador 44 sobre o filme de isolamento hidrofóbico 55, o filme de isolamento hidrofóbico 55 possuindo uma propriedade hidrofóbica repele a solução eletrolítica. Como resultado, a solução eletrolítica com a qual o separador 44 é impregnado se torna difícil de vazar a partir do separador 44, para, assim, evitar que a solução eletrolítica alcance o membro de vedação 42. Por consequuência, é possível evitar vazamento da solução eletrolítica para o exterior.
[0089] Observa-se que nem sempre é essencial que a borda circunferencial externa do separador 44 esteja em contato com o filme de isolamento hidrofóbico 55, e o filme de isolamento hidrofóbico 55 pode estar localizado fora do separador 44, como visto em uma vista plana. [0090] Cada célula unitária 10, como apresentado na FIG. 2, inclui o filme de isolamento hidrofóbico 56 que é formado na superfície inferior 36 de cada chapa de coleta de corrente 40 de uma maneira a cercar a periferia da bateria unitária 41.
[0091] A bateria bipolar configurada acima 1 é formada por alternadamente empilhar as chapas de coleta de corrente 40, cada uma possuindo o eletrodo negativo 45 formado na superfície inferior 36 da mesma e o eletrodo positivo 43 formado na superfície superior 35 da
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19/33 mesma, e os membros de vedação 42, um por um, na superfície superior da chapa de pressionamento 20, e depois disso apertar o corpo empilhado 11 pela ferramenta de aperto 12. Nesta hora, é necessário dispor cada chapa de coleta de corrente 40 em uma posição predeterminada. Por esta razão, na bateria bipolar 1 de acordo com a presente concretização 1, como apresentado na FIG. 5, um corte 57 é formado na borda circunferencial externa de cada chapa de coleta de corrente 40. Quando as chapas de coleta de corrente 40 são empilhadas, as respectivas chapas de coleta de corrente 40 são empilhadas uma a uma de modo que os cortes 57 sobreponham um ao outro. Os cortes 57 funcionam como uma marca, e, assim, um furo redondo ou um furo retangular pode ser empregado ao invés do corte 57, e vários outros formatos podem ser empregados como um formato do corte. [0092] Como mencionado acima, a bateria bipolar 1 de acordo com a presente concretização 1 inclui as baterias unitárias 41 nas superfícies superiores 35 das respectivas chapas de coleta de corrente 40, e os membros de vedação 42 cercando periferias das respectivas baterias unitárias 41, e cada um dos membros de vedação 42 é mantido entre cada duas chapas de coleta de corrente adjacentes 40 pela força de pressionamento a partir da ferramenta de prender 12, para, desse modo, evitar vazamento da solução eletrolítica.
[0093] Adicionalmente, a ferramenta de prender 12 não fecha o corpo empilhado 11, de modo que superfícies circunferenciais do corpo empilhado 11 são expostas ao ar exterior, e o corpo empilhado 11 pode ser diretamente resfriado pelo ar de resfriamento ou similar. Na presente concretização 2, será descrita uma configuração para proporcionar membros de isolamento de calor entre o corpo empilhado e as chapas de pressionamento de modo a reduzir variação na temperatura das baterias unitárias na posição mais superior e na posição mais inferior, para, desse modo, estabilizar características elétricas da batePetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 26/151
20/33 ria bipolar.
[0094] A FIG. 6 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar 1A de acordo com a concretização 2. Como apresentado na FIG. 6, a bateria bipolar 1A inclui o corpo empilhado 11, um membro de isolamento de calor 70 disposto entre o corpo empilhado 11 e a chapa de pressionamento 20, e um membro de isolamento de calor 71 disposto entre o corpo empilhado 11 e a chapa de pressionamento 21.
[0095] O corpo empilhado 11 inclui: uma célula unitária 10A adjacente à chapa de pressionamento 20; uma célula unitária 10B adjacente à chapa de pressionamento 21; e as células unitárias 10C, 10D, 10E que estão localizadas adjacentes a uma parte média do corpo empilhado 11 na direção de empilhamento D1.
[0096] O membro de isolamento de calor 70 é disposto entre a superfície de extremidade 13 do corpo empilhado 11 e a chapa de pressionamento 20. O membro de isolamento de calor 71 é disposto entre a superfície de extremidade 14 do corpo empilhado 11 e a chapa de pressionamento 21.
