ES3030548T3 - Pouch-type battery and sealing device for pouch-type battery - Google Patents

Pouch-type battery and sealing device for pouch-type battery

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ES3030548T3
ES3030548T3 ES22901636T ES22901636T ES3030548T3 ES 3030548 T3 ES3030548 T3 ES 3030548T3 ES 22901636 T ES22901636 T ES 22901636T ES 22901636 T ES22901636 T ES 22901636T ES 3030548 T3 ES3030548 T3 ES 3030548T3
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ES
Spain
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sealing
pouch
type battery
bag
electrode terminal
Prior art date
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ES22901636T
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English (en)
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Seung Ho Na
Kwang Hee Choi
Dong Kyun Ha
Yoon Beom Lee
Do Woo Kim
Hye Ji Lee
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Publication date
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Abstract

La presente invención se refiere a una batería tipo bolsa y a un dispositivo de sellado para la batería tipo bolsa, y evita el fenómeno en el que la seguridad se degrada debido a una disminución del espesor de una bolsa inferior durante un proceso de sellado realizado mediante sellado térmico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Batería de tipo bolsa y dispositivo de sellado para batería de tipo bolsa
Sector de la técnica
Esta solicitud reivindica el beneficio de la prioridad basándose en la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0167905, presentada el 30 de noviembre de 2021.
La presente divulgación se refiere a una batería de tipo bolsa y un dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa que impide un fenómeno en el que se reduce el grosor de una bolsa inferior y, por tanto, se degrada la seguridad en un proceso de realización de un proceso de sellado mediante fusión térmica.
Antecedentes de la invención
El desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles están aumentando, la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía que sustituyan a los combustibles fósiles está aumentando rápidamente y, en consecuencia, se ha llevado a cabo mucha investigación sobre baterías secundarias que puedan satisfacer diversas necesidades. El documento KR 20160096417 divulga un aparato y un método para sellar la bolsa de una batería secundaria. El documento KR 101 527 124 divulga un aparato y un método para sellar una carcasa de bolsa de una batería secundaria.
Cuando las baterías secundarias se ven en términos de forma de una carcasa de batería, las baterías secundarias se clasifican de manera representativa en baterías cilíndricas y baterías prismáticas, en las que los conjuntos de electrodos están incrustados en una lata metálica cilíndrica y una lata metálica prismática, y baterías de tipo bolsa, en las que un conjunto de electrodo está incrustado en una carcasa de tipo bolsa de lámina de laminado de aluminio. Además, en cuanto a los materiales, existe una gran demanda de baterías secundarias de litio, tales como baterías de iones de litio y baterías poliméricas de iones de litio, que son excelentes en lo que respecta a una alta densidad de energía, tensión de descarga y estabilidad de salida.
Entre ellas, la demanda de la batería de tipo bolsa es alta debido a las ventajas de que la batería de tipo bolsa puede ser delgada en términos de forma y puede laminarse y disponerse fácilmente, y la forma de la misma puede deformarse parcialmente. La batería de tipo bolsa tiene una estructura en la que un conjunto de electrodo y un electrolito están incrustados en una lámina de laminado en forma de bolsa en la que puede alojarse el conjunto de electrodo, y una capa de resina de la lámina de laminado puede fusionarse por calor.
La batería de tipo bolsa se somete a fusión térmica, en la que se aplican calor y presión a las láminas de laminado que se superponen verticalmente entre sí a lo largo de una circunferencia de la carcasa de batería para realizar un tratamiento de sellado de modo que el conjunto de electrodo no quede expuesto al exterior y el electrolito no se filtre. Además, un terminal de electrodo sobresale hacia fuera de la carcasa de batería de tipo bolsa. Una película de plomo está unida a una superficie del terminal de electrodo, la película de plomo hecha de un material de resina aislante se fusiona por calor junto con la lámina de laminado, es decir, la bolsa y, por tanto, el entorno del terminal de electrodo está sellado con más firmeza.
Sin embargo, cuando la bolsa se fusiona por calor, a menudo se produce una diferencia en el grosor de un par de bolsas que rodean el conjunto de electrodo y el terminal de electrodo después de la fusión por calor. Para sellar el terminal de electrodo y la bolsa, el calor y la presión se aplican usando un par de bloques de sellado superior e inferior. En el proceso de sellado, después de que el bloque de sellado inferior se eleve para soportar la bolsa inferior y el terminal de electrodo, el bloque de sellado superior se hace descender para aplicar el calor y la presión. Por consiguiente, dado que se suministra más calor a la bolsa inferior y al terminal de electrodo, el grosor de una capa de resina de la bolsa inferior es menor que el de una bolsa superior.
La bolsa inferior relativamente delgada es vulnerable a la presión interna o externa. Por ejemplo, cuando se aplica una presión que es menor que un límite de resistencia prescrito a la batería de tipo bolsa, la bolsa superior soporta la presión, pero la bolsa inferior revienta, o la capa de resina de la bolsa inferior se estira y se rompe debido a una presión interna aplicada por un gas generado dentro de la bolsa y, por tanto, una parte de sellado puede abrirse.
Explicación de la invención
Problema técnico
Un objetivo de un aspecto de la presente invención es proporcionar una batería de tipo bolsa y un dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa que impida que se reduzca el grosor de una bolsa inferior incluso después del tratamiento de sellado a través de fusión térmica.
