ES3046108T3

ES3046108T3 - Battery case, battery module, battery pack, and vehicle including the battery case, and method of manufacturing the battery case

Info

Publication number: ES3046108T3
Application number: ES22883905T
Authority: ES
Inventors: Kun-Joo Yang; Seog-Jin Yoon
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2025-12-01
Anticipated expiration: 2042-10-14
Also published as: EP4322300A1; HUE073172T2; EP4322300A4; US20240162554A1; KR20230057891A; CN117083757A; KR102867339B1; WO2023068682A1; JP7741296B2; JP2024529498A; EP4322300B1

Abstract

Se describen: una caja de batería; un módulo de batería, un paquete de baterías y un vehículo que los incluye; y un método de fabricación de la caja de batería. La caja de batería, según una realización de la presente invención, incluye: una caja inferior para alojar varias celdas de batería; y una caja superior acoplada a la caja inferior, donde al menos una de las cajas superior e inferior incluye una tuerca de inserción. Se forma un orificio para pasador en una posición adyacente a la tuerca de inserción de al menos una de las cajas superior e inferior, y el orificio para pasador está bloqueado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Carcasa de batería, módulo de batería, paquete de baterías y vehículo que incluye la carcasa de batería, y método de fabricación de la carcasa de batería

[0003] Sector de la técnica

[0004] La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0142194 presentada el 22 de octubre de 2021 en la República de Corea.

[0005] La presente divulgación se refiere a una carcasa de batería, un módulo de batería, un paquete de baterías y un vehículo que incluye la carcasa de batería, y un método de fabricación de la carcasa de batería, y más particularmente, a una carcasa de batería con un rendimiento impermeable mejorado, un módulo de batería, un paquete de baterías y un vehículo que incluye la carcasa de batería, y un método de fabricación de la carcasa de batería.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] A medida que ha aumentado el desarrollo y la demanda de dispositivos móviles, la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía ha crecido rápidamente. Las baterías de níquel-cadmio o las baterías de iones de hidrógeno se han utilizado como baterías secundarias convencionales, pero recientemente se han utilizado ampliamente las baterías secundarias de litio, que tienen poco efecto memoria en comparación con las baterías secundarias basadas en níquel, pueden cargarse y descargarse libremente, tienen una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética.

[0008] Una batería secundaria de litio utiliza principalmente un óxido a base de litio y un material de carbono como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. Una batería secundaria de litio incluye una célula de batería secundaria en la que se encuentran una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas con un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo, con un separador entre las mismas, y una carcasa en la que se aloja herméticamente la célula de batería secundaria con un electrolito, es decir, una carcasa de batería.

[0009] Una batería secundaria de litio incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador situado entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y un electrolito, y se divide en batería de iones de litio (LIB), batería de polímero de litio (PLIB), etc., según el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo que se utilicen. En general, un electrodo de una batería secundaria de litio se forma aplicando un material activo de electrodo positivo o de electrodo negativo a un colector de corriente, como una lámina de aluminio o cobre, una malla, una película o una lámina, y secándolo a continuación. Diversos tipos de baterías secundarias incluyen una carcasa para proteger una célula de batería, un módulo de batería en el que se alojan varias células de batería en la carcasa y un paquete de baterías en el que se incluyen varios módulos de batería.

[0010] En este caso, el grado de impermeabilidad se determina en función del grado de impermeabilidad de la carcasa, y cuando el grado de impermeabilidad es alto, es necesario evitar las fugas de agua a través de la carcasa. El documento KR20210087814A muestra el preámbulo de la reivindicación 1.

[0011] Objeto de la invención

[0012] Problema técnico

[0013] La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada, por lo que la presente divulgación tiene por objeto proporcionar una carcasa de batería que presente un rendimiento de impermeabilidad mejorado al evitar las fugas de agua de una carcasa, un módulo de batería, un paquete de baterías y un vehículo que incluye la carcasa de batería, así como un método de fabricación de la carcasa de batería.

