ES2980237T3 - Batería secundaria y aislante para batería secundaria - Google Patents

Abstract

Una batería secundaria, según una realización de la presente invención, para resolver un problema comprende: un conjunto de electrodos en el que se enrollan o apilan un cátodo, un ánodo y un separador; al menos una placa de aislamiento dispuesta sobre o debajo del conjunto de electrodos; y una caja de batería, que aloja el conjunto de electrodos, la placa de aislamiento y un electrolito y está sellada por un conjunto de tapa, en donde la placa de aislamiento comprende: una parte periférica, que tiene forma de anillo de disco y está hecha de un material que incluye un material duro; y una parte central, que se extiende hacia adentro desde una superficie circunferencial interna de la parte periférica y está hecha de un material resistente al calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Batería secundaria y aislante para batería secundaria

Referencia cruzada a la solicitud correspondiente

La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad de la Solicitud de Patente Coreana n.° 10-2017 0144795, presentada el 01 de noviembre de 2017.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a una batería secundaria y un aislante para la batería secundaria y, más particularmente, a una batería secundaria en la que un electrolito se inyecta fácilmente en una lata de batería, y una estructura interna de la batería no está expuesta al aire para evitar que se produzca la oxidación de un electrodo y el deterioro del electrolito y un aislante para la batería secundaria.

Estado de la técnica

Las baterías (celdas) que generan energía eléctrica mediante reacción física o química para suministrar al exterior la energía eléctrica generada se utilizan cuando no se obtiene corriente alterna para suministrar al edificio, o se requiere corriente continua en función de los entornos habitados rodeados de diversos dispositivos electrónicos.

Entre estas baterías, se utilizan generalmente baterías primarias y baterías secundarias, que son celdas químicas que utilizan una reacción química. Las baterías primarias son celdas consumibles que se denominan colectivamente celdas secas. Por otro lado, una batería secundaria es una batería recargable que se fabrica utilizando un material en el que los procesos de oxidación y reducción entre la corriente y un material son capaces de repetirse muchas veces. Es decir, cuando la reacción de reducción al material se lleva a cabo por la corriente, se carga energía. Cuando la corriente lleva a cabo la reacción de oxidación del material, la energía se descarga. Esta carga-descarga se lleva a cabo repetidamente para generar electricidad.

En general, las baterías secundarias incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de iones de litio y baterías de polímero de iones de litio. Dichas baterías secundarias se aplican y utilizan en productos de pequeño tamaño como, por ejemplo, cámaras digitales, P-DVD, MP3P, teléfonos móviles, PDA, dispositivos de juegos portátiles, herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas y similares, así como en productos de gran tamaño que requieren gran potencia como, por ejemplo, vehículos eléctricos y vehículos híbridos, dispositivos de almacenamiento de energía para almacenar el excedente de energía o energía renovable, y dispositivos de almacenamiento de energía de reserva. El documento JP2008027635A se refiere a un dispositivo electroquímico sellado y, más concretamente, a una placa aislante para un dispositivo electroquímico de alta densidad energética.

Una batería secundaria de litio se forma generalmente laminando un electrodo positivo (es decir, cátodo), un separador y un electrodo negativo (es decir, ánodo). Además, los materiales del electrodo positivo, el separador y el electrodo negativo pueden seleccionarse teniendo en cuenta la vida útil de la batería, las capacidades de carga/descarga, las características de temperatura, la estabilidad y similares. La carga y descarga de la batería secundaria de litio se llevan a cabo mientras los iones de litio se intercalan y desintercalan desde el óxido metálico de litio del electrodo positivo a un electrodo de grafito del electrodo negativo.

En general, las celdas unitarias, cada una de las cuales tiene una estructura de tres capas de un electrodo positivo/un separador/un electrodo negativo o una estructura de cinco capas de un electrodo positivo/un separador/un electrodo negativo/un separador/un electrodo positivo o un electrodo negativo/un separador/un electrodo positivo/un separador/un electrodo negativo, se ensamblan para constituir un conjunto de electrodos. El conjunto de electrodos puede clasificarse en un tipo de rollo de gelatina en el que un separador está dispuesto entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, cada uno de los cuales tiene una forma de hoja larga y está recubierto con un material activo, y un tipo de pila en el que múltiples electrodos positivos y electrodos negativos, cada uno de los cuales tiene un tamaño predeterminado, se apilan secuencialmente con separadores entre ellos. El conjunto de electrodos se aloja en una caja específica.

Estas baterías secundarias se clasifican en baterías secundarias tipo bolsa y baterías secundarias tipo lata, según el material de una caja que aloja el conjunto de electrodos. En la batería secundaria tipo bolsa, el conjunto de electrodos se aloja en una bolsa fabricada con un material polimérico flexible de forma variable. Asimismo, en la batería secundaria tipo lata, el conjunto de electrodos se aloja en una caja hecha de un material metálico o plástico con una forma predeterminada.

La batería secundaria tipo lata se clasifica en una batería secundaria de tipo prismático en la que la caja tiene una forma poligonal y una batería secundaria tipo cilindrico en la que estúchela caja tiene una forma cilindrica según la forma de la caja de la batería.

La Figura 1 es una vista en sección transversal parcial de una batería 2 secundaria cilíndrica según la técnica relacionada.

En general, como se ilustra en la Figura 1, la batería 2 secundaria cilíndrica incluye una lata 12 de batería cilíndrica, un conjunto 13 de electrodos tipo rollo de gelatina alojado en la lata 12 de batería, un conjunto 11 de tapa acoplado a una porción superior de la lata 12 de batería, una parte 14 de reborde dispuesta en un extremo frontal de la lata 12 de batería para montar el conjunto 11 de tapa, y una parte 15 de prensado para sellar la batería.

