ES3040578T3 - Pouch-type battery cell, and apparatus for bending pouch wing of pouch-type battery cell - Google Patents

Pouch-type battery cell, and apparatus for bending pouch wing of pouch-type battery cell

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ES3040578T3
ES3040578T3 ES22858814T ES22858814T ES3040578T3 ES 3040578 T3 ES3040578 T3 ES 3040578T3 ES 22858814 T ES22858814 T ES 22858814T ES 22858814 T ES22858814 T ES 22858814T ES 3040578 T3 ES3040578 T3 ES 3040578T3
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Ji Soo Park
Ju Hyung Kim
Tae Won Kang
Dong Hyeuk Park
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Abstract

La presente invención se refiere a una celda de batería tipo bolsa, un aparato para doblar una aleta de la celda y un método para doblar dicha aleta; específicamente, a una celda de batería tipo bolsa, un aparato para doblar una aleta de la celda y un método para doblar dicha aleta, donde la celda puede prevenir y eliminar grietas en la zona de sellado doblando la aleta mientras se calienta dicha zona, mejorando así el rendimiento de la resistencia de aislamiento de la celda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Celda de batería de tipo bolsa y aparato para doblar la aleta de bolsa de la celda de batería de tipo bolsaSector de la técnica
La presente invención se refiere a un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería, y a un método para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería, y, específicamente, se refiere a una celda de batería de tipo bolsa capaz de mejorar el rendimiento de la resistencia de aislamiento de la celda de batería doblando una aleta de bolsa mientras se trata térmicamente una parte de sellado de la aleta de bolsa en la celda de batería, evitando y eliminando así las fisuras en la parte de sellado, un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería.
La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad basada en la solicitud de patente coreana n.° 10-2021 0109811 de fecha 20 de agosto de 2021.
Antecedentes de la invención
Una batería secundaria se denomina habitualmente batería secundaria de litio, que se refiere a una batería que tiene un electrolito polimérico y genera una corriente eléctrica mediante el movimiento de iones litio, en la que se usa una bolsa de batería secundaria como material exterior para encapsular dicha batería secundaria.
En la Figura 1 se ilustra esquemáticamente una estructura general de una batería secundaria de tipo bolsa como un diagrama en perspectiva en despiece ordenado.
En referencia a la Figura 1, la batería secundaria de tipo bolsa (10) está configurada para comprender un conjunto de electrodos (13), lengüetas de electrodos (14, 15) que se extienden desde el conjunto de electrodos (13), cables de electrodos soldados a las lengüetas de electrodos (14, 15) y una bolsa de batería secundaria (12) para alojar el conjunto de electrodos (13).
El conjunto de electrodos (13) es un elemento generador de energía en el que los electrodos positivos y los electrodos negativos están laminados secuencialmente en un estado en el que se interponen separadores entre ellos, que ha consistido en una estructura de tipo apilado o apilado/plegado. Las lengüetas de electrodo (14, 15) se extienden desde cada placa de electrodo del conjunto de electrodos (13).
Los cables de electrodo (16, 17) están conectados eléctricamente a una pluralidad de lengüetas de electrodo (14, 15) que se extienden desde cada placa de electrodo, por ejemplo, mediante soldadura, donde una parte queda expuesta al exterior de la bolsa de batería secundaria (12). Además, para aumentar el grado de sellado con la bolsa de batería secundaria (12) y asegurar simultáneamente un estado de aislamiento eléctrico, se fija una película aislante (18) a una parte de las superficies superior e inferior de los cables de electrodo (16, 17).
La bolsa de batería secundaria (12) está hecha de una lámina laminada de aluminio, proporciona un espacio para alojar el conjunto de electrodos (13) y tiene una forma de bolsa en su conjunto.
La bolsa de batería secundaria protege la celda de batería compuesta por el conjunto de electrodos y el electrolito introducido en ella mediante un proceso posterior, y está configurada de forma que se interpone una película delgada de aluminio para complementar las propiedades electroquímicas de la celda de batería y mejorar la disipación del calor, entre otras cosas.
Para proteger la celda de batería de impactos externos, una película de polímero funcional, tal como una resina de poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(naftalato de etileno) (PEN), una resina de nailon o una resina de polímero de cristal líquido (LCP), forma la capa exterior de la película delgada de aluminio.
En la bolsa, la bolsa superior y la bolsa inferior se unen por fusión térmica o similar en la superficie periférica exterior, donde se forma una capa adhesiva de poliolefina, tal como polietileno (PE), polipropileno no estirado (polipropileno moldeado, cPP) o polipropileno (PP), o un copolímero de los mismos, entre la superficie inferior de la bolsa superior y la superficie superior de la bolsa inferior para la adhesión mutua.
Dicha batería de tipo bolsa se somete a una etapa de alojar un conjunto de electrodos en una lámina laminada, inyectar un electrolito y sellarlo por fusión térmica o similar, y se somete a un proceso de alojamiento de una superficie periférica exterior o una parte de fusión térmica (parte de sellado) de una celda de batería en un dispositivo de doblado, y a continuación presurizar la parte de sellado para doblarla de modo que quede doblada verticalmente en estrecho contacto con una pared lateral de la parte receptora.
Sin embargo, cuando la parte de sellado se dobla verticalmente con un dispositivo de doblado, la parte doblada se restaura con el tiempo, lo que da lugar a un defecto en el diseño dimensional de la celda de batería, por lo que existe el problema de que la operación debe repetirse de nuevo.
La publicación de patente coreana abierta a consulta por el público n.° 10-2015-0035123 se refiere a un dispositivo de doblado de celdas de batería que comprende un miembro calefactor. A continuación, se describe brevemente un método de doblado de una superficie periférica exterior de una celda de batería usando el dispositivo de doblado de celdas de batería según el estado de la técnica.
La Figura 2 es diagramas secuenciales para explicar un método de doblado para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería según el estado de la técnica, y la Figura 3 ilustra el estado de la parte de sellado después de doblar la aleta de bolsa, según el estado de la técnica.
