BRPI0820826B1

BRPI0820826B1 - Módulo de bateria secundária

Info

Publication number: BRPI0820826B1
Application number: BRPI0820826-3A
Authority: BR
Inventors: Dongcheol Lee; Jeong Ho Lee; Heegyu Kim
Original assignee: Lg Chem, Ltd.
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2019-04-16
Also published as: WO2009078580A2; TW200937698A; KR20090064028A; JP5231568B2; BRPI0820826A2; EP2220703A4; KR101011802B1; EP2220703A2; US20110039129A1; WO2009078580A3; US8841010B2; CN101897053B; JP2011507180A; TWI384670B; CN101897053A; EP2220703B1

Abstract

módulo de bateria secundária é descrito aqui um módulo de bateria secundária incluindo uma célula de bateria tendo um conjunto de eletrodos de uma estrutura catodo/separador/anodo montada em uma caixa de bateria junto com um eletrólito em um estado vedado, um elemento de montagem isolante tendo aberturas através das quais os terminais de eletrodo da célula de bateria são expostos externamente, o elemento de montagem isolante é construído em uma estrutura na qual os elementos de conexão e uma placa de circuito de proteção são carregadas no topo do elemento de montagem isolante, este é montado no 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 os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção são carregados no elemento de montagem isolante, sendo que o elemento de montagem isolante é fornecido em uma parte superior desse com ao menos uma ranhura de acoplamento, os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção são fornecidos com furos passantes se comunicando com a ranhura de acoplamento, e um elemento de fixação mecânica pré-determinado é inserido na ranhura de acoplamento através dos furos passantes, alcançando desse modo o acoplamento dos elementos de conexão e da placa de circuito de proteção ao elemento de montagem isolante.

Description

“MÓDULO DE BATERIA SECUNDÁRIA”

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um módulo de bateria secundária tendo uma excelente propriedade de processo de produção usando elementos de conexão, e, mais particu5 larmente, a um segundo módulo de bateria secundária incluindo uma célula de bateria tendo um conjunto de eletrodos apoiado em uma caixa de bateria junto com um eletrólito, um elemento de montagem isolante apoiado no 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, sendo que o elemento de montagem isolante é fornecido em uma parte supe10 rior desse com ao menos uma ranhura de acoplamento, os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção são fornecidos com furos passantes se comunicando com a ranhura de acoplamento, e um elemento de fixação mecânica pré-determinado é inserido na ranhura de acoplamento através dos furos passantes, alcançando desse modo o acoplamento dos elementos de conexão e da placa de circuito de proteção ao elemento de montagem isolan15 te.

Fundamentos da Invenção

Como dispositivos móveis têm sido crescentemente desenvolvidos, e a demanda de tais dispositivos móveis tem aumentado, a demanda de baterias secundárias tem também aumentado muito. Entre elas está uma bateria secundária de lítio, tendo alta densidade de energia e tensão operacional e excelentes características de preservação e de vida útil, que foi amplamente usada como uma fonte de energia para vários produtos eletrônicos, bem como para os dispositivos móveis.

Com base em suas estruturas externas e internas, as baterias secundárias são geralmente classificadas em uma bateria cilíndrica uma bateria prismática, e uma bateria em formato de bolsa. Especialmente, a bateria prismática e a bateria em formato de bolsa, que podem ser empilhadas com alta integração e têm uma pequena relação largura/comprimento, têm atraído atenção considerável.

Também as baterias secundárias têm atraído atenção considerável com uma fonte de energia para veículos elétricos e veículos elétricos híbridos, que foram desenvolvidos para resolver problemas, tal como poluição do ar causada por veículos a diesel ou a gasolina usando combustível fóssil. Como um resultado, os tipos de aplicações usando as baterias secundárias estão sendo diversificados devido às vantagens das baterias secundárias, e então se espera que as baterias secundárias sejam aplicadas a mais aplicações e produtos do que agora.

Entretanto, vários materiais combustíveis estão contidos na bateria secundária de lítio. Como um resultado, há uma possibilidade de perigo, já que a bateria secundária de lítio pode ser aquecida ou explodir devido à sobrecarga, sobrecorrente, ou qualquer outro impacPetição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 8/23 to físico externo. Em outras palavras, a bateria secundária de lítio tem baixa segurança. Consequentemente, um módulo de circuito de proteção (PCM) para controlar eficazmente 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 bateria secundá5 ria de lítio.

Geralmente, exige-se que os elementos de segurança, incluindo o PCM, sejam mantidos em conexão elétrica com os terminais de eletrodo da célula de bateria e, ao mesmo tempo, sejam eletricamente isolados de outras partes da célula de bateria. Consequentemente, uma pluralidade de elementos de montagem isolantes é exigida para construir tal conexão, resultando em um processo de montagem da bateria complicado. Também, um adesivo pode ser aplicado entre os elementos de segurança e os elementos de montagem isolantes para alcançar o acoplamento entre os elementos de segurança e os elementos de montagem isolantes. Entretanto, esse método de acoplamento enfraquece a resistência da bateria. Consequentemente, um curto-circuito pode ocorrer na célula de bateria devido ao enfraquecimento da resistência do acoplamento, quando impactos externos são aplicados à célula de bateria, resultando em que a célula de bateria pode pegar fogo ou explodir. Em outras palavras, problemas relacionados à segurança podem ocorrer.

