ES3045432T3

ES3045432T3 - Method of manufacturing battery module capable of preventing chain ignition

Info

Publication number: ES3045432T3
Application number: ES21833326T
Authority: ES
Inventors: Sung Kyu Park; Young Bum Cho; Hae Won Choi
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2025-11-28
Anticipated expiration: 2041-06-11
Also published as: WO2022005042A1; JP2023514287A; HUE073321T2; JP7483300B2; US12506200B2; EP4099487A1; CN115136400B; KR102890553B1; KR20220001225A; US20230138854A1; EP4099487A4; CN115136400A; EP4099487B1

Abstract

La presente invención se refiere a un método de fabricación de módulos de batería para evitar la ignición en cadena y, en particular, a un método de fabricación de módulos de batería para evitar la ignición en cadena, que comprende: un primer paso de preparación de una caja de módulo (110) en la que se forman una pluralidad de piezas de alojamiento (114) que tienen un espacio de un tamaño predeterminado; un segundo paso de alojamiento de celdas de batería (130) en las piezas de alojamiento (114); y un tercer paso de fijación de las celdas de batería (130) mediante calentamiento a una temperatura predeterminada, en donde la caja del módulo (110) comprende una placa inferior (111), una pluralidad de placas laterales (112) y una pluralidad de paredes divisorias (113) para formar las partes de alojamiento (114), y las paredes divisorias (113) comprenden una pared divisoria inferior (113(a)) que se extiende desde la placa inferior (111) a una altura predeterminada y una pared divisoria superior (113(b)) que se extiende desde la pared divisoria inferior (113(a)) a una altura predeterminada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método de fabricación de módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena

[0003] Sector de la técnica

[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.° 2020 0079310 presentada el 29 de junio de 2020.

[0005] La presente invención se refiere a un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena y, más en particular, a un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena configurado de modo tal que se inhibe la transferencia de calor a celdas de batería adyacentes y se reduce el peso del módulo de batería.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] Con el desarrollo reciente de energías alternativas debido a la contaminación del aire y al agotamiento de la energía provocados como resultado del uso de combustibles fósiles, ha aumentado la demanda de baterías secundarias capaces de almacenar la energía eléctrica que se produce. Las baterías secundarias, que son capaces de cargarse y descargarse, se usan en la vida diaria. Por ejemplo, las baterías secundarias se usan en dispositivos móviles, vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos.

[0008] Las capacidades requeridas de las baterías secundarias usadas como fuentes de energía de varios tipos de dispositivos electrónicos usados inevitablemente en la sociedad moderna han aumentado debido al aumento del uso de dispositivos móviles, aumentando la complejidad de los dispositivos móviles, y el desarrollo de los vehículos eléctricos. Con el fin de satisfacer la demanda de los usuarios, múltiples celdas de batería se disponen en un dispositivo de pequeño tamaño, mientras que un módulo de batería que incluye múltiples celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí o un paquete de baterías que incluye múltiples módulos de batería se usa en un vehículo.

[0009] En el módulo de batería o el paquete de baterías, múltiples celdas de batería se conectan entre sí en serie o en paralelo con el fin de aumentar la capacidad y el rendimiento del módulo de batería o paquete de baterías. En el caso en el cual múltiples celdas de batería se usan en un estado de conexión entre sí, puede ocurrir un problema como, por ejemplo, sobrecarga.

[0010] Con el fin de resolver este problema, se ha desarrollado un módulo de batería que incluye una caja de módulo capaz de inhibir la transferencia del calor generado en una celda de batería específica a otra celda de batería adyacente a aquella.

[0011] La FIG. 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería convencional. Como se muestra en la FIG 1, el módulo 10 de batería convencional incluye múltiples celdas 11 de batería, una caja 12 de módulo configurada para recibir las múltiples celdas 11 de batería en la misma, y un relleno 13 configurado para envolver las múltiples celdas 11 de batería y para rellenar espacios entre las celdas 11 de batería.

