BRPI0820355A2 - pacote de bateria secundária de estrutura compacta - Google Patents

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Jeongsuk Lee
Keunpyo Ahn
Chunyeon Kim
Joung Ho Ha
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Abstract

PACOTE DE BATERIA SECUNDÁRIA DE ESTRUTURA COMPACTA É revelado aqui um pacote de bateria secundária incluindo uma célula de bateria conjunto com um eletrólito, um módulo de circuito de proteção (PCM) que tem um circuito de proteção para controlar excesso de carga, excesso de descarga, e excesso de corrente da célula de bateria, um elemento de montagem isolante montado em uma tampa superior da célula de bateria, e uma tampa isolante acoplada à extremidade superior da célula de bateria, em que a tampa superior é provida com ao menos um terminal de eletrodo do tipo protuberância, e a tampa superior é provi-da em uma região parcial onde o terminal de eletrodo do tipo protuberância não é formado com um espaço (espaço de depressão) rebaixado no sentido para baixo por uma profundidade prede-terminada. O elemento de montagem isolante é provido com um furo direto (um primeiro furo dire-to) correspondendo ao terminal de eletrodo do tipo protuberância e um furo direto (um segundo furo direto) correspondendo ao espaço de depressão, o PCM é provido com um furo direto de acoplamento correspondendo ao primeiro furo direto, e o acoplamento do elemento de montagem isolante e o PCM à célula de bateria é obtido mediante inserção fixamente de forma bem-sucedi-da do terminal de eletrodo do tipo protuberância através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de acoplamento do PCM.

Description

“PACOTE DE BATERIA SECUNDÁRIA DE ESTRUTURA COMPACTA” - CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um pacote de bateria secundária de uma estrutura ' compacta e, mais particularmente, a um pacote de bateria secundária incluindo uma célula de bateria, um módulo de circuito de proteção (PCM), um membro de montagem isolante, e uma tampa isolante, em que a tampa superior é provida com ao menos um terminal de ele- trodo do tipo protuberância e um espaço de depressão rebaixado no sentido para baixo em uma profundidade predeterminada, o membro de montagem isolante é provido com um furo direto (um primeiro furo direto) correspondendo ao terminal de eletrodo do tipo protuberância eumfuro direto (um segundo furo direto) correspondendo ao espaço de depressão, o PCM é provido com um furo direto de acoplamento correspondendo ao primeiro furo direto, e o acoplamento do membro de montagem isolante e do PCM à célula de bateria é obtido medi- ante inserção sucessivamente de forma fixa do terminal de eletrodo do tipo protuberância através do primeiro furo direto do membro de montagem isolante e o furo direto de acopla- - 15 mentodoPCM.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO ? À medida que os dispositivos móveis têm se desenvolvido cada vez mais, e a de- & manda por tais dispositivos móveis têm aumentado, também tem acentuadamente aumen- tado a demanda por baterias secundárias. Entre elas está uma bateria secundária de lítio — quetem densidade de energia elevada e voltagem de operação e excelentes características de preservação e vida útil em serviço, o que tem sido amplamente utilizado como uma fonte de energia para vários produtos eletrônicos assim como para os dispositivos moveis. Com base em suas estruturas, externa e interna, as baterias secundárias são ge- ralmente classificadas em uma bateria prismática, e uma bateria no formato de saco. Espe- cificamente, a bateria prismática e a bateria no formato de saco, as quais podem ser empi- lhadas com elevada integração e têm uma relação de largura/comprimento pequena, têm despertado considerável atenção. Além disso, as baterias secundárias têm chamado atenção considerável como uma | fonte de energia para os veículos elétricos e os veículos elétricos híbridos, que têm sido de- | —senvolvidos para resolver problemas, tais como a poluição do ar, causado pelos veículos à gasolina e diesel, existentes, que utilizam combustível fóssil. Como resultado, os tipos de aplicação utilizando baterias secundárias estão sendo diversificados devido às vantagens das baterias secundárias e, daqui por diante se espera que as baterias secundárias sejam empregadas em um número maior de aplicações e produtos do que no presente. - Contudo, diversos materiais combustíveis são contidos na bateria secundária de lí- tio. Como resultado, há a possibilidade de perigo em que a bateria secundária de lítio seja | aquecida ou exploda devido à carga excessiva, corrente excessiva, ou quaisquer outros im- | pactos físicos externos. Em outras palavras, a bateria secundária de litio tem baixa seguran- - ça. Por essa razão, está em discussão um método de montar os elementos fora de uma célula para garantir a segurança da bateria. Os elementos podem incluir um módulo de cir- 7 cuito de proteção (PCM) para efetivamente controlar a anormalidade da bateria secundária delítio,tal como carga excessiva, um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC) e um elemento de dispositivo de interrupção de circuito (CID) utilizando uma mudança em temperatura da bateria, e um suspiro de segurança utilizando a mudança em pressão inter- na da bateria.
O PCM inclui um transistor e efeito de campo (FET), que seve como um elemento de comutação para controlar a condução de corrente elétrica, um detector de voltagem, e um elemento passivo tal como um resistor e um capacitor. O PCM interrompe a carga ex- cessiva, a descarga excessiva, a corrente excessiva, os curtos-circuitos, e voltagem inversa da célula de bateria para prevenir explosão ou o superaquecimento da célula de bateria, o vazamento de líquido a partir da célula de bateria, e a degradação das características de . 15 carregamento e descarregamento da célula de bateria, e para suprimir a diminuição da efici- ência elétrica da célula de bateria e o comportamento físico químico anormal da célula de bateria eliminando assim fatores perigosos a partir da célula de bateria e aumentando a vida . útil da célula de bateria. O elemento PTC é eletricamente conectado entre um conjunto de | eletrodo da célula de bateria e um terminal externa de entrada e saída de tal modo que, em uma temperatura na qual normalmente opera a célula de bateria, o elemento PTC mantém baixa resistência para permitir que corrente elétrica flua através do mesmo e, em um estado anormal, tal corrente excessiva ou temperatura elevada, da célula de bateria, a resistência do elemento PTC aumenta subitamente com o aumento da temperatura, pelo que o elemen- to PTC se desliga ou apenas uma pequena quantidade da corrente flui através do elemento PTC. Consequentemente, o elemento PTC serve para suprimir o aumento na pressão inter- na da bateria devido ao superaquecimento da bateria.
No pacote de bateria incluindo o elemento PTC, por exemplo, o PCM tendo terminal externo de entrada e saída é conectado a um terminal de catódio e a um terminal de anódio por intermédio de chapas condutoras de níquel mediante soldagem ou solda fraca, e o ele- —mentoPTC fixado às chapas de níquel na sua parte superior e na sua parte inferior é eletri- camente conectado ao PCM e aos terminais de eletrodo da célula de bateria.
Para montar o pacote de bateria com a construção mencionada acima, contudo, vá- rios processos de soldagem ou de solda fraca são exigidos para se obter a conexão elétrica entre o elemento PTC e o PCM e entre o elemento PTC e os terminais de eletrodo. Adicio- —nalmente, como o elemento PTC é conectado ao PCM e à célula de bateria, exige-se que as chapas de níquel tenham um grande comprimento. As chapas de níquel, longas, devem ser dobradas de tal modo que o PCM seja carregado na célula de bateria, com o resultado de
. 3 que um espaço morto correspondendo ao espaço de dobra é formado e, portanto, a densi- . dade de volume do pacote de bateria diminui reativamente em comparação com outros pa- cotes de bateria que têm o mesmo padrão. ' Pela razão mencionada acima, em um método de montar elementos em uma placa parafabricar o PCM, foi desenvolvido uma tecnologia para fabricar um PCM muito fino utili- zando uma tecnologia de chip interno para reduzir o volume do pacote de bateria e carre- gamento do PCM a parte superior do pacote de bateria. Contudo, o PCM fabricado utilizan- do a tecnologia de chip interno tem um preço mais alto do que o PCM fabricado de acordo com a técnica convencional, com o resultado de que aumentam os custos de fabricação do pacote de bateria.
Portanto, tem sido realizada pesquisa ativamente em várias tecnologias para utili- zação eficientemente do espaço na extremidade superior do pacote de bateria no qual o PCM é carregado para facilmente montar um elemento de montagem isolante e um elemen- to de segurança carregado na parte superior da célula de bateria e, ao mesmo tempo, não - 15 aumentar o volume total do pacote de bateria mesmo quando utilizando um pacote de bate- ria incluindo o PCM fabricado de acordo com a técnica convencional.
