ES3042661T3

ES3042661T3 - Battery module manufacturing apparatus capable of switching between heating function and cooling function and battery module manufacturing method using the same

Info

Publication number: ES3042661T3
Application number: ES22842425T
Authority: ES
Inventors: Sung Kyu Park
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2025-11-24
Anticipated expiration: 2042-07-12
Also published as: CN116963866A; TW202318710A; EP4289550A1; PL4289550T3; EP4289550B1; US20240154230A1; JP2024508444A; WO2023287163A1; EP4289550A4; HUE073173T2; KR20230011644A

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para la fabricación de módulos de batería capaz de alternar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento, y a un método para fabricar un módulo de batería utilizándolo, y más particularmente, a: un aparato para la fabricación de módulos de batería que comprende una plantilla de prensado (100) y una plantilla de base (200) ubicada debajo de la plantilla de prensado (100), en donde la plantilla de base (200) incluye una unidad de conversión de temperatura capaz de alternar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento; y a un método para fabricar un módulo de batería utilizándolo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Aparato para fabricar módulo de batería capaz de conmutar entre función de calentamiento y función de enfriamiento y método de fabricación de módulo de batería que usa el mismo

[0005] Sector de la invención

[0007] La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.° 2021-0092128 presentada el 14 de julio de 2021.

[0009] La presente invención se refiere a un aparato para fabricar un módulo de batería y a un método de fabricación que usa el mismo y, más en particular, a un aparato para fabricar un módulo de batería que incluye un conversor de temperatura capaz de conmutar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento, mejorando de este modo la eficiencia de la producción, y a un método de fabricación de módulo de batería que usa el mismo.

[0010] Antecedentes de la invención

[0012] Con la demanda creciente de dispositivos electrónicos portátiles como, por ejemplo, un teléfono inteligente, una tableta, y un ordenador portátil, la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía también ha aumentado de manera brusca. Entre ellas, una batería secundaria de litio, que tiene alta densidad energética y una larga vida útil de la batería, se ha usado ampliamente.

[0014] La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos configurado de modo tal que una placa de electrodo positivo que tiene un material activo de electrodo positivo aplicado a la misma y una placa de electrodo negativo que tiene un material activo de electrodo negativo aplicado a la misma se disponen en el estado en el cual un separador se interpone entre las mismas y una caja de batería en la cual el conjunto de electrodos se recibe junto con una solución electrolítica en un estado herméticamente sellado. En general, la batería secundaria de litio puede clasificarse como una batería secundaria en forma de lata que tiene un conjunto de electrodos montado en una lata metálica o una batería secundaria en forma de bolsa que tiene un conjunto de electrodos montado en una bolsa hecha de una hoja laminada de aluminio basada en la forma de un miembro de recubrimiento.

[0016] La batería secundaria de litio se monta en una caja de módulo en el estado en el cual un miembro de conexión eléctrica y un miembro de seguridad se conectan a la batería secundaria de litio y se fija por un medio de fijación reversible o irreversible, por lo cual la batería secundaria de litio se fabrica como un módulo de batería. Un proceso de fabricación de módulo de batería se lleva a cabo mediante equipos automatizados y, en general, incluye procesos unitarios como, por ejemplo, fijación de celdas de batería, enfriamiento de un módulo de batería, e inspección de fin de la vida útil (EOL, por sus siglas en inglés) del módulo de batería fabricado. Dado que los procesos respectivos se llevan a cabo mientras el módulo de batería se mueve a respectivas posiciones del proceso, existe el problema de que la configuración general de los procesos es complicada y el tiempo de producción total es largo.

[0018] En particular, un adhesivo para estructuras usadas para fabricar el módulo de batería necesita alrededor de 24 horas para endurecerse completamente a temperatura ambiente. Por consiguiente, el módulo de batería se fabrica a través de un método de endurecimiento a alta temperatura que usa un aparato de endurecimiento a alta temperatura con el fin de reducir el tiempo de procesamiento. Además, un aparato de enfriamiento separado se usa para enfriar, de manera uniforme, el módulo de batería antes de la inspección de EOL, o la inspección se lleva a cabo después de que el módulo de batería se deja enfriar durante un tiempo predeterminado.

[0020] Un proceso de fabricación de módulo de batería convencional se lleva a cabo en una manera en la cual pegamento se aplica a una plantilla de conjunto de módulo, las celdas se insertan, y los componentes se ensamblan, y el endurecimiento a alta temperatura se lleva a cabo en un endurecedor de alta temperatura durante un tiempo predeterminado. En este proceso, sin embargo, el tiempo de endurecimiento es largo, y ocurre una desviación de temperatura entre las celdas. Además, cuando el siguiente proceso de fabricación se completa después del endurecimiento a alta temperatura, un proceso de enfriamiento separado para eliminar la desviación de temperatura es necesario para la inspección de EOL. Si el proceso de enfriamiento separado se añade con el fin de enfriar, de manera uniforme, el módulo de batería, como se describe más arriba, el tiempo del proceso de fabricación se alarga, y ocurre una sección de congestión en el proceso general, por lo cual se retrasa todo el proceso de producción.

