ES3050127T3

ES3050127T3 - Battery cell stack, method for manufacturing same, and alignment mark forming apparatus

Info

Publication number: ES3050127T3
Application number: ES23812146T
Authority: ES
Inventors: Tae Hwan Roh
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2023-05-24
Publication date: 2025-12-19
Anticipated expiration: 2043-05-24
Also published as: JP7686937B2; WO2023229372A1; EP4336631B1; US20240266626A1; EP4336631A1; EP4336631A4; JP2024524835A

Abstract

La presente invención se refiere a un conjunto de celdas de batería en el que se apilan varias celdas tipo bolsa. Cada celda tipo bolsa tiene una marca de alineación en la parte inferior de una pieza receptora para alojar un conjunto de electrodos. Las celdas tipo bolsa pueden apilarse de forma que las marcas de alineación de cada celda se superpongan completamente en la dirección de apilamiento. Por lo tanto, la marca de alineación sirve como estándar para medir la dimensión de la celda tipo bolsa, lo que permite fabricar un conjunto de celdas en el que las celdas tipo bolsa se alinean con precisión en la dirección de apilamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Pila de celdas de batería, método para su fabricación y aparato de formación de marcas de alineación

[0003] Sector de la técnica

[0004] Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud de Patente coreana n.° 10-2022-0063601 presentada el 24 de mayo de 2022 y de la Solicitud de Patente coreana n.° 10-2023-0066513 presentada el 23 de mayo de 2023. La presente invención se refiere a una pila de celdas de batería, un método para su fabricación y un aparato de formación de marcas de alineación en la pila de celdas de batería. Más concretamente, la presente invención se refiere a una pila de celdas de batería que incluye celdas de batería en forma de bolsa con marcas de alineación, mediante las cuales las celdas de batería en forma de bolsa se alinean entre sí de forma fácil y precisa, un método para su fabricación y un aparato de formación de marcas de alineación para formar las marcas de alineación en la pila de celdas de batería.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] Baterías secundarias de litio, que son recargables y tienen una alta densidad energética, han llamado la atención como una nueva fuente de energía con características respetuosas con el medio ambiente, no solo porque las baterías secundarias de litio pueden reducir drásticamente el uso de combustibles fósiles, sino también porque las baterías secundarias de litio no generan subproductos derivados del uso de energía.

[0007] Las baterías secundarias de litio pueden clasificarse en función de su forma. Específicamente, las baterías secundarias de litio pueden clasificarse en celdas de batería cilíndricas fabricadas mediante la inserción de un conjunto de electrodos en una lata metálica, una celda de batería prismática fabricada insertando un conjunto de electrodos en una lata metálica y una celda de batería en forma de bolsa fabricada insertando un conjunto de electrodos en una caja de batería hecha de una hoja laminada que incluye una capa de resina y una capa de metal.

[0008] Entre ellas, la celda de batería en forma de bolsa tiene las ventajas de ser fácil de deformar y poseer una alta densidad energética.

[0009] La FIG. 1 muestra una vista frontal y una vista en planta de una celda de batería en forma de bolsa general.

[0010] En referencia a la FIG. 1, la celda de batería en forma de bolsa incluye generalmente una porción receptora 110, que está situada en el centro y tiene un conjunto de electrodos alojado en su interior y una porción sellada 120, que está situada en una periferia de la porción receptora 110 y es una región sellada de la celda de batería en forma de bolsa, cuando se observa una superficie exterior rectangular de área grande de la celda de batería en forma de bolsa. Generalmente, con el fin de fabricar una caja de batería para una celda de batería en forma de bolsa, se puede colocar una hoja laminada sobre una matriz que tiene un rebaje para una porción receptora, y la hoja laminada se puede presionar con un punzón para producir una caja de batería con una porción receptora y una porción sellada.

[0011] Para la caja de batería fabricada como se ha descrito anteriormente, es necesario proporcionar un ángulo de inclinación R para retirar la caja de batería de la matriz después de formarla en una superficie lateral 111 de la porción receptora. De forma adicional, las esquinas de la porción receptora 110 son redondeadas para evitar que la hoja laminada se rompa durante la formación de la caja de batería. Como resultado, la superficie lateral 111 de la porción receptora está inclinada con respecto a la parte inferior de la porción receptora, y las esquinas de la porción receptora son curvas, por lo que resulta difícil establecer una referencia para medir el tamaño exacto de la celda de batería en forma de bolsa en una dirección en la que se observa una superficie exterior rectangular de área amplia de la celda de batería en forma de bolsa.

[0012] En la FIG. 1, W1 indica el valor máximo de un ancho total W de la celda de batería en forma de bolsa, W2 indica el valor máximo de la porción receptora 110 en el ancho total W de la celda de batería en forma de bolsa, y W3 indica el valor mínimo de la porción receptora 110 en el ancho total W de la celda de batería en forma de bolsa.