O Em conexão com esse assunto, por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente . Coreana 2007-0097143 revela uma bateria secundária incluindo um conjunto de eletrodo construído em uma estrutura na qual dois eletrodos diferentes são enrolados enquanto um separador está disposto entre os dois eletrodos, um recipiente no qual o conjunto de eletro- do é montado, e um conjunto de tampa acoplado a um topo aberto do recipiente, em que um invólucro de isolamento é montado entre o conjunto de eletrodo e o conjunto de tampa; e o invólucro de isolamento é provido com uma primeira ranhura para receber ao menos parci- almente uma região projetada no sentido para baixo do conjunto de tampa.
Contudo, a primeira ranhura formada no invólucro de isolamento é provida para im- pedir a deformação de curvatura do invólucro de isolamento e para minimizar um espaço desnecessário entre o conjunto de tampa e o invólucro de isolamento. Como resultado, a primeira ranhura não permite que o membro de montagem isolante e o elemento de segu- rança sejam faciimente montados ou não proporcionam espaço suficiente para que todos os elementosdoPCM sejam introduzidos nesse lugar. Consequentemente é difícil utilizar efici- entemente o espaço na extremidade superior do pacote de bateria. Além disso, os elemen- tos de segurança incluindo o PCM são conectados aos terminais de eletrodo da célula de bateria mediante soldagem ou solda fraca, com o resultado de que o processo de montagem do pacote de bateria é complicado.
- 35. : Consequentemente há uma grande nécessidade de uma tecnologia que seja capaz Ú de reduzir o número de elementos montados na parte superior da célula de bateria para simplificar o processo de montagem, obtendo a conexão entre o PCM e os elementos de
: 4 montagem, isolantes de uma maneira sem soldagem, e montagem dos elementos de segu- - rança, tal como o PCM relativamente grosso e o elemento PTC, na parte superior do pacote de bateria enquanto não aumentando a espessura do pacote de bateria. ' SUMÁRIO DA INVENÇÃO Portanto, a presente invenção foi feita para resolver os problemas acima, e outros problemas técnicos que ainda tem que ser resolvidos.
Especificamente, é um objetivo da presente invenção, prover um pacote de bateria secundária construído em uma estrutura na qual um espaço de depressão, predeterminado, é formado em uma tampa superior, aumentando assim, a eficiência espacial na extremidade superior do pacote de bateria.
Outro objetivo da presente invenção é o de prover um pacote de bateria secundária construído em uma estrutura na qual uma célula de bateria e um módulo de circuito de pro- | teção e um elemento de montagem isolante são acoplados a uma célula de bateria através | de uma estrutura de acoplamento específica, desse modo simplificando bastante um pro- - 15 cesso de montagem e proporcionando excelente estabilidade estrutural de acordo com a resistência de acoplamento aperfeiçoada. CU Um objetivo adicional da presente invenção é o de prover um pacote de bateria se- - cundária exibindo elevada eficiência espacial e excelente estabilidade estrutural através de uma estrutura na qual um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC) é montado noespaço de depressão.
De acordo com um aspecto da presente invenção, os objetivos mencionados acima e outros podem ser realizados através da provisão de um pacote de bateria secundária in- cluindo uma célula de bateria tendo um conjunto de eletrodo montado em um invólucro de bateria em conjunto com um eletrólito, o invólucro de bateria tendo um topo aberto vedado poruma tampa superior, um módulo de circuito de proteção tendo um circuito de proteção para controlar carga excessiva, descarga excessiva, e corrente excessiva da célula de bate- ria, um elemento de montagem isolante construído em uma estrutura na qual o módulo de circuito de proteção é carregado em uma parte superior do elemento de montagem isolante, o elemento de montagem isolante sendo montado na tampa superior 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 superior é provida com ao menos um terminal de eletrodo do tipo protuberância, e a tampa superior é provida em uma região parcial onde o terminal de eletrodo do tipo protuberância é formado com um espaço 35º (espaço de depressão) rebaixado no sentido para baixo em uma profundidade predetermi- " nada para permitir que os elementos carregados na parte inferior do módulo de circuito de proteção sejam recebidos nesse lugar ou que um elemento de coeficiente de temperatura
: 5 positiva (PTC) seja montado nesse lugar. - De acordo com a presente invenção, o espaço de depressão tendo a profundidade predeterminada é formado na tampa superior e, portanto, é possível garantir um espaço no ' qual os elementos carregados na parte inferior do módulo de circuito de proteção (PCM) sejam recebidos ou que o elemento PTC, tendo volume predeterminado, seja montado. Consequentemente é possível fabricar o pacote de bateria secundária em uma estrutura mais compacta. Preferivelmente, o elemento de montagem isolante é provido com um furo direto (um primeiro furo direto) correspondendo ao terminal de eletrodo do tipo protuberância e um | furodireto (um segundo furo direto) correspondendo ao espaço de depressão, o PCM é pro- vido com um furo direto de acoplamento correspondendo ao primeiro furo direto, e o aco- plamento do membro de montagem isolante e o PCM à célula de bateria é obtido mediante inserção fixamente de forma bem-sucedida do terminal de eletrodo do tipo protuberância através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de aco- . 15 plamentodoPCM. Isto é, na estrutura descrita acima, o terminal de eletrodo do tipo protuberância tem o comprimento suficiente para passar através do primeiro furo direto do elemento de monta- . gem isolante e do furo direto de acoplamento do PCM em um estado no qual o elemento de montagem isolante e o PCM são carregados na célula de bateria.
Nessa estrutura, o acoplamento do membro de montagem isolante do PCM à célula de bateria é obtido mediante inserção fixamente de forma bem-sucedida do terminal de ele- trodo do tipo protuberância formado na tampa superior através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de acoplamento do PCM. Consequente- mente, à montagem do pacote de bateria secundária é obtida em uma forma de acoplamen- tosimples.
Além disso, o elemento de montagem isolante e o PCM são configurados em uma estrutura na qual o acoplamento mecânico seguro entre o elemento de montagem isolante e o PCM é facilmente obtido. Consequentemente, o processo de fabricação é bastante simpli- ficado e uma estrutura de acopiamento muito estável contra impacto interno ou vibração é provida, em comparação com o pacote de bateria secundária, convencional construído em uma estrutura exigindo vários processos de soldagem ou solda fraca.
Como descrito previamente, os elementos carregados na parte inferior do PCM po- dem ser recebidos, ou o elemento PTC pode ser montado, no espaço de depressão.
Em um exemplo original, portanto, os elementos carregados na parte inferior do — PCM podem ser recebidos no espaço de depressão em um espaço no qual o PCM é carre- ' gado no elemento de montagem isolante. Nesse caso, os elementos carregados na parte inferior do PCM podem ser recebidos no espaço de depressão através do segundo furo dire-
: 6 to do elemento de montagem isolante.
- Em outro exemplo original, o elemento PCM pode ser montado no espaço de de- pressão, e o elemento PTC tem um lado conectado eletricamente ao PCM e o outro lado ' conectado eletricamente a um terminal de eletrodo da célula de bateria.
No pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção, exige-se que o invólucro de bateria apresente fácil processabilidade e uma resistência mecânica de um nível predeterminado ou superior. Por essa razão, o invólucro de bateria pode ser um recipi- ente de metal. Preferivelmente, o invólucro de bateria é um recipiente de alumínio.
O espaço de depressão formado na tampa superior pode ter vários formatos. O formato do espaço de depressão não é particularmente restrito desde que os elementos carregados na parte inferior do PCM possam ser recebidos, ou que o elemento PTC possa ser montado, no espaço de depressão. Por exemplo, o espaço de depressão pode ser for- mado no formato plano de um retângulo tendo quatro cantos arredondados. O espaço de depressão tendo esse formato é preferível porque os elementos carregados na parte inferior . 15 doPCM são os mais facilmente recebidos, ou o elemento PTC é o mais facilmente montado, no espaço de depressão, enquanto o espaço de depressão não está em contato com o con- o junto de eletrodo localizado abaixo da tampa superior. - Em um exemplo original, o espaço de depressão pode ser formado mediante de- formação plástica de uma porção da tampa superior em uma profundidade predeterminada.