El conjunto 11 de tapa tiene una estructura en la que una tapa 111 superior sella una abertura de la lata 12 de batería y forma un terminal de electrodo positivo, un elemento 112 PTC que interrumpe la corriente aumentando la resistencia cuando aumenta una temperatura interna de la batería, un respiradero 113 de seguridad que interrumpe la corriente cuando aumenta una presión interna de la batería debido a una corriente anormal y expulsa un gas interno, una junta 114 CID que separa eléctricamente el respiradero de seguridad de un filtro 115 CID excepto en una porción específica, y el filtro 115 CID al que está conectado un cable de electrodo positivo conectado a un electrodo positivo y que interrumpe la corriente cuando se genera una presión elevada en la batería.

Asimismo, el conjunto 11 de tapa se instala en una parte 14 de reborde de la lata 12 de batería en un estado de montaje sobre una junta 116 de prensado. Así, en condiciones normales de funcionamiento, un electrodo positivo del conjunto 13 de electrodos está conectado eléctricamente a la tapa 111 superior a través del cable 131 de electrodo positivo, del filtro 115 CID, del respiradero 113 de seguridad y del elemento 112 PTC.

Un aislante 26 se dispone en cada uno de los extremos superior e inferior del conjunto 13 de electrodos. Aquí, el aislante 26 dispuesto en el extremo superior aísla el conjunto 13 de electrodos del conjunto 11 de tapa, y el aislante (no se muestra) dispuesto en el extremo inferior aísla el conjunto 13 de electrodos de una parte inferior de la lata 12 de batería.

En la batería secundaria de litio, las estructuras de cristal de un electrodo positivo y un electrodo negativo se colapsan debido a una reacción secundaria entre una superficie del electrodo y el electrolito mientras se repite el ciclo de carga/descarga, y el electrolito se agota para reducir la vida útil de la batería. En particular, la movilidad de los iones de litio se deteriora debido al agotamiento del electrolito para causar un aumento de la resistencia interna, lo cual resulta en un deterioro repentino del rendimiento de la celda. Por consiguiente, se han llevado a cabo activamente estudios para prolongar la vida útil y reducir al mismo tiempo la degradación del rendimiento de la batería secundaria mediante la inyección adicional de un electrolito en la batería secundaria.

Sin embargo, en el caso de la batería secundaria cilíndrica según la técnica relacionada, el aislante está hecho de una resina de poliolefina como, por ejemplo, polietileno o polipropileno, que tiene propiedad aislante y resistencia al electrolito y es excelente en procesabilidad de punzonado. Por consiguiente, para inyectar adicionalmente el electrolito, existe un método en el que el aislante 26 se desprende hacia el exterior después de abrir físicamente la lata 12 de batería, de modo que el electrolito se inyecta utilizando una jeringa para volver a sellar la lata 12 de batería. Sin embargo, en este método, la estructura interna de la batería puede quedar expuesta al aire y provocar la oxidación del electrodo y la degeneración del electrolito. Por lo tanto, existe la limitación de que se requieren costes adicionales para evitar este fenómeno.

Objeto de la invención

Problema técnico

Un objeto de la presente invención es proveer una batería secundaria en la que un electrolito se inyecta fácilmente en una lata de batería, y una estructura interna de la batería no está expuesta al aire para evitar que se produzca la oxidación de un electrodo y el deterioro del electrolito y un aislante para la batería secundaria. Los objetos de la presente invención no se limitan al objeto antes mencionado, sino que otros objetos no descritos en la presente memoria serán claramente comprendidos por las personas con experiencia en la técnica a partir de las descripciones de más abajo.

Solución técnica

Para solucionar los problemas descritos más arriba, una batería secundaria según una realización de la presente invención incluye: un montaje de electrodos en el cual un electrodo positivo, un electrodo negativo, y un separador se enrollan o se apilan; un aislante en al menos uno de una porción superior y de una porción inferior del montaje de electrodos; y una caja de batería configurada para alojar el montaje de electrodos, el aislante, y un electrolito y sellada por un montaje de tapa, en donde el aislante incluye: una porción periférica que tiene forma de anillo de disco y está hecha de un material rígido; y una porción central que se extiende hacia el interior desde una superficie circunferencial interior de la porción periférica y que incluye un tejido textil con resistencia a altas temperaturas.

Para resolver los problemas descritos anteriormente, un aislante de una batería secundaria incluye: una porción periférica que tiene forma de anillo de disco y que incluye un material rígido; y una porción central que se extiende hacia el interior desde una superficie circunferencial interior de la porción periférica y que incluye un tejido textil que tiene resistencia a altas temperaturas.

Asimismo, la porción central puede tener forma de disco y compartir el mismo eje central que la porción periférica.

Asimismo, la porción periférica y la porción central pueden estar integradas entre sí.

Asimismo, la porción periférica y la porción central pueden formarse mediante moldeo por inserción-inyección. Asimismo, la porción central puede estar insertada, y el material rígido puede ser moldeado por inyección para formar la porción periférica.

Asimismo, el material rígido incluye una resina fenólica.

Asimismo, el tejido textil resistente a altas temperaturas incluye un tejido de vidrio.

Asimismo, la porción periférica tiene un diámetro interior que corresponde al 50 % al 95 % de un diámetro exterior de la misma.

Asimismo, la porción periférica puede formarse apilando una primera capa que incluye el material rígido y una segunda capa que incluye el tejido textil con resistencia a altas temperaturas.

