ES3031813T3 - Battery cell and battery module including the same - Google Patents

Battery cell and battery module including the same

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ES3031813T3
ES3031813T3 ES22811622T ES22811622T ES3031813T3 ES 3031813 T3 ES3031813 T3 ES 3031813T3 ES 22811622 T ES22811622 T ES 22811622T ES 22811622 T ES22811622 T ES 22811622T ES 3031813 T3 ES3031813 T3 ES 3031813T3
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Hun-Hee Lim
Sang-Hun Kim
Min-Hyeong Kang
Dae-Woong Song
Hyung-Kyun Yu
Soo-Ji Hwang
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Una celda de batería, según una realización de la presente invención, comprende: una caja de batería con un conjunto de electrodos montado en una sección de almacenamiento, que comprende una sección de sellado con la periferia exterior sellada; y una sección de descarga de gas insertada en la sección de sellado. Esta sección sobresale de la caja de batería desde el interior de la misma. La sección de descarga de gas comprende una capa no adhesiva y una capa adhesiva ubicada sobre la capa no adhesiva, ambas dobladas hacia el interior de la caja de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Celda de batería y módulo de batería que incluye la misma
Sector de la técnica
La presente descripción se refiere a una celda de batería y a un módulo de batería que incluye la misma y, más en particular, a una celda de batería capaz de suprimir la penetración de humedad en la celda de batería mientras tiene una emisión externa mejorada de gas generado dentro de la celda de batería, y a un módulo de batería que incluye la misma. La presente solicitud reivindica prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.° 10-2021 0066462 presentada el 24 de mayo de 2021 en la República de Corea.
Antecedentes de la invención
A medida que el desarrollo de la tecnología y la demanda de dispositivos móviles aumentan, aumenta rápidamente la demanda de baterías secundarias como fuente de energía. En particular, las baterías secundarias son de gran interés como fuentes de energía no solo para dispositivos móviles como, por ejemplo, teléfonos móviles, cámaras digitales, ordenadores portátiles y dispositivos ponibles, sino también para dispositivos de potencia como, por ejemplo, bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos.
Dependiendo de la forma de una caja de batería, estas baterías secundarias se clasifican en una batería cilíndrica y una batería prismática en las cuales un conjunto de batería se incluye en una lata metálica cilíndrica o prismática, y una batería tipo bolsa en la cual el conjunto de batería se incluye en una caja tipo bolsa de una hoja laminada de aluminio. Aquí, el conjunto de batería incluido en la caja de batería es un elemento de potencia que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y capaz de cargarse y descargarse, y se clasifica en un tipo de lámina enrollada en la cual electrodos positivos y negativos tipo hoja larga recubiertos con un material activo se enrollan con un separador interpuesto entre los mismos, y un tipo de pila en la cual múltiples electrodos positivos y negativos se apilan secuencialmente con un separador interpuesto entre los mismos.
Entre ellas, en particular, una batería tipo bolsa en la cual un conjunto de batería tipo pila o tipo pila/plegable se incluye en una caja de batería tipo bolsa hecha de una hoja laminada de aluminio se está usando cada vez más debido a su bajo coste de fabricación, peso ligero, y fácil modificación.
Sin embargo, dado que la densidad energética de la celda de batería ha aumentado en los últimos años, existe el problema de que la cantidad de gas generado dentro de la celda de batería también aumenta. En particular, si el gas generado dentro de la celda de batería no se descarga fácilmente, puede ocurrir un venteo en la celda de batería debido a la generación de gas. Asimismo, incluso si una porción de venteo separada se incluye en la celda de batería, la humedad puede penetrar la celda de batería a través de la porción de venteo, lo cual puede provocar el deterioro del rendimiento de la batería y la generación de gas adicional debido a reacciones secundarias resultantes. Por consiguiente, existe una necesidad creciente de desarrollar una celda de batería capaz de evitar la penetración de humedad externa en la celda de batería a la vez que tenga una emisión externa mejorada de gas generado dentro de la celda de batería. El documento WO2022/231277 A1 que tiene una fecha de prioridad anterior a la presente solicitud y que ha ingresado en la fase europea describe una celda de batería que tiene un elemento de descarga de gas que tiene un extremo en forma de cono que sobresale fuera de una caja de batería, dicho extremo en forma de cono estando hecho mediante plegado de una hoja que tiene una capa adhesiva y una capa no adhesiva. El documento KR 20170027150 A describe una celda de batería donde un elemento de descarga de gas está hecho mediante una tubería de descarga sujetada entre superficies de sellado de una caja de batería.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente descripción está diseñada a resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente descripción está dirigida a proveer una celda de batería capaz de suprimir la penetración de humedad externa en la celda de batería a la vez que tiene una emisión externa mejorada de gas generado dentro de la celda de batería, y un módulo de batería que incluye la misma.
El objeto a resolver por la presente descripción no está limitado al objeto descrito más arriba, y los objetos no descritos aquí pueden comprenderse claramente por las personas con experiencia en la técnica a partir de la presente memoria descriptiva y de los dibujos anexos.
