ES3042529T3 - Pouch type secondary battery and battery module including the same - Google Patents

Pouch type secondary battery and battery module including the same

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ES3042529T3
ES3042529T3 ES21880321T ES21880321T ES3042529T3 ES 3042529 T3 ES3042529 T3 ES 3042529T3 ES 21880321 T ES21880321 T ES 21880321T ES 21880321 T ES21880321 T ES 21880321T ES 3042529 T3 ES3042529 T3 ES 3042529T3
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Abstract

Una batería secundaria tipo bolsa, según una realización de la presente invención, consiste en una batería secundaria tipo bolsa en la que un conjunto de celdas se aloja en una carcasa tipo bolsa. Dicho conjunto de celdas comprende un conjunto de electrodos con un cátodo y un ánodo apilados con un separador entre ellos, al menos una lengüeta de electrodo que sobresale del conjunto de electrodos y un cable de electrodo conectado a dicha lengüeta. La batería secundaria tipo bolsa incluye una película de plomo dispuesta entre la carcasa tipo bolsa y el cable de electrodo. Esta película de plomo presenta una primera sección de sellado en un área alejada del conjunto de electrodos y una segunda sección de sellado en un área cercana al conjunto de electrodos, siendo el grosor de la segunda sección de sellado mayor que el de la primera. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Batería secundaria de tipo bolsa y módulo de batería que incluye la misma
[0003] Sector de la técnica
[0004] Cita cruzada con solicitud(es) relacionada(s)
[0005] Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0134562 presentada el 16 de octubre de 2020 en la Oficina Coreana de la Propiedad Intelectual.
[0006] La presente divulgación se refiere a una batería secundaria de tipo bolsa y a un módulo de batería que incluye la misma y, más particularmente, a una batería secundaria de tipo bolsa con calidad de sellado mejorada y a un módulo de batería que incluye la misma.
[0007] Antecedentes de la invención
[0008] A medida que los precios de la energía aumentan debido al agotamiento de los combustibles fósiles y se presta cada vez más atención a la contaminación ambiental, la demanda de fuentes de energía alternativas respetuosas con el medio ambiente actúa como un factor esencial para la vida futura. Por lo tanto, está en curso investigación sobre técnicas para generar diversos tipos de energía, tales como energía nuclear, energía solar, energía eólica y energía mareomotriz, y los aparatos de almacenamiento de energía para un uso más eficiente de la energía generada también están atrayendo mucha atención.
[0009] Particularmente, a medida que aumenta el desarrollo tecnológico y las demandas de dispositivos móviles y vehículos eléctricos, las demandas de baterías como fuentes de energía aumentan rápidamente.
[0010] De manera representativa, una batería secundaria de litio, tal como una batería de iones de litio y una batería de polímeros de iones de litio que tienen ventajas tales como alta densidad de energía, voltaje de descarga y estabilidad de salida, muestra una alta demanda.
[0011] Basándose en la forma de una carcasa de batería, una batería secundaria se clasifica en una batería cilíndrica donde un conjunto de electrodo se monta en una lata metálica cilíndrica, una batería prismática donde un conjunto de electrodo se monta en una lata metálica prismática y una batería de tipo bolsa donde un conjunto de electrodo se monta en una carcasa de tipo bolsa formada por una lámina laminada de aluminio.
[0012] En una batería secundaria de tipo bolsa, un entorno de alta temperatura y una gran cantidad de gas generado durante una prueba de ciclo a largo plazo pueden provocar una abertura de ventilación en la parte de sellado de la carcasa de bolsa y el cable de electrodo. Por esta razón, surge el problema de seguridad de una batería secundaria. Para reducir este problema de seguridad, es necesario mejorar la calidad de sellado de la carcasa de bolsa y el cable de electrodo. Los documentos JP 2007 026901 y US 2019/245189 divulgan una batería secundaria de tipo bolsa y el documento KR 20160133041 divulga un método para sellar una batería secundaria de tipo bolsa.
[0013] Explicación de la invención
[0014] Problema técnico
[0015] Un objeto de la presente divulgación es proporcionar una celda de batería de tipo bolsa con calidad de sellado mejorada y una batería secundaria que incluye la misma.
[0016] Sin embargo, el problema que va a resolverse mediante las realizaciones de la presente divulgación no se limita a los problemas descritos anteriormente, y puede expandirse de diversas maneras dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente divulgación.