[0013] Puesto que la rigidez de la porción sellada 120 de la celda de batería en forma de bolsa no es alta, la porción sellada puede deformarse fácilmente, como doblarse, durante el proceso de fabricación de celdas de batería o durante la medición dimensional de las mismas. Por lo tanto, cuando se realiza la medición dimensional o el posicionamiento para la alineación basándose en la forma de la porción sellada 120, se producen con frecuencia grandes errores, por lo que no es fácil controlar con precisión la tolerancia.

[0014] De forma adicional, teniendo en cuenta que la superficie lateral 111 de la porción receptora es curva o inclinada, no es fácil establecer una referencia para cada uno de los valores W2 y W3.

[0015] Por lo tanto, cuando se apila una pluralidad celdas de batería en forma de bolsa basándose en el perímetro exterior de cada celda de batería en forma de bolsa, con el fin de fabricar un módulo de batería o un paquete de baterías en el que la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se recibe en un estado alineado, es difícil alinear con precisión las posiciones de la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa en la dirección de apilamiento. La FIG. 2 es una vista en perspectiva que muestra el concepto de un aparato de medición de dimensiones de baterías secundarias de acuerdo con el Documento de Patente 1.

[0016] En referencia a la FIG. 2, el aparato de medición de dimensiones de baterías secundarias incluye una unidad de irradiación ultravioleta 30 configurada para irradiar con luz ultravioleta una marca de referencia fluorescente 20 de una celda de batería en forma de bolsa 100, la marca de referencia fluorescente 20 está formada en el centro de la celda de batería en forma de bolsa y una unidad de medición láser 40, en donde la unidad de medición láser 40 incluye una porción de irradiación láser 41, una porción receptora de luz 42 y una porción de cálculo 43.

[0017] La porción receptora de luz 42 recibe el reflejo de la luz láser irradiada sobre la celda de batería en forma de bolsa 100 y recibe la fluorescencia de la marca de referencia fluorescente 20 que es fluorescente por la luz ultravioleta irradiada por la unidad de irradiación ultravioleta 30 y la porción de cálculo 43 analiza los datos de la porción receptora de luz 42 para calcular las dimensiones de la celda de batería en forma de bolsa 100 basándose en la marca de referencia fluorescente 20.

[0018] El Documento de Patente 1 sugiere una tecnología para calcular el ancho total, la longitud total y el espesor de una sola celda de batería en forma de bolsa, pero no sugiere tecnología para minimizar la tolerancia posicional cuando una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa es apilada y alineada.

[0019] Mientras tanto, cuando una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se dispone en estrecho contacto cara a cara y se presiona, todos los electrodos deben presionarse uniformemente para evitar la degradación del rendimiento y la seguridad de un módulo de batería. Sin embargo, si las celdas de batería en forma de bolsa se presionan en un estado en el que no están alineadas con precisión entre sí, los electrodos de las celdas de batería en forma de bolsa desalineadas pueden tener regiones sin presionar.

[0020] Si se logra el contacto completo entre los electrodos, como se ha descrito anteriormente, pueden ocurrir problemas, tales como el aumento de la resistencia y la precipitación de litio, lo que puede comprometer el rendimiento y la seguridad de las celdas de batería en forma de bolsa.

[0021] Por lo tanto, existe la necesidad de una tecnología que permita alinear de forma fácil y precisa las posiciones de las celdas de batería en forma de bolsa, de este modo se evita la degradación del rendimiento de las celdas de batería y se mejora la seguridad de las mismas.

[0022] Documento de técnica anterior

[0023] (Documento de Patente 1) Publicación de Solicitud de Patente coreana n.° 2019-0051831 (15.05.2019)

[0024] US 2021/013481 A1, párrafo 53, divulga una lengüeta de electrodo 113 que incluye porciones de referencia 30 que están colocadas en al menos dos ubicaciones. US 2014/272529 A1, párrafo 93, divulga un conjunto de marcas de referencia en un electrodo 602 para una celda de batería.

[0025] Explicación de la invención

[0026] Problema técnico

[0027] La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas anteriores y su objetivo es proporcionar una pila de celdas de batería con marcas de alineación, mediante las cuales una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se apila y se alinea entre sí de forma fácil y precisa, un método para su fabricación y un aparato de formación de marcas de alineación para formar las marcas de alineación en la pila de celdas de batería.

[0028] Solución técnica

[0029] Para lograr el objetivo anterior, la presente invención proporciona una pila de celdas de batería en la que una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se apila, cada una de las celdas de batería en forma de bolsa incluye una marca de alineación formada en la parte inferior de una porción receptora configurada para recibir un conjunto de electrodos, en donde la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se apila de tal manera que, las marcas de alineación formadas individualmente en las celdas de batería en forma de bolsa, se superponen completamente entre sí en una dirección de apilamiento.