Como se muestra en la Figura 2, se coloca una celda de batería en un dispositivo de doblado de celdas de batería y se dobla una superficie periférica exterior de la celda de batería. En la celda de batería (10), la aleta de bolsa (12a) se forma en la dirección de la superficie periférica exterior de la parte receptora durante el proceso de fusión térmica, donde este proceso es un proceso de doblado de la aleta de bolsa (12a).
La celda de batería (10) se monta en una placa base (20) formada en el dispositivo de doblado de celdas de batería, de modo que la parte doblada de la aleta de bolsa (12a) queda fijada por guías de doblado (21, 22), y los rodillos de presión (31, 32) se mueven hacia abajo para doblar la aleta de bolsa (12a) verticalmente hacia abajo.
En este momento, la aleta de bolsa (12a) de la celda de batería (10) se dobla y, simultáneamente, la aleta de bolsa (12a) se calienta mediante miembros calefactores (41, 42) montados en las partes adyacentes de los rodillos de presión (31, 32) para que estén en contacto estrecho con la pared lateral de la celda de batería.
El dispositivo de doblado de celdas de batería que comprende un miembro calefactor de la publicación de patente coreana abierta a consulta por el público n.° 10-2015-0035123 dobla verticalmente la superficie periférica exterior de la celda de batería para que entre en contacto estrecho con la pared lateral de la parte receptora usando el miembro calefactor, con lo que se ha resuelto el problema de los defectos que se producen en el diseño de las dimensiones de la celda de batería, que pueden producirse debido a la restauración de la parte doblada con el tiempo.
En el método anterior, no se suministra suficiente calor a la zona de sellado de la celda de batería, ya que la pared lateral de la celda no se calienta, de modo que se produce una parte en la que la parte de sellado no se funde. Por este motivo, se generan microfisuras en haces en la parte de sellado de la aleta de bolsa, por lo que existe el riesgo de que se produzcan defectos de aislamiento.
La resistencia de aislamiento indica el grado de aislamiento entre la bolsa de aluminio y la celda en la bolsa de celda. Como se muestra en la Figura 3, se producen defectos de aislamiento debido a la energización entre la bolsa de aluminio y la celda a causa de los haces de microfisuras (12c) en la parte de sellado (12b) de la aleta de bolsa. Aquí, la parte de sellado (12b) se refiere a una zona a la que se fija la aleta de bolsa con una fuerza adhesiva débil antes del sellado.
Si se descargan muchas celdas de batería con una resistencia de aislamiento deficiente, es probable que se produzca una inmovilización de la instalación debido a la detección del sensor de descarga completa y, como resultado, hay preocupaciones por la pérdida de producción. En este caso, cuando las celdas de batería no cumplen las especificaciones presentadas por la instalación durante la fabricación de las celdas de batería, se consideran defectuosas y se descargan, lo que provoca una alarma y la inmovilización de la instalación por parte del sensor de descarga completa, si la boquilla de descarga se llena debido a las celdas defectuosas descargadas.
Mientras tanto, cuando la parte de sellado de la aleta de bolsa de la celda de batería se fija con una cinta y se une al lado del conjunto de electrodos, se produce inevitablemente una diferencia de anchura total entre la parte encintada y la parte no encintada, lo que provoca pérdidas en el proceso. El documento de patente KR 2021 0038333 divulga un aparato plegable para la carcasa de bolsa de una celda de batería. El documento de patente KR 20200059392 divulga un aparato de procesamiento del lado de la bolsa.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente invención tiene por objeto proporcionar una celda de batería de tipo bolsa capaz de mejorar el rendimiento de la resistencia de aislamiento de la celda de batería doblando una aleta de bolsa, mientras se trata térmicamente una parte de sellado en la aleta de bolsa de la celda de batería, para prevenir y eliminar fisuras en la parte de sellado, y un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería.
Solución técnica
Para resolver el problema descrito anteriormente, según un aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería, como se define en la reivindicación independiente 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Asimismo, el tamaño del ángulo de doblado de la aleta de bolsa tras la presurización primaria de la aleta de bolsa por la parte de doblado puede ser mayor que el tamaño del ángulo de doblado tras la presurización secundaria. Además, la parte de doblado puede ser un bloque calefactor dispuesto para suministrar calor a la aleta de bolsa. Es más, la parte de procesamiento de doblado puede estar dispuesta para estar en contacto superficial con la aleta de bolsa cuando la aleta de bolsa está presurizada.
Según la presente invención, la parte de doblado tiene una primera superficie de contacto que entra en contacto con la primera superficie de la aleta de bolsa en la posición inicial para la presurización primaria, y una segunda superficie de contacto inclinada en un ángulo agudo con respecto a la primera superficie de contacto, y que entra en contacto con la primera superficie de la aleta de bolsa tras la presurización secundaria.
Además, la parte de doblado puede tener una parte curvada con una curvatura predeterminada para conectar la primera superficie de contacto con la segunda superficie de contacto.
Es más, cuando la parte de doblado se mueve a lo largo de la primera dirección en un estado en el que la primera superficie de contacto está en contacto con la primera superficie de la aleta de bolsa, puede estar provista de manera que la primera superficie de contacto, la parte curvada y la segunda superficie de contacto entren en contacto secuencialmente con la primera superficie de la aleta de bolsa.
Asimismo, la parte de doblado puede estar provista de modo que la segunda superficie de contacto esté inclinada dentro de un intervalo de 55 grados a 85 grados con respecto a la primera superficie de contacto.
Además, el par de cuchillas calefactoras puede comprender una primera cuchilla calefactora en contacto con la primera superficie de la aleta de bolsa y una segunda cuchilla calefactora en contacto con una segunda superficie en la dirección opuesta a la primera superficie de la aleta de bolsa.
Es más, la parte de doblado puede proporcionarse de manera que, tras la presurización secundaria, la segunda superficie de contacto se mueva hacia la segunda cuchilla calefactora y la aleta de bolsa entre en contacto con la segunda cuchilla calefactora y la segunda superficie de contacto, respectivamente.
