ES3042443T3 - Welding apparatus, welding method using same, and electrode assembly manufactured by same welding method - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato de soldadura para fabricar un conjunto de electrodos, un método de soldadura que lo utiliza y un conjunto de electrodos fabricado mediante dicho método de soldadura. El aparato de soldadura comprende: un conjunto de electrodos que comprende una pluralidad de cátodos y una pluralidad de ánodos apilados con separadores interpuestos entre ellos; guías para reducir la tensión de las pestañas de los electrodos que sobresalen del conjunto de electrodos; un yunque sobre el que se colocan las pestañas de los electrodos; y una bocina para aplicar ondas ultrasónicas a las pestañas de los electrodos colocadas sobre el yunque. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Aparato de soldadura, método de soldadura que usa el mismo, y conjunto de electrodos fabricado mediante dicho método de soldadura

[0003] Sector de la técnica

[0004] La presente invención se refiere a un aparato de soldadura y a un método de soldadura que usa el mismo. Más en particular, la presente invención se refiere a un aparato de soldadura para soldar lengüetas de electrodos de un conjunto de electrodos tipo apilado en el estado en el cual las lengüetas de electrodos se alinean de modo tal que la fuerza de tracción aplicada a las lengüetas de electrodos se reduce y a un método de soldadura que usa el mismo.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] Con el fin de evitar la aceleración de la contaminación ambiental debido al uso de combustibles fósiles, se han estado llevando a cabo de manera intensiva investigaciones sobre energía nuclear, energía solar, energía hidroeléctrica, energía eólica, etc., como fuentes de energía alternativas.

[0007] Se presenta una batería secundaria como una fuente de energía capaz de reemplazar los combustibles fósiles. La batería secundaria tiene las ventajas de que es posible usar repetidamente la batería secundaria a través de la carga y descarga continuas y reducir ampliamente la cantidad de dióxido de carbono que se descarga de la batería secundaria.

[0008] Además, incluso para un sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés) configurado para almacenar potencia de ralentí producida por energía solar, energía hidroeléctrica, energía eólica, etc., y para usar la energía almacenada al momento de la sobrecarga, la batería secundaria se usa como un medio de almacenamiento de energía, por medio del cual es posible optimizar la gestión de la energía.

[0009] La demanda de una batería secundaria de litio, que es un tipo de batería secundaria, ha aumentado, dado que la batería secundaria de litio es ligera, tiene alta densidad energética y puede usarse como una fuente de energía de alto rendimiento.

[0010] La batería secundaria de litio se carga y descarga a través de un proceso en el cual iones de litio de un electrodo positivo se intercalan de manera reversible en un electrodo negativo y los iones de litio se desintercalan de manera reversible del electrodo negativo. El electrodo positivo y el electrodo negativo se apilan en el estado en el cual un separador se interpone entre los mismos para constituir un conjunto de electrodos.

[0011] El conjunto de electrodos se recibe en una caja de batería junto con un electrolito para constituir la batería secundaria de litio. Dependiendo de la forma de la caja de batería, la batería secundaria de litio puede clasificarse como una celda de batería en forma de bolsa hecha de una hoja laminada que incluye una capa de resina y una capa metálica, una celda de batería prismática que incluye una caja de batería prismática hecha de un material metálico, o una celda de batería cilíndrica que incluye una caja de batería cilíndrica hecha de un material metálico. Entre ellas, la celda de batería en forma de bolsa se usa como una fuente de energía para varios tipos de dispositivos debido a características de la celda de batería en forma de bolsa ya que la celda de batería en forma de bolsa es libremente deformable y tiene alta densidad energética.

[0012] El conjunto de electrodos puede configurarse para tener una estructura en la cual al menos un electrodo positivo y al menos un electrodo negativo se apilan en el estado en el cual un separador se interpone entre los mismos, en donde el electrodo positivo y el electrodo negativo respectivamente incluyen una lengüeta de electrodo positivo y una lengüeta de electrodo negativo que sobresalen hacia fuera desde los mismos.

[0013] Un proceso de soldadura de lengüetas de electrodos que sobresalen como se describe más arriba se denomina pre­ soldadura. Un grupo de lengüetas de electrodos se forma a través del proceso de pre-soldadura, y un conductor de electrodos puede acoplarse al grupo de lengüetas de electrodos para usarse como un terminal de electrodos.

[0014] Cuando se lleva a cabo la soldadura en el estado en el cual las lengüetas de electrodos se ajustan durante la alineación de las lengüetas de electrodos para formar el grupo de lengüetas de electrodos, las lengüetas de electrodos pueden fracturarse fácilmente, aunque se aplique un pequeño impacto a las lengüetas de electrodos. Por este motivo, se han realizado varios intentos de desarrollar tecnología capaz de mejorar la seguridad de las lengüetas de electrodos.

[0015] En relación con ello, el documento KR 2020-0105272 A describe un método de fabricación de conjunto de electrodos que incluye un proceso de carga que implica localizar un par de cargas en un lado de conjunto de electrodos en una región de soldadura, que es una porción en la cual se sueldan lengüetas de electrodos, y mover el par de cargas en una dirección en la cual las cargas se miran entre sí para estar en estrecho contacto con lados opuestos de las lengüetas de electrodos antes de un proceso de pre-soldadura de recolección y soldadura de las lengüetas de electrodos. En el documento KR 2020-0105272 A, sin embargo, el par de cargas se usa con el fin de evitar que el polvo generado durante el proceso de pre-soldadura se mueva al conjunto de electrodos.

[0016] Asimismo, en el documento KR 2020-0105272 A, la fuerza de tracción puede aplicarse en una dirección en la cual las lengüetas de electrodos se estiran durante el proceso de carga, por lo cual puede reducirse la seguridad de las lengüetas de electrodos.