[0012] En el módulo de batería convencional, el relleno 13 se forma entre las celdas 11 de batería recibidas en la caja 12 de módulo, por lo cual las celdas 11 de batería se disponen espaciadas entre sí una distancia predeterminada. Por consiguiente, existe el efecto de que es posible inhibir el movimiento del calor generado en una celda 11 de batería específica a otra celda 11 de batería adyacente a aquella, por lo cual es posible mejorar la seguridad del módulo de batería.

[0013] Dado que las celdas 11 de batería se disponen adyacentes entre sí, sin embargo, el relleno usando el relleno 13 no es fácil. Además, en el caso en el cual se genera un espacio vacío, no es posible inhibir de manera suficiente la transferencia de calor, y las celdas de batería no se fijan de manera segura, por lo cual las celdas 11 de batería pueden moverse incluso debido al débil impacto externo, lo cual puede conducir a un accidente grave.

[0014] Documentos de la técnica anterior

[0015] Técnica anterior adicional se describe en los documentos KR 2019-0132631 A, US 9236585 B2, US 10665912 B2, y DE 102012018036 A1.

[0016] Explicación de la invención

[0017] Problema técnico

[0018] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proveer un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena configurado de modo tal que el movimiento del calor generado en cualquiera de las múltiples celdas de batería recibidas en el módulo de batería a otra celda de batería adyacente a aquella se inhibe y que las celdas de batería se fijan de manera segura.

[0020] Es otro objeto de la presente invención proveer un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena de modo tal que la densidad energética del módulo de batería es alta mientras se reduce el peso del módulo de batería.

[0022] Es un objeto adicional de la presente invención proveer un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena de modo tal que el tiempo de fabricación se reduce y una tasa de defectos de producto se reduce.

[0024] Solución técnica

[0026] Un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena según la presente invención para lograr los objetos anteriores incluye una etapa de preparación de una caja (110) de módulo que tiene múltiples porciones (114) receptoras allí formadas, cada una de las porciones receptoras incluyendo un espacio de un tamaño predeterminado; una etapa de recepción de una celda (130) de batería en cada una de las porciones (114) receptoras; y una etapa de calentamiento hasta una temperatura predeterminada para fijar la celda (130) de batería, en donde la caja (110) de módulo incluye una placa (111) inferior, múltiples placas (113) laterales, y múltiples paredes (113) divisorias configuradas para formar las porciones (114) receptoras, y cada una de las paredes (113) divisorias incluye una pared (113(a)) divisoria inferior que se extiende desde la placa (111) inferior en una altura predeterminada y una pared (113(b)) divisoria superior que se extiende desde la pared (113(a)) divisoria inferior en una altura predeterminada, en donde la pared (113(a)) divisoria inferior y la pared (113(b)) divisoria superior están hechas de materiales diferentes, en donde cada una de la placa (111) inferior, las placas (112) laterales y las paredes (113(a)) divisorias inferiores de la caja (110) de módulo está hecha de una resina termoplástica, y las paredes (113(b)) divisorias superiores están hechas de una resina termoestable.

[0028] Asimismo, en el método de fabricación de módulo de batería según la presente invención, la resina termoplástica puede ser un éter polifenileno modificado (mPPE) o un policarbonato (PC), y la resina termoestable puede ser al menos uno de silicio, epoxi y poliuretano.

[0030] Asimismo, en el método de fabricación de módulo de batería según la presente invención, la pared (113(b)) divisoria superior puede incluir además burbujas de vidrio.

[0032] Además, la presente invención provee un paquete de baterías que ha recibido en el mismo un módulo (100) de batería fabricado a través del método de fabricación que tiene una o más de las características descritas más arriba.

[0033] Además, la presente invención provee un dispositivo que tiene montado en el mismo el paquete de baterías de más arriba.

[0035] Efectos ventajosos

[0037] Como es aparente a partir de la descripción anterior, un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena tiene el mérito de que porciones receptoras de celda de batería se forman en una caja de módulo con antelación, un miembro adhesivo se inyecta en las porciones receptoras, y celdas de batería se reciben y fijan en las porciones receptoras, por lo cual es posible reducir ampliamente el tiempo de fabricación.