Asimismo, la primera y la segunda cuchillas calefactoras pueden comprender cada una un cuerpo principal en contacto con la aleta de bolsa y una fuente de calor para proporcionar calor al cuerpo principal.
Además, la segunda cuchilla calefactora puede estar doblada en una dirección en la que el extremo de contacto del cuerpo principal en contacto con la aleta de bolsa quede orientado hacia la parte de doblado.
Es más, la segunda cuchilla calefactora puede estar doblada de manera que un lado del extremo de contacto quede paralelo a la segunda superficie de contacto de la parte de doblado.
Asimismo, una vez completada la presurización secundaria de la parte de doblado, la segunda cuchilla calefactora puede estar provista de manera que se mueva en una dirección alejada de la aleta de bolsa, y un lado del extremo de contacto de la segunda cuchilla calefactora presuriza en tercer lugar la aleta de bolsa.
Además, una vez completada la presurización secundaria de la parte de doblado, la segunda cuchilla calefactora puede estar provista de manera que se mueva en la dirección opuesta a la dirección de movimiento para entrar en contacto con la aleta de bolsa.
Es más, a medida que la segunda cuchilla calefactora se mueve en una dirección alejada de la aleta de bolsa y presuriza la aleta de bolsa en la dirección opuesta a la segunda dirección, la aleta de bolsa puede doblarse en tercer lugar.
Efectos ventajosos
Como se ha expuesto anteriormente, la celda de batería de tipo bolsa, el dispositivo para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería y el método para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería relacionados con al menos un ejemplo de la presente invención tienen los siguientes efectos funcionales.
La presente invención puede prevenir y eliminar las fisuras en una parte de sellado durante un proceso de doblado de una aleta de bolsa, fundiendo la parte de sellado de la aleta de bolsa mediante un par de cuchillas calefactoras. En consecuencia, la presente invención puede mejorar el rendimiento de la resistencia de aislamiento de la celda de batería, evitando defectos de resistencia de aislamiento debidos a fisuras en la parte de sellado.
La presente invención puede evitar que una aleta de bolsa se abra 90 grados o más, ya que está provista de una estructura de bloque trapezoidal invertido de la parte de doblado y una estructura en la que la parte de doblado y la cuchilla de calentamiento superior se acoplan para empujar la aleta de bolsa hacia la cuchilla calefactora superior de forma oblicua en un ángulo predeterminado al doblar la aleta de bolsa, y la aleta de bolsa se somete a una deformación plástica mientras se dobla aún más hacia dentro. Por consiguiente, la presente invención puede mantener continuamente el estado doblado de 90 grados de la aleta de bolsa al impedir un fenómeno de rebote de la aleta de bolsa.
Entonces, en comparación con la estructura convencional de tipo rodillo, la parte de doblado tiene una estructura de tipo bloque, que puede doblar la aleta de bolsa mientras está en contacto superficial con la aleta de bolsa, con lo que se amplía el área de contacto de la parte de doblado con la aleta de bolsa, de modo que la presente invención puede doblar la aleta de bolsa de forma más estable en comparación con el estado de la técnica.
Como se proporciona una parte curvada en la parte de doblado, la presente invención puede minimizar la fricción contra la aleta de bolsa, ya que un rodillo de presurización convencional empuja hacia arriba la aleta de bolsa, y empuja hacia arriba la aleta de bolsa sin dañar la aleta de bolsa, de modo que la aleta de bolsa se dobla en un ángulo predeterminado.
Gracias a las características estructurales de antes, la presente invención puede mejorar el rendimiento de la resistencia de aislamiento dos o más veces más en comparación con el doblado de la aleta de bolsa en el tipo de rodillo convencional.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama en perspectiva en despiece ordenado de una estructura general de una batería de tipo bolsa.
La Figura 2 son diagramas secuenciales para explicar un método de doblado para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería según el estado de la técnica.
La Figura 3 ilustra el estado de la parte de sellado después de doblar la aleta de bolsa, según el estado de la técnica.
La Figura 4 ilustra esquemáticamente un diagrama de configuración de un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería según un ejemplo de la presente invención.
La Figura 5 ilustra esquemáticamente un diagrama en sección transversal de una parte de doblado según un ejemplo de la presente invención.
Las Figuras 6 a 10 son diagramas para explicar un proceso de doblado de una aleta de bolsa en una celda de batería usando un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería según un ejemplo de la presente invención.
La Figura 11 ilustra el estado de la parte de sellado después de doblar la aleta de bolsa, según un ejemplo de la presente invención.
La Figura 12 es un diagrama que muestra una aleta de bolsa de una celda de batería de tipo bolsa según un ejemplo de la presente invención.
Realización preferente de la invención
A continuación, con referencia a los dibujos adjuntos, se describirán una celda de batería de tipo bolsa y un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería según un ejemplo preferido de la presente invención.
La Figura 4 es un diagrama de configuración de un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería según un ejemplo de la presente invención, y la Figura 5 es un diagrama esquemático en sección transversal de una parte de doblado según un ejemplo de la presente invención.
Las Figuras 6 a 10 son diagramas para explicar un proceso de doblado de una aleta de bolsa en una celda de batería usando un dispositivo para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería según un ejemplo de la presente invención.
Además, la Figura 11 ilustra el estado de la parte de sellado después de doblar la aleta de bolsa, según un ejemplo de la presente invención, y la Figura 12 es un diagrama que muestra una aleta de bolsa de una celda de batería de tipo bolsa según un ejemplo de la presente invención.
Como se describe en la Figura 1, la celda de batería de tipo bolsa (10) comprende un conjunto de electrodos (13) y una bolsa (12) que aloja el conjunto de electrodos (13).