[0021] El Documento de Patente 1 se refiere a un aparato de fabricación de paquete de baterías que acopla una caja de paquete en el estado en el cual las celdas de batería están montadas, específicamente un aparato configurado de modo tal que, en el estado en el cual un producto a procesar se ubica en un miembro de plantilla inferior, el producto se prensa por un miembro de plantilla superior que es operado por la presión de una prensa de modo tal que se procesa el producto. La prensa se instala en una parte de extremo superior de una estructura del aparato, el miembro de plantilla superior se instala en la estructura por un resorte de tensión, una unidad de detección configurada para detectar la fuerza de prensado de la prensa se instala en el miembro de plantilla superior, y la presión aplicada por la prensa se ajusta en base a la presión detectada por la unidad de detección.

[0022] El Documento de Patente 2 describe un método de fabricación de paquete de baterías que usa un receptor configurado para recibir múltiples celdas, una cubierta de placa configurada para cerrar una superficie del receptor, y un perno de montaje configurado para montar la cubierta a un miembro intermedio, en donde el receptor está provisto de soportes de celdas de batería, un adhesivo se inyecta en los soportes de celdas de batería entre superficies circunferenciales exteriores de las celdas de batería y superficies circunferenciales interiores de los soportes de celdas de batería con el fin de fijar las celdas de batería en los soportes de celdas de batería.

[0023] El Documento de Patente 3 describe un método de fabricación de módulo de batería que implica añadir un adhesivo termoestable y que utiliza ultravioletas a una superficie interior de una porción receptora que tiene múltiples estructuras huecas formadas en una carcasa de módulo, montar celdas de batería cilíndricas en la porción receptora, aplicar calor al adhesivo con el fin de reducir la viscosidad del adhesivo, e irradiar el adhesivo con luz ultravioleta con el fin de endurecer finalmente el adhesivo de modo tal que las celdas de batería cilíndricas se fijen a la carcasa de módulo.

[0024] Sin embargo, el Documento de Patente 1 al Documento de Patente 3, cada uno de los cuales se refiere a un aparato de fabricación de módulo de batería o a un método de fabricación de módulo de batería, no consideran el hecho de que los procesos de endurecimiento y enfriamiento se constituyen como procesos separados, por lo cual el tiempo del proceso total aumenta y, por lo tanto, se ve afectada la eficiencia del proceso.

[0025] Por lo tanto, aún no se ha propuesto una tecnología relacionada con un aparato de fabricación de módulo de batería capaz de conmutar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento, que se reconoce que es un problema importante en la presente invención, reduciendo así el tiempo de endurecimiento de adhesivo necesario para fijar celdas de batería y llevando a cabo un enfriamiento inmediato sin movimiento a otro proceso y, por lo tanto, es posible mejorar la eficiencia general del proceso y garantizar la productividad.

[0026] Documentos de la técnica anterior

[0027] Documento de Patente 1 Publicación de Patente Registrada Coreana n.° 10-0884942

[0028] Documento de Patente 2 Publicación de Solicitud de Patente Japonesa n.° 2019-102353

[0029] Documento de Patente 3 Publicación de Patente Registrada Coreana n.° 10-2090255

[0030] Antecedentes de la técnica adicionales se describen en los documentos JP 2016-187013 A, KR 2019-0075898 A, DE 112010001156 T6, KR 2012-096322 A, y CN 112186073 A.

[0031] Explicación de la invención

[0032] Problema técnico

[0033] 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 fabricación de módulo de batería que sea capaz de conmutar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento en un único aparato, que sea capaz de reducir el tiempo de endurecimiento, y que no lleve a cabo procesos de enfriamiento adicionales, mejorando así la eficiencia de la producción.

[0034] Solución técnica

[0035] Un aparato de fabricación de módulo de batería según la presente invención para lograr el objeto anterior es según la reivindicación 1 e incluye una plantilla (100) de prensado y una plantilla (200) de base ubicada debajo de la plantilla (100) de prensado, en donde la plantilla (200) de base incluye un conversor de temperatura capaz de conmutar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento.

[0036] El conversor de temperatura incluye un dispositivo (220) termoeléctrico, y el dispositivo (220) termoeléctrico puede calentar o enfriar un módulo (300) de batería ubicado en un extremo superior de la plantilla (200) de base cambiando la dirección en la cual se suministra la corriente.