Solución técnica
Un aspecto de la presente invención proporciona un dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa. En una realización, el dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención incluye un bloque de sellado superior que tiene una ranura de sellado superior de dos etapas que incluye un primer escalón superior que forma una superficie inferior y un segundo escalón superior formado entre el primer escalón superior y una superficie del mismo, y un bloque de sellado inferior que tiene una ranura de sellado inferior de dos etapas que incluye un primer escalón inferior que forma la superficie inferior y un segundo escalón inferior formado entre el primer escalón inferior y una superficie del mismo. Además, el bloque de sellado superior puede estar en contacto con una primera superficie de una parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa, y el bloque de sellado inferior puede estar en contacto con una segunda superficie de la parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa en una posición orientada hacia el bloque de sellado superior. Así mismo, el dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con un aspecto de la presente invención puede cumplir la condición 1 de la siguiente manera.
[Condición 1]
£2 _
6,5 < — —— x 100 < 15 (%)
B1
En la condición 1, B1 indica una diferencia de profundidad promedio entre el primer escalón superior y el segundo escalón superior en el bloque de sellado superior, y B2 indica una diferencia de profundidad promedio entre el primer escalón inferior y el segundo escalón inferior en el bloque de sellado inferior.
En una realización, una diferencia de profundidad promedio B1 entre el primer escalón superior y el segundo escalón superior en el bloque de sellado superior puede estar en un intervalo de 200 pm a 280 pm. Además, una diferencia de profundidad promedio B2 entre el primer escalón inferior y el segundo escalón inferior en el bloque de sellado inferior puede estar en un intervalo de 220 pm a 320 pm.
En una realización, una diferencia entre una profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y una profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior puede ser de 10 pm o menos. Detalladamente, la diferencia entre la profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y la profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior puede estar en un intervalo de 0,1 pm a 10 pm o 0,1 pm a 5 pm. Por ejemplo, la profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y la profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior pueden ser sustancialmente iguales.
En una realización detallada, la profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y la profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior pueden estar en un intervalo de 40 pm a 100 pm o en un intervalo de 70 pm a 80 pm.
En aún otra realización, los bloques de sellado superior e inferior pueden tener estructuras que presionan y calientan la parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa desde ambos lados de la misma. En este caso, por ejemplo, una temperatura de calentamiento puede estar en un intervalo de 110 °C a 200 °C.
Además, un aspecto de la presente invención proporciona una batería de tipo bolsa fabricada a través del dispositivo de sellado descrito anteriormente. En una realización, la batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención incluye un conjunto de electrodo, un terminal de electrodo configurado para extenderse desde una lengüeta de electrodo del conjunto de electrodo, y bolsas superior e inferior que alojan y sellan el conjunto de electrodo. Además, la condición 2 se cumple con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo que es una estructura en la que las bolsas superior e inferior rodean el conjunto de electrodo en ambos lados del mismo de modo que el terminal de electrodo del conjunto de electrodo queda expuesto.
[Condición 2]
1 < T2 _ T1 < 25(jim)
En la condición 2,
T 1 indica un grosor promedio de la bolsa superior formada en una primera superficie del terminal de electrodo, y T2 indica un grosor promedio de la bolsa inferior formada en una segunda superficie del terminal de electrodo.
En una realización, en la batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención, con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo, el grosor promedio T1 de la bolsa superior formada en la primera superficie del terminal de electrodo puede estar en un intervalo de 80 pm a 90 pm, y el grosor promedio T2 de la bolsa inferior formada en la segunda superficie del terminal de electrodo puede estar en un intervalo de 91 pm a 105 pm.
En otra realización más, cada una de las bolsas superior e inferior puede incluir una primera capa de resina colocada en una superficie interior de la misma, una capa de metal y una segunda capa de resina colocada sobre una superficie exterior de la misma. Además, con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo, una relación de grosor de la primera capa de resina de la bolsa superior puede estar en un intervalo del 10%al 18%con respecto al grosor total de la bolsa superior. Además, una relación de grosor de la primera capa de resina de la bolsa inferior puede estar en un intervalo del 20 % al 30 % con respecto al grosor total de la bolsa inferior.
En una realización detallada, con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo, un grosor de la primera capa de resina de la bolsa superior puede estar en promedio en un intervalo de 8 jm a 17 |jm, y un grosor de la primera capa de resina de la bolsa inferior puede estar en promedio en un intervalo de 20 jm a 30 jm .
En otra realización más, la batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención puede incluir un área libre de sellado que corresponde a una posición en la que el conjunto de electrodo está alojado y no está sellado entre las bolsas superior e inferior, y en el área libre de sellado, cada uno de los grosores de la primera capa de resina de las bolsas superior e inferior puede estar en promedio en un intervalo de 50 jm a 100 jm .
En una realización detallada, en cada una de las bolsas superior e inferior, la primera capa de resina puede contener una resina de polipropileno, la capa de metal puede contener aluminio o una aleación de aluminio, y la segunda capa de resina puede contener una resina de tereftalato de polietileno (PET).
Por ejemplo, el conjunto de electrodo puede ser un conjunto de electrodo de tipo pila.
Efectos ventajosos
Un dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de la presente tecnología que tiene la configuración anterior puede impedir que se reduzca el grosor de una bolsa inferior incluso después del tratamiento de sellado a través de fusión térmica. Además, la batería de tipo bolsa fabricada puede mantener una propiedad de sellado incluso en un cambio de presión interno y externo más alto.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso de realización de sellado usando un dispositivo de sellado 10 (en lo sucesivo en el presente documento, denominado simplemente "dispositivo de sellado") de una batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal esquemática que ilustra el dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso de sellado de una parte de formación de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa usando el dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra una batería de tipo bolsa 500 sellada por el dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención y la figura 5 es una vista parcialmente ampliada de una sección transversal A-A' en la batería de tipo bolsa 500 de la figura 4.
Realización preferente de la invención
La presente invención puede tener diversas realizaciones y, por tanto, se describirán en detalle realizaciones específicas a continuación.
