BRPI0819282B1

BRPI0819282B1 - pacote de bateria secundária

Info

Publication number: BRPI0819282B1
Application number: BRPI0819282A
Authority: BR
Inventors: Kim Chunyeon; Lee Jeongsuk; Ho Ha Joung; Ahn Keunpyo; Wakebe Masayuki; Park Young-Sun
Original assignee: Lg Chemical Ltd
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2019-08-13
Also published as: EP2212940A2; EP2212940A4; CN101874318A; US9017842B2; JP2011504645A; WO2009066953A3; EP2212940B1; CN101874318B; CN102820438A; US20110070466A1; JP5329558B2; WO2009066953A2; CN102820438B; BRPI0819282A2

Abstract

pacote de bateria secundária fornecendo excelente produtividade e estabilidade estrutural é descrito aqui um pacote de bateria secundária incluindo uma célula de bateria tendo um conjunto de eletrodos montado em um invólucro de bateria junto com um eletrólito, o invólucro de bateria tendo um topo aberto vedado por uma tampa de topo, um módulo de circuito de proteção tendo um circuito de proteção para controlar a sobrecarga, descarga excessiva, e corrente excessiva da célula de bateria, um elemento de montagem isolante construído em uma estrutura na qual o módulo de circuito de proteção é carregado em um topo do elemento de montagem isolante, o elemento de montagem isolante sendo montado na tampa de topo da célula de bateria, e uma tampa isolante acoplada a uma extremidade superior da célula de bateria para cobrir o elemento de montagem isolante em um estado no qual o módulo de circuito de proteção é carregado no elemento de montagem isolante, em que a tampa de topo é fornecida com um par de terminais de eletrodo do tipo protuberante (um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante) conectados a um catodo e um anodo do conjunto de eletrodo, respectivamente, o elemento de montagem isolante é fornecido com furos diretos que correspondem aos terminais de eletrodo do tipo protuberante, o módulo de circuito de proteção é fornecido com furos diretos que correspondem com os terminais de eletrodo do tipo protuberante, e o acoplamento do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção na célula de bateria é obtido inserindo sucessivamente de modo fixo os terminais de eletrodo do tipo protuberante através dos furos diretos do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção.

Description

“PACOTE DE BATERIA SECUNDÁRIA”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um pacote de bateria secundária fornecendo excelente produtividade e estabilidade estrutural, e mais particularmente, a um pacote de bateria secundária incluindo uma célula de bateria, um módulo de circuito de proteção, um elemento de montagem isolante no qual o módulo de circuito de proteção é carregado, e uma tampa isolante, em que uma tampa de topo da célula de bateria é fornecida com um par de terminais de eletrodo do tipo protuberante conectados a um catodo e um anodo de um conjunto de eletrodos, respectivamente, o elemento de montagem isolante é fornecido com furos dire10 tos que correspondem aos terminais de eletrodos do tipo protuberante, o módulo de circuito de proteção é fornecido com furos diretos correspondendo aos terminais de eletrodos do tipo protuberante, e o acoplamento do elemento de montagem isolante e do módulo de circuito de proteção na célula de bateria é obtido inserindo sucessivamente de modo fixo os terminais de eletrodos do tipo protuberante através dos furos diretos do elemento de monta15 gem e do módulo de circuito de proteção.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Como dispositivos móveis foram cada vez mais desenvolvidos, e a demanda por tais dispositivos móveis aumentou, a demanda por baterias secundárias também aumentou rapidamente. Entre elas está uma bateria secundária de lítio que tem alta densidade de 20 energia e voltagem de operação e excelente preservação e características de vida útil, que tem sido amplamente usada como uma fonte de energia para vários produtos bem como para os dispositivos móveis.

Baseado em suas estruturas externa e interna, as baterias secundárias são em geral classificadas em uma bateria cilíndrica, uma bateria prismática, e uma bateria em formato 25 de bolsa. Especialmente, a bateria prismática e a bateria em formato de bolsa, que podem ser empilhadas com alta integração e ter uma relação de largura com comprimento pequena, têm atraído considerável atenção.

Também, as baterias secundárias têm atraído atenção como uma fonte de energia para veículos elétricos e veículos elétricos híbridos, que foram desenvolvidos para solucio30 nar problemas, tal como poluição do ar, causados pelos veículos a gasolina e a diesel que usam combustível fóssil. Como resultado, tipos de aplicações usando as baterias secundárias estão sendo diversificados devido às vantagens das baterias secundárias, e mais adiante se espera que as baterias secundárias sejam aplicadas a mais aplicações e produtos que agora.

No entanto, vários materiais combustíveis estão contidos na bateria secundária de lítio. Como resultado, existe uma possibilidade de perigo em que a bateria secundária de lítio será aquecida ou explodirá devido a sobrecarga, excesso de corrente, ou quaisquer

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 8/35 outros impactos físicos externos. Em outras palavras, a bateria secundária de lítio tem baixa segurança. Consequentemente, um módulo de circuito de proteção (PCM) para controlar efetivamente a anormalidade da bateria secundária de lítio, tal como sobrecarga, é montado na bateria secundária de lítio, enquanto o PCM é conectado a uma célula de bateria da ba5 teria secundária de lítio.

O PCM inclui um transistor de efeito de campo (FET), que serve como um elemento de comutação para controlar a condução de corrente elétrica, um detector de voltagem e elementos passivos tais como um resistor e um capacitor. O PCM interrompe a sobrecarga, o excesso de descarga, excesso de corrente, curtos circuitos, e voltagem reversa da célula 10 de bateria para impedir a explosão ou o superaquecimento da célula de bateria, o vazamento de líquido da célula de bateria, e a degradação das características de carga e descarga da célula de bateria, e suprimir a redução da eficiência elétrica da célula de bateria e o comportamento físico-químico anormal da célula de bateria, desse modo eliminando fatores perigosos da célula de bateria e aumentando a vida útil da célula de bateria.

Em geral, o PCM está eletricamente conectado à célula de bateria por meio de placas de níquel condutoras por solda ou solda forte. Isto é, as placas de níquel são conectadas em fios de conexão do PCM por solda ou solda forte, e então as placas de níquel são conectadas a terminais de eletrodos correspondentes da célula de bateria por solda ou solda forte. Desta maneira, o PCM é conectado na célula de bateria para fabricar um pacote de 20 bateria.

Neste caso, um grande número de processo de solda ou solda forte é exigido para construir o pacote de bateria, e os processos de solda ou solda forte devem ser realizados com alta precisão devido à pequena estrutura da bateria secundária. Como resultado, uma possibilidade de defeito é grande. Além do mais, os processos de solda ou solda forte são 25 adicionados durante o processo de fabricação de um produto, o que aumenta os custos de fabricação.

Também, é exigido que elementos de segurança, incluindo o PCM, sejam mantidos em conexão elétrica com os terminais de eletrodos da célula de bateria e, ao mesmo tempo, sejam eletricamente isolados das outras partes da célula de bateria. Consequentemente, 30 são exigidos vários elementos de montagem isolantes para obter tal conexão, com o resultado que o processo de montagem de célula de bateria é complicado. Por outro lado, um adesivo pode ser aplicado entre os elementos de segurança e os elementos de montagem isolantes para obter o acoplamento entre os elementos de segurança e os elementos de montagem isolantes. No entanto, este método de acoplamento enfraquece a resistência da 35 célula de bateria. Consequentemente, um curto circuito elétrico pode ocorrer na célula de bateria devido ao enfraquecimento da resistência de acoplamento, quando impactos externos são aplicados na célula de bateria com o resultado que a célula de bateria pode pegar

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 9/35 fogo ou explodir. Em outras palavras, problemas relacionados a segurança podem ocorrer.

Portanto, foi feita ativamente pesquisa em várias tecnologias para montar facilmente os elementos de montagem isolantes e os elementos de segurança carregados no topo da célula de bateria e, ao mesmo tempo, aumentar a resistência mecânica do pacote de 5 bateria.