Solución técnica
En un aspecto de la presente descripción, se provee una celda de batería según la reivindicación 1.
La capa adhesiva puede incluir una primera capa adhesiva ubicada en una superficie superior de la primera capa no adhesiva y una segunda capa adhesiva ubicada en una superficie inferior de la segunda capa no adhesiva, y un extremo de la primera capa adhesiva y un extremo de la segunda capa adhesiva adyacentes al lado exterior de la porción de sellado pueden conectarse e integrarse entre sí.
Según una dirección sobresaliente de la unidad de descarga de gas, la primera capa adhesiva puede extenderse a lo largo de una superficie lateral de la primera capa no adhesiva, y la segunda capa adhesiva puede extenderse a lo largo de una superficie lateral de la segunda capa no adhesiva.
Según la dirección sobresaliente de la unidad de descarga de gas, la primera capa adhesiva y la segunda capa adhesiva pueden extenderse entre la primera capa no adhesiva y la segunda capa no adhesiva, respectivamente. Un par de primeras capas adhesivas y un par de segundas capas adhesivas pueden ubicarse a ambos lados de la entrada de gas, respectivamente.
La capa no adhesiva puede ser una película hecha de un material no adhesivo.
El material no adhesivo puede estar hecho de un material polimérico basado en flúor.
El material polimérico basado en flúor puede ser al menos uno de politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), polimetilpenteno (TPX), fluoruro de etileno-propileno (FEP), y perfluoroalcoxialcano (PFA). La capa adhesiva puede estar hecha de una composición adhesiva que consiste en al menos uno de material basado en poliolefina, epoxi y cloruro de polivinilo (PVC).
La capa adhesiva puede ser una película hecha de la composición adhesiva.
La capa adhesiva puede formarse aplicando la composición adhesiva sobre la capa no adhesiva.
La capa adhesiva puede tener un espesor igual a o más pequeño que el espesor de la capa no adhesiva.
La capa adhesiva puede tener permeabilidad del gas de 20 Barrer a 60 Barrer a 60 °C.
La capa no adhesiva puede tener permeabilidad del gas de 40 Barrer o más a 60 °C.
La capa adhesiva puede tener una cantidad de penetración de humedad de 0,02 g a 0,2 g durante 10 años a 25 °C, 50 % RH.
En otro aspecto de la presente descripción, también se provee un módulo de batería, que comprende la celda de batería descrita más arriba.
Efectos ventajosos
Según las realizaciones, la presente descripción provee una celda de batería que tiene una estructura que incluye una capa no adhesiva y una capa adhesiva ubicada sobre la capa no adhesiva, en donde la capa no adhesiva y la capa adhesiva incluyen una unidad de descarga de gas doblada para abrirse hacia el interior de la caja de batería, y también provee un módulo de batería que incluye la misma, de modo tal que la descarga externa de gas generado dentro de la celda de batería aumenta, y la penetración de la humedad que fluye hacia la celda de batería se suprime.
Según la presente descripción, dado que el gas generado dentro de la celda de batería se descarga fácilmente al exterior a través de la unidad de descarga de gas, es posible evitar que ocurra un fenómeno de ventilación en la celda de batería, aumentando de este modo la vida útil de la celda de batería.
Según la presente descripción, dado que el gas se descarga a través de la unidad de descarga de gas y la humedad no penetra la celda de batería, es posible evitar que el rendimiento de la batería de la celda de batería se deteriore debido a una reacción secundaria provocada por la penetración de humedad y evitar la generación de gas adicional. El efecto de la presente descripción no se limita a los efectos anteriores, y los efectos no descritos aquí se comprenderán claramente por las personas con experiencia en la técnica a partir de la presente memoria descriptiva y de los dibujos anexos.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama que muestra una celda de batería según una realización de la presente descripción.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva que muestra una unidad de descarga de gas de la FIG. 1.
La FIG 3 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la FIG.2.
La FIG 4 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea de corte B-B' de la FIG. 2.
La FIG 5 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea de corte a-a' de la FIG 1.
La FIG. 6 es un diagrama que muestra una forma de la unidad de descarga de gas de la FIG. 2 antes de plegarse.
Realización preferente de la invención
En lo sucesivo, con referencia a los dibujos anexos, varias realizaciones de la presente descripción se describirán en detalle para implementarse fácilmente por las personas con experiencia en la técnica. La presente descripción puede implementarse mediante varias formas diferentes y no está limitada a las realizaciones descritas en la presente memoria.
Con el fin de explicar claramente la presente descripción, se omiten las partes irrelevantes para la descripción, y componentes iguales o similares se denotan con los mismos signos de referencia a lo largo de la memoria descriptiva.
Además, dado que el tamaño y el espesor de cada componente mostrado en los dibujos se expresan de forma arbitraria en aras de la descripción, la presente descripción no se encuentra necesariamente limitada a los dibujos. Con el fin de expresar claramente varias capas y regiones en los dibujos, los espesores están ampliados. Asimismo, en los dibujos, en aras de la explicación, el espesor de algunas capas y regiones se muestra exagerado.