Então, foram realizadas ativamente pesquisas por tecnologias para facilmente montar 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 módulo de bateria. Por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente Coreana No. 2006-0027272 descreve um módulo de bateria incluindo uma célula sem isolamento, uma placa de circuito de proteção eletricamente conectada à célula sem isolamento, uma caixa integralmente acoplada à célula sem isolamento e a placa de circuito de proteção, tal que uma região pré25 determinada da célula sem isolamento é exposta para fora através da caixa, e uma resina para cobrir a célula sem isolamento exposta para fora da caixa. Também, a Publicação de Pedido de Patente Japonesa No. 2007-165328 descreve uma bateria construída em uma estrutura na qual um terminal de conexão externo é formado na parte circunferencial externa de uma lateral de um corpo de bateria, uma placa de circuito, como um elemento de circuito de proteção, é montada na outra lateral da parte circunferencial externa do corpo de bateria, um catodo e um anodo do corpo de bateria são eletricamente conectados à placa de circuito por elementos de conexão, nos quais elementos sensíveis ao calor são arranjados, onde um molde tendo os elementos de conexão, o corpo de bateria, e a placa de circuito disposta neste é preenchido com resina para formar um corpo de molde acoplado a superfícies arbi35 trárias do corpo de bateria e a placa de circuito para integrar o corpo de bateria à placa de circuito.

Nas tecnologias descritas acima, entretanto, um processo para preencher o espaço

Petição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 9/23 definido entre os terminais de eletrodo e a placa de circuito de proteção no topo do módulo de bateria com resina é adicionado, resultando no processo de fabricação complicado, e o peso do módulo de bateria é aumentado. Ademais, a otimização na resistência mecânica do módulo de bateria não se aproxima das expectativas.

Consequentemente, há uma alta necessidade por uma tecnologia que é capaz de reduzir o número de elementos montados no topo da célula de bateria para simplificar o processo de montagem e alcançar a conexão entre os elementos de conexão, o elemento de montagem, e a placa de circuito de proteção de uma maneira não soldada, enquanto simultaneamente segurando estavelmente a resistência de acoplamento.

Sumário da Invenção

Portanto, a presente invenção foi produzida para resolver os problemas acima, e outros problemas técnicos que ainda estão para serem resolvidos.

Como um resultado de uma variedade de estudos extensivos e intensivos e experimentos para resolver os problemas descritos acima, os inventores da presente invenção concluíram que, quando o módulo de bateria secundária é construído acoplando-se um elemento de montagem isolante, os elementos de conexão, e uma placa de circuito de proteção, que são montados na extremidade superir do módulo de bateria, através de uma estrutura de acoplamento específica, é possível simplificar muito o processo de montagem e otimizar o acoplamento entre os componentes durante o processo de fabricação, enquanto mantendo a segurança da célula de bateria. A presente invenção foi completada com base nessas conclusões.

Então, é um objetivo da presente invenção fornecer um módulo de bateria secundária incluindo um elemento de montagem isolante, elementos de conexão, e uma placa de circuito de proteção, que são acoplados uns aos outros através de uma estrutura de aco25 plamento específica.

De acordo com um aspecto da presente invenção, os objetivos acima e outros podem ser alcançados pelo fornecimento de um módulo de bateria secundária incluindo uma célula de bateria tendo um conjunto de eletrodo de uma estrutura catodo/separador/anodo montada em uma caixa de bateria junto com um eletrólito em um estado vedado, um ele30 mento de montagem isolante tendo aberturas através das quais os terminais de eletrodo da célula de bateria são expostos externamente, o elemento de montagem isolante é construído em uma estrutura na qual os elementos de conexão e uma placa de circuito de proteção são carregados no topo do elemento de montagem isolante, este é montado no 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 os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção são carregados no elemento de montagem isolante, onde o elemento de montagem isolante é fornecido em uma parte superior dessa

Petição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 10/23 com ao menos uma ranhura de acoplamento, os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção são fornecidos com furos passantes se comunicando com a ranhura de acoplamento, e um elemento de fixação mecânica pré-determinado é inserido na ranhura de acoplamento através dos furos passantes, alcançando desse modo o acoplamento dos ele5 mentos de conexão e da placa de circuito de proteção ao elemento de montagem isolante.