Em conexão com esta matéria, por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente Coreano N°. 2006-0060801 descreve uma bateria secundária que inclui um grupo de eletrodos que consiste em um separador, uma placa de catodo e uma placa de anodo dispostas em lados opostos do separador, um invólucro no qual o grupo de eletrodos é montado, uma 10 montagem de tampa acoplada ao invólucro para vedar o invólucro, a montagem de tampa tendo terminais externos eletricamente conectados ao grupo de eletrodos, gaxetas dispostas nos furos diretos do terminal externo correspondente formados na montagem de tampa tal que as gaxetas são dispostas entre os terminais externos correspondentes e os furos diretos correspondentes, e os elementos de acoplamento encaixados nos terminais externos tal que 15 os elementos de acoplamento são acoplados nos terminais externos correspondentes em contato justo com as gaxetas.

No entanto, não é possível que os dois terminais, formados na montagem de tampa e eletricamente conectados ao grupo de eletrodos, acoplem de modo fixo os elementos de segurança, incluindo os módulos de circuito de proteção, carregados no topo da célula de 20 bateria, com o resultado de que é difícil aumentar a resistência mecânica do topo da célula de bateria.

Também, a Publicação de Pedido de Patente Coreana N°. 2004-0054232 descreve uma bateria secundária incluindo um conjunto de eletrodo que consiste em uma placa de catodo, uma placa de anodo, e um separador disposto entre a placa de catodo e a placa de 25 anodo, um recipiente no qual o conjunto de eletrodo é recebido junto do um eletrólito, o recipiente sendo feito de um material de metal condutor, o recipiente sendo provido no fundo do mesmo com pelo menos uma protuberante de fixação, uma placa de tampa acoplada em uma abertura formada no recipiente, a placa de tampa sendo provida em um lado da parte superior da mesma com pelo menos uma ranhura, uma montagem de tampa inserida atra30 vés da placa de tampa tal que a montagem de tampa é isolada da placa de tampa por uma gaxeta, a montagem de tampa tendo um terminal de eletrodos conectado a qualquer uma das abas retiradas das placas de catodo e anodo, e uma placa de chumbo acoplada na ranhura da placa de tampa, que é obtida inserindo a placa de chumbo dentro da ranhura e pressionando a placa de chumbo, a placa de chumbo sendo conectada a um dispositivo de 35 segurança.

A placa de chumbo, acoplada na placa de tampa por pressão, serve para fixar firmemente o dispositivo de segurança localizado no topo da célula de bateria, desse modo

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 10/35 aumentando um pouco a resistência mecânica de um pacote de bateria. No entanto, um módulo de circuito de proteção é ainda acoplado aos terminais de eletrodo da célula de bateria por solda ou solda forte, com o resultado que um processo de montagem de pacote de bateria é complicado.

Consequentemente, existe grande necessidade de uma tecnologia que seja capaz de reduzir o número de elementos montados no topo da célula de bateria para simplificar o processo de montagem e obter uma conexão entre o módulo de circuito de proteção e os elementos de montagem isolantes em uma maneira sem solda enquanto garante de modo estável a resistência de acoplamento entre eles.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Portanto, a presente invenção foi feita para solucionar os problemas acima e outros problemas técnicos que ainda têm que ser resolvidos.

Como resultado de uma variedade de estudos e experimentos extensivos e intensivos para solucionar os problemas como descritos acima, os inventores da presente aplicação desenvolveram um pacote de bateria secundária no qual uma tampa de topo de uma célula de bateria e um módulo de circuito de proteção e um elemento de montagem isolante montado na extremidade superior da célula de bateria são acoplados um no outro através de uma estrutura de acoplamento específica, e verificou-se que é possível simplificar enormemente um processo para montar o pacote de bateria secundária com a construção estabelecida acima, e o pacote de bateria secundária exibe estabilidade estrutural excelente em virtude de resistência de acoplamento aumentada.

Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um pacote de bateria secundária no qual uma célula de bateria, um módulo de circuito de proteção e um elemento de montagem isolante montados no topo da célula de bateria são acoplados um no outro através de uma estrutura de acoplamento específica.

De acordo com um aspecto da presente invenção, os objetivos acima e outros podem ser alcançados pela provisão de um pacote de bateria secundária incluindo uma célula de bateria tendo um conjunto de eletrodos montado em um invólucro de bateria junto com um eletrólito, o invólucro de bateria tendo um topo aberto vedado por uma tampa de topo, um módulo de circuito de proteção tendo um circuito de proteção para controlar a sobrecarga, descarga excessiva, e corrente excessiva da célula de bateria, um elemento de montagem isolante construído em uma estrutura na qual o módulo de circuito de proteção é carregado em um topo do elemento de montagem isolante, o elemento de montagem isolante sendo montado na tampa de topo da célula de bateria, e uma tampa isolante acoplada a uma extremidade superior da célula de bateria para cobrir o elemento de montagem isolante em um estado no qual o módulo de circuito de proteção é carregado no elemento de montagem isolante, em que a tampa de topo é fornecida com um par de terminais de eletrodo do

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 11/35 tipo protuberante (um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante) conectados a um catodo e um anodo do conjunto de eletrodo, respectivamente, o elemento de montagem isolante é fornecido com furos diretos que correspondem aos terminais de eletrodo do tipo protuberante, o módulo de circuito de proteção é fornecido com furos diretos que correspondem com os terminais de eletrodo do tipo protuberante, e o acoplamento do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção na célula de bateria é obtido inserindo sucessivamente de modo fixo os terminais de eletrodo do tipo protuberante através dos furos diretos do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção.

Isto é, o pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção é constituído pela célula de bateria, o módulo de circuito de proteção, o elemento de montagem isolante, e a tampa isolante, e o acoplamento do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção na célula de bateria é obtido inserindo sucessivamente de modo fixo os terminais de eletrodo do tipo protuberante através dos furos diretos correspondentes do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção. Consequentemente, a montagem do pacote de bateria secundária é obtida em uma maneira de acoplamento simples.

Também, no pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção, o elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção são configurados em uma estrutura na qual o acoplamento mecânico entre o elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção é facilmente obtido. Consequentemente, o processo de fabricação é simplificado e é fornecida uma estrutura de acoplamento bastante estável contra impacto ou vibração externa, quando comparado com o pacote de bateria secundária em uma estrutura que exige processos de solda ou solda forte.

Os terminais de eletrodo do tipo protuberante podem ser fixamente inseridos através de furos diretos do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção de várias maneiras. A inserção fixa dos terminais de eletrodo do tipo protuberante através dos furos diretos do elemento de montagem isolantes e o módulo de circuito de proteção, não é particularmente restringida na medida em que a resistência de acoplamento entre os terminais de eletrodo do tipo protuberante e os furos diretos correspondentes do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção é aumentada, e a conexão elétrica entre os terminais de eletrodo e o módulo de circuito de proteção é obtida.

Em um exemplo, os terminais de eletrodo do tipo protuberante podem ser configurados em uma estrutura de rebite condutora. Neste caso, as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante da estrutura de rebite se projetam do topo do módulo de circuito de proteção por um comprimento predeterminado, e as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante são pressionados para serem fixados no módulo de circuito de

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 12/35 proteção. Especificamente o acoplamento do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção para a célula de bateria e a conexão elétrica entre o módulo de circuito de proteção e os terminais de eletrodo são substancialmente obtidos por uma série de processos simples incluindo formar um par de rebites condutores na tampa e topo tal que os 5 rebites condutores são conectados ao catodo e ao anodo do conjunto de eletrodo, respectivamente inserir sucessivamente os rebites através de furos diretos correspondentes do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção, e pressionar extremidades dos terminais de eletrodo se projetando do topo do módulo de circuito de proteção. O pressionamento das extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante ainda aumenta 10 a resistência do acoplamento do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção na célula de bateria.