[0017] El documento KR 2018-0072065 A describe un método de fabricación de celda de batería que incluye un proceso que implica preparar un conjunto de electrodos que incluye placas de electrodos que tienen lengüetas de electrodos formadas en las mismas y presionar las lengüetas de electrodos en una dirección hacia arriba-hacia abajo usando una plantilla de guía en un punto en el cual la distancia de un extremo del conjunto de electrodos está dentro de 1/5 del espesor del conjunto de electrodos y un proceso de pre-soldadura de formación de una porción de soldadura en partes de las lengüetas de electrodos presionadas por la plantilla de guía que son adyacentes a la región en la cual se ubica la plantilla de guía.

[0018] En el documento KR 2018-0072065 A, el proceso de prensado de las lengüetas de electrodos usando la plantilla de guía se incluye como una etapa antes de la pre-soldadura. Sin embargo, el proceso anterior se lleva a cabo con el fin de reducir, de manera efectiva, un espacio muerto de la porción de soldadura de las lengüetas de electrodos, y no se describe un proceso para evitar el daño a las lengüetas de electrodos.

[0019] Por lo tanto, existe una gran necesidad de una tecnología capaz de reducir la fuerza de tracción aplicada a lengüetas de electrodos durante un proceso de pre-soldadura para formar un grupo de lengüetas de electrodos.

[0020] Técnica anterior adicional se describe en el documento WO 2019/187941 A1.

[0021] Explicación de la invención

[0022] Problema técnico

[0023] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proveer un aparato de soldadura capaz de, en un conjunto de electrodos que incluye un grupo de lengüetas de electrodos formado mediante soldadura de lengüetas de electrodos, deformar las lengüetas de electrodos para que se aflojen, por lo cual es posible formar una región de soldadura en el estado en el cual la longitud de las lengüetas de electrodos que se extienden a la región de soldadura aumenta y un método de soldadura que usa el mismo.

[0024] Solución técnica

[0025] Con el fin de lograr el objeto anterior, la presente invención provee un aparato de soldadura para fabricar el conjunto de electrodos, el aparato de soldadura incluyendo un conjunto de electrodos configurado de modo tal que múltiples electrodos positivos y múltiples electrodos negativos se apilan con separadores interpuestos entre los mismos, una guía configurada para reducir la fuerza de tracción de lengüetas de electrodos que sobresalen del conjunto de electrodos, una unidad de soldadura inferior dispuesta debajo de las lengüetas de electrodos, y una unidad de soldadura superior dispuesta encima de las lengüetas de electrodos, en donde las guías incluyen una primera guía ubicada encima de las lengüetas de electrodos y una segunda guía ubicada debajo de las lengüetas de electrodos, y la primera guía y la segunda guía están configuradas para moverse para estar más cerca una de la otra o para estar más lejos una de la otra, en donde cada una de la primera guía y la segunda guía incluye una porción giratoria formada en una forma de rodillo, y un eje de rotación de la porción giratoria es paralelo al ancho de cada una de las lengüetas de electrodos.

[0026] La unidad de soldadura inferior puede ser un yunque configurado para permitir que las lengüetas de electrodos se dispongan sobre el mismo, y la unidad de soldadura superior puede ser un cuerno configurado para aplicar ondas ultrasónicas a las lengüetas de electrodos dispuestas sobre el yunque.

[0027] La unidad de soldadura inferior y la unidad de soldadura superior pueden constituir un único medio de soldadura, y pueden usarse todos los medios convencionales configurados para acoplar lengüetas de electrodos entre sí como, por ejemplo, soldadura por rayos de electrones y soladura láser, así como soldadura ultrasónica, que es una soldadura por fricción.

[0028] Cada una de la primera guía y la segunda guía puede además incluir una porción de cuerpo principal que tiene la porción giratoria o la porción curvada acoplada a un extremo de la porción de cuerpo principal.

[0029] La porción de cuerpo principal puede incluir una porción doblada, y la porción de cuerpo principal puede doblarse en la porción doblada o puede ser giratoria alrededor de un eje de rotación de la porción doblada.

[0030] La porción giratoria de la primera guía y la porción giratoria de la segunda guía pueden ser giratorias en direcciones opuestas para empujar las lengüetas de electrodos en una dirección hacia el conjunto de electrodos.

[0031] La fuerza giratoria de la porción giratoria puede proveerse por una fuerza repulsiva generada debido a un campo magnético. De manera alternativa, la fuerza giratoria de la porción giratoria puede también proveerse por la rotación de un motor.

[0032] La soldadura por la unidad de soldadura superior y la unidad de soldadura inferior puede iniciarse en el estado en el cual las lengüetas de electrodos están alineadas por la guía. De manera específica, pueden aplicarse ondas ultrasónicas al cuerno en el estado en el cual las lengüetas de electrodos están alineadas por la guía.

[0033] Además, la presente invención provee un método de soldadura que usa el aparato de soldadura. De manera específica, el método de soldadura incluye (a) preparar un conjunto de electrodos, (b) empujar, mediante una guía, lengüetas de electrodos en una dirección hacia el conjunto de electrodos mientras las lengüetas de electrodos entran en contacto ajustado entre sí, y (c) disponer una región de soldadura de las lengüetas de electrodos entre la unidad de soldadura superior y la unidad de soldadura inferior y soldar las lengüetas de electrodos, en donde la guía incluye una primear guía ubicada encima de las lengüetas de electrodos y una segunda guía ubicada debajo de las lengüetas de electrodos.

[0034] Mientras tanto, una etapa de extracción de partes de las lengüetas de electrodos fuera de la región de soldadura puede añadirse entre la etapa (b) y la etapa (c).

[0035] La etapa (b) puede llevarse a cabo a través de un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en la dirección hacia el conjunto de electrodos en el estado en el cual la primera guía y la segunda guía se han movido para estar cerca una de la otra.

[0036] La etapa (b) puede llevarse a cabo a través de un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en la dirección hacia el conjunto de electrodos mientras la primera guía y la segunda guía se están moviendo para estar cerca una de la otra.

[0037] Una porción giratoria de la primera guía y una porción giratoria de la segunda guía pueden ser giratorias en direcciones opuestas para empujar las lengüetas de electrodos en la dirección hacia el conjunto de electrodos. Las lengüetas de electrodos pueden estar alineadas en un estado flojo a través de la etapa (b).