Porexemplo,o espaço de depressão pode ser formado mediante estiramento profundo, de tal modo que o espaço de depressão é rebaixado no sentido para baixo em uma profundi- dade predeterminada, quando da fabricação da tampa superior.
Especificamente, o espaço de depressão pode ter uma profundidade de preferivel- mente 0,1 a 1,0 mm, mais preferivelmente de 0,3 a 0,6 mm, de tal modo que o espaço de depressão não entra em contato com o conjunto de eletrodo na célula de bateria.
Ao se formar o espaço de depressão mediante estiramento profundo de tal modo que o espaço de depressão tenha uma profundidade de 1,0 mm ou mais, deformação por tração aumenta, com o resultado de que os cantos do espaço de depressão se tornam finos, e ocorre uma rachadura no material constituindo a tampa superior. Consequentemente, a resistência da região esticada da tampa superior pode ser bastante diminuída, ou a tampa superior pode quebrar na extremidade, o que leva a um defeito de produto.
Em outro exemplo original, o espaço de depressão pode ser formado mediante a- coplamento de um elemento de vedação no formato de chapa à extremidade inferior de um furo direto formado mediante dobradura de uma região correspondente da tampa superior no sentido para baixo em uma profundidade predeterminada.
Nessa estrutura, é possível ajustar a profundidade do espaço de depressão con- forme necessário e, portanto, é possível facilmente receber os elementos do PCM que tem
. 7 grande altura, ou facilmente montar o elemento PTC tendo grande altura, no espaço de de- . pressão. O acoplamento entre a extremidade inferior do furo direto dobrado no sentido para baixo e uma chapa de vedação no formato de placa pode ser obtido, preferivelmente, medi- : ante soldagem. Consequentemente, o espaço de depressão pode ter uma profundidade, por exemplo, de 0,5a2,0mm, preferivelmente de 0,6 a 1,5 mm, dentro de um faixa na qual a chapa de vedação no formato de placa não entra em contato com o conjunto de eletrodo.
O material para a chapa de vedação no formato de plana não é particularmente res- trito. A chapa de vedação no formato de chapa pode ser feita de um material idêntico ao invólucro de bateria ou diferente do invólucro de bateria. Além disso, a chapa de vedação no | formatoe placa pode ser feita de um material condutivo ou de um material isolante.
Na estrutura na qual o terminal de eletrodo do tipo protuberância é inserido fixa- mente através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de acoplamento do PCM, conforme previamente descrito, o terminal de eletrodo do tipo protu- berância pode ser fixado de diversas maneiras após o terminal de eletrodo do tipo protube- - 15 rância ser inserido através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de acoplamento do PCM. A fixação do terminal de eletrodo do tipo protuberância o não é particularmente restrita desde que seja aperfeiçoado o acoplamento do terminal de - eletrodo do tipo protuberância ao primeiro furo direto do membro de montagem isolante e ao : furo direto de acoplamento do PCM, e a conexão elétrica entre o terminal de eletrodo do tipo protuberânciae o PCM seja obtida.
Em um exemplo original, a extremidade do terminal de eletrodo do tipo protuberân- cia pode se projetar a partir do topo do PCM por uma extensão predeterminada, e a extre- midade do terminal de eletrodo do tipo protuberância é prensada de modo a ser fixada ao PCM.
Por exemplo, quando o terminal de eletrodo do tipo protuberância é formado de um rebite condutivo, o acoplamento do elemento de montagem isolante e o PCM à célula de bateria e a conexão elétrica entre o PCM e o terminal de eletrodo da célula de bateria são obtidos simultaneamente por intermédio de uma série de processos simples incluindo a for- mação do rebite condutivo na tampa superior, inserindo-se de forma bem-sucedida os rebi- tes através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de acoplamento do PCM, e prensando a extremidade do terminal de eletrodo que se projeta a partir do topo do PCM. A ação de prensar a extremidade do terminal de eletrodo do tipo pro- tuberância aumenta ainda mais a resistência do acoplamento do elemento de montagem isolante e do PCM à célula de bateria. ' Em outro exemplo, o terminal de eletrodo do tlpo protuberânciáã pode ser configura- do em uma estrutura na qual, quando o terminal de eletrodo do tipo protuberância é inserido através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de aco-
. 8 plamento do PCM, a extremidade do terminal de eletrodo do tipo protuberância se projeta a . partir do topo do PCM por uma extensão predeterminada, e então a extremidade do terminal de eletrodo do tipo protuberância é fixada ao PCM em uma forma de acoplamento mecâni- , co. O acoplamento mecânico do PCM à extremidade projetada do terminal de eletrodo do tipo protuberância pode ser obtido de diversas maneiras. Em um exemplo original, o aco- plamento mecânico do PCM à extremidade projetada do terminal de eletrodo do tipo protu- berância pode ser obtido pelo engate roscado com base em uma estrutura de parafuso fê- mea e de parafuso macho.
A célula de bateria inclui um terminal de catódio e um terminal de anódio. Preferi- velmente a tampa superior é provida com um par de terminais de eletrodo do tipo protube- rância (um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância e um segundo terminal de | eletrodo do tipo protuberância).
Os terminais de eletrodo do tipo protuberância não apenas acoplam de forma fixa o PCM e o elemento de montagem isolante à extremidade superior da célula de bateria como . 15 também permitem que a célula de bateria seja facilmente fabricada e para simplificar a es- trutura da célula de bateria. o Por exemplo, ao menos um dos terminais de eletrodo do tipo protuberância pode . ser configurado em uma estrutura oca incluindo um canal direto se comunicando com o inte- . 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, após o conjunto de eletrodo ser montado no invólucro de bateria, durante a fabricação da célula de bateria.
Uma vez que ao menos um dos terminais de eletrodo do tipo protuberância pode ser usado como o orifício de injeção de eletrólito, não há a necessidade de formar um orifí- cio de injeção de eletrólito adicional na tampa superior ao contrário das células de bateria convencionais. Consequentemente, o canal direto pode ser vedado, por exemplo, por uma esfera metálica após ser usado como o orifício de injeção de eletrólito.
Além disso, na estrutura na qual as extremidades dos terminais de eletrodo são fi- xadas ao PCM na forma de acoplamento mecânico, por exemplo, cada um dos terminais de eletrodo do tipo protuberância pode ser provido na sua extremidade com uma parte de ros- ca Nesse caso, a extremidade de cada um dos terminais de eletrodo do tipo protuberância pode ser engatada de forma roscada em ma porca, em um estado no qual as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberância se projetam a partir do topo do PCM, desse modo obtendo acoplamento mecânico entre os terminais de eletrodo do tipo protuberância e o PCM.
Os terminais de eletrodo do tipo protuberância são aplicáveis de forma diversa in- dependentemente do tipo e formato externo das células de bateria. Para uma célula de bate- ria prismática, por exemplo, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância pode ser
. 9 conectado ao catódio da célula de bateria enquanto sendo conectado eletricamente à tampa . superior, e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância pode ser conectado ao a- nódio da célula de bateria enquanto sendo isolado eletricamente a partir da tampa superior. ' Consequentemente, é possível para o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância servir como um terminal de catódio e para o segundo terminal de eletrodo do tipo protube- rância servir como um terminal de anódio.
Como um exemplo da estrutura descrita acima, a tampa superior pode ser provida com um furo direto, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância pode ser integral- mente formado com a tampa superior, e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberân- cia pode incluir um corpo principal no formato de chapa, uma extensão superior que se es- tende para cima a partir do corpo principal de tal modo que a extensão superior é perpendi- cular ao corpo principal, e uma extensão inferior que se estende o sentido para baixo a partir do corpo principal de tal modo que a extensão inferior é perpendicular a partir do corpo prin- cipal, a extensão inferior sendo configurada para inserção através do furo direto da tampa - 15 superior, pelo que o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância é acoplado à tampa superior mediante prensagem da extremidade da extensão inferior.
o Em uma estrutura na qual o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância ser- o ve como um anódio, por exemplo, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância, for- . mado integralmente com a tampa superior, pode ser formado simultaneamente quando a tampa superior é prensada. Evidentemente, contudo, o terminal de eletrodo do tipo protube- rância pode ser preparado separadamente, e então o terminal de eletrodo do tipo protube- rância pode ser acoplado à tampa superior. Por exemplo, o terminal de eletrodo do tipo pro- tuberância pode ser acoplado à tampa superior mediante soldagem. Considerando-se a produtividade, contudo, é mais preferível formar o terminal de eletrodo do tipo protuberância utilizando o método mencionado primeiro, isto é, formar o terminal de eletrodo do tipo protu- berância simultaneamente ao se prensar a tampa superior.