Sin embargo, debe entenderse que las realizaciones de la presente invención están definidas por las reivindicaciones adjuntas.
Debería entenderse en la presente invención que términos tales como "incluir" o "tener" pretenden indicar que las características, números, etapas, operaciones, componentes, partes o combinaciones de los mismos descritos en la memoria descriptiva están presentes y no excluyen de antemano la posibilidad de la presencia o adición de una o más de otras características, números, etapas, operaciones, componentes, partes o combinaciones de los mismos.
Además, en la presente invención, cuando se describe que una primera parte tal como una capa, una película, una región, y una placa se coloca "por encima" de una segunda parte, esto incluye no solo un caso en el que la primera parte está "directamente por encima" de la segunda parte, sino también un caso en el que una tercera parte está presente entre las mismas. En contraposición, cuando se describe que una primera parte tal como una capa, una película, una región, y una placa se coloca "por debajo" de una segunda parte, esto incluye no solo un caso en el que la primera parte está "directamente por debajo" de la segunda parte, sino también un caso en el que una tercera parte está presente entre las mismas. Además, en la presente solicitud, un estado en el que una primera parte está dispuesta "por encima" de una segunda parte puede incluir no solo un estado en el que la primera parte está dispuesta encima de la segunda parte, sino también un estado en el que la primera parte está dispuesta por debajo de la segunda parte.
Las realizaciones de la presente invención proporcionan un dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa. En una realización, el dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención incluye un bloque de sellado superior que tiene una ranura de sellado superior de dos etapas que incluye un primer escalón superior que forma una superficie inferior y un segundo escalón superior formado entre el primer escalón superior y una superficie del mismo, y un bloque de sellado inferior que tiene una ranura de sellado inferior de dos etapas que incluye un primer escalón inferior que forma la superficie inferior y un segundo escalón inferior formado entre el primer escalón inferior y una superficie del mismo. Además, el bloque de sellado superior está en contacto con una primera superficie de una parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa, y el bloque de sellado inferior está en contacto con una segunda superficie de la parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa en una posición orientada hacia el bloque de sellado superior.
En realizaciones de la presente invención, la parte de sellado de terminal de electrodo significa un área en la que un terminal de electrodo sobresale de un conjunto de electrodo. Detalladamente, cuando se ve en una estructura en sección transversal, la parte de sellado de terminal de electrodo tiene una estructura en la que sobresale un metal de plomo formado por metal de aluminio o cobre, y un área en la que el metal de plomo está rodeado por una película de plomo y está sellado por una bolsa. Una bolsa superior tiene una estructura que rodea un lado superior del terminal de electrodo, y una bolsa inferior tiene una estructura que rodea un lado inferior del terminal de electrodo. En realizaciones de la presente invención, el primer escalón superior y el primer escalón inferior son áreas en las que las porciones superior e inferior del metal de plomo rodeado por la película de plomo se insertan en el mismo y se sellan desde el mismo. Además, el segundo escalón superior y el segundo escalón inferior son áreas que rodean y sellan una porción de extensión de la película de plomo que permanece en una superficie lateral del metal de plomo en los lados superior e inferior de la misma.
Así mismo, el dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención cumple la condición 1 de la siguiente manera.
[Condición 1]
£2 _f í l
6,5 < — —— x 100 < 15 (%)
B1
En la condición 1, B1 indica una diferencia de profundidad promedio entre el primer escalón superior y el segundo escalón superior en el bloque de sellado superior, y B2 indica una diferencia de profundidad promedio entre el primer escalón inferior y el segundo escalón inferior en el bloque de sellado inferior.
El dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención asegura un espacio en un área inferior, impidiendo así que se reduzca el grosor total de la bolsa inferior mientras se sella la parte de sellado de terminal de electrodo. Detalladamente, en el dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa, a medida que el primer escalón inferior del bloque de sellado inferior se forma profundamente, se impide que el calor y la presión se concentren en la bolsa inferior.
En realizaciones de la presente invención, un valor de una fórmula especificada en la condición 1 está en un intervalo de 6,5 % a 15 %, 6,5 % a 10 %, 7,5 % a 15 %, de 7,5 % a 9 %, o de 8 % a 8,5 %. Como el valor de la condición 1 cumple el intervalo anterior, el dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención puede minimizar una reducción en el grosor de la bolsa inferior e impedir el ensanchamiento de la bolsa que rodea la parte de sellado de terminal de electrodo.
En una realización, una diferencia de profundidad promedio B1 entre el primer escalón superior y el segundo escalón superior en el bloque de sellado superior está en un intervalo de 200 pm a 280 pm. En el presente caso, la diferencia de profundidad entre el primer escalón superior y los segundos medios de escalón superior, por ejemplo, una profundidad desde una superficie inferior del segundo escalón superior hasta una superficie inferior del primer escalón superior. Detalladamente, la diferencia de profundidad B1 entre el primer escalón superior y el segundo escalón superior está en un intervalo de 200 pm a 250 pm, de 200 pm a 280 pm, o de 220 pm a 250 pm.
Además, una diferencia de profundidad promedio B2 entre el primer escalón inferior y el segundo escalón inferior en el bloque de sellado inferior está en un intervalo de 220 pm a 320 pm. En el presente caso, la diferencia de profundidad entre el primer escalón inferior y los segundos medios de escalón inferior, por ejemplo, una profundidad desde una superficie inferior del segundo escalón inferior hasta una superficie inferior del primer escalón inferior. Detalladamente, la diferencia de profundidad B2 entre el primer escalón inferior y el segundo escalón inferior está en un intervalo de 220 pm a 300 pm, de 250 pm a 320 pm, o de 250 pm a 280 pm.