[0097] Cada um dos membros de isolamento de calor 70, 71 é fabricado de poliuretano, polietileno, de uma resina fenólica, de um espumado de estireno, de lã de vidro, de fibra de celulose, de lã de rocha, ou similar, e também é fabricado por um material possuindo uma propriedade de isolamento de calor e uma propriedade de isolamento elétrico. Cada um dos membros de isolamento de calor 70, 71 pode ser formado por uma chapa metálica, o membro de isolamento de calor descrito acima e um membro de isolamento de calor possuindo uma propriedade de isolamento elétrica. Neste caso, as chapas metálicas são dispostas no lado das chapas de pressionamento 20, 21 e os membros de isolamento de calor são dispostos no lado do corpo empilhado 11.
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21/33 [0098] O membro de isolamento de calor 70 eletricamente isola a chapa de pressionamento 20 da célula unitária 10A, e o membro de isolamento de calor 71 eletricamente isola a chapa de pressionamento 21 da célula unitária 10B. O corpo empilhado 11 e a ferramenta de prender 12 são eletricamente isolados um do outro pelos membros de isolamento de calor 70, 71. Por consequência, a bateria bipolar 1A não inclui os membros de isolamento elétrico 29, 30 que são proporcionados na bateria bipolar 1 de acordo com a concretização mencionada acima.
[0099] A FIG. 7 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar 1B de acordo com um exemplo comparativo. Na bateria bipolar 1B apresentada na FIG. 7, cada um dos eixos de conexão 26 é formado por um material eletricamente isolante, e a bateria bipolar 1B não é proporcionada com o membro de isolamento de calor 70 e com o membro de isolamento de calor 71. Quando o carregamento e o descarregamento são executados nesta bateria bipolar 1B, cada bateria unitária 41 gera calor, e, assim, a temperatura de cada célula unitária 10 é aumentada.
[00100] Nesta hora, as células unitárias 10D, 10E adjacentes à célula unitária 10C também geram calor; assim, a temperatura da célula unitária 10C é provável de se tornar a mesma temperatura que estas das células unitárias 10D, 10E. Como resultado, as células unitárias 10 localizadas próximas e na parte do meio do corpo empilhado 11 na direção de empilhamento D1 são improváveis de experimentar variação na temperatura entre as mesmas.
[00101] As características da bateria, tais como características de carregamento, características de descarregamento, e capacidade da bateria de cada célula unitária 10 variam dependendo da temperatura; portanto, as células unitárias 10 localizadas próximas da parte do meio do corpo empilhado 11 são mais improváveis de experimentar variaPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 28/151
22/33 ção nas características da bateria.
[00102] Neste meio tempo, as temperaturas das células unitárias 10A, 10B, são mais prováveis de variar pela influência das temperaturas das chapas de pressionamento metálicas 20, 21, e as temperaturas das chapas de pressionamento 20, 21 são mais prováveis de variar pela influência da temperatura ambiente. Como resultado, as células unitárias 10A, 10B são mais prováveis de possuírem variação na temperatura das mesmas, e as células unitárias 10A, 10B também são mais prováveis de possuírem variação nas características elétricas das mesmas. Por consequuência, as características elétricas da bateria bipolar 1B são mais prováveis de variar pela influência do ambiente. [00103] Neste meio tempo, na bateria bipolar 1A de acordo com a concretização 2, como apresentado na FIG. 6, o membro de isolamento de calor 70 é disposto entre a chapa de pressionamento 20 e a célula unitária 10A de modo a reduzir influência sobre a célula unitária 10A a partir da chapa de pressionamento 20 sendo menor. De forma similar, o membro de isolamento de calor 71 é disposto entre a chapa de pressionamento 21 e a célula unitária 10B e modo a reduzir influência sobre a célula unitária 10B a partir da chapa de pressionamento 21 sendo menor.
[00104] Através disto, é possível suprimir variação na performance elétrica das células unitárias 10A, 10B para assim suprimir variação nas características elétricas da bateria bipolar 1B.
[00105] No exemplo acima, o caso no qual ambos os membros de isolamento de calor 70, 71 são proporcionados, foi explicado, mas um dos membros de isolamento de calor 70, 71 pode ser proporcionado. Neste caso, o membro de isolamento elétrico 29 ou o membro de isolamento elétrico 30 é proporcionado. Na presente concretização 3, será descrita uma configuração para o propósito de promover aprimoramento na dissipação de calor do corpo empilhado 11, cada uma das
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23/33 chapas de coleta de corrente 40 sendo formada com uma parte de dissipação de calor se projetando muito a partir do membro de vedação 42, para desse modo promover aprimoramento da dissipação de calor do corpo empilhado 11.
[00106] A FIG. 8 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar 1C de acordo com a concretização 3. Como apresentado na FIG. 8, a borda circunferencial externa de cada chapa de coleta de corrente 40 é formada de modo a se projetar mais para o exterior do que cada membro de vedação 42. De cada chapa de coleta de corrente 40, uma parte se projetando mais para o exterior do que o membro de vedação 42 é prontamente resfriada pelo ar de resfriamento a partir da ventoinha 5, assim suprimindo aumenta na temperatura de cada célula unitária 10.