Isto é, o módulo de bateria secundária de acordo com a presente invenção é constituído pela célula de bateria, o elemento de montagem isolante, e a tampa isolante. O acoplamento dos elementos de conexão e da placa de circuito de proteção ao elemento de montagem isolante é alcançado inserindo-se o elemento de fixação mecânica na ranhura de acoplamento através dos furos passantes se comunicando com a ranhura de acoplamento. Consequentemente, a montagem do módulo de bateria secundária é alcançada em um modelo de acoplamento simples. Também, no módulo de bateria secundária de acordo com a presente invenção, o elemento de montagem isolante, os elementos de conexão, e a placa de circuito de proteção são configurados em uma estrutura na qual o acoplamento dos ele15 mentos de conexão e da placa de circuito de proteção ao elemento de montagem isolante é facilmente alcançado. Consequentemente, o processo de fabricação é simplificado e uma estrutura de acoplamento muito estável é incorporada, se comparada com a estrutura convencional que exige vários processos de solda ou solda branda.

Exige-se que a caixa da bateria exiba fácil processabilidade e uma resistência me20 cânica de um nível pré-determinado ou mais. Por exemplo, a caixa da bateria pode ser um recipiente de metal. Preferencialmente, a caixa da bateria é um recipiente de alumínio.

Os elementos de conexão podem ainda incluir uma função para otimizar a segurança do módulo de bateria em adição a uma função para interconectar eletricamente os terminais de eletrodo e a placa de circuito de proteção. Por exemplo, um dos elementos de cone25 xão pode ser acoplado a um elemento de coeficiente de temperatura positivo (PTC). Consequentemente, o elemento de conexão, que é acoplado ao elemento de PTC, interrompe a corrente que flui para o conjunto superior do módulo de bateria, quando a temperatura do módulo de bateria aumenta abruptamente devido a um curto-circuito interno ou similar, otimizando desse modo a segurança do módulo de bateria.

Também, os elementos de conexão são preferencialmente configurados em uma estrutura na qual os elementos de conexão são fácil e estavelmente acoplados ao elemento de montagem isolante e à placa de circuito de proteção. Por exemplo, cada um dos elementos de conexão pode ser fornecido em uma extremidade dessa com um primeiro furo passante para acoplar com o elemento de montagem isolante e um segundo furo passante para acoplar com a placa de circuito de proteção.

Consequentemente, o elemento de montagem isolante é acoplado a cada um dos elementos de conexão através do primeiro furo passante, e a placa de circuito de proteção é

Petição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 11/23 acoplada a cada um dos elementos de conexão através do segundo furo passante, com o resultado de que os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção são estavelmente fixos ao elemento de montagem isolante em posição de acordo com o projeto. Nessa estrutura, o segundo furo passante contribui para o acoplamento ao elemento de montagem isolante, bem como o acoplamento à placa de circuito de proteção pelo elemento de fixação mecânica.

O formato do primeiro furo passante e do segundo furo passante não é particularmente restrito contanto que o acoplamento dos elementos de conexão e da placa de circuito de proteção ao elemento de montagem isolante seja fácil e estavelmente alcançado pelo primeiro furo passante e pelo segundo furo passante. Por exemplo, o primeiro furo passante pode ter formato plano de uma fenda, e o segundo furo passante pode ter formato plano de uma estrela.

O primeiro furo passante e o segundo furo passante, formados nas formas acima especificadas, resolvem os problemas relacionados à montagem causados devido a um erro na fabricação ou projeto e ainda reforça o acoplamento e a conexão elétrica entre os elementos de conexão, a placa de circuito de proteção e o elemento de montagem isolante. Especificamente, quando uma protusão pré-determinada, que é configurada para ser inserida através do primeiro furo passante, é formada no elemento de montagem isolante, a protusão do elemento de montagem isolante pode ser inserida através do primeiro furo passan20 te em forma de fenda dentro de uma faixa de erro correspondente ao comprimento da fenda, e então, o acoplamento entre os elementos de conexão e o elemento de montagem isolante é alcançado sem dificuldade, embora um erro ocorra na fabricação ou projeto. Também, quando o elemento de fixação mecânica é feito de um material de metal condutor tal que o elemento de fixação mecânica pode contribuir para a conexão elétrica entre os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção, bem como o acoplamento entre os elementos de conexão e a placa de circuito de proteção, a região em formato de estrela é deformada pelo elemento de fixação mecânica, à medida que o elemento de fixação mecânica é inserido através do segundo furo passante, alcançando desse modo alta resistência de acoplamento e conexão elétrica estável.

Os elementos de conexão podem ser conectados aos terminais de eletrodo da célula de bateria e à placa de circuito de proteção de várias maneiras. Por exemplo, uma extremidade do elemento de conexão (‘primeiro elemento de conexão') acoplado ao elemento de PTC pode ser conectada ao primeiro terminal de eletrodo da célula de bateria, e a outra extremidade do primeiro elemento de conexão pode ser conectada à placa de circuito de pro35 teção. Também, uma extremidade do outro elemento de conexão (‘segundo elemento de conexão') pode ser conectada ao segundo terminal de eletrodo da célula de bateria, e a outra extremidade do segundo elemento de conexão pode ser conectada à placa de circuito de

Petição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 12/23 proteção.