[0038] Efectos ventajosos

[0039] Como es aparente a partir de la descripción anterior, en la presente invención, las lengüetas de electrodos se alinean usando guías, por lo cual es posible llevar a cabo la pre-soldadura en el estado en el cual la fuerza de tracción de las lengüetas de electrodos es baja.

[0040] Dado que la pre-soldadura se lleva a cabo en el estado en el cual las lengüetas de electrodos se aflojan por las guías, es posible evitar o retrasar que las lengüetas de electrodos estén en un estado ajustado aunque el espesor de un conjunto de electrodos cambie por la carga y descarga.

[0041] Asimismo, en la presente invención, se deriva una diferencia entre las lengüetas de electrodos extendidas que dependen de la longitud, por lo cual la rotura de las lengüetas de electrodos no ocurre mientras tampoco ocurren defectos de plegado de las lengüetas de electrodos.

[0042] Además, es posible obtener un efecto de mayor garantía de la longitud de las lengüetas de electrodos necesaria hasta que las lengüetas de electrodos se rompan aunque las lengüetas de electrodos se deformen por la fuerza externa aplicada a las lengüetas de electrodos.

[0043] Como se describe más arriba, es posible aumentar la longitud hasta la región de soldadura de las lengüetas de electrodos que se extienden desde los electrodos, por lo cual es posible evitar la rotura de las lengüetas de electrodos.

[0044] Breve descripción de los dibujos

[0045] La FIG. 1 es una vista lateral de un conjunto de electrodos y de un aparato de soldadura según la presente invención.

[0046] La FIG. 2 es una vista en perspectiva de guías según una primera realización.

[0047] La FIG. 3 es una vista en perspectiva de guías según una segunda realización.

[0048] La FIG. 4 es una vista en perspectiva de guías según una tercera realización.

[0049] La FIG. 5 es una vista en perspectiva de guías según una cuarta realización.

[0050] La FIG. 6 muestra un ejemplo de la secuencia de un método de soldadura según la presente invención.

[0051] La FIG. 7 es una vista lateral que muestra un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en una dirección hacia un conjunto de electrodos en el estado en el cual las guías se han movido para estar cerca una de la otra. La FIG. 8 es una vista lateral que muestra un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en una dirección hacia un conjunto de electrodos mientras las guías se están moviendo para estar cerca una de la otra.

[0052] Realización preferente de la invención

[0053] Ahora, realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de modo que las realizaciones preferidas de la presente invención se puedan implementar fácilmente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a la cual pertenece la presente invención. En la descripción del principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención en detalle, sin embargo, una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en la presente memoria se omitirá cuando la misma pueda oscurecer el objeto de la presente invención.

[0054] Además, los mismos números de referencia se usarán a lo largo de los dibujos para hacer referencia a partes que llevan a cabo funciones u operaciones similares. En el caso en el cual se indica que una parte está conectada a otra parte en la memoria descriptiva, la parte puede no solo estar directamente conectada a la otra parte, sino que también la parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte mediante una parte adicional. Además, que cierto elemento se incluya no significa que otros elementos se excluyan, sino que significa que dichos elementos pueden incluirse además a menos que se establezca lo contrario.

[0055] Además, una descripción para realizar elementos a través de limitación o adición puede aplicarse a todas las invenciones, a menos que se limite en particular, y no limita una invención específica.

[0056] Asimismo, en la descripción de la invención y las reivindicaciones de la presente solicitud, las formas singulares pretenden incluir las formas plurales a menos que se indique lo contrario.

[0057] Asimismo, en la descripción de la invención y las reivindicaciones de la presente solicitud, “o” incluye “y” a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, “que incluye A o B” significa tres casos, a saber, el caso que incluye A, el caso que incluye B, y el caso que incluye A y B.

[0058] De aquí en adelante, realizaciones de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos.

[0059] La FIG. 1 es una vista lateral de un conjunto de electrodos y de un aparato de soldadura según la presente invención.

[0060] Con referencia a la FIG. 1, el aparato de soldadura según la presente invención es un aparato de soldadura para fabricar conjuntos de electrodos, que puede usarse para soldar múltiples lengüetas de electrodos para que se conviertan en un único grupo de lengüetas de electrodos en el estado en el cual las lengüetas de electrodos se disponen para superponerse entre sí en una dirección de espesor.

[0061] De manera específica, el aparato de soldadura incluye un conjunto 100 de electrodos configurado de modo tal que múltiples electrodos 110 positivos y múltiples electrodos 120 negativos se apilan en el estado en el cual separadores 130 se interponen entre los mismos, guías 210 y 220 configuradas para reducir la fuerza de tracción de las lengüetas 111 de electrodos positivos y las lengüetas de electrodos negativos que sobresalen del conjunto 100 de electrodos, un yunque 310 configurado para permitir que las lengüetas de electrodos se disponen sobre el mismo, y un cuerno 320 configurado para aplicar ondas ultrasónicas a las lengüetas de electrodos dispuestas sobre el yunque 310. Las guías 210 y 220 pueden incluir una primera guía 210 ubicada encima de las lengüetas de electrodos y una segunda guía 220 ubicada debajo de las lengüetas de electrodos, y cada una de la primera guía 210 y la segunda guía 220 puede moverse en una dirección hacia arriba-hacia abajo. Por consiguiente, las guías pueden moverse para estar una cerca de la otra o para estar lejos una de la otra.

[0062] La primera guía 210 y la segunda guía 220 se mueven hacia las lengüetas de electrodos, y giran en una dirección en la cual las lengüetas de electrodos se empujan en una dirección hacia el conjunto de electrodos en el estado en el cual la distancia entre las mismas es la más pequeña, en donde la primera guía 210 y la segunda guía 220 rotan en direcciones opuestas.

[0063] De manera específica, en el caso en el cual el conjunto de electrodos se ubica en el lado izquierdo y las lengüetas de electrodos se ubican en el lado derecho, como se muestra en la FIG. 1, la primera guía 210 rota en una dirección en sentido horario y la segunda guía 220 rota en una dirección en sentido antihorario, por lo cual las lengüetas de electrodos son empujadas en la dirección hacia el conjunto de electrodos.