La bolsa (12) comprende una aleta de bolsa (12a) sellada en el exterior del conjunto de electrodos (13). Además, en referencia a la Figura 12, la aleta de bolsa (12a) está doblada varias veces para comprender una parte superpuesta (12e) y una parte no superpuesta (12d), y en un estado en el que no se aplica ninguna fuerza externa, la parte superpuesta (12e) forma un ángulo constante (03) en un intervalo de 75 grados a 90 grados con respecto a la parte no superpuesta (12d).
La aleta de bolsa (12a) sellada tiene tres puntos de doblado a lo largo de la dirección hacia el borde, y tiene una parte superpuesta (12e) con forma aproximada de carácter "c" en el lado exterior, y la aleta de bolsa (12a) tiene una parte no superpuesta (12d) en una zona de región adyacente al lado del conjunto de electrodos.
Además, el estado en el que no se aplica ninguna fuerza externa significa que la aleta de bolsa (12a) no está envuelta con una cinta o similar.
Es decir, cuando se completa el proceso de doblado de la aleta de bolsa (12a) mediante el dispositivo de doblado de aletas de bolsa (100) en la celda de batería como se describe en el presente documento, la parte superpuesta (12e) en la aleta de bolsa (12a) puede mantener un ángulo constante (03) en el intervalo de 75 grados a 90 grados con respecto a la parte no superpuesta (12d), y, preferiblemente, la parte superpuesta (12e) en la aleta de bolsa (12a) puede mantener un ángulo constante (03) en el intervalo de 80 grados a 90 grados con respecto a la parte no superpuesta (12d).
El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería según un ejemplo de la presente invención es un dispositivo para doblar una aleta de bolsa (12a) en la celda de batería (10).
En referencia a la Figura 4, el dispositivo de doblado de aletas de bolsa (100) en la celda de batería comprende una parte de asiento (110), una parte de doblado (120) y un par de cuchillas calefactoras (131, 132).
La celda de batería (10) se asienta sobre la parte de asiento (110) de modo que la aleta de bolsa (12a) de la celda de batería quede expuesta al exterior. Específicamente, la celda de batería (10) se asienta sobre la parte de asiento (110) de modo que la aleta de bolsa (12a) quede expuesta lateralmente.
Además, el par de cuchillas calefactoras (131, 132) y la parte de doblado (120) están instaladas de modo que queden separadas de la parte de asiento (110) en la dirección lateral de la parte de asiento (110), respectivamente. El par de cuchillas calefactoras (131, 132) está dispuesto de manera que se enfrenten entre sí en un intervalo predeterminado. Además, el par de cuchillas calefactoras (131, 132) está provisto de manera móvil para estar en contacto con la aleta de bolsa (12a) y provisto para calentar la aleta de bolsa (12a) cuando está en contacto con la aleta de bolsa (12a).
La aleta de bolsa (12a) puede tener una primera superficie (12f) y una segunda superficie (12g) opuesta a la primera superficie (12f). En este momento, el par de cuchillas calefactoras (131, 132) puede comprender una primera cuchilla calefactora (132) en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) y una segunda cuchilla calefactora (131) en contacto con una segunda superficie (12g) en la dirección opuesta a la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa.
En este momento, en este documento, la segunda cuchilla calefactora (131) puede denominarse cuchilla calefactora superior, y la primera cuchilla calefactora (132) puede denominarse cuchilla calefactora inferior, basándose en la relación de disposición entre los componentes mostrados en la Figura 4. Además, el par de cuchillas calefactoras (131, 132) entra en contacto con la parte no superpuesta (12d) de la aleta de bolsa (12a), respectivamente.
La parte de doblado (120) está provista para doblar la aleta de bolsa (12a), ya que el par de cuchillas calefactoras (131, 132) se mueven a lo largo de una primera dirección (F1), en un estado en el que están en contacto con la aleta de bolsa (12a), para presurizar principalmente la aleta de bolsa (12a), y se mueven a lo largo de una segunda dirección (F2) diferente de la primera dirección (F1) para presurizar secundariamente la aleta de bolsa (12a). La parte de doblado (120) puede estar provista para doblar la aleta de bolsa (12a) dos veces en direcciones diferentes. El tamaño del ángulo de doblado de la aleta de bolsa tras la presurización primaria de la aleta de bolsa por la parte de doblado (120) puede ser mayor que el tamaño del ángulo de doblado tras la presurización secundaria.
El dispositivo de doblado (100) comprende un par de cuchillas calefactoras (131, 132) y una parte de control (180) para controlar el movimiento y el funcionamiento (calefacción) de la parte de doblado (120).
En referencia a la Figura 4, en la posición inicial antes de realizar el proceso de doblado, la parte de doblado (120) se encuentra debajo de la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a). La parte de doblado (120) está en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) en la posición inicial para doblar principalmente la aleta de bolsa (12a) mientras se mueve hacia la parte superior de la posición inicial. Además, la parte de doblado (120) está provista para suministrar calor a la aleta de bolsa (12a).
La parte de doblado (120) puede ser un bloque calefactor provisto para suministrar calor a la aleta de bolsa (12a). La parte de doblado (120) comprende una fuente de calor en su interior, en donde la fuente de calor puede ser una varilla calefactora autocalentable (tubo calefactor de cartucho). Además, se incluyen una o más varillas calefactoras dentro de la parte de doblado (120), en donde un núcleo cerámico que forma una forma de varilla calefactora y que sirve simultáneamente como varilla de soporte, una bobina calefactora que rodea el núcleo cerámico y un cable para suministrar electricidad a la bobina calefactora pueden estar incluidos en el interior de la varilla calefactora.