Além disso, em uma estrutura na qual o segundo terminal de eletrodo do tipo protu- berância serve como o catódio, o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância é aco- piado de forma mais fácil e estável à tampa superior pela estrutura de acoplamento entre a tampa superior e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância conforme descrito acima, e o acoplamento do PCM e do elemento de montagem isolante à célula de bateria é obtido de forma segura e estável por intermédio da extensão superior e da extensão inferior . do segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância. Por outro lado, em uma estrutura na qual o segundo terminal de eletrodo do tipo - 35 protuberância serve como o anódio, por exemplo, uma gaxeta eletricamente isolante pode ser montada em uma interface entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância e o furo direto da tampa superior para obter o isolamento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância e a tampa superior servindo como o catódio. . A estrutura dos terminais de eletrodo do tipo protuberância não é particularmente descrita desde que os terminais de eletrodo do tipo protuberância sejam facilmente conecta- ' dos eletricamente ao PCM. Além disso, a estrutura do espaço de depressão não é particu- larmente restrita desde que os elementos do PCM sejam efetivamente recebidos, ou que o elemento PTC seja efetivamente montado no espaço de depressão. Preferivelmente, os terminais de eletrodo do tipo protuberância estão localizados em lados opostos da tampa superior, e o espaço de depressão está localizado entre os terminais de eletrodo do tipo protuberância.
Além disso, o material para os terminais de eletrodo do tipo protuberância não é particularmente restrito desde que os terminais de eletrodo do tipo protuberância sejam fei- tos de um material altamente condutivo. Preferivelmente, os terminais de eletrodo do tipo protuberância são feitos de um aço revestido com cobre (Cu), níquel (Ni), e/ou cromo (Cr), aço inoxidável, alumínio (Al), uma liga de Al, uma liga de Ni, uma liga de Cu, ou uma liga de . 15 Cr. Quando os terminais de eletrodo do tipo protuberância são formados integralmente com a tampa superior, é natural que os terminais de eletrodo do tipo protuberância sejam feitos o do mesmo material que a tampa superior.
o Entretanto, em uma estrutura na qual o elemento PTC é montado no espaço de de- . pressão, como previamente descrito, um lado do elemento PTC é conectado eletricamente aoPCM,eo outrolado do elemento PTC é conectado eletricamente a um terminal de ele- trodo correspondente da célula de bateria. Consequentemente, o PCM, eletricamente co- nectado ao terminal externo de entrada e de saída, é conectado eletricamente à célula de bateria por intermédio do elemento PTC e, portanto, quando aumenta a temperatura interna da bateria, o elemento PTC interrompe o fluxo de corrente no circuito PCM, desse modo —obtendoa desconexão entre a célula de bateria e o terminal externo de entrada e de saída.
A conexão elétrica entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo da célula de bate- ria e/ou a conexão elétrica entre o elemento PTC e o PCM não é particularmente restrita. Por exemplo, a conexão elétrica entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo da célula de bateria e/ou a conexão elétrica entre o elemento PTC e o módulo de circuito de proteção — pode ser obtido mediante acoplamento direto ou acoplamento indireto utilizando-se um ele- mento de conexão, condutivo. O elemento de conexão pode ser feito de um material condu- tivo variável. Preferivelmente, o elemento de conexão é formado de uma chapa de níquel.
O terminal de eletrodo da célula de bateria pode ser constituído pelo invólucro de bateria. Em um exemplo original, o invólucro de bateria pode ser formado de um recipiente
35. de metal eo invólucro de bateria pode ser eletricamente conectado a uma aba de catódio ; ou a uma aba de anódio do conjunto de eletrodo para constituir um terminal de eletrodo (a). Quando o invólucro de bateria constitui o terminal de eletrodo (a) e o espaço de de-
. "1 pressão é formado mediante deformação da tampa superior, o espaço de depressão tam- . bém constitui o terminal de eletrodo (a). Consequentemente, a parte inferior do elemento PTC pode ser acoplada diretamente à extremidade inferior do espaço de depressão de tal ] modo que a parte inferior do elemento PTC é conectada eletricamente ao terminal de eletro- do(a.
Quando o elemento PTC é acoplado diretamente ao espaço de depressão, é possí- vel reduzir o número de elementos de conexão, condutivos.
O acoplamento entre a parte inferior do elemento PTC e o espaço de depressão não é particularmente restrito.
Por e- xemplo, o acoplamento entre a parte inferior do elemento PTC e o espaço de depressão pode ser obtido mediante ligação condutiva, soldagem, ou solda fraca.
Preferivelmente, o acoplamento entre a parte inferior do elemento PTC e o espaço de depressão é obtido me- diante solda fraca.
Além disso, o terminal de eletrodo da célula de bateria, ao qual o elemento PTC é eletricamente conectado, pode ser um terminal de eletrodo (b) eletricamente isolado a partir | - 15 do invólucro de bateria e acoplado a um eletrodo que tem polaridade oposta àquele conec- tado ao invólucro de bateria.
A conexão elétrica entre o terminal de eletrodo (b) e o elemento o PTC pode ser obtida por intermédio de um elemento de conexão condutivo adicional. o Em um exemplo concreto, quando o espaço de depressão constitui o terminal de ' eletrodo (a), e o elemento PTC é conectado eletricamente ao terminal de eletrodo (b), uma película isolante pode ser fixada, ou uma camada isolante pode ser aplicada, ao espaço de depressão, e o elemento PTC pode ser carregado na película isolante ou na camada isolan- te, desse modo obtendo o isolamento elétrico entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo (b). O acoplamento entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo (b) pode ser obtido por intermédio de um membro de conexão condutivo.
Nesse momento, exige-se que o elemento de conexão condutivo seja isolado eletricamente do terminal de eletrodo (a). Esse isolamen- to elétrico pode ser obtido, por exemplo, por intermédio de película isolante, resina, borra- cha, ou uma camada de revestimento isolante.
Entretanto, o topo do elemento PTC pode ser conectado eletricamente ao PCM por intermédio de outro elemento de conexão condutivo.
O material para o elemento de conexão não é particularmente restrito desde que o elemento de conexão seja feito de um material condutivo variável.
Preferivelmente, o elemento de conexão é formado de uma chapa de [ níquel. | De acordo com as circunstâncias, a conexão elétrica entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo do tipo protuberância pode ser obtida mediante um elemento de cone- - 35 —xão condutivo adicional, e o elemento de conexão condutivo pode ser acoplado ao terminal i de eletrodo do tipo protuberância mediante soldagem.
Alternativamente, a conexão elétrica entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo do tipo protuberância pode ser obtida medi-
. 12 ante inserção do elemento de conexão condutivo entre o terminal de eletrodo do tipo protu- . berância e a gaxeta, o que será descrito em seguida em detalhe com referência aos dese- nhos anexos. ' No pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção, a tampa iso- lante serve para proteger a célula de bateria contra impacto externo, complementa a resis- tência mecânica dos membros montados no topo da célula de bateria, e mantém o isola- | mento elétrico entre os membros. Preferivelmente, a tampa isolante se estende no sentido para baixo por uma extensão predeterminada de tal modo que ao menos uma porção da tampa isolante cobre a superfície externa da extremidade superior da célula de bateria em um estado no quala tampa isolante é montada na extremidade superior da célula de bateria, desse modo aperfeiçoando o acoplamento à célula de bateria. Para maximizar tal efeito, a extensão no sentido para baixo da tampa isolante é preferivelmente unida à superfície ex- terna da extremidade superior da célula de bateria mediante ligação ou mediante acopla- mento mecânico. De acordo com as circunstâncias, um adesivo pode ser aplicado entre a - 15 tampa superior e o membro de montagem isolante de tal modo que o membro de montagem isolante é montado mais estavelmente na tampa superior. o Além da tampa isolante acoplada à extremidade superior da célula de bateria, uma o tampa isolante adicional (uma tampa inferior) também pode ser montada na extremidade ; . inferior da célula de bateria. Além disso, uma película de revestimento pode ser fixada na i 20 superfície externa do invólucro de bateria da célula de bateria. Consequentemente, a célula ' de bateria pode ser protegida contra impacto externo, e o isolamento elétrico da célula de : bateria pode ser mantido, através da provisão da película de revestimento. Preferivelmente, ; a película de revestimento é fixada na superfície externa do invólucro de bateria de tal modo ': que a película de revestimento cobre a extensão inferior da tampa isolante.