[0064] De manera alternativa, en el caso en el cual el conjunto de electrodos se ubica en el lado derecho y las lengüetas de electrodos se ubican en el lado izquierdo, la primera guía 210 rota en la dirección en sentido antihorario y la segunda guía 220 rota en la dirección en sentido horario, por lo cual las lengüetas de electrodos son empujadas en la dirección hacia el conjunto de electrodos.

[0065] Cuando las lengüetas de electrodos son empujadas en la dirección hacia el conjunto de electrodos, las lengüetas de electrodos se aflojan. En el estado en el cual las lengüetas de electrodos están alineadas por las guías, como se describe más arriba, las lengüetas de electrodos pueden disponerse entre el cuerno y el yunque, y las ondas ultrasónicas pueden aplicarse al cuerno, por lo cual puede llevarse a cabo la pre-soldadura.

[0066] Aunque solo se describen las lengüetas 111 de electrodos positivos con referencia a la FIG. 1, el aparato de soldadura según la presente invención, un método de soldadura que usa el mismo, y un conjunto de electrodos fabricado mediante el método de soldadura pueden también ser igualmente aplicables a las lengüetas de electrodos negativos. Además, aunque la soldadura ultrasónica que usa el yunque 310 y el cuerno 320 se describe con referencia a la FIG. 1, pueden usarse todos los medios convencionales configurados para acoplar las lengüetas de electrodos entre sí como, por ejemplo, soldadura por rayos de electrones y soladura láser, así como soldadura ultrasónica, que es una soldadura por fricción.

[0067] Las lengüetas 111 de electrodos positivos pueden sobresalir de los electrodos 110 positivos en una dirección, y las lengüetas de electrodos negativos pueden sobresalir de los electrodos 120 negativos en una dirección opuesta a la dirección en la cual sobresalen las lengüetas 111 de electrodos positivos o en la misma dirección que la dirección en la cual sobresalen las lengüetas de electrodos positivos. En los dibujos de la presente memoria descriptiva, las lengüetas de electrodos negativos se omiten en aras de la descripción.

[0068] Una descripción de las lengüetas de electrodos positivos descrita en esta memoria descriptiva puede ser igualmente aplicada a la alineación de las lengüetas de electrodos negativos, garantizando las longitudes de las lengüetas de electrodos negativos usando las guías, y la soldadura de las lengüetas de electrodos negativos. Además, múltiples lengüetas de electrodos positivos y múltiples lengüetas de electrodos negativos pueden sobresalir respectivamente de una única pila de electrodos positivos y una única pila de electrodos negativos, a las cuales puede aplicarse igualmente una descripción de las lengüetas de electrodos positivos descrita en esta memoria.

[0069] Las lengüetas 111 de electrodos positivos pueden formarse en los múltiples electrodos positivos en las mismas posiciones, en donde las lengüetas de electrodos positivos pueden estar alineadas para superponerse entre sí en la dirección de espesor. Antes de que las lengüetas 111 de electrodos positivos superpuestas se acoplen a un conductor de electrodos positivos, se lleva a cabo un proceso de pre-soldadura en el cual las lengüetas de electrodos positivos se acoplan para formar un grupo de lengüetas de electrodos positivos.

[0070] Para el conjunto de electrodos que se muestra en la FIG. 1, solo se forma una región 140 de soldadura para la pre­ soldadura en una parte central del conjunto 100 de electrodos en una dirección h de altura, por lo cual la distancia de la lengüeta de electrodos de cada uno del electrodo más superior y el electrodo más inferior a la región 140 de soldadura es la más larga. Además, cuando se lleva a cabo la pre-soldadura en el estado en el cual las lengüetas de electrodos más exteriores están ajustadas, una fractura puede ocurrir fácilmente.

[0071] Además, cuando el conjunto 100 de electrodos se hincha a medida que la carga y descarga se llevan a cabo, la distancia entre las lengüetas de electrodos más exteriores y la región 140 de soldadura puede aumentar, por lo cual las lengüetas de electrodos más exteriores pueden ajustarse aún más. Como resultado, existe un gran peligro de que las lengüetas de electrodos más exteriores se dañen.

[0072] De lo contrario, cuando una porción de acoplamiento entre el grupo de lengüetas de electrodos y el conductor de electrodos se mueve en una dirección en la cual la porción de acoplamiento está lejos de los electrodos del conjunto de electrodos durante el uso de una celda de batería, todas las lengüetas de electrodos se ajustan, por lo cual puede aumentar el peligro de fractura.

[0073] La posición de la región de soldadura en el grupo de lengüetas de electrodos según la presente invención abarca el caso en el cual la región de soldadura se forma en un extremo superior o un extremo inferior del conjunto de electrodos en la dirección de altura o dos o más grupos de lengüetas de electrodos se forman así como el caso en el cual la región de soldadura se forma en la parte central del conjunto de electrodos en la dirección de altura, como en el conjunto de electrodos que se muestra en la FIG. 1.

[0074] De manera específica, en el caso en el cual la región de soldadura se forma en el extremo superior del conjunto de electrodos en la dirección de altura (dirección del eje y), las longitudes de las lengüetas de electrodos pueden aumentar gradualmente del extremo superior al extremo inferior del conjunto de electrodos, y en el caso en el cual la región de soldadura se forma en el extremo inferior del conjunto de electrodos en la dirección de altura (dirección del eje y), las longitudes de las lengüetas de electrodos pueden reducirse gradualmente del extremo superior al extremo inferior del conjunto de electrodos. Independientemente de las longitudes de las lengüetas de electrodos, sin embargo, la fuerza de tracción de las lengüetas de electrodos ubicadas en el extremo más superior y el extremo más inferior del conjunto de electrodos puede ser la más ampliamente aumentada, y una mayor fuerza de tracción puede aplicarse a lengüetas de electrodos cortas antes que a lengüetas de electrodos largas.