Asimismo, la segunda capa y la porción central pueden fabricarse integralmente para tener forma de disco. Para solucionar los problemas descritos más arriba, una batería secundaria según una realización de la presente invención incluye: un montaje de electrodos en el cual un electrodo positivo, un electrodo negativo, y un separador se enrollan o se apilan; un aislante en al menos una de una porción superior y una porción inferior del montaje de electrodos; y una caja de batería configurada para alojar el montaje de electrodos, el aislante, y un electrolito y sellada por un montaje de tapa, en donde el aislante incluye: una porción periférica que incluye una resina fenólica, que comprende un aditivo inorgánico, apilada sobre una fibra de vidrio que es un material de base, teniendo la porción periférica una forma de anillo de disco e incluyendo un material que comprende la resina fenólica; y una porción central que se extiende hacia el interior desde una superficie circunferencial interior de la porción periférica y que incluye un material que comprende la fibra de vidrio, en donde una relación de composición de la fibra de vidrio, la resina fenólica y el aditivo inorgánico es de 55 % en peso a 70 % en peso de la fibra de vidrio, 25 % en peso a 40 % en peso de la resina fenólica y 5 % en peso a 20 % en peso del aditivo inorgánico, y el aislante tiene un espesor de 0,3 mm a 0,65 mm.

Asimismo, el aditivo inorgánico puede tener un diámetro medio de partícula inferior al diámetro de la fibra de vidrio.

Asimismo, el aditivo inorgánico puede incluir al menos uno seleccionado del grupo formado por alúmina, sílice, hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio y carbonato de calcio.

En la descripción detallada y en los dibujos se incluyen particularidades de otras realizaciones.

Efectos ventajosos

Las realizaciones de la presente invención pueden tener al menos los siguientes efectos.

La porción central del aislante insertado en la lata de batería puede estar hecha de fibra de vidrio y, de este modo, el electrolito puede inyectarse fácilmente en la lata de batería utilizando la jeringa.

Asimismo, como no es necesario separar el aislante del exterior, la estructura interna de la batería puede no quedar expuesta al aire para evitar que se produzca la oxidación del electrodo y el deterioro del electrolito. Asimismo, la porción periférica del aislante está hecha de la resina fenólica para evitar que la parte de reborde se dañe aunque la presión interna de la batería pueda aumentar.

Los efectos de la presente invención no están limitados por la descripción antes descrita y, por consiguiente, efectos más variados están implicados en esta memoria descriptiva.

Descripción de las figuras

La Figura 1 es una vista en sección transversal parcial de una batería secundaria cilindrica según una técnica relacionada.

La Figura 2 es una vista en sección transversal parcial de una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente invención.

La Figura 3 es una vista en planta de un aislante según una realización de la presente invención.

La Figura 4 es una vista lateral del aislante según una realización de la presente invención.

La Figura 5 es una vista en sección transversal parcial de una batería secundaria cilíndrica según otra realización de la presente invención.

La Figura 6 es una vista lateral de un aislante según otra realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Las ventajas y características de la presente descripción, y los métodos de implementación de la misma se aclararán a través de las siguientes realizaciones descritas con referencia a los dibujos anexos. La presente invención puede, sin embargo, realizarse de diferentes formas y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones establecidas en la presente memoria. Más bien, estas realizaciones se proveen para que esta descripción sea exhaustiva y completa, y transmita plenamente el alcance de la presente invención a las personas con experiencia en la técnica. Además, la presente invención solo se define mediante el alcance de las reivindicaciones. Los numerales de referencia similares se refieren a elementos similares en toda la memoria.

A menos que los términos utilizados en la presente invención se definan de forma diferente, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) utilizados en la presente memoria tienen el mismo significado que el generalmente entendido por las personas con experiencia en la técnica. Asimismo, a menos que se definan clara y aparentemente en la descripción, los términos tal como se definen en un diccionario de uso común no se interpretan ideal o excesivamente como si tuvieran un significado formal.

En la siguiente descripción, los términos técnicos se utilizan únicamente para explicar una realización a modo de ejemplo específica sin limitar el concepto inventivo. En esta memoria descriptiva, los términos de una forma singular pueden comprender formas plurales a menos que se describan específicamente. El significado de "comprende" y/o "que comprende" no excluye otros componentes además de un componente mencionado. De aquí en adelante, las realizaciones preferidas se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos. La Figura 2 es una vista en sección transversal parcial de una batería 1 secundaria cilíndrica según una realización de la presente invención.

Como se ilustra en la Figura 2, la batería 1 secundaria cilíndrica según una realización de la presente invención incluye una lata 12 de batería, un conjunto 13 de electrodos tipo rollo de gelatina alojado en la lata 12 de batería, un conjunto 11 de tapa acoplado a una porción superior de la lata 12 de batería, una parte 14 de reborde dispuesta en un extremo frontal de la lata 12 de batería para montar el conjunto 11 de tapa, y una parte 15 de prensado para sellar la batería. La batería 1 secundaria cilíndrica puede utilizarse como fuente de alimentación para un teléfono móvil, un ordenador portátil, un vehículo eléctrico y similares, que suministra de forma estable una salida constante.

La lata 12 de batería puede estar hecha de un material metálico conductor ligero, como, por ejemplo, aluminio, níquel, acero inoxidable o una aleación de los mismos. La lata 12 de batería puede tener una porción superior abierta y una porción inferior cerrada opuesta a la porción superior. Un electrolito junto con el conjunto 13 de electrodos pueden alojarse en un espacio interior de la lata 12 de batería. Aunque la lata 12 de batería tiene una forma cilíndrica, la presente invención no se limita a ella. Por ejemplo, además de la forma cilíndrica, la lata 12 de batería 12 puede tener otras formas como, por ejemplo, una forma prismática.