[0038] Además, el método de fabricación del módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena tiene la ventaja de que el miembro adhesivo termoestable inyectado en las porciones receptoras con antelación envuelve de manera uniforme las superficies exteriores de las celdas de batería en un proceso de recepción de celdas de batería, por lo cual es posible fijar, de manera segura, las celdas de batería y, por lo tanto, la resistencia al impacto del módulo de batería es alta.

[0040] Además, el método de fabricación del módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena tiene la ventaja de que las burbujas de vidrio se incluyen en una pared divisoria configurada para dividir las celdas de batería entre sí, por lo cual es posible reducir el peso del módulo de batería, y se usa menos una resina termoestable, que es relativamente costosa, por lo cual es posible reducir el coste de fabricación.

[0042] Breve descripción de los dibujos

[0044] La FIG. 1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería convencional.

[0046] La FIG. 2 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización preferida de la presente invención.

[0047] La FIG. 3 es una vista en corte tomada a lo largo de la línea A-A de la FIG. 2.

[0048] La FIG 4 es un diagrama de flujo que ilustra un método de fabricación de módulo de batería según una realización preferida de la presente invención.

[0049] La FIG. 5 es una vista conceptual que ilustra el método de fabricación de módulo de batería según la realización preferida de la presente invención.

[0050] Realización preferente de la invención

[0051] 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.

[0052] 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 establezca lo contrario.

[0053] De aquí en adelante, se describirá un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena según la presente invención con referencia a los dibujos anexos.

[0054] La FIG. 2 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización preferida de la presente invención, y la FIG. 3 es una vista en corte tomada a lo largo de la línea A-A' de la FIG. 2.

[0055] Con referencia a las FIGS. 2 y 3, el módulo 100 de batería según la presente invención incluye una caja 110 de módulo, un miembro 120 adhesivo y múltiples celdas 130 de batería recibidas en la caja 110 de módulo.

[0056] En primer lugar, la caja 110 de módulo, que tiene una forma externa aproximadamente de hexaedro, incluye una placa 111 inferior plana y cuatro placas 112 laterales que se extienden hacia arriba perpendicularmente desde el borde de la placa 111 inferior para proveer un espacio en el cual se reciben las múltiples celdas 130 de batería en el estado de estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada.

[0057] Aquí, cada una de la placa 111 inferior y las cuatro placas 112 laterales puede estar hecha de una resina termoplástica que exhibe resistencia predeterminada con el fin de proteger las celdas 130 de batería recibidas del impacto externo como, por ejemplo, éter polifenileno modificado (mPPE) o policarbonato (PC). Sin embargo, el material para cada placa no está particularmente limitado siempre que la placa sea capaz de lograr el mismo propósito y función.

[0058] Además, una pared 113 divisoria se provee en el espacio definido por la placa 111 inferior y las placas 112 laterales con el fin de formar múltiples porciones receptoras en las cuales se reciben las celdas 130 de batería por separado. La pared 113 divisoria incluye una pared 113(a) divisoria inferior que se extiende desde la placa 111 inferior en una altura predeterminada y una pared 113(b) divisoria superior que se extiende desde la pared 113(a) divisoria inferior en una altura predeterminada.

[0059] Aquí, es preferible que la pared 113(a) divisoria inferior esté hecha del mismo material que la placa 111 inferior, es decir, una resina termoplástica como, por ejemplo, éter polifenileno modificado (mPPE) o policarbonato (PC), mientras que es preferible que la pared 113(b) divisoria superior esté hecha de una resina termoestable que exhibe baja conductividad térmica y alta resistencia al calor, p. ej., al menos uno de silicio, epoxi y poliuretano.

[0060] Por consiguiente, una porción del lado inferior de cada celda 130 de batería recibida es soportada por la pared 113(a) divisoria inferior, que exhibe alta rigidez, y la transferencia de calor de la celda de batería a otra celda de batería adyacente a la misma puede minimizarse por la pared 113(b) divisoria superior. Por supuesto, es obvio que la celda 130 de batería puede también fijarse y soportarse por la pared 113(b) divisoria superior.