En realizaciones de la presente invención, una profundidad de la ranura de sellado inferior formada para recibir la bolsa inferior se forma más profunda que una profundidad de la ranura de sellado superior formada para recibir la bolsa superior con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo. Por lo tanto, se minimiza una reducción en el grosor de la bolsa inferior en un proceso de sellado. Por ejemplo, la diferencia de profundidad promedio B2 entre el primer escalón inferior y el segundo escalón inferior en el bloque de sellado inferior se forma mayor que la diferencia de profundidad promedio B1 entre el primer escalón superior y el segundo escalón superior en el bloque de sellado superior en 5 pm a 20 pm.
En una realización, una diferencia entre una profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y una profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior es de 10 |jm o menos. Detalladamente, la diferencia entre la profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y la profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior está en un intervalo de 0,1 jm a 10 jm o 0,1 jm a 5 jm . Por ejemplo, la profundidad media A1 del segundo escalón superior y la profundidad media A2 del segundo escalón inferior son sustancialmente las mismas. En una realización detallada, la profundidad promedio A1 del segundo escalón superior y la profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior están en un intervalo de 40 jm a 100 jm o en un intervalo de 70 jm a 80 jm .
En aún otra realización, los bloques de sellado superior e inferior tienen estructuras que presionan y calientan la parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa desde ambos lados de la misma. En este caso, una temperatura de calentamiento está en promedio en un intervalo de 110 °C a 200 °C. El dispositivo de sellado para una batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención es un dispositivo para aplicar calor y presión a un área de borde de la batería de tipo bolsa para sellar la batería de tipo bolsa. Las capas de resina colocadas en las superficies internas de las bolsas superior e inferior se funden parcialmente mediante calentamiento, y la unión entre las capas de resina parcialmente fundidas de las bolsas superior e inferior se realiza mediante prensado. Se puede seleccionar una temperatura de calentamiento teniendo en cuenta los tipos de capas de resina internas aplicadas. Por ejemplo, la superficie interior de la bolsa puede estar formada por una capa de polipropileno (PP) que tiene un punto de fusión en un intervalo de 130 °C a 171 °C y, en este caso, la temperatura de calentamiento puede controlarse en un intervalo de 120 °C a 180 °C.
Además, las realizaciones de la presente invención proporcionan una batería de tipo bolsa fabricada a través del dispositivo de sellado descrito anteriormente. La batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención se implementa de tal manera que un grosor total de la bolsa inferior es un nivel predeterminado o más con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo. En una realización, la batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención incluye un conjunto de electrodo, un terminal de electrodo configurado para extenderse desde una lengüeta de electrodo del conjunto de electrodo, y bolsas superior e inferior que alojan y sellan el conjunto de electrodo. Además, la batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención cumple la condición 2 con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo que es una estructura en la que las bolsas superior e inferior rodean el conjunto de electrodo en ambos lados del mismo de modo que el terminal de electrodo del electrodo el conjunto está expuesto.
[Condición 2]
1 < T2 - T1 < 25(jim)
En la condición 2, T1 indica un grosor promedio de la bolsa superior formada sobre una primera superficie del terminal de electrodo, y T2 indica un grosor promedio de la bolsa inferior formada sobre una segunda superficie del terminal de electrodo.
En realizaciones de la presente invención, la bolsa significa un material de carcasa de batería que rodea una batería. La batería de tipo bolsa incluye una estructura en la que, con respecto al conjunto de electrodo, tanto la superficie superior como la inferior están cubiertas con la bolsa y los bordes de la misma están sellados. Durante el proceso de sellado, se reduce el grosor de la bolsa inferior, lo que provoca defectos en el producto. En la batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención, la reducción en el grosor de la bolsa inferior se minimiza con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo.
En una realización detallada, el grosor promedio T1 de la bolsa superior formada en la primera superficie del terminal de electrodo está en un intervalo de 80 jm a 90 jm , y el grosor promedio T2 de la bolsa inferior formada en la segunda superficie del terminal de electrodo está en un intervalo de 91 jm a 105 jm . Detalladamente, el grosor promedio T1 de la bolsa superior formada en la primera superficie del terminal de electrodo está en un intervalo de 83 jm a 88 jm , y el grosor promedio T2 de la bolsa inferior formada en la segunda superficie del terminal de electrodo está en un intervalo de 94 jm a 100 jm .
Detalladamente, una diferencia de grosor T2-T1 definida en la condición 2 está en un intervalo de 1 jm a 25 jm , de 5 jm a 20 jm , de 6 jm a 17 jm , o de 8 jm a 12 jm .
La batería de tipo bolsa de acuerdo con las realizaciones de la presente invención tiene una estructura en la que la bolsa inferior es más gruesa que la bolsa superior con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo. En general, durante el proceso de sellado, el calor y la presión se concentran en la bolsa inferior, de modo que el grosor de la bolsa inferior tiende a volverse relativamente pequeño. Sin embargo, en una realización de la presente invención, aplicando el dispositivo de sellado descrito anteriormente, el grosor promedio de la bolsa inferior se forma más grueso que el de la bolsa superior en 1 jm o más, particularmente, en 6 jm o más. Cuando se aplica una fuerza externa a la batería de tipo bolsa o aumenta una presión interna de la misma, la parte de sellado de terminal de electrodo estalla y, en particular, primero se ensancha una porción de la bolsa inferior de la parte de sellado de terminal de electrodo. En una realización de la presente invención, en la parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa, puede aumentar una tasa residual de la bolsa inferior, mejorando así la capacidad de sellado de la batería.