! 25 O pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção pode ser apli- cável de diversas maneiras independente do tipo e aparência da célula de bateria. Preferi- velmente, a célula de bateria é uma bateria prismática que tem um conjunto de eletrodo de i uma estrutura de catódio/separador/anódio montada em um recipiente de metal prismático.
| BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS | 30 Os objetivos, características e outras vantagens mencionadas acima e outros da | presente invenção serão mais claramente entendidos a partir da descrição detalhada se- guinte considerada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figurá 2 é uma vista parcialmente ampliada ilustrando tipicamente uma região de tampa superior de uma célula de bateria mostrada na Figura 1; A Figura 3 é uma vista secional vertical ilustrando tipicamente a parte superior do pacote de bateria secundária mostrado na Figura 1 em um estado no qual o pacote de bate- - ria secundária está montado; A Figura 4 é uma vista secional vertical ilustrando tipicamente a parte superior do ' pacote de bateria secundária em uma estrutura na qual um espaço de depressão mostrado naFigura3 está deformado; A Figura 5 é uma vista parcialmente ampliada ilustrando tipicamente uma região de tampa superior de uma célula de bateria de acordo com outra modalidade da presente in- venção; As Figuras, 6 e 7, são vistas secionais verticais ilustrando tipicamente os formatos da parte superior de um pacote de bateria secundária que podem ser considerados na estru- tura de célula de bateria mostrada na Figura 5; As Figuras, 8 e 9, são vistas secionais verticais ilustrando tipicamente primeiros terminais de eletrodo do tipo protuberância, exemplares utilizáveis no pacote de bateria se- cundária mostrado na Figura 1; . 15 A Figura 10 é uma vista secional vertical ilustrando tipicamente um segundo termi- nal de eletrodo do tipo protuberância, exemplar utilizável no pacote de bateria secundária | 2 mostrado na Figura 1; | o A Figura 11 é uma vista secional vertical ilustrando tipicamente a parte superior de . um pacote de bateria secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção; As Figuras, 12 e 13, são vistas secionais verticais ilustrando as extremidades supe- riores dos pacotes de bateria secundária de acordo com outras modalidades da presente invenção; A Figura 14 é uma vista típica ilustrando um exemplo no qual a estrutura de um es- paço de depressão é deformado no pacote de bateria secundária mostrado na Figura 12; A Figura 15 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria ; secundária de acordo com outra modalidade da presente invenção; e A Figura 16 é uma vista secional vertical ilustrando a extremidade superior do paco- te de bateria secundária da Figura 15 para mostrar uma estrutura exemplar relacionada à conexão elétrica. | 30 DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS | Agora, modalidades exemplares da presente invenção serão descritas em detalhe | com referência aos desenhos anexos. Deve ser observado, contudo, que o escopo da pre- sente invenção não é limitado pelas modalidades ilustradas. A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria
35. secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção, e a Figura 2 é uma vista SN parcialmente ampliada ilustrando tipicamente uma região de tampa superior de uma célula de bateria mostrada na Figura 1.
: 14 Com referência a esses desenhos, o pacote de bateria secundária 100 de acordo º com essa modalidade inclui uma célula de bateria 130 que tem um conjunto de eletrodo re- cebido em um invólucro de bateria em conjunto com um eletrólito, uma tampa superior 120 , para vedar o topo, o qual é aberto, do invólucro de bateria, um módulo de circuito de prote- çãonoformato de chapa (PCM) 150 tendo um circuito de proteção formado no mesmo, um elemento de montagem isolante 140 montado na tampa superior 120 da célula de bateria 130, uma tampa isolante 160 acoplada à extremidade superior da célula de bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140 em um estado no qual o PCM 150 é carregado no elemento de montagem isolante 140, e uma tampa inferior 170 montada na extremidade inferior da célula de bateria 130. A célula de bateria inclui um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112 e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114 que se projeta no sentido para cima a partir de lados opostos da extremidade superior da tampa superior 120. Além disso, ! um espaço de depressão 122, rebaixado no sentido para baixo por uma profundidade prede- . 15 terminada, é formado na tampa superior 120 entre os terminais de eletrodo do tipo protube- ; rância 112 e 114. Os elementos carregados na parte inferior do PCM 150 podem estar loca- i o lizados no espaço de depressão 122. ; o O elemento de montagem isolante 140 é provido com primeiros furos diretos, 142 e 1 BR 144, que têm um formato e um tamanho correspondendo às extremidades inferiores dos 1 20 terminais de eletrodo do tipo protuberância, 112 e 114, e um segundo furo direto 146 tendo ; um formato correspondendo ao espaço de depressão 122. O PCM 150 é provido com furos ! diretos de acoplamento 152 e 154 que têm um formato e tamanho correspondendo às ex- | tremidades superiores dos terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114. | O primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112 é conectado a um catódio (não mostrado) da célula de bateria 130 enquanto sendo conectado eletricamente à tampa superior 120. O segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114 é conectado a um anódio (não mostrado) da célula de bateria 130 enquanto sendo eletricamente isolado da tampa superior 120. O acoplamento do elemento de montagem isolante 140 e do PCM 150 à célula de bateria 130 é obtido mediante inserção dos terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114 através dos primeiros furos diretos 142 e 144, localizados nos lados opostos do ele- mento de montagem isolante 140, e os furos diretos de acoplamento 152, 154, localizados nos lados opostos do PCM 150, e prensando as extremidades dos terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114. Além disso, o acoplamento do elemento de montagem isolante - 35 140-à tampa superior 120 pode ser adicionalmente garantido por um adesivo, quando ne- cessário.
Os terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114 são conectados eletrica-
. 15 mente a um circuito do PCM 150 enquanto sendo acoplados ao PCM 150. . A tampa isolante 160 é acoplada à extremidade superior da célula de bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140 em um estado no qual o PCM 150 é car- ' regado no elemento de montagem isolante 140. A tampa isolante 160 se estende no sentido parabaixoporuma extensão predeterminada para cobrir o lado externo da parte superior da célula de bateria 130. A tampa inferior 170 é montada na extremidade inferior da célula de bateria 150. A Figura 3 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior do pacote de bateria secundária mostrada na Figura 1 em um estado no qual o pacote de bate- ria secundária é montado.
Com referência à Figura 3 em conjunto com a Figura 1, a tampa superior 120, o e- lemento de montagem isolante 140, e o PCM 150 são montados sequencialmente na parte superior da célula de bateria 130. Os elementos 156 montados na parte inferior do PCM 150 são recebidos no espaço de depressão 122, o qual é rebaixado no sentido para baixo, a - 15 partirda extremidade superior da tampa superior 120 por uma profundidade predeterminada d.
Consequentemente, a altura do pacote de bateria diminui à medida que os elementos 156 o do PCM 150 são introduzidos no espaço de depressão 122 da tampa superior 120. Como o resultado, o tamanho da célula de bateria 130 é aumentado na mesma proporção em que o . espaço morto diminuído em comparação com outros pacotes de bateria que têm o mesmo padrão, pelo que é possível aumentar a capacidade da bateria na mesma proporção daque- la.
O espaço de depressão 122 pode ser formado, por exemplo, mediante estiramento pro- fundo ao se fabricar a tampa superior 120 mediante prensagem.
Embora ilustrado simplesmente na Figura 3, o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114 é montado de tal modo que o segundo terminal de eletrodo do tipo protu- —berância 114 é isolada eletricamente a partir da tampa superior 120. Essa estrutura será igualmente aplicada na Figura 4, a qual será descrita em seguida.
A Figura 4 é uma vista em seção vertical ilustrando tipicamente a parte superior do pacote de bateria secundária em uma estrutura na qual o espaço de depressão mostrado na Figura 3 é deformado.