Nessa estrutura, é mais preferencial que uma extremidade do primeiro elemento de conexão e uma extremidade do segundo elemento de conexão, conectado à placa de circuito de proteção, sejam curvadas tal que as extremidades do primeiro elemento de conexão e do segundo elemento de conexão sejam mais altas do que as outras extremidades do primeiro elemento de conexão e do segundo elemento de conexão, conectados à célula de bateria, onde o primeiro elemento de conexão e o segundo elemento de conexão são eletricamente conectados à placa de circuito de proteção, enquanto o primeiro elemento de conexão e o segundo elemento de conexão são estavelmente carregados no elemento de montagem isolante.

Um circuito de proteção é conectado às regiões onde os elementos de conexão estão em contato com a placa de circuito de proteção tal que os elementos de conexão são eletricamente conectados à placa de circuito de proteção nas regiões onde os elementos de conexão estão em contato com a placa de circuito de proteção. O material para os elemen15 tos de conexão não é particularmente restrita, contanto que os elementos de conexão sejam feitos de um material condutor. Preferencialmente, os elementos de conexão são formados de uma placa de níquel.

O elemento de montagem isolante é configurado em uma estrutura tendo os elementos de conexão e o módulo de circuito de proteção carregados no topo dele. O elemento de montagem isolante é feito de um material isolante em contato direto com o topo da célula de bateria.

Em uma modalidade exemplificada, o elemento de montagem isolante tem um tamanho aproximadamente igual ao do topo da célula de bateria, e o elemento de montagem isolante é fornecido em uma parte intermediária dessa com uma primeira abertura, através da qual o primeiro terminal de eletrodo da célula de bateria é exposto externamente, e é fornecido em uma posição espaçada a uma distância pré-determinada da primeira abertura com uma segunda abertura, através de uma parte do topo da caixa de bateria da célula de bateria (o segundo terminal de eletrodo) é exposta externamente.

Em outra modalidade exemplificada, as extremidades opostas do elemento de mon30 tagem isolante se projetam para cima por uma altura pré-determinada, desse modo facilmente fixando um espaço de instalação para cada elemento de conexão curvado para cima em uma extremidade dele, como anteriormente descrito.

O topo do elemento de montagem isolante pode ser formado em um formato correspondente aos elementos de conexão, tal que os elementos de conexão são montados no topo do elemento de montagem isolante, enquanto sendo fixados em posição, e o elemento de montagem isolante pode ser fornecido em laterais opostas dele com protusões configuradas para serem acopladas nos furos passantes (os primeiros furos passantes) dos respecPetição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 13/23 tivos elementos de conexão, alcançando desse modo mais estavelmente o acoplamento entre o elemento de montagem isolante e os elementos de conexão.

O elemento de fixação mecânica não é particularmente restrito, contanto que o elemento de fixação mecânica é inserido na ranhura de acoplamento do elemento de mon5 tagem isolante através dos furos passantes dos elementos de conexão e a placa de circuito de proteção, enquanto o elemento de fixação mecânica exibe uma resistência acoplamento pré-determinada. Preferencialmente, o elemento de fixação mecânica é formado de um pino condutor ou rebite tal que o elemento de fixação mecânica fornece conexão elétrica mais estável entre a placa de circuito de proteção e o elemento de conexão em adição ao aco10 plamento mecânico entre a placa de circuito de proteção e o elemento de conexão como anteriormente descrito.

Enquanto isso, o elemento de fixação mecânica pode ter um comprimento correspondente à soma da espessura da placa de circuito de proteção, a espessura de cada elemento de conexão, e a profundidade da ranhura de acoplamento do elemento de montagem isolante, tal que o elemento de fixação mecânica não é exposto para fora da tampa isolante.

De acordo com as circunstâncias, um adesivo pode ser injetado na ranhura de acoplamento e/ou nos furos passantes, antes do acoplamento do membro de fixação mecânica, para complementar a força de acoplamento fornecida pelo elemento de fixação mecânica.

A tampa isolante serve para proteger a célula de bateria de impacto externo, com20 plementar a resistência mecânica dos elementos montados no topo da célula de bateria, e manter o isolamento elétrico entre os elementos. Preferencialmente, a tampa isolante se estende para baixo através de um comprimento pré-determinado tal que ao 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 acoplada à extremidade superior da célula de ba25 teria, otimizando desse modo o acoplamento à célula de bateria. De modo a maximizar tal efeito, a extensão para baixo da tampa isolante é preferencialmente unida à superfície externa da extremidade superior da célula de bateria por colagem ou por acoplamento mecânico.

Em adição à tampa isolante acoplada à extremidade superior da célula de bateria, uma tampa isolante adicional (uma tampa inferior) pode também ser montada na extremidade inferior da célula de bateria. Também, uma película de blindagem pode ser acoplada à superfície externa da caixa de bateria da célula de bateria. Consequentemente, a célula de bateria é protegida de impacto externo, e o isolamento elétrico da célula de bateria é mantido, pelo fornecimento da película de blindagem. Preferencialmente, a película de blindagem é acoplada à superfície externa da caixa de bateria, tal que a película de blindagem cobre a extensão inferior da tampa isolante.