Refiriéndose a la Figura 5, la parte de doblado (120) puede estar provista para estar en contacto superficial con la aleta de bolsa (12a) al presurizar la aleta de bolsa (12a). Es decir, la parte de doblado (120) tiene una estructura de tipo bloque en la que la superficie en contacto con la aleta de bolsa (12a) es plana tras la presurización. Como ejemplo, la parte de doblado (120) puede tener una sección transversal aproximadamente trapezoidal invertida. En este documento, la parte de doblado (120) tiene diferentes superficies en contacto con la aleta de bolsa (12a) tras la presurización primaria y secundaria, respectivamente, en donde las superficies de contacto respectivas se denominan primera superficie de contacto (121) y segunda superficie de contacto (122), respectivamente. Según la presente invención, la parte de doblado tiene una primera superficie de contacto (121) en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) en la posición inicial para la presurización primaria, y una segunda superficie de contacto (122) inclinada en un ángulo agudo con respecto a la primera superficie de contacto (121) y en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) tras la presurización secundaria.
La primera superficie de contacto (121) es una superficie con la que la parte de doblado (120) entra en contacto con la aleta de bolsa (12a) cuando se coloca en la posición inicial y se mueve hacia arriba desde la posición inicial. La segunda superficie de contacto (122) es una superficie con la que la parte de doblado (120) entra en contacto con la aleta de bolsa (12a) tras la presurización secundaria. La segunda superficie de contacto (122) está doblada y extendida hacia una parte más baja de la primera superficie de contacto (121). En particular, tras la presurización secundaria, la segunda superficie de contacto (122) entra en contacto con la parte superpuesta (12e) de la aleta de bolsa (12a).
La segunda superficie de contacto (122) está doblada para estar inclinada en un ángulo predeterminado con respecto a la primera superficie de contacto (121). En este momento, la parte de doblado (120) puede estar provista para tener un ángulo de inclinación (01) de la segunda superficie de contacto (122) con respecto a la primera superficie de contacto (121) dentro de un intervalo de 55 grados a 85 grados.
De este modo, gracias a la estructura en la que la segunda superficie de contacto (122) de la parte de doblado (120) está inclinada con respecto a la primera superficie de contacto (121), se puede evitar que la aleta de bolsa (12a) se abra 90 grados o más, ya que la aleta de bolsa (12a) es empujada hacia la cuchilla calefactora superior (131) de forma oblicua en un ángulo predeterminado al doblarse la aleta de bolsa (12a), y la aleta de bolsa (12a) se somete a una deformación plástica mientras se dobla aún más hacia dentro (en dirección hacia el conjunto de electrodos). Es decir, al impedir el fenómeno de retroceso elástico de la aleta de bolsa (12a), la aleta de bolsa (12a) puede mantener continuamente el estado doblado de 90 grados.
Además, la parte de doblado (120) puede tener una parte curvada (123) curvada con una curvatura predeterminada para conectar la primera superficie de contacto (121) con la segunda superficie de contacto (122). En esta estructura, en referencia a la Figura 4, el ángulo de inclinación (01) de la segunda superficie de contacto (122) con respecto a la primera superficie de contacto (121) puede significar un ángulo formado en la intersección de segmentos de línea imaginarios que se extienden desde las respectivas superficies de contacto.
En comparación con la estructura convencional de tipo rodillo, la parte de doblado (120) tiene una estructura de tipo bloque, que puede doblar la aleta de bolsa (12a) mientras está en contacto superficial con la aleta de bolsa (12a) tras la presurización primaria y secundaria. Además, la parte de doblado (120) tiene una mayor superficie de contacto con respecto a la aleta de bolsa (12a) tras la presurización, de modo que puede doblar la aleta de bolsa (12a) de forma estable.
Además, la parte de doblado (120) tiene una parte curvada (123). La parte curvada (123) puede formarse redondeando una parte donde se conectan la primera superficie de contacto (121) y la segunda superficie de contacto (122).
La parte de doblado (120) dobla la aleta de bolsa (12a) mientras se encuentra en un estado en el que la primera superficie de contacto (121) está en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a), la aleta de bolsa (12a) se desliza sobre la parte curvada (123) y se mueve hacia arriba (primera dirección, F1) desde la posición inicial para entrar en contacto con la segunda superficie de contacto (122).
En este momento, la parte de doblado (120) puede minimizar la fricción contra la aleta de bolsa (12a) mediante la parte curvada (123), ya que un rodillo de presión convencional empuja hacia arriba la aleta de bolsa (12a), y empuja hacia arriba la aleta de bolsa (12a) sin dañar la aleta de bolsa (12a), de modo que la aleta de bolsa (12a) se dobla en un ángulo predeterminado.
Cuando la parte curvada (120) se mueve a lo largo de la primera dirección (F1) en un estado en el que la primera superficie de contacto (121) está en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa, la primera superficie de contacto (121), la parte curvada (123) y la segunda superficie de contacto (122) pueden entrar en contacto secuencialmente con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a).
En referencia a la Figura 4, el par de cuchillas calefactoras (131, 132) está provisto de forma móvil en una posición enfrentada entre sí, de modo que entra en contacto con una primera superficie (12f, también denominada 'superficie inferior') y una primera superficie (12g, también denominada 'superficie superior') de la aleta de bolsa (12a), respectivamente.
Mientras tanto, en este ejemplo, una parte en la que el par de cuchillas calefactoras (131, 132) está en contacto con la aleta de bolsa (12a) puede denominarse parte de sellado. En referencia a la Figura 11, la parte de sellado (12b) puede formarse aplicando calor a través del par de cuchillas calefactoras (131, 132).
El par de cuchillas calefactoras (131, 132) está provisto de forma móvil en una dirección más cercana a la aleta de bolsa (12a) y en una dirección alejada de la aleta de bolsa (12a). Por ejemplo, el par de cuchillas calefactoras (131, 132) tiene una estructura que puede levantarse y bajarse. El par de cuchillas calefactoras (131, 132) realiza una función de sujetar la aleta de bolsa (12a) durante el proceso de doblado, al tiempo que suministran calor a la aleta de bolsa (12a).
La presente invención puede evitar que se produzcan fisuras en la parte de sellado (12b) durante el proceso de doblado de la aleta de bolsa (12a) al fundir la parte de sellado (véase 12b de la Figura 11) de la aleta de bolsa (12a) a través del par de cuchillas calefactoras (131, 132).