Com referência à Figura 4, um espaço de depressão 222 é formado por intermédio de um furo direto 224 curvado no sentido para baixo, por uma profundidade predeterminada D, a partir de uma região predeterminada localizada na parte central da tampa superior 220 e um elemento de vedação no formato de chapa 226 acoplado à extremidade inferior do furo direto 224 mediante soldagem.
A profundidade do espaço de depressão 222 com a constru- ção mencionadá acima é maior do que aquela do espaço de depressão 122 da Figura 3. O espaço de depressão 222 é particularmente preferível quando não for possível formar um formato de depressão profunda devido ao limite do estiramento profundo com relação à
. 16 tampa superior 220. . A Figura 5 é uma vista parcialmente ampliada ilustrando tipicamente uma região de tampa superior de uma célula de bateria de acordo com outra modalidade da presente in- : venção. Com referência à Figura 5, apenas um terminal de anódio 312 se projeta para cima a partir de uma tampa superior 320 montada na extremidade superior da célula de bateria 330, e a tampa superior 320 é provida em um seu lado com um espaço de depressão 322 rebaixada no sentido para baixo por uma profundidade predeterminada de tal modo que os | elementos carregados na parte inferior de um PCM (não mostrado) são recebidos no espaço dedepressão 322. As Figuras, 6 e 7, são vistas secionais verticais ilustrando tipicamente os formatos da parte superior de um pacote de bateria secundária que podem ser considerados na estru- tura de célula de bateria mostrada na Figura 5. No pacote de bateria mostrado nas Figuras 6 e 7, os terminais de eletrodo do tipo protuberância não são acoplados ao PCM, ao contrário - 15 dasFiguras1ad. Com referência em primeiro lugar à Figura 6, um terminal de anódio 312 se projeta o para cima a partir de uma região central do topo de uma célula de bateria 330, e a parte su- o perior do terminal de anódio 312 é conectado eletricamente a um PCM 350 por intermédio R de uma chapa de nível 352. Além disso, os elementos 356 montados na parte inferior do PCM 350 são recebidos em um espaço de depressão 322 rebaixado no sentido para baixo, a partir da extremidade superior da tampa superior 320 por uma profundidade predetermi- nada d. Com referência à Figura 7, um espaço de depressão 422 é formado mediante aco- plamento de um elemento de vedação no formato de placa 426 à extremidade inferior de um furodireto 424, curvo no sentido para baixo, por intermédio de uma profundidade predeter- minada D, a partir da extremidade superior de uma tampa superior 420 mediante soldagem, e elementos 456 montados na parte inferior de um PCM 450 são recebidos no espaço de depressão 322. Em comparação com o espaço de depressão 322 da Figura 6, o espaço de depres- são422 da Figura7 tem uma vantagem de que é possível formar mais eficientemente um formato de depressão tendo profundidade aumentada em um espaço da tampa superior 320 limitado pelo terminal de anódio 312 localizado na parte central da tampa superior 320 e, portanto, um elemento de tamanho grande 356 pode ser recebido no espaço de depressão
422. As Figuras, 8 e 9, são vistas secionais verticais ilustrando tipicamente primeiros terminais de eletrodo do tipo protuberância, exemplares, utilizáveis no pacote de bateria mostrado na Figura 1.
Com referência a esses desenhos em conjunto com a Figura 1, o primeiro terminal . de eletrodo do tipo protuberância 112a da Figura 8 é um rebite condutivo incluindo uma ca- beça no formato de placa 1122 e um corpo 1124 se estendendo perpendicularmente a partir ' da cabeça 1122. Além disso, uma parte de rosca 1125 é formada na circunferência externa da extremidade do corpo 1124. Consequentemente, após o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112a ser inserido sequencialmente através dos furos diretos 142 e 144 do elemento de montagem isolante 140 e dos furos diretos de acoplamento 152 e 154 do PCM 150, a parte de rosca 1125 provida na extremidade do corpo 1124 pode ser engatada de forma roscada em uma porca (não mostrada).
No primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b da Figura 9, a extremi- dade inferior da cabeça 1122 é formada integralmente com uma tampa superior 120". Con- sequentemente é possível reduzir o número de partes ao se fabricar o pacote de bateria. Além disso, 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 pri- —meiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b, formado integralmente com a tampa i superior 120', pode ser formado simultaneamente ao se prensar a tampa superior 120.
- A Figura 10 é uma vista secional vertical ilustrando tipicamente um segundo termi- o nal de eletrodo do tipo protuberância, exemplar, utilizável no pacote de bateria mostrado na Figura 1.
' 20 Com referência à Figura 10, o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' inclui um corpo principal no formato de placa 1142, uma extensão superior 1144 que se estende para cima a partir do corpo principal 1142 de tal modo que a extensão superior 1144 é perpendicular a partir do corpo principal 1142, e uma extensão inferior 1146 que se estende no sentido para baixo a partir do corpo principal 1142 de tal modo que a extensão inferior 1146 é perpendicular a partir do corpo principal 1142. A extensão inferior 1146 é ! configurada para ser inserida através de um furo direto 126 (Figura 11) na tampa superior | 120' (Figura 11).
Além disso, ranhuras de depressão 1143 e 1145 são formadas nas extremidades da extensão superior 1144 e da extensão inferior 1146, respectivamente. Consequentemen- te, as extremidades da extensão superior 1144 e da extensão inferior 1146 são facilmente prensadas por intermédio da provisão das ranhuras de depressão 1143 e 1145.
A Figura 11 é uma vista secional vertical ilustrando tipicamente a parte superior de um pacote de bateria secundária de acordo com uma modalidade da presente invenção. Para fácil entendimento, os terminais de eletrodo do tipo protuberância são mostrados na —Figura11lem um estado no qual os terminais de eletrodo do tipo protuberância ainda não são prensados.
Com referência à Figura 11, um elemento de montagem isolante 140' e um PCM
. 18 150' são montados sequencialmente em uma tampa superior 120', a qual é formada inte- ' gralmente com um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b, no topo do pa- cote de bateria secundária (não mostrado). Ú Como descrito anteriormente, um canal direto 1121, através do qual é injetado um eletrólito, é formado na região central do primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b. Além disso, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b é formado inte- gralmente com a tampa superior 120. Por outro lado, uma extensão inferior 1146 de um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' é inserido através de um furo direto 126 na tampa superior 120' a partirde cima. Na interface entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' e a tampa superior 120' é montada uma gaxeta eletricamente isolante 124 para obter o iso- lamento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' e a tampa superior 120'. Além disso, ranhuras de depressão 1143 e 1145 são formadas nas extremidades de uma extensão superior 1144 e da extensão inferior 1146 do segundo terminal de eletrodo do - 15 tipo protuberância 114', respectivamente. Consequentemente, ao se prensar as extremidades projetadas do primeiro terminal o de eletrodo do tipo protuberância 112b e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberân- oo cia 114', o elemento de montagem isolante 140' e o PCM 150' são acoplados seguramente . à tampa superior 120. Além disso, um espaço de depressão 122' é formado na tampa superior 120' entre o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' de tal modo que os elementos 156' montados na parte inferior do PCM 150' são recebidos no espaço de depressão 122'. Consequentemente é possível redu- zir bastante a altura total do elemento de montagem isolante 140' e do PCM 150' carregado —notopodatampa superior 120.
As Figuras, 12 e 13, são vistas secionais verticais ilustrando as extremidades supe- riores dos pacotes de bateria secundária de acordo com outras modalidades da presente invenção.
Com referência em primeiro lugar à Figura 12, um invólucro de bateria 330 é feito de metal. O invólucro de bateria 330 é acoplado a uma aba de catódio (não mostrado) de um conjunto de eletrodo 110, e, portanto, o invólucro de bateria 330 constitui um terminal de catódio. Além disso, uma tampa superior 320, conectada ao invólucro de bateria 330, tam- bém constitui o terminal de catódio. Uma aba de anódio 111 se projeta para cima a partir de uma região central do topo do conjunto de eletrodo 110 enquanto sendo curvada. A aba de —anódiocurvada111é conectada a um terminal de anódio 312. Por intermédio da curvatura da aba de anódio 111, um espaço de separação predeterminado L é definido entre o topo do conjunto de eletrodo 110 e a tampa superior 320.