[0037] El dispositivo termoeléctrico puede ser un elemento Peltier.

[0038] Una almohadilla (210) térmica puede estar ubicada en un extremo superior del dispositivo (220) termoeléctrico. Un enfriador puede estar ubicado en un extremo inferior del dispositivo (220) termoeléctrico.

[0039] El enfriador puede incluir una aleta (230) de enfriamiento.

[0040] El enfriador puede incluir una o más ventiladores (240) de enfriamiento ubicados en una parte de extremo inferior de la aleta (230) de enfriamiento.

[0041] Un sensor (250) de temperatura eléctricamente conectado a un controlador puede ubicarse en el conversor de temperatura, y el controlador puede controlar la temperatura del conversor de temperatura usando datos de temperatura recibidos.

[0042] Además, la presente invención provee un método de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 8 que incluye (e1) establecer una placa de transferencia de calor sobre una plantilla de base, (e2) disponer una carcasa de módulo en un extremo superior de la placa de transferencia de calor, (e3) aplicar un adhesivo al interior de una porción de recepción de celdas de batería de la carcasa de módulo, (e4) disponer una celda de batería en la porción de recepción de celdas de batería y ensamblar componentes, (e5) calentar una superficie de extremo superior de la plantilla de base, y (e6) enfriar la superficie de extremo superior de la plantilla de base.

[0043] El método de fabricación de módulo de batería puede incluir además precalentar la carcasa de módulo en la etapa (e2).

[0044] Una dirección en la cual la corriente se suministra a un dispositivo termoeléctrico ubicado en la plantilla de base puede cambiarse para llevar a cabo el calentamiento en la etapa (e5) y para llevar a cabo el enfriamiento en la etapa (e6).

[0045] Además, la presente invención provee un módulo de batería producido por el método de fabricación de módulo de batería según la presente invención.

[0046] Además, la presente invención puede proveer varias combinaciones de los medios de solución de más arriba.

[0047] Efectos ventajosos

[0048] Como es aparente a partir de la descripción anterior, en un aparato de fabricación de módulo de batería según la presente invención, es posible conmutar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento en un único aparato, por lo cual es posible simplificar la configuración de un proceso, mejorar la eficiencia de la producción general, y reducir el coste de fabricación.

[0049] No es necesario ningún proceso de enfriamiento adicional, por lo cual es posible evitar el movimiento de un módulo de batería o aplicación de impacto al módulo de batería mientras el módulo de batería se transfiere al proceso de enfriamiento y, por lo tanto, es posible mejorar la calidad del módulo de batería.

[0050] Breve descripción de los dibujos

[0051] La FIG. 1 es una vista en perspectiva del despiece de un aparato de fabricación de módulo de batería según una realización de la presente invención.

[0052] La FIG 2 es una vista en perspectiva de una plantilla de base y una plantilla de prensado configuradas para prensar un módulo de batería.

[0053] La FIG 3 es una vista en corte de la plantilla de base tomada a lo largo de la línea A-A' de la FIG. 1.

[0054] La FIG 4 es una vista esquemática de un módulo de batería según una realización de la presente invención.

[0055] Realización preferente de la invención

[0056] 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.

[0057] 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 se conecta a otra parte en la memoria descriptiva, la parte puede no solo conectarse directamente a la otra parte, sino que también la parte puede conectarse 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 describa lo contrario.

[0058] 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.

[0059] 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.

[0060] 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.

[0061] Además, todos los rangos numéricos incluyen el valor más bajo, el valor más alto, y todos los valores intermedios entre los mismos a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

[0062] A continuación, se describirá un aparato de recubrimiento según la presente invención con referencia a los dibujos anexos.

[0063] La FIG. 1 es una vista en perspectiva del despiece de un aparato de fabricación de módulo de batería según una realización de la presente invención, la FIG 2 es una vista en perspectiva de una plantilla de base y una plantilla de prensado configuradas para prensar un módulo de batería, y la FIG. 3 es una vista en corte de la plantilla de base tomada a lo largo de la línea A-A' de la FIG. 1.

[0064] Cuando se describe el aparato de fabricación de módulo de batería según la realización de la presente invención con referencia a las FIGS. 1 a 3, el aparato de fabricación de módulo de batería incluye una plantilla 100 de prensado y una plantilla 200 de base.

[0065] Cuando se describe la plantilla 200 de base en detalle en primer lugar, la plantilla 200 de base puede incluir una estructura 201 de plantilla de base, una porción de montaje (no se muestra) configurada para permitir que un módulo 300 de batería se monte a una superficie de extremo superior de la misma, y una porción de soporte (no se muestra) configurada para soportar el módulo 300 de batería montado a la porción de montaje para que no se mueva hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia delante y hacia atrás.