[0030] La marca de alineación puede incluir una primera marca de alineación y una segunda marca de alineación y una línea de conexión imaginaria que conecta la primera marca de alineación y la segunda marca de alineación puede ser paralela a una dirección de longitud total de la celda de batería en forma de bolsa.

[0031] La marca de alineación puede ser al menos una seleccionada del grupo que consiste en una marca de tinta, un grabado láser y una etiqueta.

[0033] De forma adicional, la presente invención proporciona un método de fabricación de la pila de celdas de batería, el método incluye (a) colocar una hoja laminada sobre una matriz, (b) presionar la hoja laminada utilizando un punzón para formar una caja de batería, (c) formar una marca de alineación en la parte inferior de la caja de batería, (d) recibir un conjunto de electrodos en la caja de batería y sellar la caja de batería para fabricar una celda de batería en forma de bolsa, y (e) apilar la celda de batería en forma de bolsa de tal manera que la marca de alineación de la celda de batería en forma de bolsa se superponga en una dirección de apilamiento, en donde la etapa (c) se realiza como un proceso de estampado, impresión con tinta, irradiación con rayo láser o aplicación de una etiqueta en una posición constante en la parte inferior de la caja de batería.

[0035] La etapa de formar la marca de alineación puede realizarse en el estado en el que la hoja laminada se presiona utilizando el punzón.

[0037] La presente invención proporciona un aparato de formación de marcas de alineación para formar una marca de alineación en la pila de celdas de batería, el aparato incluye una matriz provista de un rebaje configurado para formar una porción receptora que recibe un conjunto de electrodos, un punzón situado encima de la matriz, el punzón está configurado para presionar una hoja laminada, y un miembro de marcado configurado para formar una marca de alineación en una superficie exterior de la parte inferior de la porción receptora en la hoja laminada.

[0039] La matriz puede estar provista de al menos dos aberturas formadas a través de la parte inferior del rebaje en una dirección perpendicular a este.

[0041] Cada una de las aberturas puede estar formada en una línea recta que pasa por una línea central de un ancho total de la matriz y paralela a una longitud total de la matriz.

[0043] El miembro de marcado puede insertarse a través de cada una de las aberturas para formar la marca de alineación.

[0044] El miembro de marcado puede ser un dispositivo de estampado, un dispositivo de impresión con tinta, un dispositivo de grabado láser o un dispositivo de aplicación de etiquetas adhesivas.

[0046] Las aberturas pueden incluir una primera abertura y una segunda abertura, la primera abertura puede estar formada en el centro de la parte inferior del rebaje de la matriz y la segunda abertura puede estar formada en una línea recta que pasa por la primera abertura y es paralela a la longitud total del rebaje.

[0048] De forma adicional, la presente invención puede proporcionar diversas combinaciones de las construcciones anteriores.

[0050] Efectos ventajosos

[0052] Como se desprende de la descripción anterior, una pila de celdas de batería de acuerdo con la presente invención, incluye celdas de batería en forma de bolsa, cada una de las cuales tiene una marca de alineación formada en su superficie exterior, por lo que es posible alinear con precisión y facilidad la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa en una dirección de apilamiento.

[0054] De forma adicional, un aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la presente invención forma una marca de alineación en una posición constante de una superficie exterior de una celda de batería en forma de bolsa, en donde la marca de alineación puede ser una referencia para medir las dimensiones de la celda de batería en forma de bolsa.

[0056] La alineación de las celdas de batería en forma de bolsa en la dirección de apilamiento puede realizarse con precisión basándose en la marca de alineación formada en cada una de las celdas de batería en forma de bolsa, lo que permite reducir la tolerancia en la alineación posicional en la dirección de apilamiento cuando se fabrica la pila de celdas de batería.

[0058] De forma adicional, cuando las celdas de batería en forma de bolsa se disponen en estrecho contacto entre sí, las superficies presionadas de las celdas de batería en forma de bolsa pueden igualarse, lo que permite evitar el aumento de la resistencia y aumentar la vida útil de las celdas de batería en forma de bolsa.

[0060] Breve descripción de los dibujos

[0062] La FIG. 1 muestra una vista frontal y una vista en planta de una celda de batería en forma de bolsa general. La FIG. 2 es una vista en perspectiva que muestra el concepto de un aparato de medición de dimensiones de baterías secundarias de acuerdo con el Documento de Patente 1.

[0063] La FIG. 3 muestra una vista en planta de una celda de batería en forma de bolsa con una marca de alineación. La FIG. 4 muestra una vista lateral de una pila de celdas de batería en la que se apilan celdas de batería en forma de bolsa con marcas de alineación.

[0064] La FIG. 5 es una vista que muestra un proceso de fabricación de una pila de celdas de batería utilizando un aparato de formación de marcas de alineación.