1
. 19 Um espaço de depressão 322, formado mediante deformação plástica de uma por- ' ção da tampa superior 320 mediante estiramento profundo, constitui o terminal de catódio porque o espaço de depressão 322 é uma porção da tampa superior 320, que constitui o ' terminal de catódio. Consequentemente é possível facilmente obter o acoplamento entre o elemento PTC 500 e o terminal de catódio da célula de bateria mediante acoplamento direto do elemento PTC 500 com o espaço de depressão 322 mediante solda fraca. Nesse mo- mento, a conexão elétrica entre o PCM 350 e o elemento PTC 500 carregado no elemento de montagem isolante 340 é obtida mediante soldagem de um elemento de conexão 520 fixado ao topo do elemento PTC 500 ao PCM 350.
Por outro lado, um exemplo no qual o elemento PTC 500 é conectado ao terminal de anódio 312 é ilustrado na Figura 13. Com referência à Figura 13, é exigido que o elemen- to PTC 500 seja isolado eletricamente do espaço de depressão 322 constituindo o terminal de catódio. Consequentemente, um elemento de isolamento elétrico 511, tal como uma pelí- cula isolante, resina, borracha, ou fita isolante, é disposto entre o elemento PTC 500 e o . 15 espaço de depressão 322. Em um estado no qual o elemento de isolamento elétrico 511 é disposto entre o elemento PTC 500 e o espaço de depressão 322, a conexão elétrica entre O o elemento PTC 500 e o terminal de anódio 312 é obtido por intermédio de um elemento de o conexão 530 fixado na parte inferior do elemento PTC 500, e a conexão elétrica entre o PCM 350 carregado no elemento de montagem isolante 340 e o elemento PTC 500 é obtido ' 20 —porintermédio do elemento de conexão 520 fixado no topo do elemento PTC 500. A Figura 14 é uma vista típica ilustrando um exemplo no qual a estrutura do espaço de depressão é formada no pacote de bateria mostrado na Figura 12. Para referência, o pacote de bateria da Figura 14 é idêntico àquele da Figura 12 exceto a estrutura do espaço de depressão. Portanto, os outros componentes do pacote de bateria mostrado na Figura 14 são denotados pelos mesmos numerais de referência que aqueles do pacote de bateria mostrado na Figura 12. A estrutura do espaço de depressão mostrado na Figura 14 é idênti- ca àquela do espaço de depressão mostrado na Figura 7 e, portanto, uma descrição deta- lhada do espaço de depressão não será fornecida.
Quando o elemento de vedação no formato de placa 426 é feito de um material —condutivo idêntico ou similar à tampa superior 420, o elemento de vedação no formato de chapa 426 pode ser usado como o terminal de catódio. Consequentemente é possível obter a conexão elétrica entre o elemento PTC 500 e a célula de bateria mediante acoplamento direto do elemento PTC 500 com o elemento de vedação no formato de placa 426.
Por outro lado, quando o elemento de vedação no formato de placa 426 é feito de um material isolante, é possível móntar diretamente o elemento PTC 500 no elemento de vedação no formato de chapa 426, sem usar um membro isolante adicional, no momento da conexão do elemento PTC 500 com o terminal de anódio 312. Nesse momento, a conexão
. 20 entre o elemento PTC 500 e o terminal de anódio 3122 pode ser obtida mediante fixação de ' um membro de conexão adicional (não mostrado) à parte inferior do elemento PTC 500 e soldagem do elemento de conexão ao terminal de anódio 312. Contudo, é necessário dispor ' um elemento isolante na região onde o furo direto 424, formado mediante curvatura da tam- pa superior 420 no sentido para baixo, e o elemento de conexão, o qual conecta o elemento PTC 500 e o terminal de anódio 312 entre si, estejam em contato um com o outro. A Figura 15 é uma vista em perspectiva explodida ilustrando um pacote de bateria secundária de acordo com outra modalidade da presente invenção.
Com referência à Figura 15, o pacote de bateria secundária 100a inclui uma célula de bateria 130 que tem um conjunto de eletrodo recebido em um invólucro de bateria em conjunto com um eletrólito, uma tampa superior 120 para vedar o topo, o qual é aberto, do invólucro de bateria, um PCM no formato de placa 150 tendo um circuito de proteção forma- to no mesmo, um elemento de montagem isolante 140 montado na tampa superior 120 da célula de bateria 130, uma tampa isolante 160 acoplada à extremidade superior da célula de . 15 bateria 130 para cobrir o elemento de montagem isolante 140 em um estado no qual o PCM 150 é carregado no membro de montagem isolante 140, e uma tampa inferior 170 montada o na extremidade inferior da célula de bateria 130.
o Um par de terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114, isto é, um primei- ro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112 e um segundo terminal de eletrodo do tipo ' 20 protuberância 114, se projetam no sentido para cima a partir de lados opostos da extremi- dade superior da tampa superior 120. Um espaço de depressão 122, rebaixado no sentido para baixo por uma profundidade predeterminada, é formado na tampa superior 120 entre os terminais de eletrodo do tipo protuberância 112 e 114. Além disso, um elemento PTC 500 é montado no espaço de depressão 122.
No pacote de bateria secundária 100a com a construção mencionada acima, a co- nexão elétrica entre o elemento PTC 500 e o terminal de catódio pode ser obtida mediante acoplamento direto da parte inferior do elemento PTC 500 com o espaço de depressão 122 constituindo o terminal de catódio, como descrito anteriormente com referência à Figura 12. Alternativamente, o elemento PTC 500 pode ser conectado ao primeiro terminal de eletrodo — dotipoprotuberância 112 por intermédio de um membro de conexão adicional. Entretanto, o elemento PTC 500 e o PCM 150 podem ser conectados eletricamente entre si por intermé- dio do elemento de conexão 520 fixado ao topo o elemento PTC 500.
Por outro lado, um exemplo no qual o elemento PTC 500 é eletricamente conectado ao terminal de anódio é ilustrado tipicamente na Figura 16.
Com referência à Figura 16, um elemento de montagem isolante 140' e um PCM 150' são montados sequencialmente em uma tampa superior 120', a qual é formada inte- gralmente com um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b, no topo de um
. 21 pacote de bateria secundária. : Um canal direto 1121, através do qual é injetado um eletrodo, é formado na região central do primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b. O primeiro terminal de ' eletrodo do tipo protuberância 120b é formado integralmente com a tampa superior 120". Por outrolado, uma extensão inferior 1146 de um segundo terminal de eletrodo do tipo protube- rância 114' é inserida através do furo direto da tampa superior 120' a partir de cima. Na in- terface entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' e a tampa superior 120' são montadas gaxetas eletricamente isolantes 124 e 126 para obter o isolamento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' e a tampa superior 120. Além disso, ranhuras de depressão 1143 e 1145 são formadas nas extremidades de uma exten- são superior 1144 e da extensão inferior 1146 do segundo terminal de eletrodo do tipo pro- tuberância 114', respectivamente.
Consequentemente, ao prensar as extremidades projetadas do primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância 112b e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância - 15 114,0 elemento de montagem isolante 140' e o PCM 150' são fixados de forma estável na tampa superior 120". o O elemento PTC 500 pode ser conectado eletricamente ao segundo terminal de oo eletrodo do tipo protuberância 114', constituindo o terminal de anódio, por intermédio do e- R lemento de conexão 530 fixado à parte inferior do elemento PTC 500 em um estado no qual um elemento isolante é disposto no espaço de depressão 122'. Mesmo nesse caso, o ele- mento PTC 500 e o PCM 150' podem ser conectados eletricamente um ao outro por inter- médio do elemento de conexão 520 fixado no topo do elemento PTC 500.
O elemento de conexão 530 pode ser acoplado ao segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' mediante soldagem. Alternativamente, a conexão elétrica entre o elementode conexão 530 e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' pode ser obtida de forma estável mesmo em um estado no qual o elemento de conexão 530 é simplesmente inserido entre as gaxetas 124 e 125 e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância 114' em uma forma de contato apertado. No caso mencionado por último, é possível omitir um processo de soldagem, desse modo aperfeiçoando a eficiência do pro- cesso. Além disso, um espaço de instalação para o elemento de conexão 530 não é exigido e, portanto, é possível fabricar a bateria em uma estrutura mais compacta.