La bolsa tiene una estructura que incluye, por ejemplo, una primera capa de resina colocada sobre una superficie interior de la misma, una capa de metal y una segunda capa de resina colocada sobre una superficie exterior de la misma. Durante el proceso de sellado, un grosor de la primera capa de resina colocada en la superficie interior cambia mucho, y los grosores de la capa de metal y la segunda capa de resina apenas cambian. Durante el proceso de sellado, por ejemplo, el grosor de la primera capa de resina se reduce en gran medida, y los grosores de la capa de metal y la segunda capa de resina se mantienen sin cambios. En particular, en contraste con la bolsa superior, en la bolsa inferior, se reduce considerablemente el grosor de la primera capa de resina, lo que da como resultado un sellado deficiente y hace que una porción de sellado explote fácilmente cuando aumentan las presiones internas y externas.
En una realización, cada una de las bolsas superior e inferior de acuerdo con la presente invención incluye la primera capa de resina colocada en una superficie interior de la misma, la capa de metal y la segunda capa de resina colocada sobre una superficie exterior de la misma. Además, con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo, una relación de grosor de la primera capa de resina de la bolsa superior está en un intervalo del 10 % al 18 % con respecto al grosor de la bolsa superior, y una relación de grosor de la primera capa de resina de la bolsa inferior está en un intervalo de del 20 % al 30 % con respecto al grosor de la bolsa inferior. Detalladamente, en una realización de la presente invención, la relación de grosor de la primera capa de resina de la bolsa superior está en un intervalo del 13 % al 17 % con respecto al grosor de la bolsa superior, y la relación de grosor de la primera capa de resina de la bolsa inferior está en un intervalo de del 22 % al 28 % con respecto al grosor de la bolsa inferior.
En una realización de la presente invención, el grosor de la primera capa de resina en la bolsa inferior se forma de manera gruesa con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo. En una estructura laminada de bolsa, la primera capa de resina es una capa que proporciona una fuerza adhesiva durante el proceso de sellado. Como el grosor de la primera capa de resina en la bolsa inferior se forma de manera gruesa, puede aumentar una fuerza adhesiva con el terminal de electrodo, y puede implementarse una excelente durabilidad incluso bajo alta presión.
En un ejemplo detallado, con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo, el grosor de la primera capa de resina en la bolsa superior está en promedio en un intervalo de 8 pm a 17 pm, y particularmente, en promedio en un intervalo de 10 pm a 15 pm. Además, con respecto a la parte de sellado de terminal de electrodo, el grosor de la primera capa de resina en la bolsa inferior está en promedio en un intervalo de 20 pm a 30 pm, y particularmente, en promedio en un intervalo de 22 pm a 26 pm.
En otra realización, la batería de tipo bolsa de acuerdo con la presente invención incluye un área libre de sellado que corresponde a una posición en la que se aloja el conjunto de electrodo y no se sella entre las bolsas superior e inferior. Correspondientemente, una porción en la que las bolsas superior e inferior están unidas a través de la fusión térmica o similares se denomina área de sellado. En el área libre de sellado, los grosores de las primeras capas de resina de las bolsas superior e inferior están en promedio en un intervalo de 50 pm a 100 pm.
La bolsa tiene una estructura que incluye, por ejemplo, la primera capa de resina colocada sobre una superficie interior de la misma, la capa de metal y la segunda capa de resina colocada sobre una superficie exterior de la misma. Por ejemplo, en las bolsas superior e inferior, la primera capa de resina contiene una resina de PP y la capa de metal contiene aluminio o una aleación del mismo. Además, la segunda capa de resina contiene una resina de tereftalato de polietileno (PET) y, en algunos casos, puede tener una estructura de dos capas que incluye una capa de nailon y una capa de PET formada sobre la misma. Además, el grosor de la bolsa puede cambiar dependiendo de un producto o estándar, pero está en promedio en un intervalo de 120 pm a 200 pm. Además, con respecto a la bolsa antes de que se realice el proceso de sellado, el grosor de la primera capa de resina en la bolsa está en promedio en un intervalo de 50 pm a 100 pm.
Durante el proceso de sellado, el grosor de la primera capa de resina colocada en la superficie interior cambia mucho, y los grosores de la capa de metal y la segunda capa de resina apenas cambian. Detalladamente, la resina de PP que forma la primera capa de resina tiene un punto de fusión relativamente bajo. Por tanto, cuando se aplica calor para sellar, una superficie de la primera capa de resina se funde parcialmente y se fusiona térmicamente a una capa de revestimiento. Sin embargo, durante el proceso de sellado, también se aplica una presión además del calor y, como resultado, el grosor de la primera capa de resina se reduce considerablemente. Una reducción en el grosor de la primera capa de resina provoca un defecto de sellado y la porción de sellado se revienta fácilmente cuando aumenta la presión interna.
En una realización, el conjunto de electrodo de acuerdo con la presente invención es un conjunto de electrodo de tipo pila. El conjunto de electrodo de tipo pila incluye una estructura en la que una estructura de celda unitaria que incluye un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo se apilan repetidamente. El electrodo positivo y el electrodo negativo incluyen todos los casos en los que se forma un material activo en una superficie o ambas superficies de un colector de corriente. El número de veces de repeticiones de la celda unitaria está en un intervalo de, por ejemplo, 20 veces a 80 veces y puede cambiar de acuerdo con las especificaciones del producto o las especificaciones requeridas. En la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención, la forma del conjunto de electrodo no excluye una estructura cilindrica y una estructura de rodillo de gelatina, pero el conjunto de electrodo de tipo pila se puede aplicar de manera más eficaz.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
En lo sucesivo en el presente documento, los ejemplos específicos de las realizaciones de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, pero el alcance de la presente invención no se limita a esto.