[0065] Realización preferente de la invención

[0066] Ahora, se describirán detalladamente las realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, de tal manera que las realizaciones preferidas de la presente invención puedan ser fácilmente implementadas por una persona con conocimientos técnicos ordinarios en la materia a la que pertenece la presente invención. Sin embargo, al describir en detalle el principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención, se omitirá una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en el presente documento cuando las mismas puedan confundir el objeto de la presente invención.

[0067] De forma adicional, se utilizarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a las partes que realizan funciones u operaciones similares. En el caso en que se diga que una pieza está conectada a otra pieza a lo largo de la especificación, no solo puede estar conectada directamente a la otra pieza, sino también, una pieza puede estar conectada indirectamente a la otra a través de una pieza adicional. De forma adicional, que un determinado elemento esté incluido no significa que se excluyan otros elementos, sino significa que dichos elementos pueden incluirse, además, a menos que se indique lo contrario.

[0068] De forma adicional, una descripción para incorporar elementos mediante limitación o adición puede aplicarse a todas las invenciones, a menos que esté particularmente restringida y no limite una invención específica.

[0069] También, en laDescripción de la invencióny las reivindicaciones de la presente solicitud, las formas singulares incluyen las formas plurales, salvo que se indique lo contrario.

[0070] También, en laDescripción de la invencióny las reivindicaciones de la presente solicitud, "o" incluye "y" a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, "incluyendo A o B" significa tres casos, en concreto, el caso que incluye A, el caso que incluye B, y el caso que incluye A y B.

[0071] En adelante, las realizaciones de la presente invención se describirán detalladamente con referencia a los dibujos. La FIG. 3 muestra una vista en planta de una celda de batería en forma de bolsa con una marca de alineación. En referencia a la FIG. 3, una celda de batería en forma de bolsa 100 que constituye una pila de celdas de batería de acuerdo con la presente invención incluye un conjunto de electrodos y un electrolito alojados en una caja de batería en forma de bolsa fabricada con una hoja laminada que incluye una capa de resina y una capa metálica, la caja de batería en forma de bolsa incluye una porción receptora 110 configurada para recibir el conjunto de electrodos y una porción sellada 120 para sellar mediante fusión térmica, y una marca de alineación 130 para alinear la celda de batería en forma de bolsa está formada en una superficie exterior de la porción inferior de la porción receptora 110.

[0072] En un ejemplo preferido, la hoja laminada puede estar configurada para tener una estructura laminada de una capa exterior de resina, una capa metálica que actúa como barrera contra el aire y la humedad, y una capa interna de resina termofusible.

[0073] Dado que la capa de resina exterior debe tener una excelente resistencia al entorno externo, es necesario que tenga una resistencia a la tracción y a la intemperie superior a un nivel predeterminado. A este respecto, una resina polimérica que constituye la capa de resina exterior puede incluir al menos una seleccionada del grupo que consiste en polietileno naftalato de (PEN), tereftalato de polietileno (PET) y nailon estirado.

[0074] La capa metálica puede estar hecha de aluminio (Al) o una aleación de aluminio para cumplir la función de mejorar la resistencia de la caja de batería, de forma adicional a la función de impedir la entrada de materias extrañas, como gas o humedad y la salida de una solución electrolítica.

[0075] La capa interna de resina puede estar hecha de una resina polimérica que sea termofusible, de baja higroscopicidad con respecto a la solución electrolítica y que no se hinche ni se erosione con la solución electrolítica, y puede estar hecha de, por ejemplo, una película de polipropileno fundido (CPP).

[0076] La marca de alineación es una referencia para el posicionamiento de una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa cuando estas celdas de batería en forma de bolsa se disponen de tal manera que las partes inferiores de las porciones receptoras de las celdas de batería en forma de bolsa están en estrecho contacto cara a cara entre sí para formar una pila de celdas de batería y puede tener forma de X, una forma de , una forma circular, una forma angular, o una combinación de las mismas.

[0077] La FIG. 3 muestra una marca de alineación en la que se superponen una forma de y una forma circular, en donde la intersección de los ejes horizontal y vertical de la forma de puede ser una referencia para el posicionamiento cuando se apilan las celdas de batería en forma de bolsa, o la totalidad de la marca de alineación puede ser una referencia para el posicionamiento, de tal manera que las celdas de batería en forma de bolsa se puedan apilar de modo que todas las marcas de alineación estén alineadas entre sí.

[0078] La marca de alineación no está particularmente limitada en cuanto a su tipo, siempre y cuando indique una ubicación específica en la superficie exterior de la caja de la batería en forma de bolsa y puede ser, por ejemplo, al menos una seleccionada del grupo que consiste en una marca de tinta, un grabado láser y una etiqueta.