El conjunto 13 de electrodos puede tener una estructura de pila que incluye dos placas de electrodos como, por ejemplo, una placa de electrodos positivos y una placa de electrodos negativos, cada una de las cuales tiene una forma de placa ancha en forma de rollo y un separador dispuesto entre las placas de electrodos para aislar las placas de electrodos entre sí o dispuesto en un lado izquierdo o derecho de una placa de electrodos. La estructura de pila puede tener varias formas, por ejemplo, puede estar enrollada en forma de un rollo de gelatina o estar apilada en una forma en la que la placa de electrodos positivos y la placa de electrodos negativos, cada una de las cuales tiene un tamaño predeterminado, están apiladas con el separador entre ellas. Cada una de las dos placas de electrodos tiene una estructura en la que el lodo de material activo se aplica a una lámina metálica o a un colector en forma de malla que incluye aluminio y cobre. El lodo puede formarse normalmente agitando un material activo granular, un conductor auxiliar, un aglutinante y un plastificante con un disolvente añadido. El disolvente puede eliminarse en el proceso posterior. En un extremo inicial y en un extremo distal del colector, en una dirección en la que se enrolla la placa de electrodos, puede disponerse una porción no recubierta sobre la que no se aplica el lodo. Un par de conductores, que corresponden respectivamente a las placas de electrodos, están unidos a la porción sin recubrimiento. El electrodo 131 positivo unido a un extremo superior del conjunto 13 de electrodos puede estar conectado eléctricamente al conjunto 11 de tapa, y el electrodo negativo (no se muestra) unido a un extremo inferior del conjunto 13 de electrodos puede estar conectado a una superficie 12 inferior de la lata 12 de batería. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, todo el electrodo 131 positivo y el electrodo negativo pueden retirarse en una dirección del conjunto 11 de tapa.

Un aislante 16 se dispone en cada uno de los extremos superior e inferior del conjunto 13 de electrodos. Aquí, el aislante 26 dispuesto en el extremo superior aísla el conjunto 13 de electrodos del conjunto 11 de tapa, y el aislante (no se muestra) dispuesto en el extremo inferior aísla el conjunto 13 de electrodos de una parte inferior de la lata 12 de batería. El aislante 16 según una realización de la presente invención se describirá más adelante.

Un pasador central (no se muestra) que impide que el conjunto 13 de electrodos enrollado en forma de rollo de gelatina se desenrolle y sirve como trayectoria de movimiento de un gas dentro de la batería 1 secundaria puede insertarse en un centro de la lata 12 de batería.

El electrolito introducido en la lata 12 de batería puede mover los iones de litio generados por la reacción electroquímica de las placas de electrodos durante la carga y descarga de la batería 1 secundaria. El electrolito puede incluir un electrolito orgánico no acuoso que sea una mezcla de una sal de litio y un disolvente orgánico de gran pureza o un polímero que utilice un electrolito polimérico.

El conjunto 11 de tapa puede acoplarse a una abertura formada en el extremo superior de la lata 12 de batería para sellar la abertura de la lata 12 de batería. El conjunto 11 de tapa puede tener diversas formas como, por ejemplo, una forma circular o una forma prismática según la forma de la lata 12 de batería. Según una realización, la lata 12 de batería tiene forma cilíndrica. En este caso, el conjunto 11 de tapa también puede tener una forma de disco correspondiente a la forma de la lata 12 de batería.

Según una realización de la presente invención, el conjunto 11 de tapa puede tener una estructura en la que se apilan secuencialmente una tapa 111 superior que sella la abertura de la lata 12 de batería y forma el terminal de electrodos positivos, un respiradero 113 de seguridad que interrumpe la corriente cuando aumenta una presión interna de la batería debido a una corriente anormal y expulsa un gas dentro de la batería, y un dispositivo de interrupción de corriente al que se conecta un conductor 131 positivo conectado al electrodo positivo del conjunto 13 de electrodos y que interrumpe la corriente cuando se produce una presión elevada en la batería. Asimismo, el conjunto 11 de tapa se instala en una parte 14 de reborde de la lata 12 de batería en un estado de montaje sobre una junta 116 de prensado. De este modo, en condiciones normales de funcionamiento, un electrodo positivo del conjunto 13 de electrodos está conectado eléctricamente a la tapa 111 superior a través del conductor 131 de electrodos positivos, del dispositivo de interrupción de corriente, del respiradero 113 de seguridad y del elemento 112 PTC.

La tapa 111 superior está dispuesta en la porción más superior del conjunto 11 de tapa con una forma que sobresale hacia arriba para formar el electrodo positivo. De este modo, la tapa 111 superior puede conectarse eléctricamente a una carga o a un dispositivo externo como, por ejemplo, un dispositivo de carga. En la tapa 111 superior puede formarse un orificio 1111 de gas a través del cual se descarga el gas generado en la batería 1 secundaria. De este modo, cuando la presión interna aumenta debido a la generación de gas del conjunto 13 de electrodos por sobrecarga o similares, un filtro 115 CID del dispositivo de interrupción de corriente y el respiradero 113 de seguridad pueden romperse y, por lo tanto, el gas interno puede descargarse al exterior a través de la porción rota y el orificio 1111 de gas. De este modo, la carga y descarga ya no se llevan a cabo para garantizar la seguridad de la batería 1 secundaria. La tapa 111 superior puede estar hecha de un material metálico como, por ejemplo, acero inoxidable o aluminio.

Una porción de la tapa 111 superior que entra en contacto con el respiradore 113 de seguridad puede no estar limitada específicamente en grosor siempre que la porción de la tapa 111 superior proteja diversos componentes del conjunto 11 de tapa de una presión aplicada desde el exterior, es decir, puede tener un grosor de 0,3 mm a 0,5 mm. Cuando el grosor de la porción de la tapa 111 superior es demasiado fino, puede resultar difícil exhibir rigidez mecánica. Por otra parte, cuando el grosor de la porción de la tapa 111 superior es demasiado grueso, la capacidad de la batería puede verse reducida debido a un aumento de tamaño y peso en comparación con el mismo estándar.