[0017] Solución técnica
[0018] Según una realización de la presente divulgación, se proporciona una batería secundaria de tipo bolsa en la que un conjunto de celda, que incluye un conjunto de electrodo en el que se apilan un electrodo positivo y un electrodo negativo con un separador interpuesto entre ellas, al menos una lengüeta de electrodo que sobresale del conjunto de electrodo y un cable de electrodo conectado a la lengüeta de electrodo, está alojado en una carcasa de bolsa, en donde la batería secundaria comprende una película de cable situada entre la carcasa de bolsa y el cable de electrodo, y en donde la película de cable comprende una primera parte de sellado en una región alejada del conjunto de electrodo y una segunda parte de sellado en una región cercana al conjunto de electrodo, y un grosor de la segunda parte de sellado es mayor que un grosor de la primera parte de sellado.
[0019] La porción de la carcasa de bolsa correspondiente a la segunda parte de sellado de la película de cable tiene una parte doblada que se dobla al alojar el conjunto de electrodo que tiene un mayor grosor que una porción donde la película de cable y la carcasa de bolsa se sellan.
[0020] La porción de la carcasa de bolsa correspondiente a la segunda parte de sellado de la película de cable se une a la segunda parte de sellado de la película de cable, según la reivindicación independiente 1. Se describen realizaciones preferibles en las reivindicaciones dependientes.
[0021] Más específicamente, tanto la primera parte de sellado como la segunda parte de sellado pueden unirse a la carcasa de bolsa.
[0022] La primera parte de sellado puede formarse presionándola mediante una herramienta de sellado.
[0023] La carcasa de bolsa incluye una capa de resina y una capa de metal, la película de cable tiene una estructura en la que se apilan secuencialmente una primera capa, una segunda capa y una tercera capa, y entre la primera capa, la segunda capa y la tercera capa, la tercera capa está situada más cerca de la carcasa de bolsa, y la tercera capa puede estar formada del mismo material que la capa de resina de la carcasa de bolsa.
[0024] La tercera capa tiene un primer extremo cerca del conjunto de electrodo y un segundo extremo situado en el lado opuesto del primer extremo, y un grosor del primer extremo puede ser mayor que un grosor del segundo extremo. El primer extremo de la tercera capa y la carcasa de bolsa pueden sellarse entre sí para formar una parte de sellado. La tercera capa puede incluir polipropileno.
[0025] Según otra realización de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que comprende la batería secundaria de tipo bolsa mencionada anteriormente, según la reivindicación independiente 8.
[0026] Breve descripción de los dibujos
[0027] La Fig. 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado que ilustra una batería secundaria de tipo bolsa según una realización de la presente divulgación;
[0028] la Fig. 2 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que se ensambla la batería secundaria de tipo bolsa de la Fig. 1;
[0029] La Fig. 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig. 2;
[0030] La Fig. 4 es una vista que muestra una región de sellado según un ejemplo comparativo de la presente divulgación; La Fig. 5 es una vista en sección transversal ampliada de una región P de la Fig. 3; y
[0031] la Fig. 6 es una vista detallada que ilustra específicamente una batería secundaria de tipo bolsa que forma la región de sellado de la Fig. 5.
[0032] Realización preferente de la invención
[0033] A continuación en el presente documento, se describirán diversas realizaciones de la presente divulgación en detalle con referencia a los dibujos adjuntos de modo que los expertos en la técnica puedan llevarlas a cabo fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas formas diferentes, y no se limita a las realizaciones expuestas en el presente documento.
[0034] Se omitirá en el presente documento por claridad una descripción de partes no relacionadas con la descripción, y números de referencia similares designan elementos similares a lo largo de toda la descripción.
[0035] Además, en los dibujos, el tamaño y el grosor de cada elemento se ilustran arbitrariamente por conveniencia de la descripción, y la presente divulgación no se limita necesariamente a los ilustrados en los dibujos. En los dibujos, el grosor de capas, regiones, etc. se ha exagerado por claridad. En los dibujos, por conveniencia de la descripción, los grosores de algunas capas y regiones están exagerados.
[0036] Además, se entenderá que, cuando se hace referencia a un elemento tal como una capa, película, región o placa como “sobre” o “por encima” de otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a un elemento como que está “directamente sobre” otro elemento, significa que no están presentes otros elementos intermedios. Además, la palabra “sobre” o “por encima” significa dispuesto sobre o por debajo de una porción de referencia, y no significa necesariamente estar dispuesto en el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección opuesta de la gravedad.
[0037] Además, a lo largo de toda la descripción, cuando se hace referencia a una porción como “que incluye” un cierto componente, significa que la porción puede incluir además otros componentes, sin excluir los otros componentes, a menos que se indique lo contrario.