Además, a lo largo de la presente memoria descriptiva, cuando una parte "incluye" cierto componente, ello significa que otros componentes pueden además estar incluidos, en lugar de excluir otros componentes, a menos que se establezca lo contrario.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una “vista superior”, ello significa que la parte objetivo se observa desde arriba, y cuando se hace referencia a una “vista en sección transversal”, ello significa que una sección en corte vertical de la parte objetivo se observa desde un lado.
La FIG. 1 es un diagrama que muestra una celda de batería según una realización de la presente descripción.
Con referencia a la FIG. 1, la celda 100 de batería según una realización de la presente descripción incluye una caja 200 de batería que tiene una porción 210 de alojamiento en la cual se monta un conjunto 110 de electrodos, y una porción 250 de sellado formada sellando una periferia exterior de la misma; y una unidad 500 de descarga de gas insertada en la porción 250 de sellado.
La caja 200 de batería puede ser una hoja laminada que incluye una capa de resina y una capa metálica. De manera más específica, la caja 200 de batería puede estar hecha de una hoja laminada, y puede incluir una capa de resina exterior que forma la capa más exterior, una capa metálica de barrera que evita la penetración de materiales, y una capa de resina interior para el sellado.
El conjunto 110 de electrodos puede tener una estructura de un tipo de lámina enrollada (tipo bobinado), un tipo de pila (tipo laminación), o un tipo compuesto (tipo pila/plegado). De manera más específica, el conjunto 110 de electrodos puede incluir un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre los mismos. El conductor 300 de electrodos está eléctricamente conectado a una lengüeta 115 de electrodos incluida en el conjunto 110 de electrodos, y sobresale de la caja 200 de batería mediante una porción 250 de sellado. Además, la película 400 de conductor está ubicada en una porción correspondiente a la porción 250 de sellado en al menos una de una porción superior y una porción inferior del conductor 300 de electrodos. Por consiguiente, la película 400 de conductor puede mejorar las propiedades de sellado de la porción 250 de sellado y del conductor 300 de electrodos mientras evita que ocurra un cortocircuito en el conductor 300 de electrodos durante la laminación.
La película 400 de conductor puede tener un ancho más ancho que el conductor 300 de electrodos. Aquí, el ancho de la película 400 de conductor significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo de la película 400 de conductor en una dirección ortogonal a la dirección sobresaliente del conductor 300 de electrodos, y el ancho del conductor 300 de electrodos significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo del conductor 300 de electrodos en una dirección ortogonal a la dirección sobresaliente del conductor 300 de electrodos. La película 400 de conductor puede tener una mayor longitud que la porción 250 de sellado, pero puede tener una longitud más pequeña que el conductor 300 de electrodos. Aquí, la longitud de la película 400 de conductor significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo de la película de conductor en la dirección sobresaliente del conductor 300 de electrodos, y la longitud de la porción 250 de sellado significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo de la porción 250 de sellado en la dirección sobresaliente del conductor 300 de electrodos. La longitud del conductor 300 de electrodos significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo del conductor 300 de electrodos en la dirección sobresaliente del conductor 300 de electrodos. Por consiguiente, la película 400 de conductor puede evitar que la superficie lateral del conductor 300 de electrodos se exponga al exterior sin interferir con la conexión eléctrica del conductor 300 de electrodos.
La unidad 500 de descarga de gas se inserta en la porción 250 de sellado. Aquí, la unidad 500 de descarga de gas puede fusionarse junto con la porción 250 de sellado, y la unidad 500 de descarga de gas puede fijarse mediante la porción 250 de sellado. Por ejemplo, la unidad 500 de descarga de gas puede fusionarse por calor y/o fusionarse por presión junto con la porción 250 de sellado.
De manera específica, como se muestra en la FIG. 1, la unidad 500 de descarga de gas puede ubicarse en la periferia exterior de la porción 250 de sellado donde no se ubica el conductor 300 de electrodos. En otras palabras, la unidad 500 de descarga de gas puede insertarse en la porción 250 de sellado adyacente a un lado del conjunto 110 de electrodos. Por consiguiente, la unidad 500 de descarga de gas puede fabricarse de manera muy simple y asegurar suficientemente una trayectoria de descarga de gas por la unidad 500 de descarga de gas sin interferir con la conexión eléctrica del conductor 300 de electrodos.
Como otro ejemplo, aunque no se muestra de manera específica en los dibujos, la unidad 500 de descarga de gas puede ubicarse en la periferia exterior de la porción 250 de sellado donde se encuentra el conductor 300 de electrodos. En otras palabras, la unidad 500 de descarga de gas puede ubicarse en la misma periferia exterior que el conductor 300 de electrodos, pero espaciada del conductor 300 de electrodos. Por consiguiente, dado que la unidad 500 de descarga de gas sobresale en la misma dirección que el conductor 300 de electrodos, existe la ventaja de que la eficiencia espacial de la celda 100 de batería puede mejorarse aún más.
De aquí en adelante, la unidad 500 de descarga de gas se describirá en mayor detalle.