Primera realización
La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso de realización de sellado usando un dispositivo de sellado 10 (en lo sucesivo en el presente documento, denominado simplemente "dispositivo de sellado") de una batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención. Haciendo referencia a la figura 1, un dispositivo de sellado 10 de una realización de la presente invención tiene una estructura en la que un bloque de sellado superior 100 y un bloque de sellado inferior 200 aplican presión y calor para realizar el sellado en un estado en el que se disponen una bolsa superior 400 y una bolsa inferior 401 por encima y por debajo de un terminal de electrodo 300, respectivamente. El terminal de electrodo 300 tiene una estructura hecha de aluminio, y una superficie circunferencial exterior del mismo está rodeada por una película de plomo 310. Además, el dispositivo de sellado 10 incluye el bloque de sellado superior 100 y el bloque de sellado inferior 200 y tiene una estructura en la que las ranuras de sellado 130 y 230 se forman en dos etapas.
En una realización de la presente invención, la ranura de sellado inferior 230 formada en el bloque de sellado inferior 200 se forma relativamente más profunda que la ranura de sellado superior 130 formada en el bloque de sellado superior 100.
Segunda realización
La figura 2 es una vista en sección transversal esquemática que ilustra el dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 2, el dispositivo de sellado 10 incluye el bloque de sellado superior 100 y el bloque de sellado inferior 200. Las ranuras de sellado 130 y 230 formadas en dos etapas se forman en el bloque de sellado superior 100 y el bloque de sellado inferior 200.
El bloque de sellado superior 100 está provisto de una ranura de sellado superior 130 de dos etapas que incluye un primer escalón superior 110 que forma una superficie inferior y un segundo escalón superior 120 formado entre el primer escalón superior 110 y una superficie del mismo. En el presente caso, con respecto a la superficie inferior y la superficie, la superficie inferior significa una superficie más inferior, y la superficie significa una superficie más superior, con respecto a una dirección en la que la ranura de sellado superior 130 se ve hacia dentro.
El bloque de sellado inferior 200 está provisto de la ranura de sellado inferior 230 formada en dos etapas. La ranura de sellado inferior 230 incluye un primer escalón inferior 210 que forma la superficie inferior y un segundo escalón inferior 220 formado entre el primer escalón inferior 210 y la superficie.
En el dispositivo de sellado 10, la ranura de sellado superior 130 formada en el bloque de sellado superior 100 y la ranura de sellado inferior 230 formada en el bloque de sellado inferior 200 tienen diferentes alturas de escalón. Detalladamente, una altura A2 del primer escalón inferior es mayor que una altura A1 del primer escalón superior (A1<A2). Además, una altura B1 del segundo escalón superior y una altura B2 del segundo escalón inferior son igualmente iguales entre sí, y una diferencia entre las mismas es de 10 pm o menos.
Por ejemplo, en el dispositivo de sellado 10, la altura A1 del primer escalón superior formado en el bloque de sellado superior 100 es de 240 pm, y la altura B1 del segundo escalón superior es de 76 pm. Además, la altura A2 del primer escalón inferior formado en el bloque de sellado inferior 200 es de 260 pm, y la altura B2 del segundo escalón inferior es de 76 pm. Este estado es diferente de un dispositivo de sellado de acuerdo con la técnica relacionada en el que los bloques de sellado superior e inferior son simétricos entre sí. En el dispositivo de sellado de acuerdo con la técnica relacionada, por ejemplo, las alturas del primer escalón superior y el primer escalón inferior se controlan por igual a un nivel de 250 pm. Una realización de la presente invención se diferencia en que la altura A1 del primer escalón superior se hace descender y la altura A2 del primer escalón inferior se aumenta.
Tercera realización
La figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso de sellado de una parte de formación de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa usando el dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 3, el primer escalón superior 110 del bloque de sellado superior 100 corresponde a una porción superior del terminal de electrodo 300 rodeado por la película de plomo 310. Además, el segundo escalón superior 120 se extiende lateralmente desde el terminal de electrodo 300 y corresponde a una porción superior de la película de plomo 310 restante. Además, el primer escalón inferior 210 del bloque de sellado inferior 200 corresponde a una porción inferior del terminal de electrodo 300 rodeado por la película de plomo 310, y el segundo escalón inferior 220 se extiende lateralmente desde el terminal de electrodo 300 y corresponde a una porción inferior del terminal de electrodo restante película de plomo 310.
El bloque de sellado superior 100 y el bloque de sellado inferior 200 presionan el terminal de electrodo 300 interpuesto entre las bolsas superior e inferior 400 y 401 mientras se calienta mediante una bobina de calentamiento incorporada. Las bolsas superior e inferior 400 y 401 tienen una estructura en la que una capa de aluminio, una capa de resina de nailon y una capa de resina de PET se laminan sobre una capa de resina de PP colocada en la misma. La temperatura de calentamiento por el bloque de sellado superior 100 y el bloque de sellado inferior 200 es de aproximadamente 150 °C a 180 °C, y la resina de PP que forma la superficie interna de la bolsa se funde parcialmente y se fusiona por calor para implementar una fuerza adhesiva.
Cuarta realización
La figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra una batería de tipo bolsa 500 sellada por el dispositivo de sellado para la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización de la presente invención y la figura 5 es una vista parcialmente ampliada de una sección transversal A-A' en la batería de tipo bolsa 500 de la figura 4.
Haciendo referencia a la figura 4, la batería de tipo bolsa 500 tiene una estructura en la que una carcasa de batería de tipo bolsa 440 rodea el conjunto de electrodo alojado en la misma y el terminal de electrodo 300 que se extiende desde la lengüeta de electrodo sobresale hacia fuera. La película de plomo 310 se coloca entre el terminal de electrodo 300 y la carcasa de batería de tipo bolsa 440. La carcasa de batería de tipo bolsa 440 incluye la bolsa superior 400 y la bolsa inferior 401, y un borde de la misma está sellado.