[00107] A FIG. 9 é uma vista plana apresentando cada célula unitária 10. Especificamente, esta é uma vista plana de cada célula unitária 10, como vista a partir de uma posição separada da mesma na direção de empilhamento D1.
[00108] Como apresentado na FIG. 9, o membro de vedação 42 está localizado em um lado interno da chapa de coleta de corrente 40, e uma parte da chapa de coleta de corrente 40 é formada para se projetar muito para o exterior a partir da borda circunferencial externa do membro de vedação 42.
[00109] O membro de vedação 42 é formado em um formato substancialmente retangular. A borda circunferencial externa do membro de vedação 42 inclui uma superfície lateral 60 e uma superfície lateral 61 que são dispostas em uma direção X, e uma superfície lateral 62 e uma superfície lateral 63 são dispostas em uma direção Y.
[00110] A chapa de coleta de corrente 40 inclui as partes próximas 64, 65 se estendendo ao longo das superfícies laterais 62, 63, as partes de dissipação de calor 66, 67 se projetando muito para o exterior a
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24/33 partir das superfícies laterais 60, 61 e os filmes de isolamento 68, 69 cobrindo as partes de dissipação de calor 66, 67.
[00111] As respectivas distâncias entre as bordas circunferenciais externas das partes de dissipação de calor 66, 67 e as superfícies laterais 60, 61 são maiores do que as respectivas distâncias entre as bordas circunferenciais externas das partes próximas 64, 65 e as superfícies laterais 62, 63, e as respectivas áreas expostas das partes de dissipação de calor 66, 67, são maiores do que as respectivas áreas expostas das partes próximas 64, 65. Por consequência, é possível favoravelmente dissipar calor a partir das partes de dissipação de calor 66, 67.
[00112] Como apresentado na FIG.10, toda a borda circunferencial externa de cada chapa de coleta de corrente 40 pode ser configurada para se projetar a partir do membro de vedação 42.
[00113] Na FIG. 9, os filmes de isolamento 68, 69 são formados de modo a cobrir as superfícies frontais das partes de dissipação de calor 66, 67 de modo que isolamento elétrico mútuo entre as partes de dissipação de calor adjacentes 66, 67 na direção de empilhamento D1 possa ser garantido mesmo quando estas partes de dissipação de calor 66, 67 entram em contato uma com a outra. A formação do filme de isolamento 68 não está limitada ao caso de aplicar o filme de isolamento 68 sobre todas as superfícies das partes de dissipação de calor 66, 67, mas o filme de isolamento 68 pode ser formado na borda circunferencial externa da chapa de coleta de corrente 40 ou nas bordas circunferenciais externas das partes de dissipação de calor 66, 67 nas periferias das mesmas, por exemplo.
[00114] Contanto que os filmes de isolamento 69, 69 sejam formados nas partes da chapa de coleta de corrente 40 onde a chapa de coleta de corrente 40 entra em contato com a outra chapa de coleta de corrente 40 adjacente na direção de empilhamento D1 quando as parPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 31/151
25/33 tes de dissipação de calor 66, 67 são deformadas, é possível garantir o isolamento elétrico entre as chapas de coleta de corrente adjacentes 40.
[00115] O filme de isolamento 68 pode ser formado por vários métodos tal como a aplicação de uma fita de isolamento, calafetagem, aplicação de pulverização térmica, ou revestimento de um material isolante, ou moldagem de resina. Na concretização 4, uma configuração para suprimir curto-circuito entre as chapas de coleta de corrente adjacentes 40 na direção de empilhamento D1 dentro de cada membro de vedação 42 é descrita.
[00116] A FIG.11 é uma vista em seção transversal apresentando uma bateria bipolar 1D de acordo com a concretização 4. Como apresentado na FIG. 11, uma parte escalonada 80 é formada em uma superfície circunferencial interna de cada membro de vedação 42 de modo que a borda circunferencial externa de cada separador 44 é colocada nesta parte escalonada 80.
[00117] A FIG. 12 é uma vista em seção transversal apresentando uma configuração da parte escalonada 80 e da periferia da mesma. Como apresentado na FIG. 12, a moldura de resina 51 inclui: uma parte de moldura 81 se estendendo ao longo de uma superfície circunferencial interna da gaxeta 52; e a parte escalonada 80 formada em uma superfície circunferencial interna da parte de moldura 81.