La FIG 2 es una vista en perspectiva que muestra una unidad de descarga de gas de la FIG. 1. La FIG. 3 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la FIG. 2. La FIG. 4 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea de corte B-B' de la FIG. 2.
Con referencia a la FIG. 1, la unidad 500 de descarga de gas sobresale del interior de la caja 200 de batería hacia el exterior de la caja 200 de batería. De manera más específica, la unidad 500 de descarga de gas puede sobresalir del interior de la caja 200 de batería hacia el exterior de la caja 200 de batería mediante la porción 250 de sellado. Con referencia a las FIGS. 1 a 4, la unidad 500 de descarga de gas incluye una capa 530 no adhesiva y una capa 510 adhesiva ubicada en la capa 530 no adhesiva, y la capa 530 no adhesiva y la capa 510 adhesiva se doblan para abrirse hacia el interior de la caja 200 de batería. Aquí, la unidad 500 de descarga de gas tiene una estructura en la cual la capa 510 adhesiva rodea una superficie exterior de la capa 530 no adhesiva. Es decir, una superficie interior de la unidad 500 de descarga de gas se forma como la capa 530 no adhesiva, y una superficie exterior de la unidad 500 de descarga de gas puede formarse como la capa 510 adhesiva.
Aquí, la capa 510 adhesiva puede referirse a una capa adhesiva que puede adherirse por fusión por calor y/o fusión por presión. Además, la capa 53 no adhesiva puede referirse a una capa no adhesiva que no puede adherirse por fusión por calor y/o fusión por presión.
Por consiguiente, el grado de sellado entre la unidad 500 de descarga de gas y la porción 250 de sellado puede mejorarse debido a la capa 510 adhesiva ubicada sobre la superficie exterior de la unidad 500 de descarga de gas. Con referencia a las FIGS. 1 a 4, la capa 530 no adhesiva incluye una primera capa 531 no adhesiva y una segunda capa 535 no adhesiva espaciadas entre sí. Aquí, un extremo de la primera capa 531 no adhesiva y un extremo de la segunda capa 535 no adhesiva adyacentes al lado exterior de la porción 250 de sellado se conectan e integran entre sí. Es decir, los extremos de la primera capa 531 no adhesiva y la segunda capa 535 no adhesiva opuestos a los extremos conectados entre sí están espaciados entre sí, de modo que una superficie de la capa 530 no adhesiva puede abrirse hacia el interior de la caja 200 de batería.
Con referencia a las FIGS. 2 y 3, la unidad 500 de descarga de gas incluye una entrada 550 de gas ubicada entre la primera capa 531 no adhesiva y la segunda capa 535 no adhesiva. Aquí, la entrada 550 de gas se abre hacia el interior de la caja 200 de batería. De manera más específica, la entrada 550 de gas puede referirse a un espacio espaciado entre la primera capa 531 no adhesiva y la segunda capa 535 no adhesiva.
Por consiguiente, en la celda 100 de batería según esta realización, dado que la entrada 550 de gas se forma en una superficie de la unidad 500 de descarga de gas ubicada dentro de la caja 200 de batería, el gas generado dentro de la celda 100 de batería puede introducirse fácilmente en la unidad 500 de descarga de gas.
Con referencia a las FIGS. 1 a 3, la capa 510 adhesiva incluye una primera capa 511 adhesiva ubicada sobre la superficie superior de la primera capa 531 no adhesiva y una segunda capa 515 adhesiva ubicada sobre la superficie inferior de la segunda capa 535 no adhesiva. Aquí, un extremo de la primera capa 511 adhesiva y un extremo de la segunda capa 515 adhesiva adyacentes al lado exterior de la porción 250 de sellado se pueden conectar e integrar entre sí. Es decir, la capa 510 adhesiva se extiende a lo largo de la superficie exterior de la capa 530 no adhesiva, y un superficie de la capa 510 adhesiva puede abrirse hacia el interior de la caja 200 de batería. Con referencia a la FIG. 2, según una dirección sobresaliente de la unidad 500 de descarga de gas, la primera capa 511 adhesiva se extiende a lo largo de la superficie lateral de la primera capa 531 no adhesiva, y la segunda capa 515 adhesiva se extiende a lo largo de la superficie lateral de la segunda capa 535 no adhesiva. De manera más específica, la primera capa 511 adhesiva se extiende a lo largo de ambas superficies laterales de la primera capa 531 no adhesiva, respectivamente, y la segunda capa 515 adhesiva se extiende a lo largo de ambas superficies laterales de la segunda capa 535 no adhesiva, respectivamente.
Por consiguiente, en la unidad 500 de descarga de gas, la superficie lateral de la capa 530 no adhesiva se cubre por la capa 510 adhesiva, de modo tal que la capa 530 no adhesiva no se expone al exterior. Es decir, es posible evitar que la humedad en el exterior de la celda 100 de batería penetre la celda 100 de batería a través de la capa 530 no adhesiva.