[0075] Por consiguiente, la presente invención propone un aparato de soldadura y un método de soldadura que llevan a cabo la pre-soldadura después de que las lengüetas de electrodos estén alineadas de modo tal que un primer punto 115 de las lengüetas de electrodos en el cual las lengüetas de electrodos se conectan a placas de electrodos y un segundo punto 116 de las lengüetas de electrodos en el cual comienza la región 140 de soldadura se aflojan en el estado en el cual las lengüetas de electrodos se disponen para superponerse entre sí usando las guías.

[0076] En el conjunto de electrodos fabricado usando el aparato de soldadura y un método de soldadura, la longitud del primer punto 115 de las lengüetas de electrodos al segundo punto 116 de las lengüetas de electrodos puede ser mayor que la longitud más corta entre el primer punto 115 y el segundo punto 116.

[0077] En la presente invención, se ha descubierto que, al extender las lengüetas de electrodos, las lengüetas de electrodos pueden plegarse al momento de montaje si las lengüetas de electrodos están excesivamente extendidas, por lo cual pueden ocurrir defectos como, por ejemplo, rotura. Como puede verse a partir de la siguiente realización, la longitud del primer punto de las lengüetas de electrodos al segundo punto de las lengüetas de electrodos puede ser mayor en una cantidad entre más de 0 mm y menos de 2 mm que la longitud más corta entre el primer punto y el segundo punto, o puede ser mayor en una cantidad entre más de 0,0 % y menos de 14,3 % de la longitud más corta entre el primer punto y el segundo punto.

[0078] La FIG. 2 es una vista en perspectiva de guías según una primera realización.

[0079] Con referencia a la FIG. 2, una primera guía 210 y una segunda guía 220 se disponen en el estado en el cual una lengüeta de electrodos se interpone entre las mismas. Aunque la FIG. 2 muestra un electrodo 110 positivo y una lengüeta 111 de electrodos positivos en aras de la descripción, la primera guía 210 y la segunda guía 220 pueden disponerse en el estado en el cual múltiples lengüetas de electrodos que sobresalen de un conjunto de electrodos se interponen entre las mismas, como en la FIG. 1.

[0080] Cada una de la primera guía 210 y la segunda guía 220 incluye una porción giratoria formada en la forma de un rodillo, y un eje 230 de rotación de la porción giratoria se dispone paralelo al ancho W de la lengüeta de electrodos. Según la FIG. 2, el eje de rotación de la porción giratoria se dispone paralelo a un eje y.

[0081] La primera guía 210 gira en la dirección en sentido horario y la segunda guía 220 gira en la dirección en sentido antihorario, por lo cual la lengüeta 111 de electrodos positivos es empujada en una dirección hacia el electrodo 110 positivo.

[0082] Cada una de la primera guía y la segunda guía según la presente invención puede incluir una porción giratoria formada en la forma de un rodillo. Las FIGS. 1 a 6, 7 y 8 muestran la porción giratoria.

[0083] La FIG 3 es una vista en perspectiva de guías según una segunda realización.

[0084] Con referencia a la FIG. 3, una primera guía 410 y una segunda guía 420 son móviles individualmente en la dirección hacia arriba-hacia abajo para estar una cerca de la otra o para estar lejos una de la otra, en donde porciones 411 y 421 giratorias configuradas para empujar la lengüeta de electrodos en una dirección hacia un electrodo se acoplan a porciones 412 y 422 de cuerpo principal, respectivamente.

[0085] Es decir, una porción de accionamiento puede añadirse a cada una de las porciones 412 y 422 de cuerpo principal de modo tal que la primera guía 410 y la segunda guía 420 puedan moverse en la dirección hacia arriba-hacia abajo, y cada una de las porciones 411 y 421 giratorias se acople a un extremo de una correspondiente de las porciones 412 y 422 de cuerpo principal en una dirección en la cual la porción giratoria entra en contacto con la lengüeta de electrodos.

[0086] En la estructura en la cual la porción giratoria se acopla a la porción de cuerpo principal, que se forma en una forma de paralelepípedo aproximadamente rectangular, como se muestra en la FIG. 3, la porción giratoria puede rotar en el estado en el cual la porción giratoria es empujada más fuertemente en una dirección hacia la lengüeta de electrodos. La FIG 4 es una vista en perspectiva de guías según una tercera realización.

[0087] Con referencia a la FIG. 4, las guías incluyen una primera guía 510 y una segunda guía 520.

[0088] La primera guía 510 y la segunda guía 520 incluyen porciones 512 y 522 de cuerpo principal y porciones 511 y 521 giratorias, respectivamente, y las porciones 512 y 522 de cuerpo principal son plegables.

[0089] De manera específica, cuando la primera guía 510 y la segunda guía 520 se mueven hacia un grupo de lengüetas de electrodos para acercarse entre sí, las porciones 512 y 522 de cuerpo principal pueden estar rectas cuando se las ve desde el lado, y después de que las porciones 512 y 522 de cuerpo principal entran en contacto con el grupo de lengüetas de electrodos, las porciones 512a y 522a de cuerpo principal que incluyen respectivamente las porciones 511 y 521 giratorias pueden rotar alrededor de ejes de rotación de porciones 513 y 523 dobladas en direcciones indicadas por flechas.

[0090] Como se describe más arriba, las porciones giratorias deforman las lengüetas de electrodos para que se aflojen mientras empujan las lengüetas de electrodos, por lo cual las lengüetas de electrodos son empujadas en una dirección opuesta a la región de soldadura y, por lo tanto, es posible asegurar una longitud mayor entre el primer punto de las lengüetas de electrodos y el segundo punto de las lengüetas de electrodos.

[0091] Asimismo, en el caso en el cual las porciones de cuerpo principal son plegables, es posible controlar individualmente el ángulo de rotación y la velocidad de rotación de la primera guía y la segunda guía dependiendo de la posición en la cual la región de soldadura se forma en la dirección de altura del conjunto de electrodos y, por lo tanto, el objetivo de uso puede no estar limitado a un conjunto de electrodos que tiene una forma específica.