[00118] A parte escalonada 80 é disposta na superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40, e a borda circunferencial externa do separador 44 é colocada na parte escalonada 80 de modo a impedir o separador 44 de entrar em contato com o eletrodo positivo 43. [00119] Se cada eletrodo positivo 43 for formado pelo suporte de material ativo, rebarbas do tipo agulha podem ser formadas na superfície circunferencial do eletrodo positivo 43 quando o suporte de material ativo for aparado. Se o separador 44 entrar em contato com as rePetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 32/151
26/33 barbas, as rebarbas podem romper através deste separador 44.
[00120] Entretanto, na bateria bipolar 1D, cada separador 44 é colocado em cada parte escalonada correspondente 80, para, por meio disso, evitar que o separador 44 entre em contato com as rebarbas. [00121] A FIG. 13 é uma vista plana apresentando o eletrodo positivo 43, o membro de vedação 42, e a chapa de coleta de corrente 40. Nesta FIG. 13, o eletrodo negativo 45 e o separador 44 não são ilustrados. Na FIG. 13, a parte escalonada 80 é formada em um formato de loop. Aqui, uma parte onde o eletrodo positivo 43 é colocado é uma parte de colocação da bateria unitária 41. Na superfície superior 35 de cada chapa de coleta de corrente 40, uma parte localizada entre a borda circunferencial externa do eletrodo positivo 43 e a borda circunferencial interna do membro de vedação 42 fica exposta.
[00122] A FIG. 14 é uma vista plana apresentando o separador 44, o eletrodo positivo 43, o membro de vedação 42, e a chapa de coleta de corrente 40. Como apresentado nesta FIG. 14, a borda circunferencial externa do separador 44 é colocada na parte escalonada 80, e na superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40, uma parte localizada entre o eletrodo positivo 43 e o membro de vedação 42 é coberta pelo separador 44.
[00123] A FIG. 15 é uma vista em seção transversal apresentado uma configuração da célula unitária 10A e da periferia da mesma. Como apresentado na FIG. 15, a célula unitária 10G é proporcionada no lado da superfície superior da célula unitária 10A.
[00124] Quando a solução eletrolítica da célula unitária 10G é decomposta, um gás pode ser gerado; e na hora da sobrecarga, por exemplo, eletrólise de água contida na solução eletrolítica é causada como uma reação lateral do eletrodo; assim, um gás (hidrogênio) pode ser gerado.
[00125] Desde que o gás (hidrogênio) é impedido de vazar para o
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27/33 exterior pelo membro de vedação 42 da célula unitária 10G, uma pressão interna dentro da célula unitária 10G é aumentada, a chapa de coleta de corrente 40G é deformada para expandir para fora, de modo que a chapa de coleta de corrente 40G e uma chapa de coleta de corrente 40A podem ficar mais próximas uma da outra.
[00126] Especificamente, da chapa de coleta de corrente 40G, uma parte localizada entre um membro de vedação 42G e um eletrodo positivo 43G não é suportada por uma bateria unitária 41A, e assim, esta parte pode ser deformada para expandir para baixo.
[00127] Por outro lado, um separador 44A da célula unitária 10A é disposto de modo a cobrir a superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40A localizada entre um eletrodo positivo 43A e o membro de vedação 42.
[00128] Por consequuência, mesmo se a chapa de coleta de corrente 40G for deformada da maneira acima, o separador 44A evita que a chapa de coleta de corrente 40G e a chapa de coleta de corrente 40A entrem em contato direto uma com a outra, desse modo evitando a ocorrência de curto-circuito entre a chapa de coleta de corrente 40A e a chapa de coleta de corrente 40G.
[00129] Desta maneira, na bateria bipolar 1D de acordo com a presente concretização 4, mesmo se a pressão interna dentro de cada célula unitária 10 se torne aumentada, as chapas de coleta de corrente 40 das células unitárias adjacentes 10 na direção de empilhamento D1 podem ser impedidas de entrar em contato umas com as outras e entrarem em curto-circuito. Na presente concretização 5, será descrita uma configuração que apesar da ocorrência de um fenômeno tal como deformação da chapa de coleta de corrente 40, o qual encoraja a separação do eletrodo positivo 43 e do eletrodo negativo 45 a partir da chapa de coleta de corrente 40, um contato firme do eletrodo positivo 43 e do eletrodo negativo 45 com as chapas de coleta de corrente 40 é
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28/33 garantido.
[00130] A FIG. 16 é uma vista em seção transversal apresentando uma parte de uma bateria bipolar 1E de acordo com a concretização 5. Como apresentado na FIG. 16, uma parte de superfície rugosa 82G é formada na superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40G, e uma parte de superfície rugosa 83G é formada na superfície inferior 36.
[00131] A parte de superfície rugosa 82G é formada com o eletrodo positivo 43G, e a parte de superfície rugosa 83G é formada com um eletrodo negativo 45A.