La figura 5 ilustra una sección transversal de un área de sellado del terminal de electrodo 300. La bolsa superior 400 y la bolsa inferior 401 tienen, cada una, estructuras de tres capas que incluyen primeras capas de resina 410 y 411 formadas en las mismas, capas de aluminio 420 y 421, y segundas capas de resina 430 y 431 formadas en el exterior. Además, el terminal de electrodo 300 tiene una estructura rodeada por la película de plomo 310.
En una realización de la presente invención, la seguridad de la batería se maximiza minimizando la reducción en el grosor de la primera capa de resina 411 en la bolsa inferior 401.
En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones de la presente invención se describirán con más detalle a través de ejemplos y similares.
Ejemplo
La batería de tipo bolsa se selló usando el dispositivo de sellado ilustrado en la figura 2. El sellado se realizó con respecto a un área en la que se forma el terminal de electrodo. En el proceso de sellado, una temperatura de calentamiento fue de 180 °C y las especificaciones detalladas del dispositivo de sellado se resumen en la tabla 1 a continuación.
Además, la bolsa aplicada a la batería de tipo bolsa tiene una estructura de tres capas que incluye una capa de PP, una capa de aluminio y una capa de PET. El grosor total de la bolsa es de 155 pm, y el grosor de la capa de resina de PP entre ellos es de 80 pm.
Ejemplo comparativo
La batería de tipo bolsa se selló de la misma manera que en el ejemplo, excepto por el hecho de que las especificaciones del dispositivo de sellado se cambiaron a la tabla 1 a continuación.
Tabla 1
Ejemplo experimental 1: Evaluación de la relación residual de PP de la bolsa
Con respecto a la batería de tipo bolsa sellada en el ejemplo y el ejemplo comparativo, se evaluó una relación residual de la capa de PP. La tasa residual (%) de PP se calculó comparando el grosor de la capa de PP antes del sellado con el grosor de la capa de PP después del sellado.
Tabla 2
Haciendo referencia a la tabla 2, en el caso del ejemplo comparativo, se puede observar que el calor y la presión se concentran en la bolsa inferior durante el proceso de sellado y, por tanto, la relación residual de PP en la bolsa inferior es simplemente del 13 %.
En contraposición, en la batería de tipo bolsa de acuerdo con el ejemplo, se puede observar que la relación residual de PP en la bolsa inferior alcanza el 30 %. Cuando la bolsa revienta debido a la aplicación de una fuerza externa o un aumento en la presión interna, la bolsa inferior se ensancha primero entre la parte de sellado de terminal de electrodo. Las realizaciones de la presente invención aumentan la seguridad de la batería de tipo bolsa maximizando la relación residual de PP en la bolsa inferior en la parte de sellado de terminal de electrodo.
Así mismo, en el ejemplo, se identificó que la relación residual de PP en la bolsa superior era tan baja como 16 %. En la parte de sellado de terminal de electrodo, la bolsa superior se sella térmicamente con más fuerza y, por tanto, se reduce la relación residual de PP en la bolsa superior.
Ejemplo experimental
Se evaluaron la resistencia de sellado y la resistencia a la presión para la batería de tipo bolsa sellada en el ejemplo y el ejemplo comparativo. Los resultados de la evaluación se ilustran en la tabla 3 a continuación.
Evaluación de la fuerza de sellado: se mide una fuerza en un punto en el que la parte de sellado de terminal de electrodo se daña aplicando verticalmente una resistencia en condiciones de temperatura ambiente.
Resistencia a la presión: se mide la resistencia a la presión en una condición de 60 °C y, en particular, se mide una presión en un punto en el que la parte de sellado de terminal de electrodo se daña formando un orificio en un lado de la batería de tipo bolsa sellada e inyectando un gas inerte (Ar) en el mismo.
Tabla 3
Haciendo referencia a la tabla 3, se puede observar que la resistencia de sellado y la resistencia a la presión de la batería de tipo bolsa de acuerdo con una realización mejoraron significativamente en comparación con el ejemplo comparativo.
Con anterioridad en el presente documento, la presente invención se ha descrito con más detalle a través de los dibujos, las realizaciones y similares. Sin embargo, la invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de los números de referencia
10: Dispositivo de sellado 100: Bloque de sellado superior
110 : Primer escalón superior 120: Segundo escalón superior
130 : Ranura de sellado superior 200: Bloque de sellado inferior
210 : Primer escalón inferior 220: Segundo escalón inferior
230 : Ranura de sellado inferior
300 : Terminal de electrodo 310: Película de plomo
400 Bolsa superior 401: Bolsa inferior
410 411: Primera capa de resina 420, 421: Capa de aluminio
431: Segunda capa de resina 440: Carcasa de batería de tipo bolsa 500 : Batería de tipo bolsa
A1: Altura del primer escalón superior B1: Altura del segundo escalón superior A2: Altura del primer escalón inferior B2: Altura del segundo escalón inferior

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de sellado (10) para una batería de tipo bolsa (500) que comprende:
un bloque de sellado superior (100) que tiene una ranura de sellado superior de dos etapas (130), incluyendo la ranura de sellado superior de dos etapas (130) un primer escalón superior (110) configurado para formar una primera superficie de la carcasa de batería de tipo bolsa (440) y un segundo escalón superior (120) dispuesto entre el primer escalón superior (110) y un bloque de sellado inferior (200); y
teniendo el bloque de sellado inferior (200) una ranura de sellado inferior de dos etapas (230), incluyendo la ranura de sellado inferior de dos etapas (230) un primer escalón inferior (210) configurado para formar una segunda superficie de la carcasa de batería de tipo bolsa (440) y un segundo escalón inferior (220) dispuesto entre el primer escalón inferior (210) y el bloque de sellado superior (100),
en donde el bloque de sellado superior (100) está configurado para entrar en contacto con una primera superficie de una parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa (500), y el bloque de sellado inferior (200) está configurado para contactar con una segunda de la parte de sellado de terminal de electrodo de la batería de tipo bolsa, en donde el bloque de sellado inferior (200) está separado de, y orientado hacia, el bloque de sellado superior (100), y
caracterizado por quese cumple la condición 1,
[Condición 1]
£2 _f í l
6,5 < — —— x 100 < 15 (%)
B1
en la que B1 indica una diferencia de profundidad promedio entre el primer escalón superior (110) y el segundo escalón superior (120) en el bloque de sellado superior (100), y B2 indica una diferencia de profundidad promedio entre el primer escalón inferior (210) y el segundo escalón inferior (220) en el bloque de sellado inferior (200).