[0038] Además, a lo largo de toda la descripción, cuando se hace referencia a “plano”, significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado superior, y cuando se hace referencia a “sección transversal”, significa cuando una porción objetivo se ve desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.
[0039] La Fig. 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado que ilustra una batería secundaria de tipo bolsa según una realización de la presente divulgación. La Fig. 2 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que se ensambla la batería secundaria de tipo bolsa de la Fig. 1. La Fig. 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig. 2.
[0040] En referencia a las Figs. 1 a 3, la batería 100 secundaria de tipo bolsa según la presente realización puede fabricarse alojando el conjunto 200 de electrodo dentro de la carcasa 300 de bolsa y luego sellando la carcasa. El conjunto 200 de electrodo puede incluir un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El conjunto 200 de electrodo puede ser un conjunto de electrodo de tipo pila, un conjunto de electrodo de tipo rollo de mermelada o un conjunto de electrodo de tipo pila/plegado.
[0041] Cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo incluye una lengüeta 210t de electrodo, y los cables 210 y 220 de electrodo conectados cada uno a la lengüeta 210t de electrodo pueden estar expuestos al exterior de la carcasa 300 de bolsa. Además, los cables 210 y 220 de electrodo pueden estar situados respectivamente en la parte 300S de sellado en un estado de estar cubierto con una película 600 de cable para garantizar una propiedad de sellado y una propiedad de aislamiento.
[0042] La carcasa 300 de bolsa se compone de una lámina laminada, y puede incluir una capa de resina para la fusión por calor y una capa de metal para impedir la penetración de material.
[0043] Específicamente, en referencia a la Fig. 6, cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320 puede incluir una capa 310a de resina interna para el sellado, y una capa 310b de metal para impedir la penetración de material. Si es necesario, cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320 puede incluir además una capa de resina exterior más externa (no mostrada).
[0044] La capa de resina exterior puede tener una excelente resistencia a la tracción y resistencia a la intemperie en comparación con su grosor y tener una propiedad de aislamiento eléctrico para proteger la batería 100 secundaria de tipo bolsa del exterior. La capa de resina exterior puede incluir una resina de poli(tereftalato de etileno) (PET) o una resina de nailon. Las capa 310b y 320b de metal pueden impedir que fluya aire, humedad y similares al interior de la batería 100 secundaria de tipo bolsa. Las capas 310b y 320b de metal pueden incluir aluminio (Al). Las capas 310a y 320a de resina internas pueden fundirse por calor entre sí mediante calor y presión aplicados en un estado donde el conjunto 200 de electrodo está incorporado. La capa de resina interna puede incluir polipropileno colado (CPP) o polipropileno (PP).
[0045] En referencia de nuevo a las Figs. 1 a 3, puede formarse una parte 300ST de alojamiento rebajada en la que puede asentarse el conjunto 200 de electrodo en cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320. Las partes 300S1 y 300S2 de sellado pueden proporcionarse a lo largo de la periferia externa de la parte 300ST de alojamiento rebajada para cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320. La parte 300S1 de sellado de la carcasa superior 310 y la parte 300S2 de sellado de la carcasa inferior 320 pueden fundirse por calor entre sí para formar la parte 300S de sellado y sellar la carcasa 300 de bolsa.
[0046] En otra realización de la presente divulgación, un lado de la carcasa superior y un lado de la carcasa inferior pueden estar conectados integralmente entre sí, y los tres lados restantes pueden fundirse por calor.
[0047] Por otro lado, cada una de la pluralidad de electrodos positivos y la pluralidad de electrodos negativos incluidos en el conjunto 200 de electrodo puede incluir una lengüeta de electrodo positivo y una lengüeta de electrodo negativo, a las que se conectan los cables 210 y 220 de electrodo. Específicamente, uno de los cables 210 y 220 de electrodo puede ser un cable de electrodo positivo, y el otro puede ser un cable de electrodo negativo. Como se describió anteriormente, los cables 210 y 220 de electrodo conectados al conjunto 200 de electrodo sobresalen desde una parte de extremo de la carcasa 300 de bolsa y están expuestos al exterior de la carcasa 300 de bolsa.