[00132] A FIG. 17 é uma vista em seção transversal apresentando uma configuração das partes de superfície rugosa 82G, 83G da chapa de coleta de corrente 40G e a periferia da mesma; e a FIG. 18 é uma vista em seção transversal apresentando a chapa de coleta de corrente 40H proporcionada sem partes de superfície rugosa 82G, 83G. [00133] Na FIG. 17 e na FIG. 18, as partes de superfície rugosa 82G, 83G incluem vários rebaixos e projeções, e uma altura H1 de cada projeção da parte de superfície rugosa 82G é mais alta do que a altura H2 de cada projeção da parte de superfície rugosa 83G.
[00134] Desde que a parte de superfície rugosa 82G é proporcionada com vários rebaixos e projeções, uma área de contato entre o eletrodo positivo 43G e uma parte de superfície rugosa 42G é maior do que uma área de contato entre a chapa de coleta de corrente 40H e o eletrodo positivo 43G. De forma similar, uma área de contato entre a parte de superfície rugosa 83G e o eletrodo negativo 45A é maior do que uma área de contato entre a chapa de coleta de corrente 40H e o eletrodo negativo 45A. Como resultado, uma força adesiva entre o eletrodo positivo 43G e a parte de superfície rugosa 42G é maior do que uma força adesiva entre a chapa de coleta de corrente 40H e o eletrodo positivo 43G; e uma força adesiva entre a parte de superfície rugoPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 35/151
29/33 sa 83G e o eletrodo negativo 45A é maior do que uma força adesiva entre a chapa de coleta de corrente 40H e o eletrodo negativo 45A. [00135] Através disto, mesmo se a chapa de coleta de corrente 40G se tornar deformada, ou similar, o eletrodo positivo 43G e o eletrodo negativo 45G podem ser impedidos de ficarem separados da chapa de coleta de corrente 40G. De modo a aprimorar o contato firme entre o eletrodo positivo 43G e a chapa de coleta de corrente 40G e o contato firme entre o eletrodo negativo 45A e a chapa de coleta de corrente 40G, um material do eletrodo positivo e um material do eletrodo negativo podem ser borrifados termicamente ou o material do eletrodo positivo pode ser sinterizado de modo a acentuar o contato firme.
[00136] As projeções da parte de superfície rugosa 82G entram no eletrodo positivo 43, uma distância de coleta de corrente entre o eletrodo positivo 43G e a chapa de coleta de corrente 40G sendo mais curta do que uma distância de coleta de corrente entre a chapa de coleta de corrente 40H e o eletrodo positivo 43G; assim, uma resistência elétrica do eletrodo positivo 43G pode ser reduzida para ficar menor. De forma similar, a resistência elétrica do eletrodo negativo 45A pode ser reduzida para ficar menor pela parte de superfície rugosa 83G. [00137] Aqui, o eletrodo positivo 43G contém hidróxido de níquel como o material ativo do eletrodo positivo. O hidróxido de níquel possui uma condutividade elétrica inferior. Por consequência, se o eletrodo positivo de níquel se tornar mais espesso, uma resistência elétrica na direção da espessura se torna aumentada; por consequência, uma performance desejada da bateria pode não ser obtida.
[00138] Na bateria bipolar de acordo com a concretização 5, a altura H1 de cada projeção da parte de superfície rugosa 82G é mais alta do que a altura H2 de cada projeção da parte de superfície rugosa 83G de modo que o eletrodo positivo 43G parcialmente possui uma espessura mais fina, para desse modo obter redução na resistência
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30/33 elétrica do eletrodo positivo 43G.
[00139] As partes de superfície rugosa mencionadas acima 82G, 83G podem ser formadas através de impressão, tal como gravação em relevo, tratamento físico da superfície tal como jateamento com granalha, tratamento químico de superfície tal como gravação, tratamento de eletrogalvanização tal como revestimento de dispersão, etc., por exemplo.
[00140] Em um exemplo apresentado na FIG. 17, foi descrito o exemplo de proporcionar tanto a parte de superfície rugosa 82G como a parte de superfície rugosa 83G, mas uma dentre a parte de superfície rugosa 82G e a parte de superfície rugosa 83G pode ser ao invés disso proporcionada.
[00141] A FIG. 19 é uma vista em seção transversal apresentando uma parte de uma bateria bipolar 1F de acordo com a presente concretização 5. Como apresentado na FIG. 19, uma camada elétrica condutiva 84 é formada na superfície superior 35 da chapa de coleta de corrente 40G, e o eletrodo positivo 43G é formado nesta camada elétrica condutiva 84. De forma similar, uma camada elétrica condutiva 85 é formada na superfície inferior 36, e o eletrodo negativo 45A é formado nesta camada elétrica condutiva 85.