O módulo de bateria secundária de acordo com a presente invenção pode ser apliPetição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 14/23 cável de várias maneiras independentes do tipo e aparência da célula de bateria. Preferencialmente, a célula de bateria é uma célula de bateria secundária de lítio prismática.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um elemento de PTC montado em uma célula de bateria secundária, o PTC inclui um corpo de PTC do qual uma resistência aumenta com o aumento de uma temperatura e um par de placas de metal para conexão, que são acopladas às extremidades opostas do corpo de PTC, onde uma das placas de metal é fornecida com um furo passante para acoplar com um elemento de montagem isolante e um segundo furo passante para acoplar com uma placa de circuito de proteção.

Geralmente, o elemento de PTC é um elemento separado, que é montado no topo da célula de bateria enquanto é eletricamente conectado ao topo da célula de bateria. Consequentemente, processos complicados e difíceis para acoplar o elemento de PTC à célula de bateria, tal como um grande número de processos de solda ou de solda branda, é exigido para montar o elemento de PTC ao exterior da célula de bateria, e, em adição, um espaço necessário para montar o elemento de PTC ao topo da célula de bateria é exigido.

No elemento de PTC de acordo com a presente invenção, por outro lado, o primeiro furo passante para acoplamento com o elemento de montagem isolante e o segundo furo passante para acoplamento com a placa de circuito de proteção são formados em uma das placas de metal para conexão. Consequentemente, é possível montar facilmente o elemento de PTC em uma região correspondente do módulo de bateria. Também, ao menos uma das placas de metal para conexão alcança a conexão elétrica através de uma estrutura de acoplamento mecânico não por solda ou solda branca. Consequentemente, é possível simplificar o processo de fabricação do módulo de bateria. Ademais, é possível minimizar o aumento de tamanho do módulo de bateria, aumentando desse modo a capacidade do módulo de bateria se comparado com outros módulos de bateria tendo o mesmo padrão.

Preferencialmente, uma extremidade da placa de metal tendo o primeiro furo passante e o segundo furo passante é curvada para cima, tal que o elemento de PTC é facilmente acoplado à placa de circuito de proteção enquanto é estavelmente carregado no elemento de montagem isolante. Consequentemente, a extremidade curvada para cima da pla30 ca de metal onde os furos passantes são formados é acoplada ao elemento de montagem isolante, e é então mais estável e facilmente acoplada à placa de circuito de proteção localizada acima da placa de metal.

Enquanto isso, o primeiro furo passante pode ter formato plano de uma fenda, e o segundo furo passante pode ter formato plano de uma estrela por razões anteriormente descritas.

Breve Descrição dos Desenhos

Os objetivos, características e vantagens acima da presente invenção e outros sePetição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 15/23 rão mais claramente entendidos a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais:

A FIG. 1 é uma vista em perspectiva explodida que ilustra um módulo de bateria ta secundária de acordo com uma modalidade exemplificada da presente invenção.

A FIG. 2 é uma vista de desenvolvimento parcial aumentada que ilustra tipicamente a extremidade superior do módulo de bateria secundária da FIG. 1.

A FIG. 3 é uma vista aumentada que ilustra tipicamente os elementos de conexão na extremidade superior do módulo de bateria secundária da FIG. 1.

As FIGs. 4 a 7 são vistas em perspectiva parcial que ilustram um processo de mon10 tagem do módulo de bateria secundária da FIG. 1 etapa por etapa.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferenciais

Agora, as modalidades exemplificadas da presente invenção serão descritas em detalhes com relação aos desenhos em anexo. Dever-se-ia notar, entretanto, que o escopo da presente invenção não está limitado pelas modalidades ilustradas.

A FIG. 1 é uma vista em perspectiva explodida que ilustra tipicamente um módulo de bateria secundária de acordo com uma modalidade exemplificada da presente invenção.

Com relação à FIG. 1, o módulo de bateria secundária 100 de acordo com a presente invenção inclui uma célula de bateria 150, um elemento de montagem isolante 120, uma placa de circuito de proteção 130, um par de elementos de conexão 110 e 112, uma tampa superior 160, uma tampa inferior 180, e uma película de blindagem 170. O elemento de montagem isolante 120, os elementos de conexão 110 e 112, a placa de circuito de proteção 130, e a tampa superior 160 são sequencialmente montados no topo da célula de bateria 150.

O elemento de montagem isolante 120 é fornecido com aberturas 122 e 123 (Ver

FIG. 2) através das quais os terminais de eletrodo 152 e 154 da célula de bateria 150 são expostos externamente. O elemento de montagem isolante 120 é diretamente carregado no topo da célula de bateria 150. O acoplamento do elemento de montagem isolante 120 ao topo da célula de bateria 150 pode ser alcançado por um adesivo.