Con referencia a las FIGS. 2 y 4, según la dirección sobresaliente de la unidad 500 de descarga de gas, la primera capa 511 adhesiva y la segunda capa 515 adhesiva se extienden entre la primera capa 531 no adhesiva y la segunda capa 535 no adhesiva, respectivamente. En otras palabras, la primera capa 511 adhesiva se extiende en ambos extremos de la superficie inferior de la primera capa 531 no adhesiva, respectivamente, y la segunda capa 515 adhesiva se extiende en ambos extremos de la superficie superior de la segunda capa 535 no adhesiva, respectivamente.
Aquí, la capa 510 adhesiva no se forma en la porción central de la superficie inferior de la primera capa 531 no adhesiva y la superficie superior de la segunda capa 535 no adhesiva. Es decir, la entrada 550 de gas se forma en la porción central de la superficie inferior de la primera capa 531 no adhesiva y la superficie superior de la segunda capa 535 no adhesiva, y un par de primeras capas 511 adhesivas y un par de segundas capas 515 adhesivas se ubican a ambos lados de la entrada 550 de gas, respectivamente. En este caso, en el par de primeras capas 511 adhesivas y el par de segundas capas 515 adhesivas respectivamente ubicadas a ambos lados de la entrada 550 de gas, el par de primeras capas 511 adhesivas y el par de segundas capas 515 adhesivas pueden adherirse entre sí cuando se fusionan con la porción 250 de sellado.
Por consiguiente, dado que la unidad 500 de descarga de gas incluye las capas 510 adhesivas formadas a ambos lados de la entrada 550 de gas, la altura de la entrada 550 de gas puede aumentarse relativamente mientras aumenta la resistencia de sellado de la unidad 500 de descarga de gas, de modo tal que el gas puede introducirse y descargarse fácilmente a través de la entrada 550 de gas.
Además, la unidad 500 de descarga de gas puede ajustar el ancho de la entrada 550 de gas ajustando la longitud de la capa 510 adhesiva formada a ambos lados de la entrada 550 de gas. Aquí, la longitud de la capa 510 adhesiva significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo de la capa 510 adhesiva en una dirección ortogonal a la dirección sobresaliente de la unidad 500 de descarga de gas. El ancho de la entrada 550 de gas significa un valor máximo de la distancia entre un extremo y el otro extremo de la entrada 550 de gas en una dirección ortogonal a la dirección sobresaliente de la unidad 500 de descarga de gas.
Por consiguiente, cuando la longitud de las capas 510 adhesivas formadas a ambos lados de la entrada 550 de gas es relativamente pequeña, el ancho de la entrada 550 de gas puede ser relativamente grande, de modo tal que el gas puede introducirse y descargarse más fácilmente a través de la entrada 550 de gas. Además, cuando la longitud de las capas 510 adhesivas formadas a ambos lados de la entrada 550 de gas es relativamente larga, el grado de sellado de la unidad 500 de descarga de gas puede mejorarse aún más.
Aquí, la capa 530 no adhesiva puede ser una película hecha de un material no adhesivo. Por ejemplo, el material no adhesivo puede estar formado por un material polimérico basado en flúor. El material polimérico basado en flúor puede ser al menos uno de politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), polimetilpenteno (TPX), fluoruro de etileno-propileno (FEP), y perfluoroalcoxialcano (PFA). Sin embargo, no se limita a ello, y cualquier material que tenga un punto de fusión relativamente alto y, por consiguiente, que no se disuelva durante la fusión con la porción 250 de sellado puede incluirse en la presente realización. El material polimérico basado en flúor es ventajoso para el sellado de la humedad y tiene la propiedad de permear fácilmente el gas. Además, es un material que es estable en el medioambiente dentro de la celda 100 de batería. Por ejemplo, es un material que no reacciona con el electrolito contenido en la celda 100 de batería.
En una realización de la presente descripción, la permeabilidad del gas de la capa 530 no adhesiva puede ser de 40 Barrer o más a 60 °C. Por ejemplo, la permeabilidad del dióxido de carbono de la capa 530 no adhesiva puede satisfacer el rango anterior.
En una realización de la presente descripción, la capa 530 no adhesiva puede estar hecha de un material polimérico basado en flúor. El material polimérico basado en flúor puede ser al menos uno de politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDf ), polimetilpenteno (TPX), fluoruro de etileno-propileno (FEP), y perfluoroalcoxialcano (PFA), como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, el material polimérico basado en flúor puede ser al menos uno de politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), polimetilpenteno (TPX), fluoruro de etilenopropileno (FEP), y perfluoroalcoxialcano (PFA), que satisfacen la permeabilidad del gas y/o la cantidad de penetración de humedad como se ha descrito anteriormente.
Aquí, la capa 510 adhesiva puede estar hecha de una composición adhesiva que incluye al menos uno de un material basado en poliolefina, epoxi y cloruro de polivinilo (PVC). Por ejemplo, el material basado en poliolefina puede ser polietileno (PE), polipropileno (PP), o similar. Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a ello, y cualquier material que se fusione y adhiera junto con la porción 250 de sellado puede incluirse en esta realización.