[00142] As camadas elétricas condutivas 84 são fabricadas de carbono condutivo elétrico, e negro de fumo, CNT (nanotubos de carbono ou um material incluindo nanotubos de carbono e fulereno) ou similar podem ser empregados. As camadas condutivas elétricas 84, 85 são formadas por misturar negro de fumo ou CNT com um aglutinante e água, e pela aplicação disto sobre a superfície da chapa de coleta de corrente 40G através de serigrafia ou similar, por exemplo.
[00143] Uma resistência elétrica do eletrodo positivo 43G é alta, de modo que uma resistência de contato entre o eletrodo positivo 43G e a chapa de coleta de corrente 40G é provável de ser alta. Por outro lado,
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31/33 por formar a camada condutiva elétrica 84 entre o eletrodo positivo 43G e a chapa de coleta de corrente 40G, é possível reduzir a resistência de contato entre o eletrodo positivo 43G e a chapa de coleta de corrente 40G. Em adição, por fazer o eletrodo positivo 40G e a chapa de coleta de corrente 40G aderirem um com o outro via a camada condutiva elétrica 84, é possível promover aprimoramento do contato firme do eletrodo positivo 43.
[00144] De modo similar, pela camada condutiva elétrica 85, é possível reduzir a resistência de contato entre o eletrodo negativo 45A e a chapa de coleta de corrente 40G, enquanto é possível promover aprimoramento do contato firme do eletrodo negativo 45A. Em uma bateria aquosa, tal como uma bateria de níquel-hidrogênio, por exemplo, na hora de carregamento, a eletrólise de água contida na solução eletrolítica é causada como a reação lateral do eletrodo, de modo que a solução eletrolítica pode ser esgotada. Na concretização 6, uma bateria bipolar promovendo supressão de esgotamento da solução eletrolítica será descrita.
[00145] A FIG. 20 é uma vista em seção transversal apresentando uma parte de uma bateria bipolar 1G de acordo com a presente concretização 6. Como apresentado nesta FIG. 20, um rebaixo 90G é formado em uma superfície superior 35G da chapa de coleta de corrente 40G da célula unitária 10G. O rebaixo 90G está localizado entre a posição de colocação da bateria unitária 41G (a parte de contato entre o eletrodo positivo 43A e a superfície superior 35G) e o membro de vedação 42G. Uma solução eletrolítica 91G é armazenada no rebaixo 90G.
[00146] A solução eletrolítica 91G pode ser armazenada no rebaixo 90G em um estado no qual um material de retenção de líquido, tal como uma esponja de polímero de gel, é permeado com a solução eletrolítica 91G, por exemplo.
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32/33 [00147] A borda circunferencial externa de um separador 44G é disposta na parte escalonada 80. O separador 44G inclui uma parte curva 92 que é curvada de uma maneira a se revelar entre o eletrodo positivo 43G e o eletrodo negativo 45G, e então entrar no rebaixo 90G, e depois disso ir em direção à parte escalonada 80. Um vértice da parte curva 92 é encharcado em uma solução eletrolítica 91G.
[00148] Mesmo se a solução eletrolítica com a qual o separador 44G é impregnado for decomposta, a solução eletrolítica 91G no rebaixo 90G é fornecida para o separador 44G, assim suprimindo o esgotamento da solução eletrolítica no separador 44G.
[00149] Por configurar as outras células unitárias 10 da mesma maneira que esta da célula unitária 10G, na bateria bipolar 1G, é possível suprimir a ocorrência de esgotamento da solução eletrolítica.
[00150] A FIG. 21 é uma vista em seção transversal parcial apresentando uma variação da bateria bipolar 1G. Como apresentado na FIG. 21, a borda circunferencial externa do separador 44G pode ser soldada por aquecimento no rebaixo 90G.
[00151] Nas concretizações 1 até 6 mencionadas acima, foi descrito o caso no qual o formato plano de cada célula unitária 10 é um formato retangular, mas o formato de cada célula unitária 10 pode ser formado em um formato circular como com este de uma bateria bipolar 1H da FIG. 22; e vários formatos podem ser empregados.
[00152] Como mencionado acima, as concretizações 1 até 6 foram descritas, mas as configurações descritas nas respectivas concretizações 1 até 6 podem ser combinadas umas com as outras.
[00153] Por exemplo, os membros de isolamento de calor 70, 71 descritos na concretização 2 podem ser combinados para a bateria bipolar 1 da concretização 1. Em adição, a configuração das partes de dissipação de calor 66, 67, e a configuração do filme de isolamento 68 descrito na concretização 3 podem ser combinadas com a configuraPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 39/151
33/33 ção da bateria bipolar 1 ou 1A.