[0079] La marca de alineación 130 incluye una primera marca de alineación 131 y una segunda marca de alineación 132. Se forma una primera línea de conexión imaginaria 112 que conecta la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132, paralela a la dirección de la longitud total (L) de la celda de batería en forma de bolsa 100, y la primera línea de conexión imaginaria 112 se convierte en una línea de referencia de la longitud total L. Una segunda línea de conexión imaginaria 113, que es perpendicular a la primera línea de conexión imaginaria 112, se convierte en una línea de referencia de un ancho total W de la celda de batería en forma de bolsa 100. La intersección de la primera línea de conexión imaginaria 112 y la segunda línea de conexión imaginaria 113 puede ser un punto central de la primera marca de alineación 131, y la primera marca de alineación 131 puede ser un origen de referencia para la alineación cuando se apilan las celdas de batería en forma de bolsa 100.

[0080] En general, para un aparato de formación de marcas de alineación, una matriz configurada para formar la porción receptora que recibe el conjunto de electrodos se fabrica con precisión. Cuando la marca de alineación, que se convierte en un origen de referencia para la alineación cuando se apilan las celdas de batería en forma de bolsa, se forma en una ubicación específica de la matriz, por lo tanto, la marca de alineación puede formarse en posiciones constantes en las celdas de batería en forma de bolsa.

[0081] Cuando la marca de alineación se añade a la caja de batería en forma de bolsa o a la celda de batería en forma de bolsa después de que se haya formado la caja de batería en forma de bolsa, se añade, por otro lado, un error en la posición relativa y la orientación de la matriz y la porción receptora que recibe el conjunto de electrodos, por lo que la tolerancia dimensional de la celda de batería en forma de bolsa se hace grande. Por lo tanto, con el fin de reducir la tolerancia dimensional de la celda de batería en forma de bolsa, es preferible formar la marca de alineación en la celda de batería en forma de bolsa en el estado en el que la caja de batería en forma de bolsa no se retira del aparato de formación de marcas de alineación.

[0082] En un ejemplo concreto, un método para indicar la longitud total y el ancho total de la celda de batería en forma de bolsa como L y W, respectivamente, e indicar la longitud total y el ancho total de la matriz en el aparato de formación de marcas de alineación como L' y W, respectivamente, puede describirse para formar la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132.

[0083] Se establece una primera posición de marcado para formar la primera marca de alineación 131 en una línea central del ancho total W de la matriz, y se establece una segunda posición de marcado para formar la segunda marca de alineación 132 en una línea recta imaginaria que pasa por la primera posición de marcado y es paralela a la longitud total L' de la matriz. Alternativamente, la primera posición de marcado y la segunda posición de marcado pueden<establecerse en una línea recta que pase por la línea central del ancho total>W<de la matriz y sea paralela a la longitud>total L' de la matriz.

[0084] Cuando se forman la primera marca de alineación y la segunda marca de alineación en la hoja laminada en la primera posición de marcado y la segunda posición de marcado mediante el marcado de alineación, la primera línea de conexión imaginaria 112 que conecta la primera marca de alineación y la segunda marca de alineación puede formarse sustancialmente paralela a la longitud total L' de la matriz cuando se considera un error de posición de un miembro de marcado del aparato de formación de marcas de alineación.

[0085] En términos de facilidad de gestión uniforme en las dimensiones de la celda de batería en forma de bolsa, la intersección de una línea central de la longitud total L' de la matriz del aparato de formación de marcas de alineación<y la línea central del ancho total>W<de la matriz puede establecerse como la primera posición de marcado, y la segunda>posición de marcado puede establecerse en una línea recta que pase por la primera posición de marcado paralela a la longitud total L' de la matriz. Es decir, la primera marca de alineación puede establecerse de manera que quede ubicada en el centro de la parte inferior de la porción receptora del conjunto de electrodos.

[0086] Mientras mayor es la distancia entre la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132, menor será el error de ángulo de rotación entre la longitud total L de la primera línea de conexión imaginaria 112 y la longitud total L' de la matriz con respecto al origen de referencia, que es la primera marca de alineación 131.

[0087] Cuando se forma la marca de alineación, como se ha descrito anteriormente, la tolerancia puede gestionarse sobre el ancho total W de la celda de batería en forma de bolsa o sobre la longitud total L de la celda de batería en forma de bolsa. De forma adicional, cuando el origen de referencia, que es la primera marca de alineación 131, está marcado en el centro de la porción receptora, la gestión de la tolerancia puede realizarse sobre una mitad de longitud o del ancho individual hasta un extremo en cualquier dirección a lo largo de la primera línea de conexión imaginaria 112 y la segunda línea de conexión imaginaria 113 que tienen la primera marca de alineación 131 como centro de las mismas, lo que permite realizar una gestión más precisa de la tolerancia.