[0048] La Fig. 4 es una vista que muestra una región de sellado según un ejemplo comparativo de la presente divulgación. En referencia a la Fig. 4, la película 60 de cable incluida en la batería 10 secundaria de tipo bolsa según un ejemplo comparativo incluye una doble capa de resina. En este momento, la película 60 de cable puede incluir una capa 60a de resina adhesiva y una capa 60b de resina resistente al calor. Al formar una estructura en la que la carcasa 30 de bolsa flota en una parte de extremo de la película 60 de cable situada dentro de la celda que es una dirección adyacente al conjunto de electrodo, puede formarse una región no sellada que no está sellada entre la película 60 de cable y la carcasa 30 de bolsa.
[0049] La Fig. 5 es una vista en sección transversal ampliada de una región P de la Fig. 3. La Fig. 6 es una vista detallada que ilustra específicamente una batería secundaria de tipo bolsa que forma la región de sellado de la Fig. 5.
[0050] En referencia a las Figs. 3, 5 y 6, la batería 100 secundaria de tipo bolsa según la presente realización tiene una estructura en la que un conjunto de celda, que incluye un conjunto 200 de electrodo, al menos una lengüeta 210t de electrodo que sobresale desde el conjunto 200 de electrodo y un cable 210 de electrodo conectado a al menos una lengüeta 210t de electrodo, está alojado en una carcasa 300 de bolsa. En este momento, la película 600 de cable se forma entre la carcasa 300 de bolsa y el cable de electrodo 210, y el grosor de la segunda parte de sellado SR2 de la película 600 de cable en la región cercana al conjunto 200 de electrodo es mayor que el grosor de la primera parte de sellado SR1 de la película 600 de cable en una región alejada del conjunto de electrodo.
[0051] Como se muestra en la Fig. 5, una porción de la carcasa 300 de bolsa correspondiente a la segunda parte de sellado de la película 600 de cable tiene una porción doblada que se dobla al alojar el conjunto 200 de electrodo que tiene un mayor grosor que una porción donde se sellan la película 600 de cable y la carcasa 300 de bolsa. A diferencia del ejemplo comparativo descrito anteriormente, según la presente realización, el grosor de la segunda parte de sellado SR2 de la película 600 de cable correspondiente a la carcasa 300 de bolsa flotante se forma para que sea grueso y, por tanto, puede formarse una región de sellado adicional. En este momento, una porción de la carcasa 300 de bolsa correspondiente a la segunda parte de sellado SR2 de la película 600 de cable puede unirse a la segunda parte de sellado SR2 de la película 600 de cable. Por tanto, el grosor de la segunda parte de sellado SR2 también puede estructurarse para que aumente gradualmente en la dirección del conjunto 200 de electrodo, según la forma de la parte doblada de la carcasa 300 de bolsa.
[0052] En referencia a la Fig. 6, la región de sellado SR en la que se sellan la película 600 de cable y la carcasa 300 de bolsa corresponde a la totalidad de la segunda parte de sellado SR2 situada cerca del conjunto 200 de electrodo de la Fig. 3, en comparación con la primera parte de sellado SR1 y la primera parte de sellado SR1 y, por tanto, la carcasa 300 de bolsa puede unirse a tanto la primera parte de sellado SR1 como la segunda parte de sellado SR2. En este momento, la primera parte de sellado SR1 puede formarse presionándola mediante una herramienta de sellado, y cuando se forma la primera parte de sellado SR1, la capa más externa 600c de la película 600 de cable fundida por calor puede empujarse por presión para que forme la segunda parte de sellado SR2.
[0053] La película 600 de cable según la presente realización puede tener una estructura en la que se apilan secuencialmente una primera capa 600a, una segunda capa 600b y una tercera capa 600c. Entre la primera capa 600a, la segunda capa 600b y la tercera capa 600c, la tercera capa 600c está situada más cerca de la carcasa 300 de bolsa, y la tercera capa 600c puede estar formada del mismo material que la capa 310a de resina interna de la carcasa 300 de bolsa, por ejemplo, polipropileno. La tercera capa 600c funciona como capa auxiliar adhesiva, y la tercera capa 600c de la película 600 de cable y la capa 310a de resina interna de la carcasa 300 de bolsa que entran en contacto entre sí de este modo están formadas del mismo material, siendo capaces de ese modo de mejorar la calidad de sellado.
[0054] La tercera capa 600c tiene un primer extremo cerca del conjunto 200 de electrodo de la Fig. 2, y un segundo extremo situado en el lado opuesto del primer extremo, y un grosor del primer extremo puede ser mayor que un grosor del segundo extremo. El primer extremo de la tercera capa 600c y la carcasa 300 de bolsa pueden sellarse entre sí para formar una segunda parte de sellado SR2.