[00154] O formato do separador 44 e a configuração da parte escalonada 80 descrita na concretização 4 podem ser aplicados para a configuração da bateria bipolar 1, 1A, ou 1C.
[00155] A configuração das partes de superfície rugosa 82G, 83G, e a configuração da camada condutiva elétrica 84 descritas na concretização 5 podem ser aplicadas para as configurações das baterias bipolares 1 até 1D.
[00156] A configuração do rebaixo 90G e outras descritas na concretização 6 podem ser aplicadas para as configurações das baterias bipolares 1 até 1E.
[00157] As concretizações descritas acima são meramente exemplos em todos os aspectos e não devem ser consideradas como sendo limitantes. É pretendido que o escopo da presente invenção não seja definido pela descrição apresentada acima, mas pelas reivindicações abaixo e inclui significados equivalentes ao escopo das reivindicações e de todas as modificações dentro do escopo.
[00158] A bateria bipolar descrita na presente descrição pode ser aplicada para um veículo elétrico ou para um veículo com célula de combustível, tal como um veículo híbrido e um veículo elétrico, por exemplo.
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Claims (13)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Bateria bipolar (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 1G; 1H), caracterizada pelo fato de compreender:
    uma primeira parte de extremidade (13); uma segunda parte de extremidade (14); um corpo empilhado (11) incluindo várias células unitárias (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E), as várias células unitárias (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E) empilhadas entre a primeira parte de extremidade (13) e a segunda parte de extremidade (14); e uma ferramenta de aperto (12) pressionando a primeira parte de extremidade (13) e a segunda parte de extremidade (14) de modo que a ferramenta de aperto (12) aperta o corpo empilhado (11), cada uma das várias células unitárias (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E) incluindo uma chapa de coleta de corrente (40; 40G; 40H) incluindo uma primeira superfície principal (35) e uma segunda superfície principal (36) que são dispostas em uma direção de empilhamento das várias células unitárias (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E), uma bateria unitária (41; 41G) incluindo um separador (44) impregnado com uma solução eletrolítica, a bateria unitária (41; 41G) sendo disposta na primeira superfície principal (35), um membro de vedação (42) proporcionado na primeira superfície principal (35), o membro de vedação (42) cercando a periferia da bateria unitária (41; 41G), e o membro de vedação (42) estando em contato firme com as chapas de coleta de corrente (40; 40G; 40H) adjacentes ao membro de vedação (42) na direção de empilhamento por uma força de pressionamento a partir da ferramenta de apertar (12).
  2. 2. Bateria bipolar (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 1G; 1H), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de apertar (12) inclui: uma primeira chapa de pressionar (20) pressionando a
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    2/6 primeira parte de extremidade (13) do corpo empilhado (11);
    uma segunda chapa de pressionar (21) pressionando a segunda parte de extremidade (14); e vários membros de conexão (23) conectando a primeira chapa de pressionar (20) e a segunda chapa de pressionar (21), os vários membros de conexão (23) sendo dispostos de modo que os vários membros de conexão (23) são separados uns dos outros; e o corpo empilhado (11) sendo exposto para o exterior.
  3. 3. Bateria bipolar (1A; 1C) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que quando a chapa de coleta de corrente (40) e o membro de vedação (42) são vistos a partir da direção de empilhamento, o membro de vedação (42) está localizado dentro de uma região da chapa de coleta de corrente (40), e a chapa de coleta de corrente (40) inclui uma parte de dissipação de calor (66, 67) se projetando para o exterior a partir do membro de vedação (42).
  4. 4. Bateria bipolar (1B), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a chapa de coleta de corrente (40) inclui um membro de isolamento elétrico (29, 30) cobrindo uma parte da chapa de coleta de corrente (40) localizada mais exterior do que o membro de vedação (42).
  5. 5. Bateria bipolar (1; 1A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 4, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de apertar (12) inclui uma primeira chapa de pressionar (20) pressionando a primeira parte de extremidade (13) do corpo empilhado (11), uma segunda chapa de pressionar (21) pressionando a segunda parte de extremidade (14), e
    Petição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 42/151
    3/6 um membro de isolamento de calor (70,71) disposto entre pelo menos uma dentre a primeira chapa de pressionando (20) e a primeira parte de extremidade (13), e entre a segunda chapa de pressionamento (21) e a segunda parte de extremidade (14).
  6. 6. Bateria bipolar (1; 1A), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o membro de isolamento de calor (70, 71) é um material de isolamento elétrico.
  7. 7. Bateria bipolar (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 1G; 1H), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 6, caracterizada pelo fato de que quando a bateria unitária (41; 41G) é vista a partir da direção de empilhamento, o separador (44) cobre uma parte da primeira superfície principal (35) que está localizada entre uma parte de colocação de cada bateria unitária (41; 41G) e uma posição de colocação do membro de vedação (42).