[0066] La porción de montaje de la plantilla 200 de base puede formar un plano horizontal y puede incluir una almohadilla 210 térmica que mira a una superficie de extremo inferior del módulo 300 de batería ubicado en el extremo superior de la porción de montaje, y un dispositivo 220 termoeléctrico puede disponerse en un extremo inferior de la almohadilla 210 térmica.

[0067] La almohadilla 210 térmica puede transferir calor de manera eficiente.

[0068] En la presente invención, cuando los extremos de dos tipos de metales se conectan entre sí y la corriente fluye a través de los mismos, un terminal del dispositivo 220 termoeléctrico constituye una porción de baja temperatura configurada para llevar a cabo una operación endotérmica y el otro terminal del dispositivo termoeléctrico constituye una porción de alta temperatura configurada para llevar a cabo una operación exotérmica dependiendo de la dirección en la que fluye la corriente. Es decir, cuando la dirección en la que fluye la corriente en el dispositivo 220 termoeléctrico se cambia, la porción de baja temperatura y la porción de alta temperatura del dispositivo 220 termoeléctrico conmutan.

[0069] La porción 220 de dispositivo termoeléctrico incluye un elemento termoeléctrico como, por ejemplo, un elemento Peltier. Cuando los extremos de dos tipos de metales se conectan entre sí y la corriente fluye a través de los mismos, un terminal del elemento termoeléctrico constituye una porción de baja temperatura configurada para llevar a cabo una operación endotérmica y el otro terminal del elemento termoeléctrico constituye una porción de alta temperatura configurada para llevar a cabo una operación exotérmica dependiendo de la dirección en la que fluye la corriente. En este punto, cuando semiconductores que tienen diferentes modos de conducción eléctrica como, por ejemplo, bismuto (Bi) y telurio (Te), se usan en lugar de los dos tipos de metales, es posible obtener un elemento Peltier capaz de llevar a cabo una operación endotérmica y una operación exotérmica con alta eficiencia.

[0070] Cuando energía eléctrica se suministra al dispositivo 220 termoeléctrico, la operación endotérmica o la operación exotérmica se lleva a cabo hacia una parte superior o una parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico dependiendo de la dirección en la cual se suministra la energía eléctrica.

[0071] En primer lugar, se describirán los procesos de calentamiento y enfriamiento de la plantilla 200 de base.

[0072] Cuando se suministra energía eléctrica, la operación endotérmica se lleva a cabo en la parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico, y la operación exotérmica se lleva a cabo en la parte superior del dispositivo termoeléctrico, el módulo 300 de batería que linda con la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico se calienta. Por el contrario, cuando la operación exotérmica se lleva a cabo en la parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico, y la operación endotérmica se lleva a cabo en la parte superior del dispositivo termoeléctrico, el módulo 300 de batería que linda con la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico se enfría.

[0073] Cuando se lleva a cabo la operación endotérmica en la parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico y la operación exotérmica se lleva a cabo en la parte superior del dispositivo termoeléctrico, el calor generado a partir de la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico puede transferirse efectivamente al módulo 300 de batería ubicado en el extremo superior de la almohadilla 210 térmica a través de una superficie ancha de la almohadilla térmica ubicada en la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico. Además, el módulo 300 de batería ubicado en el extremo superior de la plantilla 200 de base puede calentarse, las celdas 301 de batería, cuya descripción se establecerá a continuación, en el módulo 300 de batería pueden adherirse de manera eficaz a una carcasa 320 de módulo, cuya descripción se establecerá a continuación. El módulo 300 de batería se describirá en detalle más abajo con referencia a la FIG. 4.

[0074] Mientras tanto, aunque no se muestra en los dibujos, una unidad de suministro de energía eléctrica y una unidad de visualización de temperatura del dispositivo 220 termoeléctrico pueden incluirse, y puede incluirse un controlador configurado para controlar el suministro de energía eléctrica y la conmutación de la dirección de corriente.

[0075] Cuando se lleva a cabo la operación endotérmica en la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico y la operación exotérmica se lleva a cabo en la parte inferior del dispositivo termoeléctrico, el calor generado a partir de la parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico puede disiparse por un medio de disipación de calor que linda con la parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico. Aquí, el medio de disipación de calor puede incluir una aleta 230 de enfriamiento y un ventilador 240 de enfriamiento. La aleta 230 de enfriamiento puede ubicarse en una parte de extremo inferior del dispositivo 220 termoeléctrico, y puede ubicarse para corresponder a la totalidad del plano horizontal de la porción de montaje (no se muestra) de la plantilla 300 de base. Además, al menos un ventilador 240 de enfriamiento puede ubicarse en una parte de extremo inferior de la aleta 230 de enfriamiento.