La capa 510 adhesiva puede tener un punto de fusión inferior al de la capa 530 no adhesiva. Por consiguiente, la propiedad de sellado puede mejorarse aún más.
En una realización de la presente descripción, la permeabilidad del gas de la capa 510 adhesiva puede ser de 20 Barrer a 60 Barrer, o de 30 Barrer a 40 Barrer a 60 °C. Por ejemplo, la permeabilidad del dióxido de carbono de la capa 510 adhesiva puede satisfacer el rango anterior. Además, la permeabilidad del gas puede satisfacer el rango anterior a 60 °C en base a un espesor de 200 pm de la capa 510 adhesiva. Cuando la permeabilidad del gas de la capa 510 adhesiva satisface el rango anterior, el gas generado dentro de la batería secundaria puede descargarse más efectivamente.
En esta memoria descriptiva, la permeabilidad del gas puede medirse mediante ASTM F2476-20.
En una realización de la presente descripción, la cantidad de penetración de humedad de la capa 510 adhesiva puede ser de 0,02 g a 0,2 g, o de 0,02 g a 0,04 g, o de 0,06 g o de 0,15 g durante 10 años a 25 °C, 50 % RH. Si la cantidad de penetración de humedad de la capa 510 adhesiva satisface el rango anterior, puede ser más efectivo evitar la penetración de la humedad introducida desde la capa 510 adhesiva.
En una realización de la presente descripción, la capa 510 adhesiva puede tener una permeabilidad del gas de 20 Barrer a 60 Barrer a 60 °C y una cantidad de penetración de humedad de 0,02 g a 0,2 g a 25 °C, 50 % RH durante 10 años. Si la permeabilidad del gas y la cantidad de penetración de humedad de la capa 510 adhesiva satisfacen los rangos anteriores, puede ser más efectivo evitar la penetración de la humedad del exterior mientras se descarga el gas generado dentro de la batería secundaria.
La cantidad de penetración de humedad de la capa 510 adhesiva puede medirse adoptando el método ASTM F 1249. En este momento, la cantidad de penetración de humedad puede medirse usando equipos oficialmente certificados por MCOON.
En una realización de la presente descripción, la capa 510 adhesiva puede estar hecha de una composición adhesiva que consiste en al menos uno de un material basado en poliolefina, epoxi, y cloruro de polivinilo (PVC), y el material basado en poliolefina puede ser polietileno (PE), polipropileno (PP) o similar, como se describe más arriba. Por ejemplo, la capa 510 adhesiva puede ser polietileno (PE), polipropileno (PP), o similar, que satisfacen la permeabilidad del gas y/o la cantidad de penetración de humedad descritas más arriba.
Además, dado que la capa 510 adhesiva está hecha del material anterior, es posible mantener la hermeticidad de la celda 100 de batería y evitar que el electrolito interno se fugue.
Además, la capa 510 adhesiva puede ser una película hecha de la composición adhesiva Asimismo, la capa 510 adhesiva puede formarse aplicando la composición adhesiva sobre la capa no adhesiva. Sin embargo, la forma de la capa 510 adhesiva no se limita a ello, y cualquier forma capaz de rodear fácilmente la superficie exterior de la capa 530 no adhesiva puede usarse sin limitación.
Por consiguiente, como se muestra en las FIGS. 2 a 4, dado que la unidad 500 de descarga de gas tiene una estructura en la cual la capa 510 adhesiva hecha del material de más arriba se convierte en la superficie exterior de la unidad 500 de descarga de gas, la capa 510 adhesiva puede fusionarse y adherirse junto con la porción 250 de sellado. Además, la capa 530 no adhesiva hecha del material anterior se ubica dentro de la unidad 500 de descarga de gas, y la primera capa 531 no adhesiva y la segunda capa 535 no adhesiva que se miran entre sí no se fusionan entre sí, de modo que el interior de la unidad 500 de descarga de gas sirve como un paso de descarga de gas. Además, la capa 530 no adhesiva del material anterior puede evitar que la humedad en el exterior de la celda 100 de batería penetre la celda 100 de batería mientras mejora la descarga externa del gas generado dentro de la celda 100 de batería.
Además, la unidad 500 de descarga de gas que tiene la estructura anterior está diseñada para insertarse simplemente cuando se ensambla la celda 100 de batería, de modo que es posible ensamblar una celda de batería que tiene una nueva estructura mientras se mantiene el proceso de fabricación de celda de batería existente.
El espesor de la capa 510 adhesiva puede ser igual a o menor que el espesor de la capa 530 no adhesiva. De manera más específica, la capa 510 adhesiva puede tener un espesor de 0,1 pm o más y de 100 pm o menos. De manera más específica, la capa 510 adhesiva puede tener un espesor de 0,5 pm o más y de 90 pm o menos. Por ejemplo, la capa 510 adhesiva puede tener un espesor de 1 pm o más y de 80 pm o menos. Además, la capa 530 no adhesiva puede tener un espesor de 10 pm o más y de 500 pm o menos. De manera más específica, la capa 530 no adhesiva puede tener un espesor de 15 pm o más y de 450 pm o menos. Por ejemplo, la capa 530 no adhesiva puede tener un espesor de 20 pm o más y de 400 pm o menos.