[0089] Cuando la primera marca de alineación, que es el origen de referencia, se forma en el centro de la porción receptora, la mitad de la longitud o la mitad del ancho pueden definirse como la longitud desde el origen de referencia hasta un extremo de la celda de batería en forma de bolsa que se extiende a lo largo de la primera línea de conexión imaginaria 112 o la segunda línea de conexión imaginaria 113.

[0091] Alternativamente, aunque la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132 se formen en cualquier punto de la porción receptora 110, la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132 se forman en el mismo punto para todas las celdas de batería en forma de bolsa y, por lo tanto, cuando una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se apila de tal manera que las primeras marcas de alineación 131 estén alineadas entre sí y las segundas marcas de alineación 132 estén alineadas entre sí, es posible obtener una pila de celdas de batería con una tolerancia de alineación posicional mínima en la dirección de apilamiento.

[0093] En (a) de la FIG. 3, la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132 están formadas de tal manera que la distancia entre la primera marca de alineación y la segunda marca de alineación es igual o superior al 50 % de la longitud total L de la celda de batería en forma de bolsa 100. En (b) de la FIG. 3, la primera marca de alineación 131 está formada en una parte central de la porción receptora 110 de la celda de batería en forma de bolsa 100.

[0095] Cuando la primera marca de alineación 131 y la segunda marca de alineación 132 se forman para estar separadas entre sí, como se muestra en (a) de la FIG. 3, existe la ventaja de que es posible reducir un error de rotación de un eje de longitud total que conecta la primera marca de alineación y la segunda marca de alineación.

[0097] Cuando la primera marca de alineación 131 se forma en la parte central de la porción receptora 110 de la celda de batería en forma de bolsa 100, como se muestra en (b) de la FIG. 3, es posible fabricar una pila de celdas de batería en la que una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se alinea entre sí de forma fácil y precisa, simplemente apilando las celdas de batería en forma de bolsa de tal manera que las primeras marcas de alineación 131 y las segundas marcas de alineación 132 se sitúen en posiciones constantes.

[0099] La FIG. 4 muestra una vista lateral de una pila de celdas de batería en la que se apilan celdas de batería en forma de bolsa con marcas de alineación.

[0101] En referencia a la FIG. 4, la pila de celdas de batería 1000 está configurada de tal manera que se apila una pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa 100, las porciones receptoras 110 de la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa 100 están dispuestas para quedar orientadas hacia arriba, y en la parte inferior de la porción receptora 110 se forman una primera marca de alineación 131 y una segunda marca de alineación 132, donde se aloja un conjunto de electrodos, de cada una de las celdas de batería en forma de bolsa 100.

[0103] La pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa se apila de tal manera que las primeras marcas de alineación 131 y las segundas marcas de alineación 132 formadas en las celdas de batería en forma de bolsa individuales se alinean con precisión en una dirección de apilamiento S, lo que permite reducir la tolerancia posicional cuando la pila de celdas de batería 1000 se aloja en una caja de módulo o en una caja de batería.

[0105] Aunque en la FIG. 4 se muestra que la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa 100 están separadas entre sí, lo cual es por conveniencia de la descripción, las celdas de batería en forma de bolsa 100 pueden disponerse en estrecho contacto entre sí, de tal manera que las porciones receptoras 110 queden alineadas con precisión entre sí en la dirección de apilamiento.

[0107] En consecuencia, todas las áreas de las porciones receptoras 110 de todas las celdas de batería en forma de bolsa pueden presionarse con la misma fuerza y, por lo tanto, es posible evitar una disminución de la vida útil de las celdas de batería o un aumento de la resistencia de las celdas de batería debido a una presión desigual.

[0109] Un método de apilamiento para formar una pila de celdas de batería 1000 puede incluir (a) una etapa de verificación de una marca de alineación formada en una celda de batería en forma de bolsa 100, (b) una etapa de transferencia de la celda de batería en forma de bolsa a una unidad de apilamiento (no mostrada), y (c) una etapa de verificación de las posiciones de las celdas de batería en forma de bolsa apiladas en la unidad de apilamiento y apilamiento de la celda de batería en forma de bolsa sobre las celdas de batería en forma de bolsa para quedar alineada con ellas, en donde la etapa de verificación de la marca de alineación puede realizarse como un proceso de comprobación de la forma y la posición de la marca de alineación utilizando un sensor de visión 200.

[0111] La etapa (a) puede incluir: determinar si la marca de alineación está formada en una superficie exterior de la celda de batería en forma de bolsa, verificar la posición de la celda de batería en forma de bolsa en la que se forma la marca de alineación y verificar la forma y el color de la marca de alineación.

[0113] En la etapa (b), la celda de batería en forma de bolsa puede transferirse a la unidad de apilamiento utilizando un dispositivo de transferencia accionado por la rotación de un rodillo de transferencia o utilizando un robot equipado con una pinza.