Em outro exemplo, os terminais de eletrodo do tipo protuberante podem ser configurados em uma estrutura em que, quando os terminais de eletrodo do tipo protuberante são inseridos através dos furos diretos correspondentes do elemento de montagem isolante 15 e o módulo de circuito de proteção, as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo de protuberante se projetam do topo do módulo de circuito de proteção por um comprimento predeterminado, e então as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante são fixadas no módulo de circuito de proteção em uma maneira de acoplamento mecânico. O acoplamento mecânico entre os terminais de eletrodo do tipo protuberante e o módulo de 20 circuito de proteção não é particularmente restringido. Em um exemplo, o acoplamento entre os terminais de eletrodo do tipo protuberante e o módulo de circuito de proteção pode ser obtido pelo engate roscado baseado em estruturas de rosca fêmea e rosca macho.

Em adição ao fato de que os terminais de eletrodo do tipo protuberante acoplam fixamente o módulo de circuito de proteção e o elemento de montagem isolante na extremi25 dade superior da célula de bateria, por outro lado, os terminais de eletrodo do tipo protuberante podem ser configurados em uma estrutura para permitir que a célula de bateria seja facilmente fabricada e simplificar a estrutura da célula de bateria.

Por exemplo, pelo menos um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante pode ser configurado em uma estrutura oca incluindo um canal direto se comunicando com o inte30 rior do invólucro de bateria. O canal direto pode ser usado como um orifício de injeção de eletrólito, através do qual um eletrólito é injetado, depois que o conjunto de eletrodo é montado no invólucro de bateria, durante a fabricação da célula de bateria. Isto é, pelo menos um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante pode ser usado como o orifício de injeção de eletrólito, e, portanto não existe necessidade de formar um orifício de injeção de eletrólito 35 adicional na tampa de topo diferente de células de bateria convencionais. Consequentemente, o canal direto pode ser vedado, por exemplo, por uma esfera de metal sendo usada como o orifício de injeção de eletrólito.

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Os terminais de eletrodo do tipo protuberante podem ser formados em vários formatos. Por exemplo, na estrutura na qual as extremidades dos terminais de eletrodo são pressionadas para serem fixadas no módulo de circuito de proteção, como previamente descrito, cada um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante pode ter uma ranhura rebaixada a partir da extremidade superior do mesmo para permitir que o terminal de eletrodo do tipo protuberante correspondente seja facilmente pressionado.

Também, na estrutura em que as extremidades dos terminais de eletrodo são fixadas no módulo de circuito de proteção na maneira de acoplamento mecânico, por exemplo, cada um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante pode ser fornecido na extremidade do mesmo com uma parte de rosca. Neste caso, a extremidade de cada um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante pode ser engatada de modo roscado em uma porca, em um estado em que as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante se projetam do topo do módulo de circuito de proteção desse modo obtendo o acoplamento mecânico entre os terminais de eletrodo do tipo protuberante e o módulo de circuito de proteção.

Os terminais de eletrodo do tipo protuberante são aplicados de modo variáveis independentes do tipo e formato externo das células de bateria. Para uma célula de bateria prismática, por exemplo, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser conectado ao catodo da célula de bateria enquanto é eletricamente conectado na tampa de topo, e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser conectado ao anodo da célula de bateria enquanto é eletricamente isolado da tampa de topo. Consequentemente, é possível que o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante serva como um terminal de catodo e para o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante servir como um terminal de anodo.

Na estrutura descrita acima, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser integralmente formado com a tampa de topo. Isto é, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser formado simultaneamente quando se pressiona a tampa de topo. É claro, no entanto que, o terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser preparado separadamente, e então o terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser acoplado na tampa de topo. Por exemplo, o terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser acoplado na tampa de topo por solda. Em consideração à produtividade, no entanto, é mais preferível formar o terminal de eletrodo do tipo protuberante usando o método anterior, isto é, para formar o terminal de eletrodo do tipo protuberante simultaneamente quando se pressiona a tampa de topo.

Em outro exemplo, a tampa de topo pode ser fornecida com um furo direto, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante podem incluir um corpo principal em formato de placa, uma extensão superior se estendendo para cima a partir do corpo principal tal que a extensão superior é perpendicular

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 14/35 ao corpo principal, e uma extensão inferior se estendendo descendente a partir do corpo principal tal que a extensão inferior é perpendicular a partir do corpo principal, a extensão inferior sendo configurada para ser inserida através do furo direto da tampa de topo, e, cada terminal de eletrodo do tipo protuberante pode ser acoplado na tampa de topo pressionando 5 a extremidade da extensão inferior em um estado em que a extensão inferior de cada terminal de eletrodo do tipo protuberante é inserida através do furo direto da tampa de topo.

Na estrutura de acoplamento entre a tampa de topo e os terminais de eletrodo do tipo protuberante como descrita acima, é possível que os terminais de eletrodo sejam acoplados de modo mais fácil e estável na tampa de topo. Também, a extensão superior e a 10 extensão inferior de cada terminal de eletrodo do tipo protuberante mantêm de modo mais firme e estável o acoplamento do módulo de circuito de proteção e o elemento de montagem isolante na célula de bateria.

Por outro lado, em uma estrutura na qual o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante serve como o anodo, por exemplo, uma gaxeta eletricamente isolante pode ser 15 montada em uma interface entre no segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante e o furo direto da tampa de topo para obter o isolamento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante e a tampa de topo servindo como o catodo.

A extensão superior e/ou a extensão inferior pode ser configurada em uma estrutura para ser facilmente pressionada. Por exemplo, a extensão superior e/ou a extensão infe20 rior pode ter uma ranhura rebaixada a partir da extremidade da mesma para permitir que a extensão superior e/ou extensão inferior seja facilmente pressionada.

O formato dos terminais de eletrodo do tipo protuberante não é particularmente restringido na medida em que os terminais de eletrodo do tipo protuberante são facilmente inseridos através dos furos diretos correspondentes do módulo de circuito de proteção e o ele25 mento de montagem isolante. Por exemplo, os terminais de eletrodo do tipo protuberante podem ser formados no formato plano de um círculo, uma elipse, ou um retângulo.

Também, o material para os terminais de eletrodo do tipo protuberante não é particularmente restringido na medida em que os terminais de eletrodo do tipo protuberância são feitos de um material altamente condutor. De preferência, os terminais de eletrodo do tipo 30 protuberância são feitos de aço revestido com cobre (Cu), níquel (Ni), e/ou cromo (Cr), aço inoxidável, alumínio (Al), uma liga de Al, uma liga de Cu, ou uma liga de Cr. Quando os terminais de eletrodo do tipo protuberante são formados integralmente com a tampa de topo, é natural que os terminais de eletrodo do tipo protuberante sejam feitos do mesmo material que a tampa de topo.

No pacote de bateria secundária com a construção estabelecida acima, a tampa isolante pode ser fixada no elemento de montagem, isolante em várias maneiras, de preferência em várias maneiras de acoplamento, vários exemplos do qual serão descritos abaixo.

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Em uma primeira modalidade, o elemento de montagem isolante é fornecido no topo do mesmo com pelo menos um elemento de acoplamento se projetando para cima, a tampa isolante é fornecida com um furo de acoplamento que corresponde com o elemento de acoplamento, e, no momento de montar a tampa isolante no elemento de montagem iso5 lante carregado na célula de bateria, o elemento de acoplamento do elemento de montagem isolante é inserido através do furo de acoplamento da tampa isolante, e então uma extremidade do elemento de acoplamento se projetando do furo de acoplamento é deformada, desse modo obtendo o acoplamento da tampa isolante com o elemento de montagem isolante.

Nesta estrutura, o acoplamento da tampa isolante com o elemento de montagem isolante é obtido inserindo o elemento de acoplamento do elemento de montagem isolante através do furo de acoplamento da tampa isolante e deformando a extremidade do elemento de acoplamento. Consequentemente, é possível obter a montagem entre a tampa isolante e o elemento de montagem isolante em uma maneira de acoplamento simples.

Na estrutura descrita acima, a extremidade projetada do elemento de acoplamento pode ser plasticamente deformada por vários métodos, Por exemplo, a extremidade projetada do elemento de acoplamento pode ser plasticamente deformada por solda térmica, solda de vibração, ou solda ultrassônica tal que a extremidade projetada do elemento de acoplamento é acoplada no furo de acoplamento. Estes métodos são preferíveis porque a resistência de uma parte de forro do pacote de bateria é aumentada e a deformação plástica é 20 obtida de modo fácil e simples.