[0061] Mientras tanto, burbujas de vidrio vacías que tienen, cada una, un tamaño predeterminado, pueden además incluirse en la pared 113(b) divisoria superior. Es decir, en el caso en el cual una resina termoestable como, por ejemplo, silicio, epoxi, o poliuretano, se mezcla con burbujas de vidrio para formar la pared 113(b) divisoria superior, es posible reducir el peso de la caja 110 de módulo, y la resina termoestable, que es relativamente costosa, se usa menos, por lo cual es posible reducir el coste de fabricación.

[0062] Además, un miembro 120 adhesivo, p. ej., un miembro 120 adhesivo hecho del mismo material que la pared 113(b) divisoria superior, es decir, una resina termoestable, puede proveerse además entre la superficie exterior de la celda 130 de batería y la pared 113 divisoria.

[0063] Aunque el miembro 120 adhesivo se muestra como interpuesto solo entre la pared 113 divisoria y la superficie lateral de la celda 130 de batería en la FIG. 3, es obvio que el miembro adhesivo puede también formarse entre la placa 111 inferior y la superficie inferior de la celda 130 de batería.

[0064] Aunque no está particularmente limitado, el espesor de la pared 113 divisoria o la suma del espesor de la pared 113 divisoria y el espesor del miembro 120 adhesivo puede ser de 2 mm o menos, preferiblemente de 1 mm o menos, con el fin de aumentar la densidad energética del módulo de batería.

[0065] La FIG 4 es un diagrama de flujo que ilustra un método de fabricación de módulo de batería según una realización preferida de la presente invención, y la FIG. 5 es una vista conceptual que ilustra el método de fabricación de módulo de batería según la realización preferida de la presente invención.

[0066] Con referencia a las FIGS. 4 y 5, el método de fabricación de módulo de batería según la realización preferida de la presente invención incluye una etapa (E1) de preparación de una caja de módulo que tiene múltiples porciones receptoras formadas en la misma, una etapa (E2) de inyección de un miembro adhesivo en las múltiples porciones receptoras, una etapa (E3) de recepción de una celda de batería en cada una de las porciones receptoras, y una etapa (E4) de calentamiento hasta una temperatura predeterminada para fijar la celda de batería.

[0067] En primer lugar, la etapa (E1) de preparación de la caja de módulo que tiene las múltiples porciones receptoras formadas en la misma es una etapa de preparación de una caja 110 de módulo que tiene la construcción de más arriba, es decir, una caja 110 de módulo que tiene un espacio definido por una placa 111 inferior y cuatro placas 112 laterales, en donde las porciones 114 receptoras se forman en el espacio por paredes 113 divisorias, cada una de las cuales incluye una pared 113(a) divisoria inferior y una pared 113(b) divisoria superior.

[0068] Aquí, es obvio que el diámetro interior de cada una de las porciones 114 receptoras debe ser ligeramente mayor que el diámetro exterior de una celda de batería cilíndrica recibida en las mismas, y las burbujas de vidrio se mezclan preferiblemente en la pared 113(b) divisoria superior.

[0069] Mientras tanto, es preferible que la caja 110 de módulo se fabrique como un cuerpo mediante moldeo por inyección. Como ejemplo, se pueden usar sobremoldeo, múltiple inyección, o moldeo por bloqueo de inyección. Sin embargo, el método de moldeo no está particularmente limitado siempre que sea posible integrar materiales diferentes. En el caso en el cual se adopta el método de moldeo de más arriba, existen las ventajas de que es posible formar una pared 113 divisoria que tiene un espesor pequeño y el espesor de la pared 113 divisoria es uniforme.

[0070] La etapa (E2) de inyección del miembro adhesivo en las múltiples porciones receptoras es una etapa de inyección de una cantidad predeterminada de un miembro 120 adhesivo hecho de un material termoestable como, por ejemplo, silicio, epoxi, o poliuretano, a través de una porción 200 de inyección.

[0071] El miembro 120 adhesivo llena un espacio entre una celda 130 de batería que se recibirá y la pared 113 divisoria con el fin de fijar, de manera segura, la celda 130 de batería y evitar la transferencia de calor a otra celda 130 de batería adyacente a la misma.