Las respectivas cuchillas calefactoras (131, 132) comprenden cada una un cuerpo principal (131b, 132b) en contacto con la aleta de bolsa (12a) y una fuente de calor (131a, 132a) para proporcionar calor al cuerpo principal (131b, 132b). El cuerpo principal (131b, 132b) puede extenderse desde la fuente de calor (131a, 132a).
La segunda cuchilla calefactora (131) situada en la parte superior comprende una fuente de calor superior (131a) y un cuerpo principal (131b, 131c) que se extiende desde la fuente de calor superior (131a), donde el cuerpo principal comprende un extremo de conexión (131b) conectado a la fuente de calor superior (131a) y un extremo de contacto (131c) que se extiende desde el extremo de conexión (131b).
La primera cuchilla calefactora (132) situada en la parte inferior comprende una fuente de calor inferior (132a) y un cuerpo principal (132b) que se extiende desde la fuente de calor inferior (132a), donde el cuerpo principal comprende un extremo de contacto para entrar en contacto con la aleta de bolsa (12a).
Aquí, el extremo de contacto (132b) tiene una estructura capaz de presurizar la parte de sellado (12b) en contacto con la aleta de bolsa (12a). Los cuerpos principales de las cuchillas calefactoras (131, 132) pueden tener cada uno una forma de varilla.
Mientras tanto, la segunda cuchilla calefactora (131) situada en la parte superior tiene una forma tal que el extremo de contacto (131c) del cuerpo principal se corresponde con la parte de doblado (120).
La segunda cuchilla calefactora (131) tiene una forma tal que el extremo de contacto (131c) del cuerpo principal en contacto con la aleta de bolsa (12a) está doblado en una dirección hacia la parte de doblado (120). Específicamente, la segunda cuchilla calefactora (131) puede estar doblada de manera que un lado (131d) del extremo de contacto (131c) sea paralelo a la segunda superficie de contacto (122) de la parte de doblado (120). Un lado (131 d) del extremo de contacto (131c) es una superficie en contacto con un lado (12h, la superficie que mira hacia el conjunto de electrodos) de la región superpuesta (12e) de la aleta de bolsa tras la presurización secundaria a través de la parte de doblado (120).
Como ejemplo, cuando la parte de doblado (120) tiene una estructura de bloque que tiene una sección transversal trapezoidal invertida, el extremo de contacto (131c) tiene una estructura doblada en un ángulo predeterminado con respecto al extremo de conexión (131b) para corresponder a la forma de la parte de doblado (120). En este momento, el ángulo de inclinación (02) del extremo de contacto (131c) con respecto al extremo de conexión (131b) puede estar en un intervalo de 145 grados a 175 grados.
La parte de doblado (120) puede estar provista de manera que, tras la presurización secundaria, la segunda superficie de contacto (122) se mueva hacia la segunda cuchilla calefactora (131), y la aleta de bolsa (12a) entre en contacto con la segunda cuchilla calefactora (131) y la segunda superficie de contacto (122), respectivamente. Es decir, tras la presurización secundaria, la región superpuesta (12e) de la aleta de bolsa entra en contacto con un lado (131d) del extremo de contacto (131c) de la segunda cuchilla calefactora (131) y la segunda superficie de contacto (122) de la parte de doblado (120), respectivamente.
La presente invención puede evitar que la aleta de bolsa (12a) se abra 90 grados o más después de que se complete el proceso de doblado, ya que, gracias a las estructuras del extremo de contacto (131c) de la segunda cuchilla calefactora (131) y la parte de doblado (120), y el método de aplicación de calor, la superficie superior y la superficie inferior de la bolsa se someten a una deformación plástica al mismo tiempo, mientras que la región superpuesta (122) se dobla en un intervalo de 55 grados a 85 grados con respecto a la región (12d) en la que la aleta de bolsa (12a) no se superpone tras la presurización secundaria.
Es decir, la aleta de bolsa (12a) puede mantener continuamente el estado doblado de 90 grados al evitar el fenómeno de retroceso elástico de la aleta de bolsa (12a).
A continuación, se describirá un método para doblar una aleta de bolsa (12a) usando un dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa en una celda de batería (dicho método no forma parte de la presente invención) con referencia a las Figuras 6 a 10.
La Figura 6 es un diagrama para explicar un proceso de doblado dos veces para formar una parte superpuesta (12e de la Figura 12) en forma de carácter "c" en el borde de la aleta de bolsa.
Como se muestra en la Figura 6(a), se prepara una celda de batería (10). En este momento, la aleta de bolsa de la celda de batería (10) se encuentra en un estado sellado en las superficies superior e inferior. En la Figura 6(a), la forma de la aleta de bolsa (12a) en la celda de batería se denomina forma inicial.
A continuación, como se muestra en la Figura 6(b), una varilla guía (50) sujeta la aleta de bolsa (12a) mientras presiona las superficies superior e inferior de la aleta de bolsa (12a). Posteriormente, mientras un bloque de doblado (60) se mueve desde la parte inferior de la aleta de bolsa (12a) hacia la parte superior (movimiento vertical), la aleta de bolsa (12a) se dobla principalmente 90 grados con respecto a la forma inicial.
A continuación, como se muestra en la Figura 6(c), mientras el bloque de doblado (60) se mueve hacia delante hacia la celda de batería (movimiento horizontal), la aleta de bolsa (12a) se dobla secundariamente de modo que el extremo de la región superpuesta queda a 180 grados con respecto a la forma inicial.
Las Figuras 7 a 10 son un proceso de doblado adicional de la aleta de bolsa (12a) una vez completado el proceso descrito en la Figura 6. Las Figuras 7 a 10 son diagramas para explicar el proceso de doblado de la aleta de bolsa de la celda de batería usando el dispositivo para doblar una aleta de bolsa en la celda de batería según un ejemplo de la presente invención.
Es decir, en la aleta de bolsa (12a), se muestra el proceso de doblado de la región superpuesta con respecto a la región no superpuesta.