[0014] Solución técnica

[0015] Según un aspecto de la presente divulgación, se proporciona una carcasa de batería que incluye una carcasa inferior en la que se alojan varias células de batería, y una carcasa superior acoplada a la carcasa inferior, en la que se proporciona una tuerca de inserción en al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior, se forma un orificio de pasador en una posición adyacente a la tuerca de inserción de la al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior, y se bloquea el orificio de pasador.

[0016] El orificio de pasador se forma mediante un pasador para soportar la tuerca de inserción en la fabricación de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior.

[0017] Al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior puede fabricarse mediante un molde, el pasador puede formarse en el propio molde, y al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior puede formarse mediante moldeo por inyección de plástico y la tuerca de inserción formarse por un material metálico.

[0018] Puede formarse una protuberancia en una superficie interior de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior y el orificio de pasador puede formarse en la protuberancia, en la que un elemento de calentamiento calienta la protuberancia para sellar el orificio de pasador.

[0019] Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporcionan un módulo de batería que incluye la carcasa de la batería, un paquete de baterías que incluye la carcasa de batería y un vehículo que incluye la carcasa de batería. Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método de fabricación de una carcasa de batería, incluyendo el método la localización de una tuerca de inserción formada por un material metálico en un material de plástico, la fabricación de al menos una de una carcasa inferior en la que se alojan una pluralidad de células de batería y una carcasa superior acoplada a la carcasa inferior, mediante el uso de moldeo por inyección utilizando un molde, la formación de un orificio de pasador en una posición adyacente a la tuerca de inserción y el bloqueo del orificio de pasador.

[0020] El orificio de pasador se forma mediante un pasador formado en el propio molde para soportar la tuerca de inserción. El método puede incluir además la formación de una protuberancia en una superficie interior de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior, y la formación del orificio de pasador en la protuberancia.

[0021] El método puede incluir además calentar, mediante un elemento de calentamiento, la protuberancia para sellar el orificio de pasador.

[0022] Efectos ventajosos

[0023] Según las realizaciones de la presente divulgación, se bloquea un orificio de pasador formado en una carcasa para evitar fugas de agua de la misma y, por tanto, se mejora el rendimiento de impermeabilidad.

[0024] Breve descripción de los dibujos

[0025] La FIG. 1 es una vista en perspectiva general que ilustra esquemáticamente una carcasa de batería según una realización de la presente divulgación.

[0026] La FIG. 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A' de la FIG. 1.

[0027] La FIG. 3 es una vista ampliada que ilustra una parte B de la FIG. 2, que ilustra concretamente un estado en el que se ha retirado un pasador de la FIG. 2.

[0028] Las FIGS. 4 y 5 son vistas que ilustran un proceso de bloqueo de un orificio de pasador de una carcasa de batería según una realización de la presente divulgación.

[0029] Realización preferente de la invención

[0030] A continuación, se describirán en detalle las realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y de diccionario, sino interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación, en base al principio de que el inventor puede definir los términos de manera adecuada para la mejor explicación. Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferible con fines ilustrativos, sin intención de limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras modificaciones y equivalentes sin alejarse del alcance de la divulgación.

[0031] El tamaño de cada elemento o de una parte específica del elemento que se muestra en los dibujos puede estar exagerado, omitido o dibujado esquemáticamente con el fin de facilitar y aclarar la explicación. Por consiguiente, es posible que el tamaño de cada elemento no refleje sustancialmente su tamaño real. Al describir la presente divulgación, se omiten las descripciones detalladas de funciones o configuraciones conocidas relacionadas que puedan difuminar los aspectos clave de la presente divulgación.

[0032] Además, en la presente memoria descriptiva, se entenderá que cuando los elementos están “acoplados” o “conectados” entre sí, los elementos pueden estar acoplados o conectados directamente entre sí, o pueden estar acoplados o conectados indirectamente entre sí con un elemento intermedio entre los mismos.

[0033] La FIG. 1 es una vista en perspectiva general que ilustra esquemáticamente una carcasa de batería según una realización de la presente divulgación. La FIG. 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea AA' de la FIG. 1. La FIG. 3 es una vista ampliada que ilustra una parte B de la FIG. 2, que ilustra específicamente un estado en el que se retira un pasador de la FIG. 2. Las FIGS. 4 y 5 son vistas que ilustran un proceso de bloqueo de un orificio de pasador de una carcasa de batería según una realización de la presente divulgación.