Por consiguiente, dado que la capa 510 adhesiva puede tener un espesor en el rango de más arriba, es posible minimizar el efecto de la capa 530 no adhesiva en la descarga de gas de la unidad 500 de descarga de gas mientras se mantiene la resistencia de sellado entre la unidad 500 de descarga de gas y la porción 250 de sellado. Además, dado que la capa 530 no adhesiva puede tener un espesor en el rango anterior, el gas introducido a través de la entrada 550 de gas puede descargarse fácilmente a través de la capa 530 no adhesiva mientras se suprime la penetración de la humedad que fluye hacia la celda 100 de batería.
Sin embargo, si el espesor de la capa 510 adhesiva es menor que 0,1 pm o mayor que 100 pm, la resistencia de sellado entre la unidad 500 de descarga de gas y la porción 250 de sellado es demasiado débil, o la capa 510 adhesiva evita la descarga de gas de la unidad 500 de descarga de gas. Además, cuando el espesor de la capa 530 no adhesiva es menor que 10 pm o mayor que 500 pm, el área de la capa 530 no adhesiva puede reducirse para reducir excesivamente la cantidad de descarga de gas o para aumentar excesivamente el espesor de la unidad 500 de descarga de gas.
La FIG 5 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea de corte a-a' de la FIG 1.
Con referencia a las FIGS. 2 y 5, en la celda 100 de batería según una realización de la presente descripción, una superficie de la unidad 500 de descarga de gas está abierta hacia el interior de la caja 200 de batería, y la capa 510 adhesiva se convierte en la superficie exterior de la unidad 500 de descarga de gas, de modo tal que la capa 510 adhesiva y la porción 250 de sellado están en contacto entre sí. Además, la capa 530 no adhesiva se convierte en la superficie interior de la unidad 500 de descarga de gas, y una entrada 550 de gas se forma entre la primera capa 531 no adhesiva y la segunda capa 535 no adhesiva.
Por consiguiente, en esta realización, en la unidad 500 de descarga de gas, el gas dentro de la celda 100 de batería puede introducirse en la entrada 550 de gas formada entre la capa 530 no adhesiva. Además, el gas introducido en la entrada 550 de gas puede pasar a través de la capa 510 adhesiva y la capa 530 no adhesiva según la diferencia de presión con el exterior de la caja 200 de batería, y el gas introducido en la entrada 550 de gas puede descargarse al exterior.
La FIG 6 es un diagrama que muestra una forma de la unidad de descarga de gas de la FIG 2 antes de plegarse. Con referencia a las FIGS. 2 y 6, en la celda 100 de batería según otra realización de la presente descripción, la unidad 500 de descarga de gas tiene una estructura en la cual la capa 510 adhesiva y la capa 530 no adhesiva se pliegan. De manera más específica, la capa 510 adhesiva y la capa 530 no adhesiva tienen una estructura en la cual la capa 510 adhesiva rodea la superficie inferior y ambas superficies laterales de la capa 530 no adhesiva y rodea ambos extremos de la superficie superior de la capa 530 no adhesiva, respectivamente. Aquí, en la unidad 500 de descarga de gas, la capa 510 adhesiva y la capa 530 no adhesiva se pliegan en base a la línea de límite C-C'. Como ejemplo, la línea de límite C-C' puede corresponder a la línea central en base a la dirección longitudinal de la capa 510 adhesiva y la capa 530 no adhesiva.
Además, una región de la superficie superior de la capa 530 no adhesiva donde no se forma la capa 510 adhesiva puede tener una forma rectangular como se muestra en la FIG. 6 o puede tener formas de varios patrones como, por ejemplo, una forma circular y una forma ovalada.
En este método de fabricación de la unidad 500 de descarga de gas, la capa 530 no adhesiva se dispone aproximadamente en el centro de la capa 510 adhesiva, de modo tal que todas las superficies excepto dos superficies de la capa 530 no adhesiva se cubren con la capa 510 adhesiva, y ambos extremos de la capa 510 adhesiva se pliegan en la capa 530 no adhesiva para conformar un estado como se muestra en la FIG 6. Después de eso, se pliega en base a la línea de límite C-C', y las capas 510 adhesivas en los lados plegados se adhieren entre sí mediante fusión por calor o fusión por presión. En este momento, un espacio interior no adhesivo se forma entre las capas 530 no adhesivas plegadas, proporcionando de este modo la entrada 550 de gas.
Por consiguiente, la unidad 500 de descarga de gas según esta realización puede formarse para plegarse en base a una línea de límite predeterminada, de modo tal que el proceso de fabricación puede ser relativamente fácil y el coste de fabricación también puede simplificarse.
Además, un módulo de batería según otra realización de la presente descripción incluye la celda de batería descrita más arriba. Mientras tanto, uno o más módulos de batería según esta realización pueden empaquetarse en una caja de paquete para formar un paquete de baterías.