En referencia a las Figuras 7 y 8, mientras la segunda cuchilla calefactora (131) se coloca en contacto con la superficie superior de la aleta de bolsa (12a) y la primera cuchilla calefactora (132) se coloca en contacto con la superficie inferior de la aleta de bolsa (12a), estas sujetan la aleta de bolsa (12a) hacia arriba y hacia abajo. En este momento, la segunda cuchilla calefactora (131) y la primera cuchilla calefactora (132) suministran calor a la aleta de bolsa (12a). La parte de sellado de la aleta de bolsa (12a) se funde mediante la segunda cuchilla calefactora (131) y la primera cuchilla calefactora (132) (véase 12b de la Figura 11).
Posteriormente, con referencia a la Figura 8, la parte de doblado (120) se mueve desde la posición inicial hacia la parte superior (primera dirección, F) mientras permanece en contacto con la superficie inferior de la aleta de bolsa (12a).
Como se muestra en la Figura 9, la parte de doblado (120) presuriza la región superpuesta de la aleta de bolsa (12a) mientras se mueve en la segunda dirección (F2) hacia la cuchilla calefactora superior (131). Mientras tanto, la primera dirección (por ejemplo, la dirección vertical) y la segunda dirección (por ejemplo, la dirección horizontal) pueden ser direcciones ortogonales entre sí.
En referencia a la Figura 9, tras la presurización secundaria una vez completada la presurización primaria, la aleta de bolsa (12a) se somete a una deformación plástica mientras que la región superpuesta se dobla en un ángulo agudo con respecto a la región no superpuesta. De este modo, es posible evitar un fenómeno de rebote de la aleta de bolsa (12a) después del doblado.
Como ejemplo, la temperatura aplicada a la parte superpuesta a través de la parte de doblado (120) es de 160 a 200 °C, y la presión es de 0,2 a 0,7 MPa, donde la compresión térmica a través de la parte de doblado (120) puede realizarse durante 1 a 10 segundos.
Cuando se completa el proceso de doblado de la aleta de bolsa (12a) según la Figura 9, la segunda cuchilla calefactora (131), la primera cuchilla calefactora (132) y la parte de doblado (120) vuelven a sus posiciones originales, como se muestra en la Figura 10.
En referencia a la Figura 10, una vez completada la presurización secundaria de la parte de doblado (120), la segunda cuchilla calefactora (131) se mueve en una dirección alejada de la aleta de bolsa (12a) y se dispone de manera que un lado (131d) del extremo de contacto (131c) de la segunda cuchilla calefactora (131) presuriza por tercera vez la aleta de bolsa (12a).
En referencia a la Figura 10, una vez completada la presurización secundaria de la parte de doblado (120), la segunda cuchilla calefactora (131) se mueve desde la posición inicial en la dirección opuesta a la dirección de movimiento para entrar en contacto con la aleta de bolsa (12a). La segunda cuchilla calefactora (131) se mueve en una dirección alejada de la aleta de bolsa (12a) y presuriza la aleta de bolsa (12a) en la dirección opuesta a la segunda dirección (F2), con lo que la aleta de bolsa (12a) puede doblarse por tercera vez.
En referencia a las Figuras 10 y 12, mediante el tercer proceso de doblado, la parte superpuesta (12e) de la aleta de bolsa (12a) forma un ángulo constante (03) en el intervalo de 75 grados a 90 grados con respecto a la parte no superpuesta (12d) en un estado en el que no se aplica ninguna fuerza externa.
A continuación, con referencia a las Tablas 1 y 2, se describirá la eficiencia del proceso de doblado.
T l 2
La Tabla 1 muestra la tasa de mejora de los valores de resistencia de aislamiento en el caso en que la fuente de calor no es suministrada por la cuchilla calefactora (caso 1) y en el caso en que la fuente de calor es suministrada por la cuchilla calefactora (caso 2).
En la Tabla 1 anterior, el caso 1 es la tasa de mejora de la resistencia de aislamiento cuando se dobla la aleta de bolsa (12a) usando la parte de doblado (120) en un estado en el que no se suministra fuente de calor a las cuchillas calefactoras (131, 132).
A continuación, el caso 2 muestra la tasa de mejora de la resistencia de aislamiento cuando la aleta de bolsa (12a) se dobla usando la parte de doblado de tipo bloque (120) en un estado en el que se suministra la fuente de calor a las cuchillas calefactoras (131, 132).
En las Tablas 1 y 2 anteriores, la sección de resistencia de aislamiento es una sección establecida en función del tipo de bloque, que se divide a grandes rasgos en un intervalo de 1 MQ a 49 MQ, un intervalo de 50 MQ a 99 MQ y 100 MQ o más.
En el caso 1, se puede observar que en la parte de doblado (120) que tiene una estructura de tipo bloque según un ejemplo de la presente invención, el valor de resistencia de aislamiento en el intervalo de 1 MQ a 49 MQ antes de doblar mejora en un 317 % de media después de doblar; el valor de resistencia de aislamiento en el intervalo de 50 MQ a 99 MQ antes de doblar mejora en un 534 % de media después de doblar; y el valor de resistencia de aislamiento en el intervalo de 100 MQ antes de doblar mejora en un 186 % de media después de doblar.
En el caso 2, se puede observar que en la parte de doblado (120) que tiene una estructura de tipo bloque según un ejemplo de la presente invención, el valor de resistencia de aislamiento en el intervalo de 1 MQ a 49 MQ antes de doblar mejora en un 373 % de media después de doblar; el valor de resistencia de aislamiento en el intervalo de 50 MQ a 99 MQ antes de doblar mejora en un 652 % de media después de doblar; y el valor de resistencia de aislamiento en el intervalo de 100 MQ antes de doblar mejora en un 221 % de media después de doblar.
En referencia a los casos 1 y 2 anteriores, se puede observar que, en la presente invención, gracias a la parte de doblado de tipo bloque (120), la resistencia de aislamiento mejora al menos dos veces en comparación con antes y después de doblar.