[0034] Haciendo referencia a las FIGS. 1 a 5, una carcasa de batería según una realización de la presente divulgación incluye una carcasa 100 inferior y una carcasa 200 superior.

[0035] Haciendo referencia a la FIG. 1, se alojan varias células 300 de batería en la carcasa 100 inferior. La carcasa 200 superior está acoplada a la carcasa 100 inferior.

[0036] La célula 300 de batería puede ser una célula cilíndrica, prismática o de tipo bolsa. Sin embargo, para facilitar la explicación, a continuación se describirá suponiendo que la célula 300 de batería es una célula cilíndrica.

[0037] La célula 300 de batería que es una célula cilíndrica incluye un conjunto de electrodos, por ejemplo, un conjunto de electrodos de tipo enrollado, un alojamiento cilíndrico en el que se aloja un electrolito junto con el conjunto de electrodos, un terminal de electrodo positivo formado, por ejemplo, en una parte superior del alojamiento, y un terminal de electrodo negativo formado, por ejemplo, en una parte inferior del alojamiento.

[0038] El conjunto de electrodos puede tener una estructura en la que un electrodo positivo y un electrodo negativo se apilan con un separador entre los mismos y se enrollan de forma enrollada, y un conductor de electrodo positivo (no mostrado) se conecta al electrodo positivo para conectarse al terminal de electrodo positivo en la parte superior del alojamiento y un conductor de electrodo negativo (no mostrado) se conecta al electrodo negativo para conectarse al terminal de electrodo negativo en la parte inferior del alojamiento. Puede insertarse un pasador central cilíndrico (no mostrado) en una parte central del conjunto de electrodos. El pasador central (no mostrado) puede fijar y sostener el conjunto de electrodos, y puede funcionar como un paso a través del cual se descarga el gas generado por una reacción interna durante el funcionamiento y la carga/descarga.

[0039] La carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior pueden rodear completamente las células 300 de batería para proteger las células 300 de batería de vibraciones o impactos externos.

[0040] La carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior pueden tener diversas formas, por ejemplo, una forma hexaédrica. Sin embargo, la forma de la carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior no se limita a ello.

[0041] La carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior pueden fabricarse mediante moldeo por inyección de plástico. La carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior pueden fabricarse como un tipo integrado o como un tipo independiente.

[0042] Puede formarse una parte pasante (no mostrada) a través de la cual un elemento conector o un elemento terminal pueda quedar expuesto al exterior en la carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior. Es decir, el elemento conector o el elemento terminal pueden conectarse eléctricamente a un determinado componente o elemento externo, y la parte pasante puede formarse en la carcasa 200 superior o en la carcasa 100 inferior de modo que la conexión eléctrica no se vea perturbada por la carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior.

[0043] Puede proporcionarse una tuerca 400 de inserción en al menos una de la carcasa 200 superior y la carcasa 100 inferior. Para facilitar la explicación, a continuación se describirá suponiendo que la tuerca 400 de inserción se proporciona en la carcasa 200 superior. Sin embargo, el alcance de la presente divulgación no está limitado por la descripción.

[0044] La tuerca 400 de inserción puede proporcionarse en la carcasa 200 superior utilizando cualquiera de varios métodos. Por ejemplo, la carcasa 200 superior puede estar formada por moldeo por inyección de plástico y la tuerca 400 de inserción formarse por un material metálico. Por ejemplo, la carcasa 200 superior puede fabricarse mediante moldeo por inyección utilizando un molde.

[0045] En este caso, la tuerca 400 de inserción puede desplazarse de una posición preestablecida debido a la presión de inyección durante el moldeo por inyección, lo que da lugar a un defecto. Para evitar este problema, puede proporcionarse un pasador 500 formado en el propio molde para soportar la tuerca 400 de inserción.

[0046] Es decir, haciendo referencia a la FIG. 2, el pasador 500 formado en el propio molde para evitar un defecto durante el moldeo por inyección soporta la tuerca de inserción 400. El número de pasadores 500 puede variar. En la FIG. 2, no se muestra el molde, sino solo el pasador 500.