2. El dispositivo de sellado de la reivindicación 1, en donde la diferencia de profundidad promedio B1 entre el primer escalón superior (110) y el segundo escalón superior (120) está en un intervalo de 200 pm a 280 pm, y
en donde la diferencia de profundidad promedio B2 entre el primer escalón inferior (210) y el segundo escalón inferior (220) está en un intervalo de 220 pm a 320 pm.
3. El dispositivo de sellado de la reivindicación 1, en donde una diferencia entre una profundidad promedio A1 del segundo escalón superior (120) y una profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior (220) es de 10 pm o menos.
4. El dispositivo de sellado de la reivindicación 3, en donde la profundidad promedio A1 del segundo escalón superior (120) y la profundidad promedio A2 del segundo escalón inferior (220) están en un intervalo de 40 pm a 100 pm.
5. El dispositivo de sellado de la reivindicación 1, en donde los bloques de sellado superior e inferior (100, 200) están configurados para presionar y calentar la parte de sellado de terminal de electrodo (300) de la batería de tipo bolsa (500) desde ambos lados de la misma, y en donde la temperatura de calentamiento está en un intervalo de 110 °C a 200 °C.
6. Una batería de tipo bolsa (500) que comprende:
un conjunto de electrodo;
un terminal de electrodo (300) que sobresale del conjunto de electrodo;
una bolsa superior (400) y una bolsa inferior (401) configuradas para alojar el conjunto de electrodo; y una parte de sellado de electrodo,
en donde la parte de sellado de electrodo tiene una estructura en donde la estructura incluye las bolsas superior e inferior (400, 401) configuradas para rodear el conjunto de electrodo de modo que el terminal de electrodo (300) del conjunto de electrodo sobresalga de la celda de batería de tipo bolsa (500),caracterizado por quese cumple la condición 2,
[Condición 2]
1 < T2 _ T1 < 25(ym)
en la que T1 indica un grosor promedio de la bolsa superior (400) en la parte de sellado de terminal de electrodo dispuesta en una primera superficie del terminal de electrodo (300), y
en la que T2 indica un grosor promedio de la bolsa inferior (401) en la parte de sellado de terminal de electrodo dispuesta en una segunda superficie del terminal de electrodo (300).
7. La batería de tipo bolsa (500) de la reivindicación 6, en donde T1 está en un intervalo de 80 pm a 90 pm, y en donde T2 está en un intervalo de 91 |jm a 105 |jm.
8. La batería de tipo bolsa (500) de la reivindicación 6, en donde cada una de las bolsas superior e inferior (400, 401) incluye:
una primera capa de resina (410, 411) colocada sobre una superficie interior de la misma;
una capa de metal; y
una segunda capa de resina (430, 431) colocada sobre una superficie exterior de la misma,
en donde, en la parte de sellado de terminal de electrodo, una relación de un grosor de la primera capa de resina (410) de la bolsa superior (400) con respecto a un grosor total de la bolsa superior (400) está en un intervalo de 10 % a 18 %, y
en donde, en la parte de sellado de terminal de electrodo, una relación de un grosor de la primera capa de resina (411) de la bolsa inferior (401) con respecto a un grosor total de la bolsa inferior (401) está en un intervalo de 20 % a 30 %.
9. La batería de tipo bolsa (500) de la reivindicación 8,
en donde un grosor promedio de la primera capa de resina (410) de la bolsa superior (400) en la parte de sellado de terminal de electrodo está en un intervalo de 8 jm a 17 jm , y
en donde un grosor promedio de la primera capa de resina (411) de la bolsa inferior (401) en la parte de sellado de terminal de electrodo está en un intervalo de 20 jm a 30 jm .
10. La batería de tipo bolsa (500) de la reivindicación 8, que incluye, además, un área libre de sellado configurada para alojar el conjunto de electrodo,
en donde el área libre de sellado no está sellada entre las bolsas superior e inferior (400, 401), y
en donde un grosor promedio de la primera capa de resina (410, 411) de cada una de las bolsas superior e inferior (400, 401) en el área libre de sellado está en un intervalo de 50 jm a 100 jm .
11. La batería de tipo bolsa (500) de la reivindicación 6, en donde cada una de las bolsas superior e inferior (400, 401) incluye:
una primera capa de resina (410, 411) que tiene una resina de polipropileno,
una capa de metal (420, 421) que tiene aluminio o una aleación de aluminio, y
una segunda capa de resina (430, 431) que tiene una resina de tereftalato de polietileno (PET).
12. La batería de tipo bolsa (500) de la reivindicación 6, en donde el conjunto de electrodo es un conjunto de electrodo de tipo pila.
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