De preferência, o elemento de acoplamento é formado para ser maior que a profundidade do furo de acoplamento formado na tampa isolante tal que, quando o elemento de acoplamento do elemento de montagem isolante é inserido através do furo de acoplamento da tampa isolante, a extremidade do elemento de acoplamento se projeta da extremidade 25 superior do furo de acoplamento. Por exemplo, o elemento de acoplamento pode se projetar da extremidade inferior do furo de acoplamento por uma altura equivalente a 120 a 250% da profundidade do furo de acoplamento.

De acordo com as circunstâncias, a tampa isolante pode ser fornecida na extremidade superior do mesmo com uma parte de depressão rebaixada por uma profundidade 30 predeterminada, e a parte de depressão pode ter um furo de acoplamento. Nesta estrutura, a parte de depressão pode ser formada em vários formatos planos. Por exemplo, a parte de depressão pode ser formada no formato plano de um semicírculo ou uma semi-elipse.

Também, as partes de depressão formadas nas extremidades opostas da tampa isolante podem ter um formato que corresponde com as extremidades opostas projetadas 35 do elemento de montagem isolante. Por exemplo, quando as extremidades opostas projetadas do elemento de montagem isolante são formadas no formato plano de um semicírculo, as partes de depressão da tampa isolante podem também ser formadas no formato plano de

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 16/35 um semicírculo.

Em uma segunda modalidade, o elemento de montagem isolante é fornecido no topo do mesmo com pelo menos um elemento de acoplamento se projetando para cima, a tampa isolante é fornecida com um furo de acoplamento que corresponde com o elemento de acoplamento projetado, e, no momento de montagem da tampa isolante no elemento de montagem isolante carregado na célula de bateria, o elemento de acoplamento do elemento de montagem isolante é inserido através do furo de acoplamento da tampa isolante, e então o elemento de acoplamento é acoplado no furo de acoplamento em uma maneira de acoplamento mecânico, desse modo obtendo o acoplamento da tampa isolante com o elemento de montagem isolante.

Nesta estrutura, o acoplamento da tampa isolante no elemento de montagem isolante é obtido inserindo o elemento de acoplamento do elemento de montagem isolante através do furo de acoplamento da tampa isolante e acoplando o elemento de acoplamento no furo de acoplamento em uma maneira de acoplamento mecânico. Consequentemente, é possível obter a montagem entre a tampa isolante e o elemento de montagem isolante em uma maneira de acoplamento simples.

De preferência, o elemento de acoplamento é formado no elemento de montagem isolante em uma estrutura na qual o elemento de acoplamento é elasticamente deformado e acoplado no furo de acoplamento da tampa isolante no momento de inserir o elemento de acoplamento do elemento de montagem isolante através do furo de acoplamento da tampa isolante. Isto é, o elemento de acoplamento, formado no topo do elemento de montagem isolante, é elasticamente deformado e inserido através do furo de acoplamento da tampa isolante, e a extremidade do elemento de acoplamento é elasticamente restaurada, onde o acoplamento entre a tampa isolante e o elemento de montagem isolante é obtido.

Nesta estrutura, o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento podem ser formados em várias estruturas nas quais o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento são elasticamente acoplados um no outro. Em um exemplo, o furo de acoplamento pode ser formado no formato de uma fenda, e o elemento de acoplamento pode ser formado no formato de uma cunha.

Em um exemplo concreto, a tampa isolante pode ser fornecida com um furo de acoplamento configurado em uma estrutura de fenda tendo uma relação de comprimento com largura grande, e um elemento de acoplamento tendo um formato que corresponde com aquele do furo de acoplamento, isto é, tendo uma relação de comprimento com largura grande em uma seção horizontal do mesmo e tendo um formato de cunha em uma seção vertical do mesmo, pode ser formado no elemento de montagem isolante tal que o elemento de acoplamento se projeta para cima a partir do elemento de montagem isolante. Neste caso, quando o elemento de acoplamento em formato de cunha é inserido através do furo de

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 17/35 acoplamento em formato de fenda, a extremidade do elemento de acoplamento é elasticamente restaurada pela estrutura de cunha, onde o acoplamento entre a tampa isolante e o elemento de montagem isolante é facilmente obtido.

Em outro exemplo, o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento podem ser configurados em uma estrutura na qual o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento têm o mesmo formato de seção horizontal, e, quando o elemento de acoplamento é torcido, tal que o formato de seção horizontal do elemento de acoplamento coincide com aquele do furo de acoplamento, e é então inserido através do furo de acoplamento, o elemento de acoplamento, retorna elasticamente para seu formato original, onde o elemento de acopla10 mento é acoplado no furo de acoplamento.

Como um exemplo concreto desta estrutura, o elemento de acoplamento é fornecido com uma protuberância de acoplamento se estendendo radialmente em uma seção horizontal a partir do eixo central do elemento de acoplamento, e o furo de acoplamento é formado em um formato que corresponde com o formato em seção horizontal do elemento de 15 acoplamento.

Neste caso, a protuberância de acoplamento e o furo de acoplamento são deslocados um do outro por um ângulo predeterminado antes da protuberância de acoplamento ser inserida através do furo de acoplamento enquanto a protuberância de acoplamento é torcida. Depois da inserção da protuberância de acoplamento através do furo de acoplamento, a 20 protuberância de acoplamento torcida do elemento de acoplamento retorna ao seu formato original por sua elasticidade e é fixada no furo de acoplamento. Consequentemente, a separação entre o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento é evitada. Isto é, o acoplamento entre o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento é obtido de modo estável.

O formato de seção horizontal do elemento de acoplamento e o furo de acoplamento para obter a estrutura de acoplamento elástica descrita acima não é particularmente restringidos. Por exemplo, o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento podem ter um formato de seção horizontal de ‘+’, ‘I’, ou ‘Y’.

Também, o elemento de acoplamento pode ser configurado em uma estrutura afu30 nilada para cima tendo um formato de seção vertical de um cogumelo tal que o elemento de acoplamento é facilmente inserido no furo de acoplamento a partir de baixo. Isto é, na estrutura descrita acima, o elemento de acoplamento é elasticamente deformado, enquanto é torcido de seu formato original em um formato de que corresponde ao furo de acoplamento, no momento de inserir o elemento de acoplamento através do furo de acoplamento. Depois 35 da inserção do elemento de acoplamento através do furo de acoplamento, o elemento de acoplamento retorna para seu formato original como descrito previamente.

Também, como previamente descrita, a tampa isolante pode ser fornecida na ex

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 18/35 tremidade superior da mesma com pelo menos uma parte de depressão pressionada para baixo por uma profundidade predeterminada, e o furo de acoplamento pode ser formado na parte de depressão.

Esta estrutura é preferida em que a extremidade do elemento de acoplamento está localizada na parte de depressão no momento de realizar o acoplamento entre o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento, onde, depois que o acoplamento é inserido através do furo de acoplamento, a extremidade do elemento de acoplamento é impedida de se projetar da extremidade superior do furo de acoplamento, e portanto, é possível impedir o aumento em volume total do pacote de bateria.

Enquanto isto, na presente invenção, o elemento de acoplamento pode ser integralmente formado com o elemento de montagem isolante no momento de formar o elemento de montagem isolante. Alternativamente, o elemento de acoplamento pode ser fabricado separadamente, e então o elemento de acoplamento pode ser acoplado no elemento de montagem isolante. Em consideração de produtividade e resistência de acoplamento entre o elemento de acoplamento e o elemento de montagem isolante, é mais preferível usar o método anterior. Quando o elemento de montagem isolante é feito de um material que exibe elasticidade predeterminada, a deformação elástica e restauração do elemento de montagem isolante são obtidas no momento de realizar o acoplamento entre o elemento de montagem isolante e o furo de acoplamento.

No pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção, é exigido que o invólucro de bateria da célula de bateria exiba processabilidade fácil e uma resistência mecânica de um nível predeterminado ou mais. Por esta razão, o invólucro de bateria pode ser um recipiente de metal. De preferência, o invólucro de bateria é um recipiente de alumínio.

O material para o elemento de montagem isolante não é particularmente restringido na medida em que o elemento de montagem isolante é isolado da tampa de topo. Por exemplo, o elemento de montagem isolante pode ser feito de uma resina polimérica exibindo simultaneamente elasticidade e resistência mecânica. De preferência, uma resina termoplástica, tal como polietileno ou polipropileno, é usada como o material para o elemento de montagem isolante.

Como descrito previamente, o furo de acoplamento é formado na parte de depressão da tampa isolante, e o elemento de acoplamento é formado na região do elemento de montagem isolante que corresponde ao furo de acoplamento, onde o acoplamento entre o furo de alojamento e o elemento de acoplamento é facilmente obtido. De preferência, o elemento de acoplamento e o furo de acoplamento são formados em extremidades opostas da extremidade superior da célula de bateria em consideração das posições do módulo de circuito de proteção e terminais de eletrodo.

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Consequentemente, o elemento de montagem isolante pode ter extremidades de direção longitudinal oposta se projetando em uma direção ascendente para manter a montagem estável do módulo de circuito de proteção no elemento de montagem isolante, e o elemento de acoplamento pode se projetar para cima a partir de cada extremidade de direção 5 longitudinal do elemento de montagem isolante.

Enquanto isto, o elemento de montagem isolante pode ser acoplado na célula de bateria, de preferência por um método de ligação usando um adesivo, tal que o elemento de montagem isolante é montado de modo estável na tampa de topo.

A tampa isolante serve para proteger a célula de bateria de impacto externo, com10 plementar a resistência mecânica dos elementos montados no topo da célula de bateria, e manter o isolamento elétrico entre os elementos. De preferência, a tampa isolante se estende para baixo por um comprimento predeterminado tal que pelo menos uma parte da tampa isolante cobre a superfície externa da extremidade superior da célula de bateria em um estado no qual a tampa isolante é montada na extremidade superior da célula de bateria, des15 se modo aperfeiçoando o acoplamento na célula de bateria. A fim de maximizar tal efeito, a extensão descendente da tampa isolante é de preferência unida na superfície externa da extremidade superior da célula de bateria por ligação ou por acoplamento mecânico.

Em adição à tampa isolante acoplada na extremidade superior da célula de bateria, uma tampa isolante adicional (uma tampa de fundo) pode também ser montada na extremi20 dade inferior da célula de bateria. Também, uma película de forro pode ser fixada na superfície externa do invólucro de bateria da célula de bateria. Consequentemente, a célula de bateria pode ser protegida de impacto externo, e o isolamento elétrico da célula de bateria pode ser mantido, pela provisão da película de forro. De preferência, a película de forro é fixada na superfície externa do invólucro de bateria tal que a película de forro cobre a exten25 são inferior da tampa isolante.

O pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção pode ser aplicável de várias maneiras independente do tipo e aparência da célula de bateria. De preferência, a célula de bateria é uma bateria prismática tendo um conjunto de eletrodo de uma estrutura de catodo/separador/anodo montada em um recipiente de metal prismático.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os objetivos acima e outros, aspectos e outras vantagens da presente invenção serão mais claramente entendidos a partir da descrição detalhada seguinte tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

a Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria 35 secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção;

as Figuras 2 a 6 são vistas em seção vertical ilustrando tipicamente várias modificações de um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante;

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 20/35 a Figura 7 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante;

a Figura 8 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior do pacote de bateria secundário de acordo com a presente invenção;

a Figura 9 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior de um pacote de bateria secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a Figura 10 é uma vista em seção vertical aumentada ilustrando tipicamente a região A da Figura 9;

a Figura 11 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a região A depois 10 de deformar a extremidade de um elemento de acoplamento por solda ultrassônica;

a Figura 12 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria secundária de acordo com outra modalidade da presente invenção;

a Figura 13 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior do pacote de bateria secundária mostrado na Figura 12;

as Figuras 14 e 15 são uma vista em seção vertical aumentada e uma vista plana aumentada ilustrando tipicamente a região A' da Figura 13, respectivamente;

as Figuras 16A a 16D são vistas típicas ilustrando várias estruturas de acoplamento entre um furo de acoplamento e um elemento de acoplamento de acordo com outras modalidades da presente invenção;

as Figuras 17 e 18 são vistas típicas ilustrando modificações de uma estrutura de furo de acoplamento de acordo com outras modalidades da presente invenção;

a Figura 19 é uma vista em seção vertical ilustrando a parte superior de um pacote de bateria secundária de acordo com outra modalidade da presente invenção; e as Figuras 20 a 22 são vistas em perspectiva ilustrando uma tampa de topo, uma 25 gaxeta eletricamente isolante, e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante da Figura 19, respectivamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Agora, modalidades exemplares da presente invenção serão descritas em detalhe com referência aos desenhos anexos. Deve ser notado, no entanto, que o escopo da pre30 sente invenção não é limitado pelas modalidades ilustradas.

A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando tipicamente um pacote de bateria secundário de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Referindo-se à Figura 1, o pacote de bateria secundária 100 de acordo com esta modalidade inclui uma célula de bateria 130 tendo um conjunto de eletrodo recebido em um 35 invólucro de bateria junto com um eletrólito, uma tampa de topo 120 para vedar o topo, que é aberta, do invólucro de bateria, um módulo de circuito de proteção em formato de placa 150 tendo um circuito de proteção formado no mesmo, um elemento de montagem isolante

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140 montado na tampa de topo 120 da célula de bateria 130, uma tampa isolante 160 acoplada na extremidade superior da célula de bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140 em um estado em que o módulo de circuito de proteção 150 é carregado no elemento de montagem isolante 140, e uma tampa de fundo 170 montada na extremidade inferior da célula de bateria 130.

Um par de terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114, isto é, um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114, se projetam para cima a partir de lados opostos da extremidade superior da tampa de topo 120. O elemento de montagem isolante 140 é fornecido com furos diretos 142 e 144 tendo um formato e tamanho que corresponde com as extremidades inferiores dos terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114. O módulo de circuito de proteção 150 é fornecido com furos diretos 152 e 1254 tendo um formato e tamanho que correspondem com as extremidades superiores dos terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114.

O primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 é conectado a um catodo (não mostrado) da célula de bateria 130 enquanto é conectado eletricamente na tampa de topo 120. O segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 é conectado a um anodo (não mostrado) da célula de bateria 130 enquanto é eletricamente isolado da tampa de topo 120.

O acoplamento do elemento de montagem isolante 140 e do módulo de circuito de proteção 150 na célula de bateria 130 é obtido inserindo os terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114 através dos furos diretos 142 e 144, localizados nos lados opostos do elemento de montagem isolante 140, e os furos diretos 152 e 154, localizados nos lados opostos do modulo de circuito de proteção 150, e pressionando as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberantes 112 e 114. Também, o acoplamento do elemento de montagem isolante 140 na tampa de topo 120 pode ser reforçado por um adesivo.

A tampa isolante 160 é acoplada na extremidade superior da célula de bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140 em um estado em que o módulo de circuito de proteção 150 é carregado no elemento de montagem isolante 140. A tampa isolante 160 se estende para baixo por um comprimento predeterminado para cobrir o exterior da parte superior da célula de bateria 130. A tampa de fundo 170 é montada na extremidade inferior da célula de bateria 150.

As Figuras 2 a 6 são vistas em seção vertical ilustrando tipicamente várias modificações do primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante.

Referindo-se a estes desenhos junto com a figura 1, um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 mostrado na Figura 2 é um rebite condutor que inclui uma cabeça em formato de placa 1122 e um corpo 1124 se estendendo perpendicularmente a partir

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 22/35 da cabeça 1122.

Um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112a mostrado na Figura 3 pode ser facilmente pressionado em virtude de uma parte oca 1126 formada na região central do mesmo. A parte oca 1126 se comunica com o interior da célula de bateria 130. Con5 sequentemente, é possível para a parte oca 1126 a ser usada como um orifício de injeção de eletrólito.

O primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112b mostrado na Figura 4 é fornecido na região central do mesmo com uma ranhura de depressão 1128 rebaixada a partir da extremidade superior do corpo 1124 por uma profundidade predeterminada h. Con10 sequentemente, é possível que o corpo 1124 se espalhe facilmente para fora quando se pressiona a extremidade do corpo 1124.

Também, um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112c mostrado na Figura 5 é fornecido na extremidade do corpo do mesmo com uma parte de rosca 1125. Consequentemente, depois que o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112c é 15 inserido sequencialmente através dos furos diretos 142 e 144 do elemento de montagem isolante 140 e os furos diretos 152 e 154 do módulo de circuito de proteção 150, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112c pode ser engatado de modo roscado em uma porca (não mostrada) pela parte de rosca 1125 fornecida na extremidade do corpo 1124.

Para o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112d mostrado na figura 20 6, a extremidade inferior da cabeça 1122 é integralmente formada com a tampa de topo 120.

Consequentemente, é possível reduzir o número de partes quando fabricar o pacote de bateria 100. Também, um canal direto 1121 é formado nas partes centrais da cabeça 1122 e do corpo 1124. O canal direto 1121 pode ser usado como um orifício de injeção de eletrólito. O primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112d, integralmente formado com a 25 tampa de topo 120, pode ser formado simultaneamente quando se pressiona a tampa de topo 120.

A Figura 7 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante.

Referindo-se à Figura 7, o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 30 inclui um corpo principal em formato de placa 1142, uma extensão superior 1144 se estendendo para cima a partir do corpo principal 1142 tal que a extensão superior 1144 é perpendicular ao corpo principal 1142, e uma extensão inferior 1146 se estendendo para baixo a partir do corpo principal 1142, tal que a extensão inferior 1146 é perpendicular ao corpo principal 1142. A extensão inferior 1146 é configurada para ser inserida através de um furo 35 direto 122 (figura 8) da tampa de topo 120.

Também, as ranhuras de depressão 1143 e 1145 são formadas nas extremidades da extensão superior 1144 e a extensão inferior 1146, respectivamente. Consequentemente,

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 23/35 as extremidades da extensão superior 1144 e a extensão inferior 1146 são facilmente pressionadas pela provisão das ranhuras de depressão 1143 e 1145.

A Figura 8 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior do pacote de bateria secundário de acordo com a presente invenção.

Referindo-se à Figura 8 junto com a Figura 1, o elemento de montagem isolante

140 e o módulo de circuito de proteção 150 são montados sequencialmente na tampa de topo 120, que é integralmente formada com o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112, no topo do pacote de bateria secundária 100.

Como descrito previamente, o canal direto 1121, através do qual um eletrólito é in10 jetado, é formado na parte central do primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112.

Também, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 é integralmente formado com a tampa de topo 120.

Por outro lado, a extensão inferior 1146 do segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 é inserido através do furo direto 122 da tampa de topo 120 a partir de ci15 ma. Na interface entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 e a tampa de topo 120 é montada uma gaxeta eletricamente isolante 124 para obter o isolamento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 e a tampa de topo 120. Também as ranhuras de depressão 1143 e 1145 são formadas nas extremidades da extensão superior 1144 e da extensão inferior 1146 do segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114.

Nesta estrutura, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 são eletricamente conectados em um circuito do módulo de circuito de proteção 150.

A Figura 9 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior de um pacote de bateria secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Referindo-se à Figura 9, as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante respectivos 112 e 114 são pressionadas para serem eletricamente conectados no módulo de circuito de proteção 150 e, ao mesmo tempo, mecanicamente acoplados no módulo de circuito de proteção 150. A tampa de topo 120 é fornecida na região central do mesmo com um espaço de depressão 122, que é rebaixado por uma profundidade predeterminada 30 C. Os elementos 152 carregados no fundo do módulo de circuito e proteção 150 são localizados no espaço de depressão 122. Elementos de acoplamento 148 formados em extremidades opostas do elemento de montagem isolante 140, montado no topo da tampa de topo 120, são encaixados em furos de acoplamento 164 da tampa isolante 160.

A Figura 10 é uma vista em seção vertical aumentada ilustrando tipicamente a regi35 ão A da Figura 9, e a Figura 11 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a região A depois de deformar a extremidade do elemento de acoplamento mostrado na figura 10, por solda ultrassônica.

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Referindo-se a estes desenhos, o elemento de acoplamento 148, formado no topo do elemento de montagem isolante 140, tem uma altura H equivalente a aproximadamente 200% da altura do furo de acoplamento correspondente 1654 da tampa isolante 160. Consequentemente, quando o elemento de acoplamento 148 é inserido através do furo de aco5 plamento 164, a extremidade do elemento de acoplamento 148 se projeta ascendentemente a partir da extremidade superior do furo de acoplamento 164. A extremidade projetada do elemento de acoplamento 148 é plasticamente deformada por solda ultrassônica U, com o resultado que a extremidade do elemento de acoplamento 148 tem uma largura W maior que a largura w do furo de acoplamento 164. Consequentemente, como mostrado na Figura 10 11, o furo de acoplamento 164 é vedado e fixado pelo elemento de acoplamento 148.

Uma parte de depressão 162, pressionada para baixo, da tampa isolante 160 tem uma profundidade predeterminada D. Consequentemente, a extremidade do elemento de acoplamento 148 é impedido de se projetar para cima a partir do topo 166 da tampa isolante 160.

A Figura 12 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria secundária de acordo com outra modalidade da presente invenção.

Referindo-se à Figura 12, o pacote de bateria secundária 100a inclui uma célula de bateria 130 tendo um conjunto de eletrodo recebido em um invólucro de bateria junto com um eletrólito, uma tampa de topo 120 para vedar o topo, que é aberto, do invólucro de bate20 ria, um módulo de circuito de proteção em formato de placa 150 tendo um circuito de proteção formado no mesmo, um elemento de montagem isolante 140a montado na tampa de topo 120 da célula de bateria 130, uma tampa isolante 160a acoplada na extremidade superior da célula de bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140a em um estado no qual o módulo de circuito de proteção 150 é carregado no elemento de montagem 25 isolante 140a, e uma tampa de fundo 170 montada na extremidade inferior da célula de bateria 130.

O elemento de montagem isolante 140a tem extremidades opostas 146 se projetando na direção ascendente X. O módulo de circuito de proteção 150 está localizado entre as extremidades opostas 146 do elemento de montagem isolante 140a, onde o módulo de 30 circuito de proteção 150 é montado de modo estável. Também, os elementos de acoplamento 148a são formados nas extremidades opostas 146 do elemento de montagem isolante 140a tal que os elementos de acoplamento 148a se projetam das extremidades opostas 146 do elemento de montagem isolante 140a na direção ascendente X.

A tampa isolante 160a é fornecida, em extremidades opostas da mesma que cor35 responde com as extremidades opostas projetadas 146 do elemento de montagem isolante 140a, com partes de depressão 162 formadas no formato plano de um semicírculo. Nas partes de depressão 162 são formados furos de acoplamento 164a, através dos quais os ele

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 25/35 mentos de acoplamento 148a do elemento de montagem isolante 140a são inseridos.

Consequentemente, quando da montagem do pacote de bateria secundária 100a, os elementos de acoplamento 148a do elemento de montagem isolante 140a são inseridos através dos furos de acoplamento correspondentes 164a da tampa isolante 160a, e os ele5 mentos de acoplamento 148a são mecanicamente acoplados nos furos de acoplamento correspondentes 164a. Como resultado, o acoplamento entre o elemento de montagem isolante 140a e a tampa isolante 160a é facilmente obtida.

Também, a célula de bateria 130 inclui um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 se projetando 10 dos lados opostos da extremidade superior da tampa de topo 120 na direção ascendente X.