[0047] Haciendo referencia a la FIG. 3, cuando se completa el moldeo por inyección, se retira el molde, también se retira el pasador 500 formado en el propio molde y, por tanto, se forma un orificio 210 de pasador en una posición adyacente a la tuerca 400 de inserción de la carcasa 200 superior, por ejemplo, una posición del pasador 500 que soporta la tuerca 400 de inserción en la carcasa 200 superior.

[0048] Es decir, el orificio 210 de pasador se forma mediante el pasador 500 formado en el propio molde para soportar la tuerca 400 de inserción durante la fabricación de la carcasa 200 superior mediante moldeo por inyección.

[0049] Cuando no se requiere impermeabilidad para una carcasa, no supone ningún problema que el orificio 210 de pasador se forme en la carcasa 200 superior una vez completado el moldeo por inyección. Sin embargo, cuando se fabrica una carcasa con grado de impermeabilidad, dado que puede producirse una fuga de agua a través del orificio 210 de pasador, el orificio 210 de pasador debe bloquearse.

[0050] Es decir, la carcasa de batería según una realización de la presente divulgación puede utilizarse sin bloquear el orificio 210 de pasador cuando no es necesaria la impermeabilidad, pero debe utilizarse después de bloquear el orificio 210 de pasador cuando es necesaria la impermeabilidad.

[0051] Haciendo referencia a la FIG. 3, puede formarse una protuberancia 220 en una superficie interior de la carcasa 200 superior, y el orificio 210 de pasador puede formarse en la protuberancia 220. Haciendo referencia a la FIG. 4, un elemento 600 de calentamiento sella el orificio 210 de pasador calentando la protuberancia 220 para formar una parte 230 de sellado. El elemento 600 de calentamiento puede ser, pero no se limita a, una varilla de soldadura térmica.

[0052] Es decir, cuando el elemento 600 de calentamiento calienta y presiona la protuberancia 220, la protuberancia 220 se funde y se forma la parte 230 de sellado para sellar el orificio 210 de pasador, como se muestra en la FIG. 5. Por consiguiente, se evita la fuga de agua a través del orificio 210 de pasador, lo que mejora el rendimiento de impermeabilidad.

[0053] Un módulo de batería (no mostrado) según una realización de la presente divulgación puede incluir la carcasa de batería que incluye la carcasa 100 inferior y la carcasa 200 superior según una realización de la presente divulgación como se ha descrito anteriormente. Como se ha descrito anteriormente, pueden alojarse una pluralidad de células 300 de batería en la carcasa de batería que incluye la carcasa 100 inferior y la carcasa 200 superior para formar el módulo de batería.

[0054] Un paquete de baterías (no mostrado) según una realización de la presente divulgación puede incluir la carcasa de la batería que incluye la carcasa 100 inferior y la carcasa 200 superior según una realización de la presente divulgación. Además, el paquete de baterías según una realización de la presente divulgación puede incluir uno o más módulos de batería. El paquete de baterías puede incluir además un alojamiento para alojar el módulo de batería y varios dispositivos para controlar la carga/descarga del módulo de batería, por ejemplo, un sistema de gestión de baterías (BMS), un sensor de corriente y un fusible.

[0055] Un vehículo (no mostrado) según una realización de la presente divulgación puede incluir la carcasa de batería que incluye la carcasa 100 inferior y la carcasa 200 superior según una realización de la presente divulgación. Además, el vehículo según una realización de la presente divulgación puede incluir el módulo de batería o el paquete de baterías, y el paquete de baterías puede incluir el módulo de batería. El vehículo incluye un determinado vehículo proporcionado para utilizar electricidad, como un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido.

[0056] Se describirá el funcionamiento y el efecto de un método de fabricación de una carcasa de batería según una realización de la presente divulgación con referencia a los dibujos.

[0057] La descripción de las mismas partes que anteriormente puede aplicarse a un método de fabricación de una carcasa de batería, y la descripción de las mismas partes que en el método de fabricación de una carcasa de batería puede aplicarse a la carcasa de batería, el módulo de batería, el paquete de baterías y el vehículo.