La Tabla 2 resume la tasa media de aumento-disminución de la resistencia de aislamiento en los casos 1 y 2 de la Tabla 1, y la tasa de mejora de la resistencia de aislamiento debido al suministro de calor de la cuchilla calefactora. Aquí, los casos 1 y 2 se prueban en las mismas condiciones.
51 se observa la tasa de mejora del caso 2 con respecto al caso 1 con referencia a la Tabla 2, se puede ver que, en el caso de suministrar calor a la cuchilla calefactora (caso 2), en comparación con el caso de no suministrar calor a la cuchilla calefactora (caso 1), la resistencia de aislamiento mejora como una tasa de mejora del 18 % en el intervalo de 1 MQ a 49 MQ, una tasa de mejora del 22 % en el intervalo de 50 MQ a 99 MQ y una tasa de mejora del 19 % en el intervalo de 100 MQ o más.
El alcance de la presente invención se indica en las reivindicaciones.
Aplicabilidad industrial
La presente invención puede prevenir y eliminar las fisuras en una parte de sellado durante un proceso de doblado de una aleta de bolsa, fundiendo la parte de sellado de la aleta de bolsa mediante un par de cuchillas calefactoras. En consecuencia, la presente invención puede mejorar el rendimiento de la resistencia de aislamiento de la celda de batería, evitando defectos de resistencia de aislamiento debidos a fisuras en la parte de sellado.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10), comprendiendo dicho dispositivo:
una parte de asiento (110) adaptada para asentar la celda de batería (10) sobre ella de modo que la aleta de bolsa (12a) de la celda de batería (10) quede expuesta al exterior;
un par de cuchillas calefactoras (131, 132) dispuestas para enfrentarse entre sí en un intervalo predeterminado, provistas de forma móvil para entrar en contacto con la aleta de bolsa (12a) y provistas para calentar la aleta de bolsa (12a); caracterizado por que
se proporciona una parte de doblado (120) para doblar la aleta de bolsa (12a) moviéndose a lo largo de una primera dirección, en un estado en el que el par de cuchillas calefactoras (131, 132) está en contacto con la aleta de bolsa (12a), para presurizar primariamente la aleta de bolsa (12a), y moviéndose a lo largo de una segunda dirección diferente de la primera dirección para presurizar secundariamente la aleta de bolsa (12a),
en donde la parte de doblado (120) tiene una primera superficie de contacto (121) en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) en la posición inicial para la presurización primaria, y
una segunda superficie de contacto (122) inclinada en un ángulo agudo con respecto a la primera superficie de contacto (122), y en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) tras la presurización secundaria.
2. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que el tamaño del ángulo de doblado de la aleta de bolsa (12a) tras la presurización primaria de la aleta de bolsa (12a) por la parte de doblado (120) es mayor que el tamaño del ángulo de doblado tras la presurización secundaria.
3. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que la parte de doblado (120) es un bloque calefactor dispuesto para suministrar calor a la aleta de bolsa (12a).
4. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que la parte de doblado (120) tiene una parte curvada (123) curvada con una curvatura predeterminada para conectar la primera superficie de contacto (121) con la segunda superficie de contacto (122).
5. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 4, caracterizado por que cuando la parte de doblado (120) se mueve a lo largo de la primera dirección en un estado en el que la primera superficie de contacto (121) entra en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a), la primera superficie de contacto (121), la parte curvada (123) y la segunda superficie de contacto (123) entran en contacto secuencialmente con la primera superficie (121) de la aleta de bolsa (12a).
6. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que la parte de doblado (120) está provista de tal manera que la segunda superficie de contacto (122) está inclinada dentro de un intervalo de 55 grados a 85 grados con respecto a la primera superficie de contacto (121).
7. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que
el par de cuchillas calefactoras (131, 132) comprende una primera cuchilla calefactora (132) en contacto con la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a) y una segunda cuchilla calefactora (131) en contacto con una segunda superficie (12g) en dirección opuesta a la primera superficie (12f) de la aleta de bolsa (12a), y la parte de doblado (120) está provista de manera que, tras la presurización secundaria, la segunda superficie de contacto (12g) se mueve hacia la segunda cuchilla calefactora (131), y la aleta de bolsa (12a) entre en contacto con la segunda cuchilla calefactora (131) y la segunda superficie de contacto (122), respectivamente.
8. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 7, caracterizado por que
la primera y segunda cuchillas calefactoras (131, 132) comprenden cada una un cuerpo principal (131b, 132b) en contacto con la aleta de bolsa (12a) y una fuente de calor (131a, 132a) para proporcionar calor al cuerpo principal (131b, 132b), y
la segunda cuchilla calefactora (131) está doblada en una dirección en la que el extremo de contacto del cuerpo principal (1321) en contacto con la aleta de bolsa (12a) queda orientado hacia la parte de doblado (120).
9. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 8, caracterizado por que la segunda cuchilla calefactora (131) está doblada de manera que un lado del extremo de contacto (131c) es paralelo a la segunda superficie de contacto (122) de la parte de doblado (120).
10. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 9, caracterizado por que después de completarse la presurización secundaria de la parte de doblado (120), la segunda cuchilla calefactora (131) está provista de manera que se mueva en una dirección alejada de la aleta de bolsa (12a), y un lado del extremo de contacto (131c) de la segunda cuchilla calefactora (131) presuriza por tercera vez la aleta de bolsa.
11. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 10, caracterizado por que después de completarse la presurización secundaria de la parte de doblado (120), la segunda cuchilla calefactora (131) se mueve en la dirección opuesta a la dirección de movimiento para entrar en contacto con la aleta de bolsa (12a).
12. El dispositivo (100) para doblar una aleta de bolsa (12a) en una celda de batería (10) según la reivindicación 10, caracterizado por que, a medida que la segunda cuchilla calefactora (131) se mueve en una dirección alejada de la aleta de bolsa (12a) y presuriza la aleta de bolsa (12a) en la dirección opuesta a la segunda dirección, la aleta de bolsa (12a) se dobla por tercera vez.
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