  8. 8. Bateria bipolar (1D), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 7, caracterizada pelo fato de que o membro de vedação (42) inclui uma parte escalonada na qual uma borda circunferencial externa do separador (44) é colocada.
  9. 9. Bateria bipolar (1E), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 8, caracterizada pelo fato de que o corpo empilhado (11) inclui as primeiras chapas de coleta de corrente e as segundas chapas de coleta de corrente dispostas na direção de empilhamento, cada uma das baterias unitárias (41; 41G) é mantida entre cada uma das primeiras chapas de coleta de corrente e cada uma das segundas chapas de coleta de corrente, cada uma das baterias unitárias (41; 41G) inclui um eletroPetição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 43/151
    4/6 do positivo (43A, 43G) disposto na primeira superfície principal (35) de cada uma das primeiras chapas de coleta de corrente, e um eletrodo negativo (45A, 45G) disposto na segunda superfície principal de cada uma das segundas chapas de coleta de corrente, e cada uma das baterias unitárias (41; 41G) inclui uma parte rugosa (82G, 83G) possuindo rebaixos e projeções, a parte rugosa (82G, 83G) sendo disposta em pelo menos uma dentre uma parte de cada uma das primeiras chapas de coleta de corrente na qual o eletrodo positivo (43A, 43G) é disposto e uma parte de cada uma das segundas chapas de coleta de corrente na qual o eletrodo negativo (45A, 45G) é disposto.
  10. 10. Bateria bipolar (1E), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 8, caracterizada pelo fato de que a chapa de coleta de corrente (40G) inclui um eletrodo positivo (43A, 43G) disposto na primeira superfície principal (35) da chapa de coleta de corrente (40G), um eletrodo negativo (45A, 45G) disposto na segunda superfície principal (36) da chapa de coleta de corrente (40G), e uma parte rugosa (82G, 83G) possuindo rebaixos e projeções, a parte rugosa (82G, 83G) sendo disposta em pelo menos uma dentre uma parte de cada uma da primeira superfície principal (35) na qual o eletrodo positivo (43A, 43G) é disposto e uma parte da segunda superfície principal (36) na qual o eletrodo negativo (45A, 45G) é disposto.
  11. 11. Bateria bipolar (1F), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 8, caracterizada pelo fato de que o corpo empilhado (11) inclui as primeiras chapas de coleta de corrente e as segundas chapas de coleta de corrente dispostas na direção de empilhamento, cada uma das baterias unitárias (41; 41G) é mantida entre cada uma dentre as primeiras chapas de coleta de corrente e cada
    Petição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 44/151
    5/6 uma dentre as segundas chapas de coleta de corrente, cada uma das baterias unitárias (41; 41G) inclui um eletrodo positivo (43G) disposto na primeira superfície principal (35) de cada uma das primeiras chapas de coleta de corrente, e um eletrodo negativo (45A) disposto na segunda superfície principal (36) de cada uma das segundas chapas de coleta de corrente, e cada uma das baterias unitárias incluindo cada um dos filmes condutivos elétricos (84, 85) dispostos em pelo menos uma dentre a primeira superfície principal (35) e o eletrodo positivo (43G) de cada uma das primeiras chapas de coleta de corrente e entre a segunda superfície principal (36) e o eletrodo negativo (45A) de cada uma das segundas chapas de coleta de corrente.
  12. 12. Bateria bipolar (1F), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 8, caracterizada pelo fato de que a chapa de coleta de corrente (40G) inclui um eletrodo positivo (43A) disposto na primeira superfície principal (35) da chapa de coleta de corrente (40G), e um eletrodo negativo (45A) disposto na segunda superfície principal da chapa de coleta de corrente (40G), e a bateria unitária (41; 41G) incluindo um filme condutivo elétrico (84, 85) disposto em pelo menos uma entre a primeira superfície principal (35) e o eletrodo positivo (43A) e entre a segunda superfície principal (36) e o eletrodo negativo (45A).
  13. 13. Bateria bipolar (1G), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 12, caracterizada pelo fato de que as chapas de coleta de corrente (40G) incluem um rebaixo (90; 90G), o rebaixo (90; 90G) está localizado entre uma posição de colocação da bateria unitária (41; 41G) e o membro de vedação (42) na chapa de coleta de corrente (40G),
    Petição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 45/151
    6/6 uma solução eletrolítica é armazenada no rebaixo (90;
    90G), e o separador (44) está em contato com a solução eletrolítica no rebaixo (90; 90G).
    Petição 870170057741, de 11/08/2017, pág. 46/151
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