O elemento de montagem isolante 140a é fornecido com furos diretos 142 e 144 tendo um formato e tamanho que corresponde com as extremidades inferiores dos terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114. O módulo de circuito de proteção 150 é fornecido com furos diretos 152 e 154, que têm um formato e tamanho correspondendo com as extremida15 des superiores dos terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114.

O primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante 112 é conectado a um catodo (não mostrado) da célula de bateria 130 enquanto é eletricamente conectado na tampa de topo 120. O segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 é conectado a um anodo (não mostrado) da célula de bateria 130 enquanto é eletricamente isolado da tampa de topo 20 120.

O acoplamento do elemento de montagem isolante 140a e do módulo de circuito de proteção 150 na célula de bateria 130, é obtido inserindo os terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114 através dos furos diretos 142 e 144, localizados nos lados opostos do elemento de montagem isolante 140a, e os furos diretos 1542 e 154, localizados nos la25 dos opostos do módulo de circuito de proteção 150, e pressionando as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante 112 e 114. Também, o acoplamento do elemento de montagem isolante 140a na tampa de topo 120 pode ser reforçado por um adesivo.

A tampa isolante 160a é acoplada na extremidade superior da célula de bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140a em um estado em que o módulo de cir30 cuito de proteção 150 é carregado no elemento de montagem isolante 140a. A tampa isolante 160a se estende para baixo por um comprimento predeterminado para cobrir o exterior da parte superior da célula de bateria 130. A tampa de fundo 170 é montada na extremidade inferior da célula de bateria 150.

A Figura 13 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior do 35 pacote de bateria secundária mostrado na Figura 12.

Referindo-se à Figura 13, as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante respectivos 112 e 114 são pressionadas para serem eletricamente conectadas no

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 26/35 módulo de circuito de proteção 150 e, ao mesmo tempo, mecanicamente acopladas no módulo de circuito de proteção 150. A tampa de topo 120 é provida na região central da mesma com um espaço de depressão 122, que é rebaixada por uma profundidade predeterminada C. Os elementos 152 carregados no fundo do módulo de circuito de proteção 150 são locali5 zados no espaço de depressão 122. Consequentemente, é possível ainda reduzir a altura de instalação do módulo de circuito de proteção 150 pelo espaço de depressão 122, desse modo aumentando a capacidade o pacote de bateria quando comparada com outros pacotes de bateria tendo o mesmo padrão.

O elemento de acoplamento 148a formado em extremidades opostas do elemento 10 de montagem isolante 140a, montadas no topo da tampa de topo 120, são encaixadas em furos de acoplamento 164a da tampa isolante 160a, desse modo obtendo uma estrutura de acoplamento estável.

As Figuras 14 e 15 são uma vista em seção vertical aumentada e uma vista plana aumentada ilustrando tipicamente a região A1 da figura 13, respectivamente.

Referindo-se a estes desenhos, cada elemento de acoplamento 148a do elemento de montagem isolante 140a é formado no formato de uma cunha, e cada furo de acoplamento 164a da tampa isolante 160a é formado no formato de uma fenda. O elemento de acoplamento em formato de cunha 148a, formado no topo do elemento de montagem isolante 140a, é elasticamente inserido através do furo de acoplamento correspondente 164a da 20 tampa isolante 160a, e uma extremidade em formato de cunha do elemento de acoplamento 148a é encaixada pela extremidade superior do furo de acoplamento 164a da tampa isolante 160a por uma força de restauração do elemento de acoplamento 148a. Consequentemente, o elemento de acoplamento 148a, inserido através do furo de acoplamento correspondente 164a da tampa isolante 160a, é impedido de separar do furo de acoplamento 164a pela es25 trutura de cunha do elemento de acoplamento 148a.

Também, o elemento de acoplamento 148a é configurado em uma estrutura de afunilamento ascendente tendo um formato de seção vertical de um cogumelo. Consequentemente, é possível que o elemento de acoplamento 148a seja facilmente inserido através do furo de acoplamento correspondente 164a a partir de baixo. Além do mais, desde que a 30 parte de depressão 162, pressionada para baixo, da tampa isolante 160a tem uma profundidade predeterminada D, a extremidade do elemento de acoplamento 148a é impedida de se projetar para cima a partir do topo 166 da tampa isolante 160a.

As Figuras 16A a 16D são vistas típicas ilustrando várias estruturas de acoplamento entre o furo de acoplamento e o elemento de acoplamento de acordo com outras modalida35 des da presente invenção.

Referindo-se às Figuras 16A a 16D, um furo de acoplamento em formato de crus, isto é em formato de ‘+’ 167 formado em uma parte de depressão 163 formada em uma ex

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 27/35 tremidade da tampa isolante 160a é ilustrado em uma vista plana típica (Figura 16A), um elemento de acoplamento 148' tendo quatro protuberâncias de acoplamento 149 correspondendo ao furo de acoplamento em formato de cruz 167 é ilustrado em uma vista diantie5ra típica (Figura 16B) e uma vista plana típica (Figura 16C)m e uma estrutura na qual o elemento de acoplamento 148' é acoplado na parte de depressão 163 é ilustrada em uma vista plana típica (Figura 16D).

Consequentemente, quando o elemento de acoplamento 148' é inserido através do furo de acoplamento 167 da tampa isolante (não mostrada), as protuberâncias de acoplamento 149, feito de uma resina plástica, são torcidas por sua elasticidade, com o resultado que as protuberâncias de acoplamento 149 são inseridas através do furo de acoplamento em formato de cruz 167. Depois da inserção das protuberância 149 através do furo de acoplamento em formato de cruz 167, as protuberâncias de acoplamento 149 retornam ao seu formato original por sua força de restauração, com o resultado que o acoplamento seguro entre o furo de acoplamento e o elemento de acoplamento é obtido.

As Figuras 17 e 18 são vistas típicas ilustrando as modificações de uma estrutura de furo de acoplamento de acordo com outras modalidades da presente invenção.

Referindo-se a estes desenhos, um furo de acoplamento em formato de ‘Y' 168 ou um furo de acoplamento em formato de ‘I' 169 é formado na parte de depressão 162 da tampa isolante 160a. Um elemento de acoplamento (não mostrado) que corresponde com o furo de acoplamento 168 ou 169 é idêntico em princípio àqueles ilustrados na Figura 14 ou 16 exceto que o elemento de acoplamento tem protuberâncias de acoplamento das quais o número é diferente daquela das protuberâncias de acoplamento 149 do elemento de acoplamento 148 ou 148' da Figura 14 ou 16. Portanto, uma descrição detalhada do elemento de acoplamento não será fornecida.

A Figura 19 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior de um pacote de bateria secundária de acordo com outra modalidade da presente invenção, e as Figuras 20 a 22 são vistas em perspectiva ilustrando tipicamente uma tampa de topo 120a, uma gaxeta eletricamente isolante 124a, e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114a da Figura 19, respectivamente.

Referindo-se a estes desenhos, a gaxeta eletricamente isolante 124a e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114a são idênticos em estrutura à gaxeta eletricamente isolante 124 e ao segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114 da Figura 8, exceto que a gaxeta eletricamente isolante 124a e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114a são ligeiramente diferentes em formato da gaxeta eletricamente isolante 124 e do segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114. Portanto, uma descrição detalhada da gaxeta eletricamente isolante 124a e do segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante 114a não será fornecida.

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APLICABILIDADE INDUSTRIAL

Como evidente a partir da descrição acima, o pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de que o acoplamento entre o elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de proteção no topo do pacote de 5 bateria é obtido usando os terminais de eletrodo do tipo protuberante de estruturas específicas. Consequentemente, a presente invenção tem o efeito de simplificar enormemente o processo de montagem e aperfeiçoar a estabilidade estrutural do pacote de bateria por excelente resistência de acoplamento. Também, os terminais de eletrodo do tipo de protuberante não são expostos para fora da bateria. Consequentemente, a presente invenção tem o 10 efeito de aperfeiçoar a segurança de um produto na aparência e impedir a ocorrência de um curto circuito.