[0072] En la etapa (E3) de recepción de la celda de batería en cada una de las porciones receptoras, la celda 130 de batería se asienta en la porción 114 receptora en el estado en el cual la porción 114 receptora se llena con la cantidad predeterminada del miembro 120 adhesivo. En este punto, el miembro 120 adhesivo es empujado hacia arriba al espacio entre la pared 113 divisoria y la celda 130 de batería, por lo cual el miembro adhesivo tiene una forma que rodea la superficie circunferencial exterior de la celda 130 de batería.

[0073] La etapa (E4) de llevar a cabo el calentamiento hasta una temperatura predeterminada para fijar la celda de batería, que es la última etapa, es una etapa de calentamiento del miembro 120 adhesivo hasta una temperatura predeterminada a la cual una resina termoestable puede endurecerse durante un tiempo predeterminado para fijar la celda 130 de batería a la pared 113 divisoria.

[0074] De manera convencional, múltiples celdas de batería se reciben en una caja de módulo, una resina termoestable se inyecta en un espacio entre las celdas de batería, y la resina termoestable se endurece, por lo cual se fabrica un módulo de batería. Sin embargo, no es fácil inyectar la resina termoestable en un pequeño espacio entre las celdas de batería, por lo cual se incurre en defectos de producto y aumenta el tiempo de fabricación.

[0075] En la presente invención, por el contrario, se prepara una caja de módulo que tiene porciones receptoras de celdas de batería formadas en la misma, un miembro adhesivo se inyecta en las porciones receptoras, y las celdas de batería se reciben y endurecen, por lo cual es posible formar muy fácilmente una pared divisoria que divida las celdas de batería.

[0076] La presente invención puede proveer un paquete de baterías que ha recibido en el mismo un módulo de batería fabricado por el método de fabricación de módulo de batería que tiene al menos una de las características descritas más arriba.

[0077] Además, la presente invención puede proveer un dispositivo que tiene montado en el mismo el paquete de baterías. El dispositivo puede ser un dispositivo electrónico que incluye una batería de gran capacidad como, por ejemplo, un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, o un vehículo eléctrico híbrido enchufable.

[0078] Descripción de símbolos de referencia

[0079] 100: módulo de batería

[0080] 110: caja de módulo

[0081] 111: placa inferior 112: placa lateral

[0082] 113: pared divisoria

[0083] 113(a): pared divisoria inferior 113(b): pared divisoria superior

[0084] 114: porción receptora

[0085] 120: miembro adhesivo

[0086] 130: celda de batería

[0087] 200: porción de inyección

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de un módulo de batería capaz de evitar la ignición en cadena, el método comprendiendo:

preparar una caja (110) de módulo que tiene múltiples porciones (114) receptoras formadas en la misma, cada una de las múltiples porciones (114) receptoras teniendo un espacio de un tamaño predeterminado;

recibir una celda (130) de batería en cada una de las múltiples porciones (114) receptoras; y

llevar a cabo el calentamiento hasta una temperatura predeterminada para fijar la celda (130) de batería, en donde la caja (110) de módulo comprende una placa (111) inferior, múltiples placas (112) laterales y múltiples paredes (113) divisorias configuradas para formar las múltiples porciones (114) receptoras, y

en donde cada una de las paredes (113) divisorias comprende una pared (113(a)) divisoria inferior que se extiende desde la placa (111) inferior en una altura predeterminada y una pared (113(b)) divisoria superior que se extiende desde la pared (113(a)) divisoria inferior en una altura predeterminada,

en donde la pared (113(a)) divisoria inferior y la pared (113(b)) divisoria superior están hechas de diferentes materiales,

caracterizado por quecada una de la placa (111) inferior, las placas (112) laterales, y las paredes (113(a)) divisorias inferiores de la caja (110) de módulo está hecha de una resina termoplástica, y

en donde las paredes (113(b)) divisorias superiores están hechas de una resina termoestable.

2. El método según la reivindicación 1, en donde la resina termoplástica es un éter polifenileno modificado (mPPE) o un policarbonato (PC), y

en donde la resina termoestable es al menos uno de silicio, epoxi y poliuretano.

3. El método según la reivindicación 1, en donde la pared (113(b)) divisoria superior comprende además burbujas de vidrio.

4. Un paquete de baterías que ha recibido en el mismo un módulo de batería fabricado por el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

5. Un dispositivo que comprende el paquete de baterías según la reivindicación 4.