[0092] Además, las lengüetas de electrodos pueden ser empujadas en la dirección hacia los electrodos por la rotación de las porciones de cuerpo principal después del contacto con el grupo de lengüetas de electrodos así como la rotación de las porciones giratorias y, por lo tanto, puede esperarse un efecto sinérgico en la deformación de las lengüetas de electrodos en un estado flojo.

[0093] En un ejemplo concreto, las guías pueden configurarse para tener una estructura en la cual las partes de las guías que contactan con el grupo de lengüetas de electrodos no rotan y en la cual las porciones dobladas se forman en las porciones de cuerpo principal y las porciones de cuerpo principal rotan alrededor de los ejes de rotación de la porción doblada.

[0094] De manera específica, las guías incluyen la primera guía y la segunda guía, la primera guía y la segunda guía, cada una de las cuales es recta cuando se ve desde el lado, se mueven hacia el grupo de lengüetas de electrodos en una dirección en la cual la primera guía y la segunda guía se acercan entre sí, y partes de las porciones de cuerpo principal de la primera guía y la segunda guía que entran en contacto con el grupo de lengüetas de electrodos pueden empujar el grupo de lengüetas de electrodos en la dirección hacia el conjunto de electrodos mientras rotan alrededor de los ejes de rotación de la porción doblada en la dirección hacia el conjunto de electrodos.

[0095] En las guías que se muestran en la FIG. 4, la fuerza giratoria de las porciones 512a y 522a de cuerpo principal que incluyen las porciones giratorias puede proveerse por la fuerza repulsiva generada debido a campos magnéticos, en donde los campos magnéticos que tienen la misma polaridad se forman en la porción 512a de cuerpo principal de la primera guía que tiene la porción 511 giratoria acoplada a la misma y la porción 522a de cuerpo principal de la segunda guía que tiene la porción 521 giratoria acoplada a la misma, y las porciones de cuerpo principal pueden rotar en la dirección en sentido horario y en la dirección en sentido antihorario, respectivamente, por la fuerza repulsiva generada entre las mismas.

[0096] Además, en las guías según la tercera realización, las porciones 512a y 522a de cuerpo principal que tienen las porciones giratorias acopladas a las mismas pueden rotar no solo en un ángulo positivo (+), que es el lado izquierdo, sino también en un ángulo negativo (-), que es el lado derecho, con respecto a las porciones 512b y 522b de cuerpo principal, respectivamente.

[0097] Cuando las porciones 511 y 521 giratorias entran en contacto con el grupo de lengüetas de electrodos en el estado en el cual las porciones 512a y 522a de cuerpo principal rotan en el ángulo negativo (-), por lo tanto, las porciones 512a y 522a de cuerpo principal rotan en el ángulo positivo (+), y la porción 511 giratoria rota en la dirección en sentido horario mientras que la porción 521 giratoria rota en la dirección en sentido antihorario, por lo cual las lengüetas de electrodos pueden ser empujadas en la dirección hacia el conjunto de electrodos.

[0098] La FIG 5 es una vista en perspectiva de guías según una cuarta realización.

[0099] Con referencia a la FIG 5, las guías incluyen una primera guía 610 y una segunda guía 620.

[0100] La primera guía 610 y la segunda guía 620 incluyen porciones 612 y 622 de cuerpo principal y porciones 611 y 621 giratorias, respectivamente, y las porciones 612 y 622 de cuerpo principal incluyen porciones 613 y 623 dobladas, respectivamente.

[0101] Las porciones 612 y 622 de cuerpo principal se doblan en las porciones 613 y 623 dobladas, respectivamente, para tener un ángulo interno r de menos de 90 grados. La primera guía 610 y la segunda guía 620 se disponen entre una región de soldadura de un conjunto de electrodos que tiene lengüetas de electrodos que se extienden desde las mismas, y las porciones de cuerpo principal dobladas en las porciones dobladas y las porciones giratorias se disponen en una dirección hacia el conjunto de electrodos.

[0102] En el caso en el cual se usan las guías que incluyen las porciones dobladas, como se describe más arriba, las porciones 611 y 621 giratorias comienzan a rotar mientras entran en contacto con un grupo de lengüetas de electrodos, por lo cual las lengüetas de electrodos pueden ser empujadas en la dirección hacia el conjunto de electrodos. Además, es posible mover el grupo de lengüetas de electrodos para que sean más largas en la dirección hacia el conjunto de electrodos, en comparación con las guías que se muestran en la FIG. 3, que incluyen los cuerpos principales rectos cuando se ven desde el lado.

[0103] Las FIGS. 3 a 5 muestran el caso en el cual las guías se aplican cuando el conjunto de electrodos se ubica en el lado izquierdo y las lengüetas de electrodos se ubican en el lado derecho, en donde la porción giratoria de la primera guía rota en la dirección en sentido horario, y la porción giratoria de la segunda guía rota en la dirección en sentido antihorario, por lo cual la lengüeta de electrodos es empujada en la dirección hacia el electrodo.

[0104] Como un ejemplo concreto, la FIG. 6 muestra un ejemplo de la secuencia de un método de soldadura según la presente invención.

[0105] Con referencia a la FIG. 6, el método de soldadura según la presente invención puede incluir (a) una etapa de preparación de un conjunto 100 de electrodos, (b) una etapa de empuje, por las guías, de las lengüetas 111 de electrodos positivos en una dirección hacia el conjunto 100 de electrodos mientras las lengüetas 111 de electrodos positivos entran en contacto ajustado entre sí, (c) una etapa de extracción de partes de las lengüetas 111 de electrodos positivos fuera de una región 140 de soldadura, y (d) una etapa de disposición de la región 140 de soldadura de las lengüetas 111 de electrodos positivos entre un cuerno 320 y un yunque 310 y de soldadura de las lengüetas 111 de electrodos positivos, en donde las guías pueden incluir una primera guía 710 ubicada encima de las lengüetas 111 de electrodos positivos y una segunda guía 720 ubicada debajo de las lengüetas 111 de electrodos positivos.