A tapa superior isolante 160 é acoplada à extremidade superior da célula de bateria

150 para cobrir o elemento de montagem isolante 120 em um estado no qual os elementos de conexão 110 e 112 e a placa de circuito de proteção 130 são carregados no elemento de montagem isolante 120. A tampa superior isolante 160 se estende para baixo através de um comprimento pré-determinado para cobrir a superfície externa da extremidade superior da célula de bateria 150. Um rótulo de serviço pós-venda (A/S) 161 é acoplado a uma lateral do topo da tampa superior isolante 160.

A tampa inferior 180 é acoplada à extremidade inferior da célula de bateria 150 por uma fita de tampa inferior adesiva 181. A circunferência externa da célula de bateria é coPetição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 16/23 berta pela película de blindagem isolante 170.

A FIG. 2 é uma vista de desenvolvimento parcial aumentada que ilustra tipicamente a extremidade superior do módulo de bateria secundária da FIG. 1, e a FIG. 3 é uma vista aumentada que tipicamente ilustra os elementos de conexão na extremidade superior do módulo de bateria secundária da FIG. 1.

Com relação a esses desenhos, o elemento de montagem isolante 120, os elementos de conexão 110 e 112, e a placa de circuito de proteção 130 são montados na extremidade superior 200 do módulo de bateria secundária.

O elemento de montagem isolante 120 tem um tamanho aproximadamente igual ao do topo da célula de bateria 150. O elemento de montagem isolante 120 é fornecido na parte intermediária dessa com a primeira abertura 122, através da qual o primeiro terminal de eletrodo 152 da célula de bateria 150 é exposto externamente, e a segunda abertura 122, através da qual o segundo terminal de eletrodo 152 da célula de bateria 150 é exposto externamente.

As extremidades opostas 126 do elemento de montagem isolante 120 se projetam para cima através de uma altura pré-determinada H. O topo do elemento de montagem isolante 120 tem um formato correspondente aos elementos de conexão 110 e 112, tal que os elementos de conexão 110 e 112 são montados no topo do elemento de montagem isolante 120 enquanto estando fixos na posição. Também, o elemento de montagem isolante 120 é fornecido em laterais opostas desse com protusões 121, que são acopladas em primeiros furos passantes 110b e 112b dos respectivos elementos de conexão 110 e 112, e ranhuras de acoplamento 124, que se comunicam com os segundos furos passantes 110a e 112a dos respectivos elementos de conexão 110 e 112.

Os elementos de conexão 110 e 112 são formados de uma placa de níquel. Os elementos de conexão 110 e 112 incluem o primeiro elemento de conexão 112, que é acoplado a um elemento de coeficiente de temperatura positivo (PTC) 112c, e o segundo elemento de conexão 110.

Uma extremidade 1122 do primeiro elemento de conexão 112 é conectada ao primeiro terminal de eletrodo 152 da célula de bateria 150, e a outra extremidade 1124 do pri30 meiro elemento de conexão 112 é conectada à placa de circuito de proteção 130. O primeiro elemento de conexão 112 é acoplado ao elemento de PTC 112c. Consequentemente, quando a temperatura interna do módulo de bateria aumenta, é possível que o primeiro elemento de conexão 112 interrompa a corrente elétrica, otimizando desse modo a segurança do módulo de bateria.

Uma extremidade 1102 do segundo elemento de conexão 110 é conectada ao segundo terminal de eletrodo 154 da célula de bateria 150, e a outra extremidade 1104 do segundo elemento de conexão 110 é conectada à placa de circuito de proteção 130.

Petição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 17/23

As extremidades 1124 e 1104 do primeiro elemento de conexão 112 e do segundo elemento de conexão 110, conectadas à placa de circuito de proteção 130, são curvadas tal que as extremidades 1124 e 1104 do primeiro elemento de conexão 112 e do segundo elemento de conexão 110 são mais altas do que as extremidades 1122 e 1102 do primeiro elemento de conexão 112 e do segundo elemento de conexão 110, conectados à célula de bateria 150. Consequentemente, é fácil que o primeiro elemento de conexão 112 e o segundo elemento de conexão 110 sejam conectados eletricamente à placa de circuito de proteção 130, enquanto o primeiro elemento de conexão 112 e o segundo elemento de conexão 110 são estavelmente carregados no elemento de montagem isolante 120.

Também, os primeiros furos passantes 110b e 112b dos respectivos elementos de conexão 110 e 112 têm formato plano de uma fenda para fornecer tolerância durante o processo de montagem. Por outro lado, os segundos furos passantes 110a e 112a dos respectivos elementos de conexão 110 e 112 têm formato plano de uma estrela para alcançar alto acoplamento e conexão elétrica otimizada entre os elementos de conexão 110 e 112 e pinos de metal 132, como elementos de fixação mecânica.

A placa de circuito de proteção 130 é montada no topo do elemento de montagem isolante 120 no qual os elementos de conexão 110 e 112 são carregados. A placa de circuito de proteção 130 é fornecida próxima às laterais opostas dessa com furos passantes (não mostrados).