El respiradero 113 de seguridad puede servir para interrumpir la corriente cuando la presión interna de la batería aumenta debido a la corriente anormal o para agotar el gas y puede estar hecho de un material metálico. El grosor del respiradero 113 de seguridad puede variar según el material, la estructura y similares. Es decir, el grosor del respiradero 113 de seguridad no está específicamente limitado siempre y cuando el respiradero 113 de seguridad descargue el gas mientras se rompe cuando se genera una alta presión predeterminada en la batería. Por ejemplo, el respiradero 113 de seguridad puede tener un grosor de 0,2mm a 0,6 mm.

El dispositivo de interrupción de corriente (CID, por sus siglas en inglés) puede disponerse entre el respiradero 113 de seguridad y el conjunto 13 de electrodos13 para conectar eléctricamente el conjunto 13 de electrodos al respiradero 113 de seguridad. El dispositivo de interrupción de corriente incluye un filtro 115 CID que entra en contacto con el respiradero 113 de seguridad para transmitir la corriente y una junta 114 CID que separa y aísla espacialmente el filtro 115 CID y el respiradero 113 de seguridad entre sí.

De este modo, la corriente generada desde el conjunto 13 de electrodos fluye hacia el respiradero 113 de seguridad a través del conductor 131 positivo y del filtro 115 CID en un estado normal, de modo que la batería secundaria se descarga. Sin embargo, cuando la presión interna de la batería 1 secundaria aumenta por el gas generado en la batería 1 secundaria debido a la corriente anormal, la conexión entre el respiradero 113 de seguridad y el filtro 114 CID puede interrumpirse, o el filtro CID puede romperse. Por lo tanto, la conexión eléctrica entre el respiradero 113 de seguridad y el conjunto 13 de electrodos puede interrumpirse para garantizar la seguridad.

El conjunto 11 de tapa puede incluir además un elemento 112 de coeficiente de temperatura positivo (PTC, por sus siglas en inglés) entre el respiradero 113 de seguridad y la tapa 111 superior. El elemento 112 PTC puede aumentar la resistencia de la batería cuando aumenta la temperatura interna para interrumpir la corriente. Es decir, el elemento 112 PTC conecta eléctricamente la tapa 11 superior con el respiradero 113 de seguridad en el estado normal. Sin embargo, en el estado anormal, por ejemplo, cuando la temperatura aumenta anormalmente, el elemento 112 PTC interrumpe la conexión eléctrica entre la tapa 111 superior y el respiradero 113 de seguridad. El elemento 112 PTC también puede variar en grosor según el material, la estructura, y similares del mismo, por ejemplo, puede tener un grosor de 0,2 mm a 0,4 mm. Cuando el elemento 112 PCT tiene un grosor superior a 0,4 mm, la resistencia interna puede aumentar y, además, la batería puede aumentar de tamaño y reducir la capacidad de la batería en comparación con el mismo estándar. Por otra parte, cuando el elemento 112 PCT tiene un grosor inferior a 0,2 mm, puede ser difícil que presente el efecto de interrupción de corriente a alta temperatura, y el elemento 112 PCT puede ser destruido por un impacto externo débil. Por lo tanto, el grosor del elemento 112 PCT puede determinarse adecuadamente dentro del rango de grosor descrito más arriba teniendo en cuenta estos puntos en combinación.

Incluso cuando la batería 1 secundaria que incluye el conjunto 11 de tapa descrito más arriba se utiliza como fuente de alimentación para una herramienta eléctrica como, por ejemplo, un taladro eléctrico, la batería 1 secundaria puede proveer instantáneamente una salida alta y ser estable frente a un impacto físico externo como, por ejemplo, vibraciones y caídas.

La parte 14 de reborde doblada hacia dentro desde el exterior puede estar formada en la porción superior de la lata 12 de batería. La parte 14 de reborde puede permitir que el conjunto 11 de tapa, en el que se apilan la tapa 111 de tapa, el elemento 112 PTC, el respiradero 113 de seguridad y el dispositivo de interrupción de corriente, se disponga en un extremo superior de la lata 12 de batería, evitando así que el conjunto 13 de electrodos se mueva verticalmente.

Como se ha descrito anteriormente, el conjunto 11 de tapa se instala en la parte 14 de reborde de la lata 12 de batería en el estado de estar montado en la junta 116 de prensado. La junta 116 de prensado puede tener forma cilíndrica con ambos extremos abiertos. La junta 116 de prensado puede tener una forma cilíndrica con ambos extremos abiertos. Como se ilustra en la Figura 2, un extremo de la lata 12 de la batería, que mira al interior de la caja 12 de batería, puede ser doblado principalmente de manera sustancialmente vertical hacia un eje central y luego doblado secundariamente de manera vertical hacia el interior de la lata 12 de batería y asentarse en la parte 14 de reborde. Asimismo, la junta 116 de prensado tiene el otro extremo que inicialmente se extiende en una dirección paralela al eje central. Sin embargo, cuando se lleva a cabo posteriormente un proceso de acoplamiento del conjunto 11 de tapa y se presiona una pared exterior de un extremo superior de la lata 12 de batería para formar una parte 15 de prensado, la junta 116 de prensado puede doblarse en una dirección que es sustancialmente vertical a lo largo de la forma de la parte 15 de prensado para proceder al eje central. De este modo, la junta 116 de prensado tiene una superficie circunferencial interior que está estrechamente unida al conjunto 111 de tapa y una superficie circunferencial exterior que está estrechamente unida a una superficie circunferencial interior de la lata 12 de batería.