[0106] En la etapa (b), una porción giratoria de la primera guía 710 rota en la dirección en sentido horario, y una porción giratoria de la segunda guía 720 rota en la dirección en sentido antihorario, por lo cual las lengüetas de electrodos son empujadas en la dirección hacia el conjunto de electrodos y, por lo tanto, las lengüetas de electrodos pueden alinearse mientras se deforman de un estado ajustado a un estado flojo.

[0107] La FIG 7 es una vista lateral que muestra un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en la dirección hacia un conjunto de electrodos en el estado en el cual las guías se han movido para estar cerca una de la otra.

[0108] Con referencia a la FIG. 7, puede llevarse a cabo un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en la dirección hacia el conjunto de electrodos en el estado en el cual una primera guía 210 y una segunda guía 220 se han movido para estar cerca una de la otra.

[0109] Es decir, la primera guía 210 y la segunda guía 220 pueden moverse hacia abajo y hacia arriba, respectivamente, hacia las lengüetas de electrodos en el estado en el cual porciones giratorias no rotan, y la rotación de las porciones giratorias puede iniciarse en el estado en el cual se empujan las lengüetas de electrodos.

[0110] La FIG. 8 es una vista lateral que muestra un proceso de empuje de lengüetas de electrodos en una dirección hacia un conjunto de electrodos mientras las guías se están moviendo para estar cerca una de la otra.

[0111] Con referencia a la FIG. 8, la etapa (b) puede llevarse a cabo a través de un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos en la dirección hacia el conjunto de electrodos mientras una primera guía 210 y una segunda guía 220 se están moviendo para estar cerca una de la otra.

[0112] Es decir, la rotación de porciones giratorias de la primera guía 210 y la segunda guía 220 puede iniciarse mientras las porciones giratorias entran en contacto con las lengüetas de electrodos más exteriores, y las porciones giratorias pueden rotar continuamente incluso en un proceso de empuje de las lengüetas de electrodos de modo tal que la distancia entre la primera guía 210 y la segunda guía 220 sea la más pequeña.

[0113] En el caso en el cual se usa el método de más arriba, es posible obtener ampliamente un efecto de deformación de las lengüetas de electrodos más exteriores para que se aflojen.

[0114] Comparación en efecto debido a la extensión en longitud de las lengüetas más exteriores

[0115] Las lengüetas de electrodos se han soldado en el estado en el cual la longitud de las lengüetas de electrodos más exteriores se extendía usando el aparato de soldadura para la fabricación de conjuntos de electrodos según la presente invención, se conectaron a un conductor de electrodos, y se recibieron en una caja de bolsa, por lo cual se completó una batería en forma de bolsa.

[0116] El conjunto de electrodos usado en esta oportunidad se fabricó apilando unidades de celda, cada una de las cuales incluye un electrodo positivo, un separador, un electrodo negativo, y un separador. La longitud más pequeña de las lengüetas más exteriores, es decir, la longitud de un primer punto 115 a un segundo punto 116, fue de 14 mm, y la Tabla 1 de más abajo muestra la longitud aumentada de las lengüetas más exteriores en cada caso. El porcentaje (%) de longitud aumentada es un valor obtenido dividiendo la longitud (mm) del primer punto 115 al segundo punto 116 por la longitud aumentada (mm) de las lengüetas más exteriores.

[0117] Para Ejemplos y Ejemplos Comparativos según la Tabla 1, si el plegado de lengüeta ocurre en la batería en forma de bolsa completada se comprobó a través de captura de imágenes por tomografía computarizada (CT, por sus siglas en inglés). La captura de imágenes por CT se llevó a cabo usando un aparato CT de rayos X. Si la longitud de la lengüeta aumenta excesivamente, puede ocurrir un plegado en la batería al momento de montaje de la batería, lo cual puede llevar fácilmente a un defecto de rotura debido a la fuerza externa durante el montaje de un módulo o un paquete o durante un proceso de carga/descarga.

[0118] Para Ejemplos y Ejemplos Comparativos según la Tabla 1, 1000 ciclos de carga/descarga se llevaron a cabo a 50 °C, y las celdas de bolsa se explotaron con el fin de comprobar si las lengüetas se rompían. En los Ejemplos y Ejemplos Comparativos, se llevó a cabo una carga de corriente constante de 0,5 C, la carga de tensión constante se llevó a cabo después de alcanzar 4,2 V, y la carga finalizó cuando la corriente alcanzó 0,05 C. La descarga se llevó a cabo a una corriente constante de 0,5 C hasta alcanzar 3 V.

[0119] Para el plegado y la rotura de lengüetas, se inspeccionaron 10 muestras idénticas, y los resultados se muestran en la Tabla 1.

[0120] Tabla 1

[0122]

[0124] Puede observarse que, cuando la longitud de las lengüetas más exteriores aumentó en una cantidad entre más de 0 mm y menos de 2 mm o para ser mayor en una cantidad entre más de 0,0 % y menos de 14,3 % de la longitud más corta de las lengüetas más exteriores usando el aparato de soldadura para fabricar los conjuntos de electrodos según la presente invención, el plegado de las lengüetas no ocurrió y tampoco ocurrió la rotura de las lengüetas durante el uso de las baterías.

[0125] Para el Ejemplo Comparativo 1, no ocurrieron defectos de plegado de lengüetas, dado que la longitud de las lengüetas más exteriores no aumentó; sin embargo, ocurrieron defectos de rotura de lengüetas durante el montaje de las baterías o durante el uso de las baterías. Para los Ejemplos Comparativos 2 y 3, la longitud de las lengüetas más exteriores aumentó excesivamente, por lo cual el plegado de las lengüetas ocurrió durante el montaje de las baterías, a partir de lo cual puede verse que la estabilidad a largo plazo y el rendimiento de las baterías pueden verse afectados.