Embora as modalidades exemplares da presente invenção tenham sido descritas para propósitos ilustrativos, aqueles versados na técnica apreciarão que várias modificações, adições e substituições são possíveis, sem se afastar do escopo e espírito da inven15 ção como descritos nos desenhos anexos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Pacote de bateria secundária (100), compreendendo:

uma célula de bateria (130) tendo um conjunto de eletrodos montado em um invólucro de bateria junto com um eletrólito, o invólucro de bateria tendo um topo aberto vedado 5 por uma tampa de topo (120);um módulo de circuito de proteção (150) tendo um circuito de proteção para controlar a sobrecarga, descarga excessiva, e corrente excessiva da célula de bateria (130);

um elemento de montagem isolante (140, 140a) construído em uma estrutura na qual o módulo de circuito de proteção (150) é carregado em um topo do elemento de mon10 tagem isolante (140, 140a), o elemento de montagem isolante (140, 140a) sendo montado na tampa de topo (120) da célula de bateria (130),

CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

uma tampa isolante (160, 160a) acoplada a uma extremidade superior da célula de bateria (130) para cobrir o elemento de montagem isolante em um estado no qual o módulo 15 de circuito de proteção (150) é carregado no elemento de montagem isolante (140, 140a), em que:

a tampa de topo (120) é fornecida com um par de terminais de eletrodo do tipo protuberante (um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) conectados a um catodo e um anodo do 20 conjunto de eletrodo, respectivamente, o elemento de montagem isolante (140, 140a) é fornecido com furos diretos que correspondem aos terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114), o módulo de circuito de proteção (150) é fornecido com furos diretos (152) que correspondem com os terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114), e o acoplamento do elemento de montagem isolante (140, 140a) e o módulo de circuito de proteção (150) 25 na célula de bateria (130) é obtido inserindo sucessivamente de modo fixo os terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) através dos furos diretos (142, 144) do elemento de montagem isolante (140, 140a) e o módulo de circuito de proteção (150).
2. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114)

30 são configurados em uma estrutura de rebite condutora.
3. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) da estrutura de rebite se projetam do topo do módulo de circuito de proteção (150) por um comprimento predeterminado, e as extremidades dos terminais de

35 eletrodo do tipo protuberante (112, 114) sendo pressionados para serem fixados no módulo de circuito de proteção (150).
4. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1,

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CARACTERIZADO pelo fato de que as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) da estrutura de rebite se projetam do topo do módulo de circuito de proteção (150) por um comprimento predeterminado, e as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) são fixadas no módulo de circuito de proteção (150) em um modo acoplamento mecânico.
5. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) é configurado em uma estrutura oca incluindo um canal direto (1121) se comunicando com o interior do invólucro de bateria.
6. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal direto (1121) é vedado por uma esfera de metal depois de ser usada como o orifício de injeção de eletrólito.
7. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos terminais de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) tem uma ranhura rebaixada a partir da extremidade superior do mesmo para permitir que o terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) correspondente seja facilmente pressionado.
8. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) tem uma extremidade inferior integralmente formada com a tampa de topo.
9. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que:

a tampa de topo (120) é fornecida com um furo direto (142);

o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) inclui um corpo principal em formato de placa (1142), uma extensão superior se estendendo para cima a partir do corpo principal (1142) tal que a extensão superior é perpendicular ao corpo principal (1142), e uma extensão inferior (1146) se estendendo descendente a partir do corpo principal (1142) tal que a extensão inferior (1146) é perpendicular a partir do corpo principal (1142), a extensão inferior (1146) sendo configurada para ser inserida através do furo direto da tampa de topo; e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) é acoplado na tampa de topo (120) pressionando a extremidade da extensão inferior (1146).
10. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende:

uma gaxeta eletricamente isolante (124, 124a) montada em uma interface entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante (112, 114) e o furo direto da tampa de topo (120) para obter o isolamento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberante

Petição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 31/35 (112, 114) e a tampa de topo (120).
11. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a extensão superior e/ou a extensão inferior (1146) tem uma ranhura rebaixada a partir da extremidade da mesma para permitir que a extensão su-

5 perior e/ou extensão inferior (1146) seja facilmente pressionada.
12. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de montagem isolante (140, 140a) é provido no topo do mesmo com pelo menos um elemento de acoplamento (148, 148a, 148') se projetando para cima, a tampa isolante (160, 160a) é fornecida com um furo de acoplamento

10 (164) que corresponde com o elemento de acoplamento (148, 148a, 148'), e, no momento de montar a tampa isolante (160, 160a) no elemento de montagem isolante (140, 140a) carregado na célula de bateria (130), o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') do elemento de montagem isolante (140, 140a) é inserido através do furo de acoplamento (164) da tampa isolante (160, 160a), e então uma extremidade do elemento de acoplamento (148, 15 148a, 148') se projetando do furo de acoplamento (164) é deformada, desse modo obtendo o acoplamento da tampa isolante (160, 160a) com o elemento de montagem isolante (140, 140a).
13. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade projetada do elemento de acoplamento

20 (148, 148a, 148') é plasticamente deformada por solda térmica, solda de vibração, ou solda ultrassônica tal que a extremidade projetada do elemento de acoplamento (148, 148a, 148') é acoplada no furo de acoplamento (164).
14. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a tampa isolante (160, 160a) é provida na extremidade

25 superior da mesma com uma parte de depressão (162) rebaixada por uma profundidade predeterminada, e a parte de depressão (162) tendo um furo de acoplamento (164).
15. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de montagem isolante (140, 140a) é provido no topo do mesmo com pelo menos um elemento de acoplamento (148, 148a, 148') se

30 projetando para cima, a tampa isolante (160, 160a) é fornecida com um furo de acoplamento (164) que corresponde com o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') projetado, e, no momento de montagem da tampa isolante (160, 160a) no elemento de montagem isolante (140, 140a) carregado na célula de bateria (130), o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') do elemento de montagem isolante (140, 140a) é inserido através do furo de acopla35 mento (164) da tampa isolante (160, 160a), e então o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') é acoplado no furo de acoplamento (164) em uma maneira de acoplamento mecânico, desse modo obtendo o acoplamento da tampa isolante (160, 160a) com o elemento de monPetição 870190055273, de 14/06/2019, pág. 32/35 tagem isolante (140, 140a).
16. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') é formado no elemento de montagem isolante (140, 140a) em uma estrutura na qual o elemento de

5 acoplamento (148, 148a, 148') é elasticamente deformado e acoplado no furo de acoplamento (164) da tampa isolante (160, 160a) no momento de inserir o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') do elemento de montagem isolante (140, 140a) através do furo de acoplamento (164) da tampa isolante (160, 160a).
17. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 15,

10 CARACTERIZADO pelo fato de que o furo de acoplamento (164) é formado no formato de uma fenda, e o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') pode ser formado no formato de uma cunha.
18. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') e o furo

15 de acoplamento (164) têm mesmo formato de seção horizontal, e, quando o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') é torcido, tal que o formato de seção horizontal do elemento de acoplamento (148, 148a, 148') coincide com aquele do furo de acoplamento (164), e é então inserido através do furo de acoplamento (164), o elemento de acoplamento (148, 148a, 148'), retorna elasticamente para seu formato original, onde o elemento de acopla20 mento (148, 148a, 148') é acoplado no furo de acoplamento (164).
19. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') e o furo de acoplamento (164) têm um formato de seção horizontal de ‘+’, ‘I', ou Ύ’.
20. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 18,

25 CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') é configurado em uma estrutura afunilada para cima tendo um formato de seção vertical de um cogumelo tal que o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') é facilmente inserido no furo de acoplamento (164) a partir de baixo.
21. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1,

30 CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de montagem isolante (140, 140a) tem extremidades de direção longitudinal oposta se projetando em uma direção ascendente para manter a montagem estável do módulo de circuito de proteção (150) no elemento de montagem isolante (140, 140a).
22. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 21, 35 CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de acoplamento (148, 148a, 148') se projeta para cima a partir de cada extremidade de direção longitudinal do elemento de montagem isolante (140, 140a).

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23. Pacote de bateria secundária (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a célula de bateria (130) é uma bateria secundária (100) de lítio prismática.