[0076] El calor generado en la parte inferior del dispositivo 220 termoeléctrico puede transferirse a la aleta 230 de enfriamiento, y el calor puede descargarse, de manera efectiva, al exterior a través del ventilador 240 de enfriamiento ubicado en la parte de extremo inferior de la aleta 230 de enfriamiento.

[0077] Al mismo tiempo, el módulo 300 de batería que linda con la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico puede enfriarse, dado que la operación endotérmica se lleva a cabo en la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico. Asimismo, en la presente invención, la plantilla 200 de base puede estar provista de al menos un sensor 250 de temperatura. El sensor 250 de temperatura puede ser un termistor. El sensor 250 de temperatura puede ubicarse en la porción de montaje (no se muestra) de la plantilla 200 de base, sobre la cual se dispone el módulo 300 de batería, y específicamente puede ubicarse en la capa de almohadilla 210 térmica o puede ubicarse para sobresalir por encima de la almohadilla 210 térmica y puede disponerse para contactar con una superficie de una placa de transferencia de calor (no se muestra) dispuesta en la superficie de extremo superior de la porción de montaje para montar el módulo 300 de batería. El sensor 250 de temperatura puede medir la temperatura de una parte de contacto entre el módulo 300 de batería y la porción de montaje de la plantilla 200 de base, y puede transmitir la temperatura medida a un controlador (no se muestra).

[0078] En la presente invención, la placa de transferencia de calor se dispone en la superficie de extremo superior de la porción de montaje para soportar el módulo 300 de batería ubicado en el extremo superior de la porción de montaje y para evitar daños a la almohadilla 210 térmica, el dispositivo 220 termoeléctrico, y el sensor 250 de temperatura ubicados en la porción de montaje. Además, la placa de transferencia de calor puede ser una placa de aluminio o un disipador de calor, lo cual es ventajoso para suavizar la transferencia de calor entre la porción de montaje de la plantilla 200 de base y el módulo 300 de batería.

[0079] El dispositivo 220 termoeléctrico puede formarse uniendo dos tipos diferentes de placas metálicas que tienen buena conductividad eléctrica, un semiconductor P tipo P configurado para conducir electricidad mediante orificios, y un semiconductor N tipo N configurado para conducir electricidad mediante electrones entre sí, los semiconductores disponiéndose entre los dos tipos de placas metálicas. Cuando se aplica energía eléctrica al dispositivo 220 termoeléctrico a través del controlador (no se muestra), el dispositivo 220 termoeléctrico calienta o enfría las diferentes placas metálicas dependiendo de la dirección en la cual fluye la corriente de la energía eléctrica aplicada. La plantilla 200 de base según la presente invención puede incluir además un controlador (no se muestra). Cuando una función de calentamiento o una función de enfriamiento se establece a través del controlador, la energía eléctrica suministrada desde una unidad de suministro de energía (no se muestra) se provee a una porción de accionamiento (no se muestra) del dispositivo 220 termoeléctrico según la configuración. La porción de accionamiento del dispositivo 220 termoeléctrico suministra la energía eléctrica suministrada a la misma al dispositivo 220 termoeléctrico para calentar o enfriar el módulo 300 de batería ubicado en la porción de montaje de la plantilla 200 de base según una señal de control del controlador.

[0080] Además, una temperatura objetivo de calentamiento o enfriamiento del módulo 300 de batería puede preestablecerse a través del controlador (no se muestra), y el controlador puede controlar el accionamiento del dispositivo 220 termoeléctrico según la temperatura detectada por el sensor 250 de temperatura. Es decir, cuando se alcanza la temperatura preestablecida, el suministro de energía eléctrica al dispositivo 220 termoeléctrico puede interrumpirse, por lo cual es posible detener temporalmente la función de calentamiento o enfriamiento.

[0081] A continuación, se describirá la plantilla 100 de prensado.

[0082] En la presente invención, la plantilla 100 de prensado puede ubicarse en una parte superior de la plantilla 200 de base. Además, la plantilla 100 de prensado y la plantilla 200 de base pueden estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada para definir un espacio configurado para recibir el módulo 300 de batería.

[0083] La plantilla 100 de prensado puede incluir una porción de accionamiento adicional configurada para mover la plantilla de prensado en una dirección hacia arriba-hacia abajo (una dirección del eje z), y puede moverse hacia abajo para entrar en contacto con el módulo 300 de batería montado a la plantilla 200 de base. La superficie de la plantilla 100 de prensado que contacta con el módulo 300 de batería puede entrar en contacto cara a cara con la totalidad de una superficie de extremo superior del módulo 300 de batería.