[0055] Por otro lado, las baterías secundarias de tipo bolsa según las realizaciones de la presente divulgación se agrupan en una pluralidad de números para constituir un módulo de batería, y uno o más de estos módulos de batería pueden empaquetarse en una carcasa de paquete para formar un paquete de batería.
[0056] El módulo de batería y el paquete de batería que incluye el mismo mencionados anteriormente pueden aplicarse a diversos dispositivos. Tal dispositivo puede aplicarse a un medio de vehículo tal como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita a los mismos, y es aplicable a diversos dispositivos capaces de usar un módulo de batería, lo que también se encuentra bajo el alcance de la presente divulgación.
[0057] Aunque la invención se ha mostrado y descrito anteriormente con referencia a las realizaciones preferidas, el alcance de la presente divulgación no está limitado a las mismas, sino que está limitado por las reivindicaciones adjuntas.
[0058] Descripción de números de referencia
[0059] 100: batería secundaria de tipo bolsa
[0060] 300: carcasa de bolsa
[0061] 310a, 320a: capa de resina interna
[0062] 600: película de cable
[0063] Aplicabilidad industrial
[0064] Según realizaciones de la presente divulgación, el grosor del interior de la película de cable hacia la celda de batería se aumenta para aumentar la región de sellado de la carcasa de bolsa y el cable de electrodo, mejorando de ese modo la calidad de sellado.
[0065] Además, puede formarse adicionalmente una capa auxiliar adhesiva en contacto con la carcasa de bolsa en la doble capa de la película de cable, mejorando de ese modo la calidad de sellado.
[0066] Los efectos de la presente divulgación no están limitados a los efectos mencionados anteriormente y los expertos en la técnica entenderán claramente otros efectos adicionales no descritos anteriormente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Una batería (100) secundaria de tipo bolsa en la que un conjunto de celda, que incluye un conjunto (200) de electrodo en el que se apilan un electrodo positivo y un electrodo negativo con un separador interpuesto entre ellos, al menos una lengüeta (210t) de electrodo que sobresale desde el conjunto de electrodo y un cable (210, 220) de electrodo conectado a la lengüeta de electrodo, está alojado en una carcasa (300) de bolsa,
en donde la batería secundaria comprende una película (600) de cable situada entre la carcasa de bolsa y el cable de electrodo, y
en donde la película de cable comprende una primera parte de sellado (SR1) en una región alejada del conjunto (200) de electrodo y una segunda parte de sellado (SR2) en una región cercana al conjunto de electrodo, y un grosor de la segunda parte de sellado es mayor que un grosor de la primera parte de sellado,
caracterizada por queuna porción de la carcasa (300) de bolsa correspondiente a la segunda parte de sellado (SR2) de la película (600) de cable tiene una parte doblada que se dobla al alojar el conjunto (200) de electrodo, correspondiendo dicha porción de la carcasa (300) de bolsa a la segunda parte de sellado (SR2) de la película (600) de cable que tiene un mayor grosor que una porción donde se sellan la película de cable y la carcasa de bolsa, en donde tanto la primera parte de sellado (SR1) como la segunda parte de sellado (SR2) se unen a la carcasa (300) de bolsa.
2. La batería secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 1,
en donde la porción de la carcasa de bolsa correspondiente a la segunda parte de sellado de la película de cable se une a la segunda parte de sellado de la película de cable.
3. La batería (100) secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 1,
en donde la primera parte de sellado (SR1) se forma presionándola mediante una herramienta de sellado.
4. La batería (100) secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 1,
en donde la carcasa (300) de bolsa comprende una capa (310a) de resina y una capa (310b) de metal,
la película (600) de cable tiene una estructura en la que se apilan secuencialmente una primera capa (600a), una segunda capa (600b) y una tercera capa (600c), y
entre la primera capa, la segunda capa y la tercera capa, la tercera capa está situada más cerca de la carcasa de bolsa, y la tercera capa está formada del mismo material que la capa de resina de la carcasa de bolsa.
5. La batería (100) secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 4,
en donde la tercera capa (600c) tiene un primer extremo cerca del conjunto de electrodo y un segundo extremo situado en el lado opuesto del primer extremo, y un grosor del primer extremo es mayor que un grosor del segundo extremo.
6. La batería (100) secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 5,
en donde el primer extremo de la tercera capa (600c) y la carcasa (300) de bolsa se sellan entre sí para formar una parte de sellado (SR1).
7. La batería (100) secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 1,
en donde la tercera capa (600c) comprende polipropileno.
8. Un módulo de batería que comprende la batería (100) secundaria de tipo bolsa según la reivindicación 1.
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