La Figura 3 es una vista en planta que ilustra el aislante 16 según una realización de la invención presente.

Según se ilustra en la Figura 3, el dispositivo aislante 16 según una realización de la presente invención tiene forma de disco e incluye una porción 161 central y una porción 162 periférica.

La porción 161 central tiene forma de disco y está hecha de un material que incluye un tejido textil resistente a altas temperaturas. En particular, la porción 161 central puede estar hecha de un material que incluya una fibra de vidrio. La fibra de vidrio se fabrica en forma de fibra larga fundiendo vidrio en un horno de platino y haciendo pasar el vidrio fundido a través de un orificio de diámetro pequeño. La fibra de vidrio puede tener una excelente resistencia al calor, durabilidad, propiedades de absorción de sonido, aislamiento eléctrico, a prueba de óxido, y fácil procesabilidad, por lo que se utiliza principalmente para materiales de aislamiento de edificios, materiales de filtrado de aire, materiales de aislamiento eléctrico y similares. Así, la porción 161 central del aislante 16 según una realización de la presente invención se forma por punzonado de tejidos textiles en los que las fibras de vidrio se cruzan entre sí con un hilo horizontal y un hilo longitudinal. Así, el aislante 16 puede ser excelente en resistencia al calor y aislamiento, y una jeringa afilada puede penetrar fácilmente entre los tejidos de las fibras de vidrio. Por lo tanto, el electrolito puede inyectarse fácilmente. Además, según una realización de la presente invención, la fibra de vidrio puede tener un diámetro de aproximadamente 4 um a aproximadamente 15 pm.

La porción 162 periférica puede tener forma de anillo de disco y estar hecha de un material rígido. En particular, la poción 162 periférica puede estar hecha de un material que induzca una resina fenólica.

La resina fenólica es una resina sintética termoestable formada por condensación de fenoles (fenol, cresol, xilenol, resorcinol, etc.) con aldehídos (formaldehído, acetaldehído, furfural, etc.). La resina fenólica tiene una excelente resistencia al calor, resistencia al agua, resistencia química y resistencia al calor, y se utiliza principalmente como material aislante eléctrico, adhesivo y similares. Por consiguiente, la porción 162 periférica del aislante 16 según una realización de la presente invención puede estar hecha de la resina fenólica y, por lo tanto, tener una excelente resistencia al calor y una excelente conductividad. Asimismo, la porción 162 periférica puede tener la propiedad de termoestable para evitar que el aislante 16 no sea uniforme en grosor o que se deforme incluso aunque la temperatura aumente. Además, la porción 162 periférica puede reforzar la resistencia de la parte 14 de reborde en la que la lata 12 de batería tiene una resistencia débil incluso aunque aumente la presión interna de la lata 12 de batería.

Puede añadirse un aditivo inorgánico a la resina fenólica. De este modo, puede evitarse con mayor eficacia que la resina fenólica se contraiga o deforme cuando se calienta. El aditivo inorgánico puede tener un diámetro medio de partícula inferior al diámetro de la hebra de fibra de vidrio. Así, a medida que la resina fenólica fundida se curva cuando se fabrica la porción 162 periférica, el aditivo inorgánico añadido no es resistido por la fibra de vidrio. Como resultado, la porción 162 periférica puede tener un grosor uniforme y una superficie plana. El aditivo inorgánico puede incluir al menos uno de alúmina, sílice, hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio y carbonato de calcio.

En el aislante 16 fabricado como se ha descrito anteriormente, una relación de composición de la fibra de vidrio, la resina fenólica y el aditivo inorgánico puede ser de 55 % en peso a 70 % en peso de la fibra de vidrio, de 25 % en peso a 40 % en peso de la resina fenólica y de 5 % en peso a 20 % en peso del aditivo inorgánico. El aislante descrito hasta ahora puede ser no solo un aislante 16 superior dispuesto en la porción superior del conjunto de electrodos, sino también un aislante 16 inferior dispuesto en la porción inferior del conjunto de electrodos. Sin embargo, la presente invención no está limitada a ello. Por ejemplo, el aislante 16 superior puede ser el aislante 16 descrito anteriormente, y el aislante 16 inferior puede estar formado por una resina de poliolefina como, por ejemplo, polietileno o polipropileno, que se utiliza convencionalmente debido a su excelente resistencia a la solución electrolítica y su excelente procesabilidad de punzonado.

La Figura 4 es una vista lateral del aislante 16 según una realización del concepto inventivo.

Como se ilustra en la Figura 4, el aislante 16 según una realización de la presente invención incluye la porción 162 periférica y la porción 161 central. La porción 162 periférica y la porción central pueden estar integradas entre sí. Asimismo, la porción 162 periférica está formada para extenderse de una superficie circunferencial exterior de la porción central en una dirección radial y, por consiguiente, no aumenta en grosor.

La porción 162 periférica está hecha de un material rígido para reforzar la resistencia de la parte 14 de reborde de la lata 12 de batería. La porción 162 periférica puede tener las superficies superior e inferior planas. Asimismo, la porción 162 periférica puede tener la forma de anillo de disco, y se puede perforar un agujero en un centro de la porción 162 periférica. Asimismo, la porción 161 central que se extiende hacia el interior está formada en una superficie circunferencial interna del orificio perforado. La porción 162 periférica puede tener un grosor, por ejemplo, de 0,3 mm a 0,65 mm, pero la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, la porción 162 periférica puede tener varios espesores según el material, la estructura, y similares de la misma.