Os pinos de metal 132 são inseridos nas ranhuras de acoplamento 124 do elemento de montagem isolante 120 através dos furos passantes da placa de circuito de proteção 130, dos segundos furos passantes 110a e 112a dos elementos de conexão 110 e 112, alcançando desse modo o acoplamento da placa de circuito de proteção 130 e dos elementos de conexão 110 e 112 ao elemento de montagem isolante 120. Embora os elementos de conexão 110 e 112 entrem em contato com a placa de circuito de proteção 130 para alcançar a conexão elétrica entre os elementos de conexão 110 e 112 e a placa de circuito de proteção 130, a conexão entre os elementos de conexão 110 e 112 e a placa de circuito de proteção 130 é ainda estavelmente alcançada pelos pinos de metal 132.

As FIGs. 4 a 7 são vistas em perspectiva parcial que ilustram um processo para montagem do módulo de bateria secundária da FIG. 1 etapa por etapa.

Primeiro, como mostrado na FIG. 4, o elemento de montagem isolante 120 é acoplado ao topo da célula de bateria 150 por colagem. Subsequentemente, o primeiro elemento de conexão 112, do qual a placa de níquel curvada 1124 e a placa de níquel em forma de prato 1122 são acopladas ao topo e fundo do elemento de PTC 112c, e o segundo elemento de conexão 110, do qual a placa de níquel em forma de prato é curvada, são montadas no elemento de montagem isolante 120, como mostrado na FIG. 5. Subsequentemente, as extremidades do primeiro elemento de conexão 112 e do segundo elemento de conexão 110

Petição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 18/23 estão localizadas no primeiro terminal de eletrodo 152 (Ver FIG. 4) e no segundo terminal de eletrodo 154 (Ver FIG. 4) da célula de bateria 150, e então o acoplamento entre os elementos de conexão e os terminais de eletrodo correspondentes da célula de bateria é executado por soldagem.

Subsequentemente, como mostrado na FIG. 6, a placa de circuito de proteção 130 é montada no elemento de montagem isolante 120, no qual os elementos de conexão 110 e 112 (Ver FIG. 5) são carregados, e então os pinos de metal 132 são inseridos através dos furos passantes (não mostrado) da placa de circuito de proteção 130 a partir de cima para acoplar a placa de circuito de proteção 130 ao elemento de montagem isolante 120.

Finalmente, como mostrado na FIG. 7, a tampa superior isolante 160 é acoplada à extremidade superior da célula de bateria, tal que a tampa superior isolante 160 cubra o elemento de montagem isolante 120, em um estado no qual a placa de circuito de proteção 130 e os elementos de conexão 110 e 112 (Ver FIG. 5) são carregados no elemento de montagem isolante 120 (Ver FIG. 6). Uma extensão descendente 162 da tampa superior isolante 160 é unida à superfície externa da extremidade superior da célula de bateria 150, tal que a tampa superior isolante 160 cubra a superfície externa da extremidade superior da célula de bateria 150, completando desse modo a extremidade superior 200 do módulo de bateria secundária.

Aplicabilidade Industrial

Como está claro a partir da descrição acima, o módulo de bateria secundária de acordo com a presente invenção é construído em uma estrutura na qual o elemento de montagem isolante, os elementos de conexão, e a placa de circuito de proteção são acoplados à extremidade superior do módulo de bateria pelos elementos de fixação mecânica. Consequentemente, a presente invenção tem o efeito de simplificar muito o processo de monta25 gem e alcançar acoplamento estável entre os componentes durante o processo de fabricação, enquanto otimizando a segurança da célula de bateria.

Também, os elementos de fixação mecânica não são expostos externamente a partir da bateria. Consequentemente, a presente invenção tem o efeito de otimizar a confiabilidade de um produto em aparência e impedir a ocorrência de um curto-circuito.

Embora as modalidades exemplificadas da presente invenção tenham sido descritas para propósitos ilustrativos, os versados na técnica apreciarão que várias modificações, adições e substituições são possíveis, sem abandonar o escopo e espírito da invenção como descrito nas reivindicações em anexo.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo de bateria secundária, compreendendo:

uma célula de bateria (150) tendo um conjunto de eletrodos de uma estrutura catodo/separador/anodo montada em uma caixa de bateria junto com um eletrólito em um esta5 do vedado;

um elemento de montagem isolante (120) tendo aberturas (122) através das quais os terminais de eletrodo (152) da célula de bateria (150) são expostos externamente, o elemento de montagem isolante (120) é construído em uma estrutura na qual os elementos de conexão (110, 112) e uma placa de circuito de proteção (130) são carregados no topo do

10 elemento de montagem isolante (120), o qual é montado no topo da célula de bateria (150); e uma tampa isolante (160) acoplada a uma extremidade superior da célula de bateria (150) para cobrir o elemento de montagem isolante (120) em um estado no qual os elementos de conexão (110, 112) e a placa de circuito de proteção (130) são carregados no

15 elemento de montagem isolante (120), em que o elemento de montagem isolante (120) é fornecido em uma parte superior desse com ao menos uma ranhura de acoplamento (124), os elementos de conexão (110, 112) e a placa de circuito de proteção (130) são fornecidos com furos passantes se comunicando com a ranhura de acoplamento (124), e um elemento de fixação mecânica pré-determinado