[0126] Las personas con experiencia en la técnica a la cual pertenece la presente invención apreciarán que varias aplicaciones y modificaciones son posibles dentro de la categoría de la presente invención según la descripción de más arriba y sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

[0127] Descripción de símbolos de referencia

[0128] 100: conjunto de electrodos

[0129] 110: electrodo positivo

[0130] 111: lengüeta de electrodos positivos

[0131] 115: primer punto

[0132] 116: segundo punto

[0133] 120: electrodo negativo

[0134] 130: separador

[0135] 140: región de soldadura

[0136] 210, 410, 510, 610, 710, 810: primeras guías

[0137] 220, 420, 520, 620, 720, 820: segundas guías

[0138] 811, 821: porciones curvadas

[0139] 230: eje de rotación

[0140] 310: yunque

[0141] 320: cuerno

[0142] 411, 421, 511, 521, 611, 621: porciones giratorias

[0143] 412, 422, 512, 512a, 512b, 522, 522a, 522b, 612, 622: porciones de cuerpo principal

[0144] 513, 523, 613, 623: porciones dobladas

[0145] Aplicabilidad industrial

[0146] La presente invención se refiere a un aparato de soldadura para la fabricación de conjuntos de electrodos, el aparato de soldadura incluyendo un conjunto de electrodos configurado de modo tal que múltiples electrodos positivos y múltiples electrodos negativos se apilan en el estado en el cual separadores se interponen entre los mismos, guías configuradas para reducir la fuerza de tracción de las lengüetas de electrodos que sobresalen del conjunto de electrodos, un yunque configurado para permitir que las lengüetas de electrodos se disponen sobre el mismo, y un cuerno configurado para aplicar ondas ultrasónicas a las lengüetas de electrodos dispuestas sobre el yunque y un método de soldadura que utiliza el mismo. Por lo tanto, la presente invención tiene aplicabilidad industrial.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

1. Un aparato de soldadura para fabricar conjuntos de electrodos, el aparato de soldadura comprendiendo:

un conjunto (100) de electrodos configurado de modo tal que múltiples electrodos (110) positivos y múltiples electrodos (120) negativos se apilan con separadores (130) interpuestos entre los mismos;

guías (210, 220) configuradas para reducir la fuerza de tracción de las lengüetas (111) de electrodos positivos que sobresalen del conjunto (100) de electrodos;

una unidad de soldadura inferior dispuesta debajo de las lengüetas (111) de electrodos positivos; y

una unidad de soldadura superior dispuesta encima de lengüetas (111) de electrodos positivos,

en donde las guías comprenden una primera guía (210) ubicada encima de las lengüetas (111) de electrodos positivos y una segunda guía (220) ubicada debajo de las lengüetas (111) de electrodos positivos, y

la primera guía (210) y la segunda guía (220) se configuran para moverse para estar más cerca la una de la otra o estar más lejos una de la otra,

caracterizado por quecada una de la primera guía (210) y la segunda guía (220) comprende una porción giratoria formada en una forma de rodillo, y

un eje (230) de rotación de la porción giratoria es paralelo a un ancho (W) de cada una de las lengüetas (111) de electrodos positivos.

2. El aparato de soldadura según la reivindicación 1, en donde

la unidad de soldadura inferior es un yunque (310), y

la unidad de soldadura superior es un cuerno (320) configurado para aplicar ondas ultrasónicas a las lengüetas (111) de electrodos positivos dispuestas en el yunque (310).

3. El aparato de soldadura según la reivindicación 1, en donde cada una de la primera guía (410) y la segunda guía (420) comprende además porciones (412, 422) de cuerpo principal que tienen las porciones (411, 421) giratorias acopladas a un extremo de las porciones (412, 422) de cuerpo principal.

4. El aparato de soldadura según la reivindicación 3, en donde

las porciones (512, 522) de cuerpo principal comprenden porciones (513, 523) dobladas, y

las porciones (512, 522) de cuerpo principal se doblan en las porciones (513, 523) dobladas o son giratorias alrededor de un eje de rotación de las porciones (513, 523) dobladas.

5. El aparato de soldadura según la reivindicación 1, en donde la porción giratoria de la primera guía (510) y la porción giratoria de la segunda guía (520) rotan en direcciones opuestas para empujar las lengüetas (111) de electrodos en una dirección hacia el conjunto (100) de electrodos.

6. El aparato de soldadura según la reivindicación 5, en donde la fuerza de rotación de las porciones (511, 521) giratorias se provee por la fuerza repulsiva generada debido a un campo magnético.

7. El aparato de soldadura según la reivindicación 1, en donde la soldadura por la unidad de soldadura superior y la unidad de soldadura inferior comienza en un estado en el cual las lengüetas (111) de electrodos se alinean por las guías (210, 220).

8. Un método de soldadura que usa el aparato de soldadura según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, el método de soldadura comprendiendo:

(a) preparar un conjunto (100) de electrodos;

(b) empujar, mediante las guías (210, 220), lengüetas (111) de electrodos positivos en una dirección hacia el conjunto (100) de electrodos mientras las lengüetas (111) de electrodos positivos entran en estrecho contacto entre sí; y

(c) disponer una región (140) de soldadura de las lengüetas (111) de electrodos positivos entre la unidad de soldadura superior y la unidad de soldadura inferior y soldar las lengüetas (111) de electrodos positivos, en donde

la guía comprende una primera guía (210) ubicada encima de las lengüetas (111) de electrodos positivos y una segunda guía (220) ubicada debajo de las lengüetas (111) de electrodos positivos.

9. El método de soldadura según la reivindicación 8, en donde la etapa (b) se lleva a cabo a través de un proceso de empuje de las lengüetas (111) de electrodos positivos en la dirección hacia el conjunto (100) de electrodos en un estado en el cual la primera guía (210) y la segunda guía (220) se han movido, o un proceso de empuje de las lengüetas (111) de electrodos positivos en la dirección hacia el conjunto (100) de electrodos mientras la primera guía (210) y la segunda guía (220) se están moviendo para estar cerca una de la otra.

10. El método de soldadura según la reivindicación 8, en donde una porción giratoria de la primera guía (210) y una porción giratoria de la segunda guía (220) rotan en direcciones opuestas con el fin de empujar las lengüetas (111) de electrodos positivos en la dirección hacia el conjunto (100) de electrodos.

11. El método de soldadura según la reivindicación 8, en donde las lengüetas (111) de electrodos positivos están alineadas en un estado flojo a través de la etapa (b).