[0084] La FIG 4 es una vista esquemática de un módulo de batería según una realización de la presente invención.

[0085] Con referencia a la FIG. 4, el módulo 300 de batería puede incluir múltiples celdas 301 de batería y una carcasa 320 de módulo que ha formado en la misma una porción receptora de celdas de batería (no se muestra) configurada para recibir las múltiples celdas 301 de batería.

[0086] Aquí, cada una de las celdas 301 de batería puede ser una celda de batería cilíndrica, que puede incluir una lata de batería cilíndrica (no se muestra) y un conjunto de electrodos (no se muestra) recibido en la lata de batería.

[0087] Aquí, la lata de batería puede incluir un material que exhibe alta conductividad eléctrica. Por ejemplo, la lata de batería puede incluir un material de níquel, aluminio o cobre. Un terminal de electrodo puede formarse en cada una de una parte superior y una parte inferior de la lata de batería. De manera específica, un primer terminal de electrodo (no se muestra) puede formarse en una superficie superior plana circular de un extremo superior de la lata de batería, y un segundo terminal de electrodo (no se muestra) puede formarse en una superficie inferior plana circular de un extremo inferior de la lata de batería (no se muestra).

[0088] Además, el conjunto de electrodos puede formarse para tener una estructura en la cual un electrodo positivo y un electrodo negativo se enrollan en una forma de lámina enrollada en el estado en el cual un separador se interpone entre los mismos. Una lengüeta de electrodo positivo puede fijarse al electrodo positivo y puede conectarse al primer terminal de electrodo en el extremo superior de la lata de batería. Una lengüeta de electrodo negativo puede fijarse al electrodo negativo y puede conectarse al segundo terminal de electrodo en el extremo inferior de la lata de batería.

[0089] Además, la celda de batería cilíndrica puede proveerse en una parte inferior de la misma con un elemento de seguridad (p. ej., un elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC, por sus siglas en inglés) o TCO), cuya resistencia aumenta ampliamente para interrumpir la corriente cuando aumenta la temperatura en la celda de batería. Además, la celda de batería cilíndrica puede estar provista de una ventilación de seguridad configurada para tener una forma que sobresale hacia abajo en un estado normal y para romperse mientras sobresale para descargar gas cuando aumenta la presión en la batería.

[0090] Sin embargo, varias celdas de batería cilíndricas conocidas cuando la presente solicitud se presentó pueden aplicarse al módulo 300 de batería según la presente invención, además de la celda de batería cilíndrica descrita más arriba.

[0091] La carcasa 320 de módulo puede incluir múltiples porciones receptoras de celdas de batería configuradas para recibir las múltiples celdas 301 de batería. Cada una de las porciones receptoras de celdas de batería puede formarse en estrecho contacto con una superficie exterior de una correspondiente de las celdas 301 de batería en una dirección horizontal para envolver la superficie exterior de la celda de batería.

[0092] La carcasa 320 de módulo puede incluir un material eléctricamente aislante, específicamente un material plástico. Una primera placa 310 de recolección de corriente y una segunda placa 330 de recolección de corriente pueden incluirse de modo tal que las múltiples celdas 301 de batería recibidas en las porciones receptoras de celdas de batería de la carcasa 320 de módulo se conectan eléctricamente entre sí.

[0093] Aquí, la primera placa 310 de recolección de corriente puede incluir un material eléctricamente conductor. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor puede ser cobre o aluminio. Además, la primera placa 310 de recolección de corriente puede configurarse de modo tal que una primera porción de conexión (no se muestra) formada como resultado de la saliente de una parte de la primera placa de recolección de corriente y el primer terminal de electrodo (no se muestra) de cada una de las celdas 301 de batería se conectan eléctricamente entre sí. La primera placa 310 de recolección de corriente puede cargarse en una parte superior de la carcasa 320 de módulo de modo tal que los primeros terminales de electrodos (no se muestran) de las múltiples celdas 301 de batería se conectan eléctricamente a la misma. En este punto, la primera porción de conexión (no se muestra) de la primera placa 310 de recolección de corriente y el primer terminal de electrodo pueden unirse entre sí mediante soldadura láser o soldadura por resistencia.

[0094] La segunda placa 330 de recolección de corriente puede incluir un material eléctricamente conductor. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor puede ser cobre o aluminio. Además, la segunda placa 330 de recolección de corriente puede configurarse de modo tal que una segunda porción de conexión (no se muestra) formada como resultado de la saliente de una parte de la segunda placa de recolección de corriente y el segundo terminal de electrodo (no se muestra) de cada una de las celdas 301 de batería se conectan eléctricamente entre sí.