La porción 161 central puede extenderse hasta el interior de la porción 162 periférica, es decir, extenderse desde la superficie circunferencial interior del agujero perforado en dirección radial. Así, la porción 161 central puede tener forma de disco. Asimismo, la porción 161 central puede compartir el mismo eje central que la porción 162 periférica.

La porción 162 periférica y la porción 161 central pueden moldearse mediante inserción-inyección e integrarse entre sí. Es decir, un tejido textil hecho de fibras de vidrio puede perforarse para insertarse en una inserción, y la resina fenólica que se convierte en la porción 162 periférica puede fundirse mediante fundición y luego moldearse por inyección. Si la porción 162 periférica y la porción 161 central se separan fácilmente entre sí, el electrolito puede filtrarse a través de un espacio entre la porción 162 periférica y la porción 161 central. Asimismo, dado que no se provee el aislamiento, el electrodo positivo y el electrodo negativo pueden entrar en contacto entre sí para causar un cortocircuito. Por consiguiente, como el aislante 16 según una realización de la presente invención, la porción 162 periférica y la porción 161 central pueden estar integradas entre sí para mantener el aislamiento y evitar que se produzca el cortocircuito. Sin embargo, la presente invención no está limitada a ello. Por ejemplo, la porción 162 periférica y la porción 161 central se pueden moldear en varios métodos siempre que la porción 162 periférica y la porción 161 central se integren entre sí.

El diámetro de la porción 161 central puede ser preferiblemente del 50 % al 95 % de un diámetro exterior de la porción 162 periférica. De este modo, aunque aumente la presión interna de la lata 12 de batería, puede evitarse que se dañe la parte 14 de reborde mientras se facilita la inyección adicional del electrolito. Asimismo, la porción 161 central puede tener un diámetro correspondiente a un diámetro interior de la porción 162 periférica. En este caso, la correspondencia con el diámetro interior de la porción 162 periférica puede significar que una diferencia está dentro de un rango de desplazamiento, incluso si existe la misma o una cierta diferencia. De este modo, la porción 161 central puede integrarse con la porción 162 periférica y no puede separarse fácilmente de la porción 162 periférica.

Como se ha descrito anteriormente, la porción 161 central puede estar hecha de fibra de vidrio. De este modo, la jeringa afilada puede penetrar fácilmente entre los tejidos de la fibra de vidrio para que el electrolito se inyecte fácilmente. Así, la poción 161 central puede tener un grosor menor que el de la porción 162 periférica. Por ejemplo, la porción 161 central puede tener un grosor de 0,01 mm a 0,2 mm. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello. Es decir, la porción 161 central puede tener varios grosores, por ejemplo, puede tener el mismo grosor que la porción 162 periférica.

Como se ha descrito anteriormente, según una realización de la presente invención, la porción 161 central puede extenderse hasta el interior de la porción 162 periférica. Es decir, la porción 162 periférica se forma para extenderse de la superficie circunferencial externa de la porción central en una dirección radial. Aquí, la porción 162 periférica y la porción 161 central se pueden disponer en el mismo plano. Es decir, una superficie superior de la porción 162 periférica y una superficie superior de la porción 161 central se pueden disponer en el mismo plano, o una superficie inferior de la porción 162 periférica y una superficie inferior de la porción 161 central se pueden disponer en el mismo plano. Sin embargo, la invención presente no está limitada a ello. Por ejemplo, ya que la porción 161 central tiene un grosor menor que el de la porción 162 periférica, como se ilustra en la Figura 4, la superficie superior de la porción 161 central puede estar dispuesta por debajo de la superficie superior de la porción 162 periférica, y la superficie inferior de la porción 161 central puede estar dispuesta por encima de la superficie inferior de la porción 162 periférica.

La Figura 5 es una vista en sección transversal parcial de una batería secundaria cilíndrica según otra realización de la presente invención, y la Figura 6 es una vista lateral de un aislante según otra realización de la presente invención.

Aunque el aislante 16 según la realización anterior de la presente invención incluye la porción 162 periférica que se provee como una sola capa, un aislante 16a según otra realización de la presente invención puede incluir una porción 162a periférica en la cual se apilan múltiples capas como se ilustra en las Figuras 5 y 6. De ahora en adelante, en descripciones del aislante 16a según otra realización de la presente invención, se omitirá la descripción de los mismos contenidos que aquellos del aislante 16 según la realización anterior de la presente invención. Sin embargo, esto es en aras de la descripción y no pretende limitar el alcance de derechos.

Una primera capa 1621a se puede hacer de un material rígido, particularmente, un material que incluya una resina fenólica. Es decir, la primera capa 1621a de una porción 162a periférica según otra realización de la presente invención puede estar hecha del mismo material que la porción 162 periférica según la realización anterior de la presente invención. Por consiguiente, un aditivo inorgánico puede además añadirse a la primera capa 1621a de la porción 162a periférica. El aditivo inorgánico puede incluir al menos uno de alúmina, sílice, hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio y carbonato de calcio. Asimismo, el aditivo inorgánico puede tener un diámetro medio de partícula menor que el diámetro de una hebra de fibra de vidrio.

La segunda capa 1622a puede estar hecha de un tejido textil de alta resistencia, en particular, un tejido textil hecho de fibras de vidrio. Es decir, la segunda capa 1622a de la porción 162a periférica puede estar hecha del mismo material que la porción 161a central. La segunda capa 1622a de la porción 162a periférica y la porción 161a central puede fabricarse integralmente desde el principio y luego separarse basándose en un límite virtual A entre las mismas. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello. La segunda capa 1622a de la porción 162a periférica y la porción 161a central puede formarse mediante varios métodos. Por ejemplo, la segunda capa 1622a de la porción 162a periférica y la porción 161a central puede separarse físicamente entre sí o pueden fabricarse por separado y luego acoplarse entre sí.