[0115] La etapa (c) puede incluir la verificación de las posiciones de una primera marca de alineación 131 y una segunda marca de alineación 132 utilizando sensores de visión 200 situados encima de la celda de batería en forma de bolsa y el ajuste de la posición de la celda de batería en forma de bolsa, de tal manera que las posiciones de las primeras marcas de alineación 131 y las posiciones de las segundas marcas de alineación 132 coincidan entre sí en una dirección de apilamiento S.

[0117] Es decir, en la etapa (c), las celdas de batería en forma de bolsa no están dispuestas de tal manera que las posiciones de las periferias exteriores de las celdas de batería en forma de bolsa coincidan entre sí, sino que están dispuestas de tal manera que las posiciones de las primeras marcas de alineación 131 y las segundas marcas de alineación 132 coincidan entre sí.

[0119] La FIG. 5 es una vista que muestra un proceso de fabricación de una pila de celdas de batería utilizando un aparato de formación de marcas de alineación.

[0121] En referencia a la FIG. 5, un método de fabricación de pila de celdas de batería puede incluir (a) una etapa de colocación de una hoja laminada 10 sobre una matriz 310, (b) una etapa para prensar la hoja laminada 10 utilizando un punzón 320 para formar una caja de batería, (c) una etapa para formar una marca de alineación en la parte inferior de la caja de batería, (d) una etapa de recepción de un conjunto de electrodos en la caja de batería y sellado de la caja de batería para fabricar una celda de batería en forma de bolsa, y (e) una etapa para apilar la celda de batería en forma de bolsa de tal manera que la marca de alineación de la celda de batería en forma de bolsa se superponga en la dirección de apilamiento, en donde la etapa (c) puede realizarse como un proceso de estampado, impresión con tinta, irradiación con rayo láser o aplicación de una etiqueta en una posición constante en la parte inferior de la caja de batería.

[0123] La etapa de formar la marca de alineación puede realizarse en el estado en el que la hoja laminada 10 se presiona utilizando el punzón 320, lo que permite evitar el movimiento o la deformación de la hoja laminada 10 cuando un miembro de marcado 330 realiza el estampado, impresión con tinta, irradiación con rayo láser o aplicación de etiqueta en la hoja laminada 10.

[0125] La etapa (d) puede incluir separar la caja de batería de la matriz 310, recibir un conjunto de electrodos en la caja de batería y sellar la caja de batería, o bien puede incluir recibir el conjunto de electrodos en la caja de batería y sellar la caja de batería en el estado en el que la caja de batería con la marca de alineación formada en ella no se separa de la matriz para fabricar una celda de batería en forma de bolsa y separar la celda de batería en forma de bolsa de la matriz.

[0127] Un aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la presente invención puede incluir una matriz 310 provista de un rebaje 312 configurado para formar una porción receptora que recibe un conjunto de electrodos, un punzón 320 situado encima de la matriz 310, el punzón está configurado para presionar una hoja laminada 10, y un miembro de marcado 330 configurado para formar una marca de alineación en una superficie exterior de la parte inferior de la porción receptora en la hoja laminada 10.

[0129] La matriz 310 está provista de al menos dos aberturas 311 formadas a través de la parte inferior del rebaje 312 en una dirección perpendicular a este. Como resultado, el miembro de marcado 330 se inserta a través de cada una de las aberturas 311 para formar una marca de alineación en una superficie exterior de la hoja laminada 10. El miembro de marcado 330 puede ser un dispositivo de estampado, un dispositivo de impresión con tinta, un dispositivo de grabado láser o un dispositivo de aplicación de etiquetas adhesivas.

[0131] Cada abertura 311 puede formarse en una línea recta que pase por una línea central de un ancho total de la matriz 310 y paralela a una longitud total de la matriz 310.

[0133] Las aberturas 311 pueden incluir una primera abertura y una segunda abertura, en donde la primera abertura puede estar formada en el centro de la parte inferior del rebaje 312 de la matriz 310 y la segunda abertura puede estar formada en una línea recta que pasa por la primera abertura y es paralela a la longitud total del rebaje 312.

[0135] Cuando se fabrican celdas de batería en forma de bolsa utilizando el aparato de formación de marcas de alineación configurado como se ha descrito anteriormente, las marcas de alineación pueden formarse en posiciones constantes en las superficies exteriores de todas las celdas de batería en forma de bolsa, y cuando las celdas de batería en forma de bolsa se apilan basándose en las marcas de alineación, se puede minimizar la tolerancia posicional y se puede asegurar una referencia para medir las dimensiones de las celdas de batería en forma de bolsa.

[0136] Los expertos en la materia a la que se refiere la presente invención comprenderán que son posibles diversas aplicaciones y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.