[0095] La segunda placa 330 de recolección de corriente puede cargarse en una parte inferior de la carcasa 320 de módulo de modo tal que los segundos terminales de electrodos (no se muestran) de las múltiples celdas 301 de batería se conectan eléctricamente a la misma. En este punto, la segunda porción de conexión (no se muestra) de la segunda placa 330 de recolección de corriente y el segundo terminal de electrodo (no se muestra) pueden unirse entre sí mediante soldadura láser o soldadura por resistencia.

[0096] En la presente invención, un adhesivo puede añadirse a la totalidad de una superficie interior de la porción receptora de celdas de batería.

[0097] Para el adhesivo, es preferible usar al menos uno seleccionado del grupo que consiste en mono(met)acrilato y (met)acrilato multifuncional como un ejemplo de una resina basada en acrílico, que es una resina curable; sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a ello. El mono(met)acrilato puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en (met)acrilato de alquilo, (met)acrilato de alquileno, y amida acrílica, y el (met)acrilato multifuncional puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en di(met)acrilato de alquilo, tri(met)acrilato de alquilo, tetra(met)acrilato de alquilo, (met)acrilato de poliéter, di(met)acrilato de silicona, y di(met)acrilato de uretano.

[0098] Al menos uno seleccionado del grupo que consiste en una resina epoxi cresol novolac, una resina epoxi tipo bisfenol A, una resina epoxi novolac tipo bisfenol A, una resina epoxi novolac de fenol, una resina epoxi tetrafuncional, una resina epoxi tipo bifenilo, una resina epoxi tipo trifenolmetano, una resina epoxi trifenolmetano modificada por alquilo, una resina epoxi tipo naftaleno, una resina epoxi tipo diciclopentadieno, una resina epoxi tipo fenol modificada por diciclopentadieno, y una resina epoxi modificada por uretano pueden usarse como un ejemplo de una resina basada en epoxi, que es la resina curable; sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a ello.

[0099] El adhesivo puede incluir además un iniciador térmico. El iniciador térmico puede usarse para iniciar la polimerización del adhesivo y para endurecer el adhesivo. Además, el iniciador térmico puede ser un iniciador térmico conocido en la técnica a la cual pertenece la presente invención, que sea capaz de descargar radicales en una condición de temperatura específica. Por ejemplo, puede usarse un iniciador como, por ejemplo, un iniciador basado en peróxido, un iniciador basado en azo, o un iniciador basado en redox.

[0100] El adhesivo puede aplicarse a las porciones receptoras de celdas de batería (no se muestran) de la carcasa 320 de módulo, y las celdas 301 de batería pueden recibirse en las porciones receptoras de celdas de batería. Aquí, la carcasa 320 de módulo puede precalentarse hasta una temperatura predeterminada.

[0101] Después de que las celdas 301 de batería se reciban en las porciones receptoras de celdas de batería (no se muestran) de la carcasa 320 de módulo, puede aplicarse calor al adhesivo. De manera específica, el calor puede aplicarse al adhesivo mediante calentamiento del dispositivo 220 termoeléctrico.

[0102] Además, la plantilla 100 de prensado puede moverse hacia abajo para prensar la superficie de extremo superior del módulo 300 de batería a una presión predeterminada. Como resultado de dicho prensado, puede llevarse a cabo, de manera eficiente, un proceso en el cual las celdas 301 de batería se adhieren a los interiores de las porciones receptoras de celdas de batería (no se muestran) de la carcasa 320 de módulo, a las cuales se ha añadido el adhesivo.

[0103] Después de que las celdas 301 de batería se fijan a la carcasa 320 de módulo mediante calentamiento a través del trabajo de endurecimiento a alta temperatura de más arriba, la función de calentamiento del dispositivo 220 termoeléctrico en el módulo 300 de batería puede cambiarse a la función de enfriamiento bajo el control del controlador (no se muestra), por lo cual es posible enfriar el módulo 300 de batería calentado.

[0104] Cuando el módulo de batería se enfría hasta una temperatura predeterminada, puede completarse un producto final del módulo de batería en el estado en el cual las celdas 301 de batería se fijan, de manera estable, a la carcasa 320 de módulo.

[0105] Es posible proveer un método de fabricación de módulo de batería que usa el aparato de fabricación de módulo de batería según la presente invención.