[0058] En primer lugar, la tuerca 400 de inserción formada por un material metálico se coloca sobre un material de plástico. La tuerca 400 de inserción puede estar formada por cualquiera de varios tipos de metales, y se forma una rosca 410 en una superficie interior de la tuerca 400 de inserción.

[0059] A continuación, se prepara un molde y se fabrica la carcasa 200 superior mediante moldeo por inyección de diferentes materiales de plástico y metal. Como se ha descrito anteriormente, se describirá principalmente la carcasa 200 superior, incluso en el método de fabricación de una carcasa de batería.

[0060] A continuación, cuando se retira el molde, se forma el orificio 210 de pasador en una posición adyacente a la tuerca 400 de inserción. El orificio 210 de pasador se forma mediante el pasador 500 formado en el propio molde, y el pasador 500 se proporciona para soportar la tuerca 400 de inserción durante el moldeo por inyección.

[0061] La protuberancia 220 se forma en una superficie interior de la carcasa 200 superior, y el orificio 210 de pasador se forma en la protuberancia 220.

[0062] A continuación, el orificio 210 de pasador se bloquea mediante cualquiera de varios métodos. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 4, el elemento 600 de calentamiento calienta la protuberancia 220 para sellar el orificio 210 de pasador, como se muestra en la FIG. 5.

[0063] El orificio de pasador formado en la carcasa se bloquea de esta manera para evitar fugas de agua de la carcasa, mejorando así el rendimiento de impermeabilidad.

[0064] Aunque se han ilustrado y descrito anteriormente las realizaciones de la presente divulgación, la presente divulgación no se limita a las realizaciones específicas descritas anteriormente. Un experto en la materia puede realizar diversas realizaciones modificadas sin alejarse del alcance de la presente divulgación tal y como se reivindica en las reivindicaciones.

[0065] Aplicabilidad industrial

[0066] La presente divulgación se refiere a una carcasa de batería, un módulo de batería, un paquete de baterías y un vehículo que incluye la carcasa de batería, y un método de fabricación de la carcasa de batería, y es particularmente aplicable a industrias relacionadas con baterías secundarias.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Una carcasa de batería que comprende:

una carcasa (100) inferior en la que se alojan una pluralidad de células (300) de batería; y

una carcasa (200) superior acoplada a la carcasa inferior,caracterizada porquese proporciona una tuerca (400) de inserción en al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior,

se forma un orificio (210) de pasador en una posición adyacente a la tuerca de inserción de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior,

el orificio de pasador está bloqueado, y

el orificio de pasador está formado por un pasador (500) para soportar la tuerca de inserción en la fabricación de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior.

2. La carcasa de batería según la reivindicación 1, en la que al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior se fabrica mediante un molde,

el pasador se forma en el propio molde, y

al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior se forma mediante moldeo por inyección de plástico y la tuerca de inserción se forma con un material metálico.

3. La carcasa de batería según la reivindicación 1, en la que se forma una protuberancia (220) en una superficie interior de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior y el orificio de pasador se forma en la protuberancia,

en la que un elemento (600) de calentamiento calienta la protuberancia para sellar el orificio de pasador.

4. Un módulo de batería que comprende la carcasa de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

5. Un paquete de baterías que comprende la carcasa de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

6. Un vehículo que comprende la carcasa de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

7. Un método de fabricación de una carcasa de batería, comprendiendo el método:

colocar una tuerca de inserción formada por un material metálico sobre un material de plástico;

fabricar al menos una de una carcasa inferior en la que se alojan una pluralidad de células de batería y una carcasa superior acoplada a la carcasa inferior, mediante moldeo por inyección utilizando un molde;

formar un orificio de pasador en una posición adyacente a la tuerca de inserción; y

bloquear el orificio de pasador,

en el que el orificio de pasador está formado por un pasador formado en el propio molde para soportar la tuerca de inserción.

8. El método de fabricación de una carcasa de batería según la reivindicación 7, que comprende además formar una protuberancia en una superficie interior de al menos una de la carcasa superior y la carcasa inferior, y formar el orificio de pasador en la protuberancia.

9. El método de fabricación de una carcasa de batería según la reivindicación 8, que comprende además calentar, mediante un elemento de calentamiento, la protuberancia para sellar el orificio de pasador.