[0138] Descripción de los símbolos de referencia

[0140] 10: Hoja laminada

[0141] 20: Marca de referencia fluorescente

[0142] 30: Unidad de irradiación ultravioleta

[0143] 40: Unidad de medición láser

[0144] 41: Porción de irradiación láser

[0145] 42: Porción receptora de luz

[0146] 43: Porción de cálculo

[0147] 100: Celda de batería en forma de bolsa

[0148] 110: Porción receptora

[0149] 111: Superficie lateral de la porción receptora

[0150] 112: Primera línea de conexión imaginaria

[0151] 113: Segunda línea de conexión imaginaria

[0152] 120: Porción sellada

[0153] 130: Marca de alineación

[0154] 131: Primera marca de alineación

[0155] 132: Segunda marca de alineación

[0156] 200: Sensor de visión

[0157] 310: Matriz

[0158] 311: Abertura

[0159] 312: Rebaje

[0160] 320: Punzón

[0161] 330: Miembro de marcado

[0162] 1000: Pila de celdas de batería

[0163] L: Longitud total de la celda de batería en forma de bolsa

[0164] L': Longitud total de la matriz

[0165] R: Ángulo de inclinación

[0166] S: Dirección de apilamiento

[0167] W: Ancho total de la celda de batería en forma de bolsa

[0168] W: Ancho total de la matriz

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Una pila de celdas de batería (1000) en la que se apilan varias celdas de batería en forma de bolsa (100), cada una de las celdas de batería en forma de bolsa (100) incluye una marca de alineación (130) formada en la parte inferior de una porción receptora (110) configurada para recibir un conjunto de electrodos,

en donde

la pluralidad de celdas de batería en forma de bolsa (100) se apila de tal manera que las marcas de alineación (130) formadas individualmente en las celdas de batería en forma de bolsa (100) se superponen completamente entre sí en una dirección de apilamiento (S).

2. La pila de celdas de batería (1000) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde

la marca de alineación (130) comprende una primera marca de alineación (131) y una segunda marca de alineación (132), y

una línea de conexión imaginaria (12) que conecta la primera marca de alineación (131) y la segunda marca de alineación (132) es paralela a una dirección de longitud total (L) de la celda de batería en forma de bolsa (100).

3. La pila de celdas de batería (1000) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la marca de alineación (130) es al menos una seleccionada de un grupo que consiste en una marca de tinta, un grabado láser y una etiqueta.

4. Método de fabricación de la pila de celdas de batería (1000) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, el método comprende:

(a) colocar una hoja laminada (10) sobre una matriz (310);

(b) presionar la hoja laminada (10) utilizando un punzón (320) para formar una caja de batería;

(c) formar una marca de alineación (130) en la parte inferior de la caja de batería;

(d) recibir un conjunto de electrodos en la caja de batería y sellar la caja de batería para fabricar una celda de batería en forma de bolsa (100); y

(e) apilar la celda de batería en forma de bolsa (100) de tal manera que la marca de alineación (130) de la celda de batería en forma de bolsa (100) se superponga en una dirección de apilamiento (S), en donde

la etapa (c) se realiza como un proceso de estampado, impresión con tinta, irradiación con rayo láser o aplicación de una etiqueta en una posición constante en la parte inferior de la caja de batería.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la etapa de formar la marca de alineación (130) se realiza en un estado en el que la hoja laminada (10) se presiona utilizando el punzón (320).

6. Un aparato de formación de marcas de alineación para formar una marca de alineación (130) en la pila de celdas de batería (1000) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, el aparato comprende:

una matriz (310) provista de un rebaje (312) configurado para formar una porción receptora (110) que recibe un conjunto de electrodos;

un punzón (320) situado encima de la matriz (310), el punzón (320) está configurado para presionar una hoja laminada (10); y

un miembro de marcado (330) configurado para formar una marca de alineación (130) en una superficie exterior de una parte inferior de la porción receptora (110) en la hoja laminada (10).

7. El aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la matriz (310) está provista de al menos dos aberturas (311) formadas a través de un fondo del rebaje (312) en una dirección perpendicular al mismo.

8. El aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la reivindicación 7, en donde cada una de las aberturas (311) está formada en una línea recta que pasa por una línea central de un ancho total (W ) de la matriz (310) y es paralela a una longitud total (L') de la matriz (310).

9. El aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el miembro de marcado (330) se inserta a través de cada una de las aberturas (311) para formar la marca de alineación (130).

10. El aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el miembro de marcado (330) es un dispositivo de estampado, un dispositivo de impresión con tinta, un dispositivo de grabado láser o un dispositivo de aplicación de etiquetas adhesivas.

11. El aparato de formación de marcas de alineación de acuerdo con la reivindicación 7, en donde

al menos dos aberturas (311) comprenden una primera abertura y una segunda abertura,

la primera abertura está formada en el centro de la parte inferior del rebaje (312) de la matriz (310), y la segunda abertura se forma en una línea recta que pasa por la primera abertura y es paralela a la longitud total

(L') del rebaje (312).