[0106] La placa de transferencia de calor se dispone en la superficie de extremo superior de la porción de montaje (no se muestra) de la plantilla 200 de base, la carcasa 320 de módulo se ubica en el extremo superior de la placa de transferencia de calor, y el adhesivo se aplica a las porciones receptoras de celdas de batería (no se muestran) de la carcasa 320 de módulo. Las múltiples celdas 301 de batería pueden insertarse en las múltiples porciones receptoras de celdas de batería, y la primera placa 310 de recolección de corriente y la segunda placa 330 de recolección de corriente se conectan eléctricamente a los primeros terminales de electrodos (no se muestran) y a los segundos terminales de electrodos (no se muestran) de las múltiples celdas de batería, respectivamente. El trabajo anterior puede llevares a cabo mientras la temperatura del dispositivo 220 termoeléctrico aumenta. Aquí, la carcasa 320 de módulo puede haberse ya precalentado.

[0107] Después de que las celdas 301 de batería se reciben en las porciones receptoras de celdas de batería (no se muestran), puede llevarse a cabo una etapa de endurecimiento a alta temperatura en la cual se lleva a cabo la operación exotérmica en la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico con el fin de calentar el adhesivo aplicado a las porciones receptoras de celdas de batería (no se muestran) de modo tal que se funda el adhesivo. El adhesivo puede calentarse a una temperatura de 180 °C a 220 °C durante 1 a 60 segundos. Después de la etapa de endurecimiento a alta temperatura, puede llevarse a cabo una etapa en la cual la operación endotérmica se lleva a cabo en la parte superior del dispositivo 220 termoeléctrico con el fin de enfriar la carcasa de módulo, por lo cual puede completarse la fabricación del módulo de batería.

[0108] 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.

[0109] Descripción de numerales de referencia

[0110] 100: plantilla de prensado

[0111] 200: plantilla de base

[0112] 201: estructura de plantilla de base

[0113] 210: almohadilla térmica

[0114] 220: dispositivo termoeléctrico

[0115] 230: aleta de enfriamiento

[0116] 240: ventilador de enfriamiento

[0117] 250: sensor de temperatura

[0118] 300: módulo de batería

[0119] 301: celda de batería

[0120] 310: primera placa de recolección de corriente

[0121] 320: carcasa de módulo

[0122] 330: segunda placa de recolección de corriente

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un aparato de fabricación de módulo de batería que comprende:

una plantilla (100) de prensado; y

una plantilla (200) de base ubicada debajo de la plantilla (100) de prensado, en donde

la plantilla (200) de base comprende un conversor de temperatura capaz de conmutar entre una función de calentamiento y una función de enfriamiento,caracterizada por queel conversor de temperatura comprende un dispositivo (220) termoeléctrico, y

en donde el dispositivo (220) termoeléctrico está configurado para calentar o enfriar un módulo (300) de batería ubicado en un extremo superior de la plantilla (200) de base cambiando la dirección en la cual se suministra corriente.

2. El aparato de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 1, en donde el dispositivo termoeléctrico es un elemento Peltier.

3. El aparato de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 1, en donde una almohadilla (210) térmica se ubica en un extremo superior del dispositivo (220) termoeléctrico.

4. El aparato de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 1, en donde un enfriador se ubica en un extremo inferior del dispositivo (220) termoeléctrico.

5. El aparato de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 4, en donde el enfriador comprende una aleta (230) de enfriamiento.

6. El aparato de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 5, en donde el enfriador comprende uno o más ventiladores (240) de enfriamiento ubicados en una parte de extremo inferior de la aleta (230) de enfriamiento.

7. El aparato de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 1, en donde un sensor (250) de temperatura eléctricamente conectado a un controlador se ubica en el conversor de temperatura, y

en donde el controlador se configura para controlar la temperatura del conversor de temperatura usando datos de temperatura recibidos.

8. Un método de fabricación de módulo de batería que usa el aparato de fabricación de módulo de batería de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, el método comprendiendo:

(e1) establecer una placa de transferencia de calor sobre la plantilla de base;

(e2) disponer una carcasa de módulo en el extremo superior de la placa de transferencia de calor;

(e3) aplicar un adhesivo al interior de una porción receptora de celdas de batería de la carcasa de módulo;

(e4) disponer una celda de batería en la porción receptora de celdas de batería y ensamblar los componentes; (e5) calentar la superficie de extremo superior de la plantilla de base para fundir el adhesivo aplicado al interior de la porción receptora de batería de la carcasa de módulo; y

(e6) enfriar la superficie de extremo superior de la plantilla de base para fijar, de manera estable, las celdas de batería a la carcasa de módulo.

9. El método de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 8, que además comprende precalentar la carcasa de módulo en la etapa (e2).

10. El método de fabricación de módulo de batería según la reivindicación 8, en donde la dirección en la cual la corriente se suministra a un dispositivo termoeléctrico ubicado en la plantilla base se cambia para llevar a cabo el calentamiento en la etapa (e5) y para llevar a cabo el enfriamiento en la etapa (e6).

11. Un módulo de batería producido por el método de fabricación de módulo de batería según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10.