Embora as modalidades exemplares da presente invenção tenham sido reveladas para fins ilustrativas, aqueles versados na técnica considerarão que diversas modificações, adições e substituições são possíveis, sem se afastar do escopo e espírito da invenção con- — formerevelados nas reivindicações anexas.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL Como evidente a partir da descrição acima, o pacote de bateria secundária de a-
cordo com a presente invenção é construído em uma estrutura na qual os elementos carre- - gados na parte inferior do PCM são recebidos, ou o elemento PCM é montado no espaço de depressão formado na tampa superior de tal modo que o espaço de depressão é rebaixado ' no sentido para baixo por uma profundidade predeterminada. Consequentemente é possível fabricar um pacote de bateria secundária de elevada energia em comparação com outros pacotes de bateria que têm o mesmo padrão. Além disso, o pacote de bateria secundária de acordo com a presente invenção é construído em uma estrutura na qual o acoplamento entre o elemento de montagem isolante e o PCM na parte superior do pacote de bateria é obtido utilizando os terminais de eletrodo do tipo protuberância de estruturas específicas. Consequentemente é possível simplificar bastante o processo de montagem do pacote de bateria e melhorar a estabilidade estrutural do pacote de bateria mediante excelente resistência de acoplamento. Aqueles versados na técnica considerarão que diversas modificações, adições e substituições são possíveis, sem se afastar do escopo e espírito da invenção conforme reve- : 15 lados nasreivindicações anexas. | o | |
I |

Claims (19)

  1. REIVINDICAÇÕES . 1. Pacote de bateria secundária, CARACTERIZADO por compreender: uma célula de bateria que tem um conjunto de eletrodo montado em um invólucro ' de bateria em conjunto com um eletrólito, o invólucro de bateria tendo uma parte superior abertavedada por uma tampa superior; um módulo de circuito de proteção que tem um circuito de proteção para controlar excesso de carga, excesso de descarga, e corrente excessiva da célula de bateria; e um elemento de montagem isolante construído em uma estrutura na qual o módulo de circuito de proteção é carregado em uma parte superior do elemento de montagem iso- | 10 lante,o elemento de montagem isolante sendo montado na tampa superior da célula de ba- teria; 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 pro- teção é carregado no membro de montagem isolante, em que ; . 15 a tampa superior é provida com ao menos um terminal de eletrodo do tipo protube- rância, e o a tampa superior é provida em uma região parcial onde o terminal de eletrodo do ti- oo po protuberância não é formado com um espaço (espaço de depressão) rebaixado no senti- do para baixo por uma profundidade predeterminada para permitir que os elementos carre- gadosem uma parte inferior do módulo de circuito de proteção sejam recebidos nesse lugar ou que um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC) seja montado nesse lu- gar.
  2. 2. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: o elemento de montagem isolante é provido com um furo direto (um primeiro furo direto) correspondendo ao terminal de eletrodo do tipo protuberância e um furo direto (um segundo furo direto) correspondendo ao espaço de depressão, o módulo de circuito de proteção é provido com um furo direto de acoplamento cor- respondendo ao primeiro furo direto, e o acoplamento do elemento de montagem isolante e o módulo de circuito de prote- ção para a célula de bateria é obtido mediante inserção fixamente de forma bem-sucedida do terminal de eletrodo do tipo protuberância através do primeiro furo direto do elemento de montagem isolante e do furo direto de acoplamento do módulo de circuito de proteção.
  3. 3. Pacote de bateria secundária de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de quê os elementos carregados na parte inferior do módulo de circuito de proteção são recebidos no espaço de depressão em um estado no qual o mó- dulo de circuito de proteção é carregado no elemento de montagem isolante.
    . 2
  4. 4. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, ' CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento PTC é montado no espaço de depressão, o elemento PTC tendo um lado conectado eletricamente a um módulo de circuito de proteção í e o outro lado conectado eletricamente a um terminal de eletrodo da célula de bateria.
  5. 5. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o espaço de depressão é formado mediante deforma- ção plástica de uma porção da tampa superior por uma profundidade predeterminada.
  6. 6. Pacote de bateria secundária de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o espaço de depressão é formado mediante acopla- mento de um elemento de vedação no formato de placa a uma extremidade inferior de um furo direto formado mediante curvatura de uma região correspondente da tampa superior no sentido para baixo por uma profundidade predeterminada.
  7. 7. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que uma extremidade do terminal de eletrodo do tipo protu- - 15 berância se projeta a partir de uma parte superior do módulo de circuito de proteção por uma extensão predeterminada, a extremidade do terminal de eletrodo do tipo protuberância o sendo prensada para ser fixada no módulo de circuito de proteção. oo
  8. 8. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 2, . CARACTERIZADO pelo fato de que uma extremidade do terminal de eletrodo do tipo protu- berância se projeta a partir de uma parte superior do módulo de circuito de proteção por uma extensão predeterminada, a extremidade do terminal de eletrodo do tipo protuberância sendo fixada ao módulo de circuito de proteção em uma forma de acoplamento mecânico.
  9. 9. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a tampa superior é provida com um par de terminais de eletrodo do tipo protuberância (um primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância e um segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância).
  10. 10. Pacote de bateria secundária de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dos terminais de eletrodo do tipo protu- berância é configurado em uma estrutura oca incluindo um canal direto se comunicando com unm interior do invólucro de bateria, e o canal direto é vedado por uma esfera de metal após ser usado como um orifício de injeção de eletrólito.
  11. 11. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância é conectado a um catódio da célula de bateria enquanto sendo conectado eletricamente à tampa superior, e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância é conectado a um anódio da célula de bateria enquanto sendo eletricamente isolada a partir da tampa superior.
  12. 12. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 9,
    . 3 CARACTERIZADO pelo fato de que: ' a tampa superior é provida com um furo direto, o primeiro terminal de eletrodo do tipo protuberância é formado integralmente com a : tampa superior, e o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância inclui um corpo principal no formato de placa, uma extensão superior se estendendo para cima a partir do corpo princi- pal de tal modo que a extensão superior é perpendicular a partir do corpo principal, e uma extensão inferior se estendendo no sentido para baixo a partir do corpo principal de tal modo 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 superior, pelo que o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância é acoplado à tampa superior mediante prensagem de uma extremidade da extensão inferior.
  13. 13. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO por compreender ainda: | - 15 uma gaxeta eletricamente isolante montada em uma interface entre o segundo ter- | minal de eletrodo do tipo protuberância e o furo direto da tampa superior para obter o isola- o mento entre o segundo terminal de eletrodo do tipo protuberância e a tampa superior. oo
  14. 14. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que os terminais de eletrodo do tipo protuberância estão ] 20 localizados em lados opostos da tampa superior, e o espaço de depressão está localizado entre os terminais de eletrodo do tipo protuberância.
  15. 15. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a conexão elétrica entre o elemento PTC e o terminal de eletrodo da célula de bateria e/ou a conexão elétrica entre o elemento PTC e o módulo —decircuitode proteção é obtida por intermédio de um elemento de conexão condutivo.
  16. 16. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o invólucro de bateria da célula de bateria é conectado eletricamente a uma aba de catódio ou a uma aba de anódio do conjunto de eletrodo para constituir um terminal de eletrodo (a).
  17. 17. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 16, | CARACTERIZADO pelo fato de que uma parte inferior do elemento PTC é acoplada direta- mente a uma extremidade inferior do espaço de depressão de tal modo que a parte inferior do elemento PTC é conectada eletricamente ao terminal de eletrodo (a).
  18. 18. Pacote de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que uma película isolante é fixada, ou uma camada isolante i é aplicada, ao espaço de depressão, o elemento PTC é carregado na película isolante ou na camada isolante, e uma parte inferior do elemento PTC é conectada a um terminal de ele-
    trodo (b) da célula de bateria isolada eletricamente a partir do invólucro de bateria por inter- . médio de um elemento de conexão condutivo.
  19. 19. Pacote de bateria secundária de acordo com a reivindicação 4, ] CARACTERIZADO pelo fato de que uma parte superior do elemento PTC é conectada i eletricamente ao módulo de circuito de proteção por intermédio de outro elemento de conexão.
    ' 1 - FIG. 1 Ç Ie À 190 170 (Cs 120 / 130 112 7 o 2 QE) 162 AOE2223 ND 11 160 Or os o) XX 140
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