Como se ilustra en las Figuras 5 y 6, una primera capa 1621a puede apilarse sobre una porción superior de la segunda capa 1522a. Así, la primera capa 1621a puede soportar una parte 14 de reborde de una lata 12 de batería para reforzar la resistencia de la parte 14 de reborde. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, la segunda capa 1622a puede apilarse sobre una porción superior de la primera capa 1621a. Además, puede apilarse una tercera capa hecha de un material predeterminado. La tercera capa puede ser la capa más inferior o más superior y apilarse entre la primera capa 1621a y la segunda capa 1622a.

En el aislante 16a fabricado como se ha descrito anteriormente, una relación de composición de la fibra de vidrio, la resina fenólica y el aditivo inorgánico puede ser de 55 % en peso a 70 % en peso de la fibra de vidrio, de 25 % en peso a 40 % en peso de la resina fenólica y de 5 % en peso a 20 % en peso del aditivo inorgánico. Asimismo, el aislante 16a puede tener un espesor, por ejemplo, de 0,3 mm a 0,65 mm, pero la presente invención no se limita a ello. Por ejemplo, el aislante 16a puede tener varios grosores según un material, una estructura, y similares del mismo. La porción 162a periférica y la porción 161a central de la placa 16a aislante pueden formarse mediante diversos métodos como, por ejemplo, moldeo por inyección-inserción, moldeo por compresión y moldeo por transferencia.

Las personas con experiencia en el campo técnico de la presente invención comprenderán que la presente invención puede llevarse a cabo en otras formas específicas sin cambiar la idea técnica o las características esenciales. Por lo tanto, las realizaciones descritas anteriormente deben considerarse ilustrativas y no restrictivas. Por consiguiente, el alcance de la presente invención se define por las reivindicaciones anexas antes que por la descripción anterior y las realizaciones a modo de ejemplo descritas en la misma.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Una batería secundaria que comprende:

un conjunto de electrodos en el que un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador están enrollados o apilados;

un aislante en al menos una de una porción superior y una porción inferior del conjunto de electrodos; y una caja de batería configurada para alojar el conjunto de electrodos, el aislante y un electrolito y sellada por un conjunto de tapa,

en donde el aislante comprende:

una porción periférica con forma de anillo de disco y fabricada con un material rígido que incluye una resina fenólica;

una porción central que se extiende hacia el interior desde una superficie circunferencial interior de la porción periférica y que incluye un tejido textil resistente a altas temperaturas que incluye un tejido de vidrio; y en donde la porción periférica tiene un diámetro interior que corresponde al 50 % al 95 % de un diámetro exterior de la misma.

2. Un aislante de una batería secundaria, el aislante comprendiendo:

una porción periférica que tiene forma de anillo de disco y que incluye un material rígido que incluye una resina fenólica;

una porción central que se extiende hacia el interior desde una superficie circunferencial interior de la porción periférica y que incluye un tejido textil resistente a altas temperaturas y que incluye un tejido de vidrio; y en donde la porción periférica tiene un diámetro interior que corresponde al 50 % al 95 % de un diámetro exterior de la misma.

3. El aislante de la reivindicación 2, o como se define en la reivindicación 1, en donde la porción central tiene forma de disco y comparte el mismo eje central que la porción periférica.

4. El aislante según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, o como se define en la reivindicación 1, en donde la porción periférica y la porción central están integradas entre sí.

5. El aislante según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, o como se define en la reivindicación 1, en donde la porción periférica y la porción central se forman mediante moldeo por inserción-inyección.

6. El aislante según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, o como se define en la reivindicación 1, en donde la porción central se inserta, y el material rígido se moldea por inyección para formar la porción periférica.

7. El aislante según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, o como se define en la reivindicación 1, en donde el tejido textil que tiene la resistencia a altas temperaturas comprende un tejido de vidrio.

8. El aislante según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, o como se define en la reivindicación 1, en donde la porción periférica se forma apilando una primera capa que incluye el material rígido y una segunda capa que incluye el tejido textil que tiene la resistencia a altas temperaturas.

9. El aislante de la reivindicación 8, en donde la segunda capa y la porción central están fabricadas integralmente para tener forma de disco.

10. Una batería secundaria que comprende:

un conjunto de electrodos en el que un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador están enrollados o apilados;

un aislante en al menos una de una porción superior y una porción inferior del conjunto de electrodos; y una caja de batería configurada para alojar el conjunto de electrodos, el aislante y un electrolito y sellada por un conjunto de tapa,

en donde el aislante comprende:

una porción periférica que incluye una resina fenólica, que comprende un aditivo inorgánico, apilada sobre una fibra de vidrio que es un material de base, la porción periférica teniendo forma de anillo de disco e incluyendo un material que comprende la resina fenólica; y

una porción central que se extiende hacia el interior desde una superficie circunferencial interior de la porción periférica y que incluye un material que comprende la fibra de vidrio,

en donde una relación de composición de la fibra de vidrio, la resina fenólica y el aditivo inorgánico es de 55 % en peso a 70 % en peso de la fibra de vidrio, de 25 % en peso a 40 % en peso de la resina fenólica y de 5 % en peso a 20 % en peso del aditivo inorgánico, el aislante tiene un espesor de 0,3 mm a 0,65 mm; y en donde la porción periférica tiene un diámetro interior que corresponde al 50 % al 95 % de un diámetro exterior de la misma.

11. La batería secundaria de la reivindicación 10, en donde el aditivo inorgánico tiene un diámetro medio de partícula menor que un diámetro de la fibra de vidrio.

12. La batería secundaria de la reivindicación 10 u 11, en donde el aditivo inorgánico comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en alúmina, sílice, hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio y carbonato de calcio.