20 (132) é inserido na ranhura de acoplamento (124) através dos furos passantes, alcançando desse modo o acoplamento do elemento de conexão (110, 112) e da placa de circuito de proteção (130) ao elemento de montagem isolante (120); e

CARACTERIZADO pelo fato de que:

o elemento de fixação mecânica (132) contribui para a conexão elétrica entre os

25 elementos de conexão (110, 112) e a placa de circuito de proteção (130), cada um dos elementos de conexão (110, 112) é fornecido em uma extremidade do mesmo com um primeiro furo passante para acoplar com o elemento de montagem isolante (120) e um segundo furo passante para acoplar com a placa de circuito de proteção (130), o elemento de montagem isolante (120) tem um tamanho igual ao do topo da célula

30 de bateria, e o elemento de montagem isolante (120) é fornecido em uma parte intermediária da mesma com uma primeira abertura, através da qual o primeiro terminal de eletrodo da célula de bateria (150) é exposto externamente e é fornecido em uma posição espaçada a uma distância predeterminada da primeira abertura com uma segunda abertura, através de uma parte do topo da caixa de bateria da célula de bateria (150) (o segundo terminal de ele35 trodo) é exposta externamente, e em que o elemento de fixação mecânica é um pino ou um rebite condutor.
2. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1,

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CARACTERIZADO pelo fato de que a caixa de bateria é um recipiente de metal.
3. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que um dos elementos de conexão (110, 112) é acoplado a um elemento de coeficiente de temperatura positivo (PTC) (112c).
5 4. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro furo passante (110b, 112b) tem formato plano de uma fenda, e o segundo furo passante (110b, 112b) tem formato plano de uma estrela.

5. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 3, 10 CARACTERIZADO pelo fato de que uma extremidade do elemento de conexão (112) (‘primeiro elemento de conexão’) acoplada ao elemento PTC (112c) é conectada ao primeiro terminal de eletrodo da célula de bateria (150), enquanto a outra extremidade do primeiro elemento de conexão (112) é conectada à placa de circuito de proteção (130), e uma extremidade do outro elemento de conexão (110) (‘segundo elemento de conexão’) é conectada

15 ao segundo terminal de eletrodo da célula de bateria (150), enquanto a outra extremidade do segundo elemento de conexão (110) é conectada à placa de circuito de proteção (130).
6. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que uma extremidade do primeiro elemento de conexão (112) e uma extremidade do segundo elemento de conexão (110), conectados à placa de

20 circuito de proteção (130), são curvadas tal que as extremidades do primeiro elemento de conexão (112) e do segundo elemento de conexão (110) são mais altas do que as outras extremidades do primeiro elemento de conexão (112) e do segundo elemento de conexão (110), conectadas à célula de bateria (150), onde o primeiro elemento de conexão (112) e o segundo elemento de conexão (110) são conectados à placa de circuito de proteção (130),

25 enquanto o primeiro elemento de conexão (112) e o segundo elemento de conexão (110) são carregados no elemento de montagem isolante (120).
7. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os elementos de conexão (110, 112) são formados de uma placa de níquel.

30
8. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que as extremidades opostas do elemento de montagem isolante (120) se projetam para cima através de uma altura pré-determinada.
9. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o topo do elemento de montagem isolante (120) tem

35 um formato correspondente aos elementos de conexão (110, 112), tal que esses são montados no topo do elemento de montagem isolante (120) enquanto estando fixos em posição, e o elemento de montagem isolante (120) é fornecido em laterais opostas desse com protuPetição 870190016063, de 18/02/2019, pág. 21/23 sões configuradas para serem acopladas nos furos passantes (110b, 112b) (os primeiros furos passantes) dos respectivos elementos de conexão (110, 112).
10. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um adesivo é injetado na ranhura de acoplamento

5 (124) e/ou nos furos passantes (110b, 110a, 112b, 112a) antes do acoplamento do elemento de fixação mecânica (132).
11. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a tampa isolante (160) se estende para baixo através de um comprimento pré-determinado, tal que ao menos uma parte da tampa isolante cubra

10 a superfície externa da extremidade superior da célula de bateria (150) em um estado no qual a tampa isolante (160) é acoplada à extremidade superior da célula de bateria (150).
12. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a extensão descendente da tampa isolante (160) é unida à superfície externa da extremidade superior da célula de bateria (150) por colagem ou

15 por acoplamento mecânico.
13. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende outra tampa isolante (180) (tampa inferior) acoplada a uma extremidade inferior da célula de bateria (150).
14. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1 ou 13, 20 CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende uma película de blindagem (170) acoplada a uma superfície externa da caixa de bateria da célula de bateria.
15. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a película de blindagem (170) é acoplada à superfície externa da caixa de bateria, tal que a película de blindagem (170) cobre uma extensão infe25 rior da tampa isolante (160, 180).
16. Módulo de bateria secundária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a célula de bateria (150) é uma célula de bateria secundária de lítio prismática.