El módulo de batería descrito más arriba y el paquete de baterías que incluye el mismo pueden aplicarse a varios dispositivos. Estos dispositivos pueden ser medios de transporte como, por ejemplo, bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos, vehículos eléctricos híbridos, y similares, pero la presente descripción no se limita a ello, y la presente descripción puede aplicarse a varios dispositivos que pueden usar un módulo de batería y un paquete de baterías que incluye el mismo, lo cual también está dentro del alcance del derecho de la presente descripción.
La presente descripción se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe comprenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la descripción, se proveen a modo de ilustración solamente, dado que varios cambios y modificaciones dentro del alcance de la descripción según se define por las reivindicaciones anexas serán aparentes para las personas con experiencia en la técnica a partir de la presente descripción detallada.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Una celda (100) de batería, que comprende:
una caja (200) de batería que tiene una porción (210) de alojamiento en la cual se monta un conjunto (110) de electrodos, y una porción (250) de sellado formada por el sellado de una periferia exterior de la misma;
y
una unidad (500) de descarga de gas insertada en la porción (250) de sellado,
en donde la unidad (500) de descarga de gas sobresale del interior de la caja de batería hacia el exterior de la caja de batería,
en donde la unidad (500) de descarga de gas incluye una capa (530) no adhesiva y una capa (510) adhesiva ubicada sobre la capa (530) no adhesiva, y la capa (530) no adhesiva y la capa (510) adhesiva se doblan para abrirse hacia el interior de la caja de batería, en donde la capa (530) no adhesiva incluye una primera capa (531) no adhesiva y una segunda capa (535) no adhesiva espaciadas entre sí, y un extremo de la primera capa (531) no adhesiva y un extremo de la segunda capa (535) no adhesiva adyacentes a un lado exterior de la porción (250) de sellado se conectan e integran entre sí y en donde
la capa (510) adhesiva y la capa (530) no adhesiva tienen una estructura en la cual la capa (510) adhesiva rodea una superficie inferior y ambas superficies laterales de la capa (530) no adhesiva y rodea ambos extremos de una superficie superior de la capa (530) no adhesiva en continuidad con dichas superficies laterales, y
la unidad (500) de descarga de gas tiene una estructura en la cual la capa (510) adhesiva y la capa (530) no adhesiva se pliegan en base a una línea de límite perpendicular a dichas superficies laterales proporcionando un espacio interior no adhesivo formado entre las capas (530) no adhesivas plegadas, proporcionando de este modo una entrada (550) de gas ubicada entre la primera capa (531) no adhesiva y la segunda capa (535) no adhesiva, y abierta hacia el interior de la caja (200) de batería.
2. La celda de batería según la reivindicación 1,
en donde la capa (510) adhesiva incluye una primera capa (511) adhesiva ubicada sobre una superficie superior de la primera capa (531) no adhesiva y una segunda capa (515) adhesiva ubicada sobre una superficie inferior de la segunda capa (535) no adhesiva, y
un extremo de la primera capa (511) adhesiva y un extremo de la segunda capa (515) adhesiva adyacentes al lado exterior de la porción de sellado se conectan e integran entre sí.
3. La celda de batería según la reivindicación 2,
en donde en base a una dirección sobresaliente de la unidad (500) de descarga de gas, la primera capa (511) adhesiva se extiende a lo largo de una superficie lateral de la primera capa (531) no adhesiva, y la segunda capa (515) adhesiva se extiende a lo largo de una superficie lateral de la segunda capa (535) no adhesiva.
4. La celda de batería según la reivindicación 3,
en donde según la dirección sobresaliente de la unidad (500) de descarga de gas, la primera capa (511) adhesiva y la segunda capa (515) adhesiva se extienden entre la primera capa (531) no adhesiva y la segunda capa (535) no adhesiva, respectivamente.
5. La celda de batería según la reivindicación 4,
en donde un par de primeras capas (511) adhesivas y un par de segundas capas (515) adhesivas se ubican a ambos lados de la entrada de gas, respectivamente.
6. La celda de batería según la reivindicación 1,
en donde la capa (530) no adhesiva es una película hecha de un material no adhesivo.
7. La celda de batería según la reivindicación 6,
en donde el material no adhesivo está hecho de un material polimérico basado en flúor.
8. La celda de batería según la reivindicación 6,
en donde el material polimérico basado en flúor es al menos uno de politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), polimetilpenteno (TPX), fluoruro de etileno-propileno (FEP), y perfluoroalcoxialcano (PFA).
9. La celda de batería según la reivindicación 1,
en donde la capa adhesiva está hecha de una composición adhesiva que consiste en al menos uno de un material basado en poliolefina, epoxi, y cloruro de polivinilo (PVC).
10. La celda de batería según la reivindicación 9,
en donde la capa adhesiva es una película hecha de la composición adhesiva.
11. La celda de batería según la reivindicación 9,
en donde la capa (510) adhesiva se forma aplicando la composición adhesiva sobre la capa (530) no adhesiva.
12. Un módulo de batería, que comprende la celda de batería según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
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