ES3051457T3 - Pouch-shaped secondary battery sealing apparatus and pouch-shaped secondary battery manufacturing method - Google Patents

Pouch-shaped secondary battery sealing apparatus and pouch-shaped secondary battery manufacturing method

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ES3051457T3
ES3051457T3 ES21824962T ES21824962T ES3051457T3 ES 3051457 T3 ES3051457 T3 ES 3051457T3 ES 21824962 T ES21824962 T ES 21824962T ES 21824962 T ES21824962 T ES 21824962T ES 3051457 T3 ES3051457 T3 ES 3051457T3
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ES
Spain
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infrared light
light radiation
bag
secondary battery
sealing apparatus
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ES21824962T
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English (en)
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Ju Hwan Baek
Seung Bae Lee
Jung Su Oh
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de sellado para una batería secundaria de tipo bolsa y a un método para fabricar una batería secundaria de tipo bolsa con el cual, al formar una parte de sellado en el caso de una batería secundaria de tipo bolsa mediante la irradiación de la parte de sellado con láseres infrarrojos superpuestos, se mejora la fuerza de sellado, no hay arrugas y se reduce el tiempo de sellado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente invención se refiere a un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y a un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa, y, más en particular, a un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y a un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa capaces de sellar una porción sellada de una caja de batería secundaria en forma de bolsa que incluye una capa de aluminio sin arrugas, por lo cual es posible mejorar la calidad del sellado.
[0005] Antecedentes de la invención
[0006] Con la diversificación reciente de dispositivos que usan baterías, ha aumentado la demanda de baterías de alta capacidad y alta densidad. Entre ellas, una batería secundaria de litio, que tiene densidad energética y tensión de descarga altas, se ha comercializado y usado en varias formas.
[0007] Según la forma externa de la misma, la batería secundaria de litio se clasifica como una batería secundaria cilíndrica, una batería secundaria prismática, o una batería secundaria en forma de bolsa. Entre ellas, la batería secundaria en forma de bolsa tiene las ventajas de que el espesor de una hoja laminada de aluminio de la batería secundaria en forma de bolsa puede ajustarse con el fin de obtener una batería secundaria de alta capacidad y alta densidad y que la batería secundaria en forma de bolsa puede tener varias formas y, por lo tanto, se han llevado a cabo investigaciones multifacéticas sobre la batería secundaria en forma de bolsa.
[0008] La batería secundaria en forma de bolsa se forma, en general, dando forma a una hoja laminada de aluminio para formar una porción receptora, recibiendo un conjunto de electrodos en la porción receptora, y sellando la periferia de la porción receptora. Con el fin de formar una porción sellada sellando la periferia de la porción receptora, un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional lleva a cabo el prensado y el calentamiento usando un único miembro.
[0009] La FIG. 1 es una vista esquemática de un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional. Como puede verse en la FIG. 1, en el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional, porciones 10 selladas de una caja de batería secundaria en forma de bolsa, cada una de las cuales está hecha de una hoja laminada que incluye una capa 11 de resina exterior, una capa 12 metálica, y una capa 13 sellante interior, se disponen de modo tal que las capas 13 sellantes interiores se miran entre sí, y las porciones selladas se disponen entre porciones 20 de prensado configuradas para llevar a cabo simultáneamente el calentamiento y prensado de manera tal que las porciones selladas se sellan por las porciones de prensado.
[0010] En el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional, sin embargo, puede ser necesario mucho tiempo hasta que el calor se transmita de la capa 11 de resina exterior a la capa 13 sellante interior, y la capa 11 de resina exterior puede dañarse.
[0011] Con el fin de resolver este problema, el Documento de Patente 1 describe un método de sellado de una batería secundaria en forma de bolsa que utiliza un láser.
[0012] La FIG. 2 es una vista esquemática de un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1.
[0013] En el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1, porciones 10 selladas de una caja de batería secundaria en forma de bolsa, cada una de las cuales incluye una capa 11 de resina exterior, una capa 12 metálica, y una capa 13 sellante interior, se disponen de modo tal que las capas 13 sellantes interiores se miran entre sí, y las porciones selladas se disponen entre porciones 20 de prensado, en la misma manera que en el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional.
[0014] En el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1, la porción 20 de prensado está hecha de un material que transmite luz infrarroja, y una porción 30 de radiación de luz infrarroja se provee por encima de la porción de prensado, a diferencia del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional. Además, la porción 30 de radiación de luz infrarroja rápidamente calienta solo la capa 12 metálica de la porción 10 sellada, por lo cual se supera el defecto del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional. Además, la capa 13 sellante interior se funde por la capa 12 metálica calentada, por lo cual aumenta la fuerza de sellado mientras se reduce el daño a la capa 11 de resina exterior debido al calor, que se provoca en la técnica convencional.
[0015] Sin embargo, el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1 tiene el defecto de que la salida de un láser debe ser alta con el fin de calentar la capa 12 metálica dispuesta entre la capa 11 de resina exterior y la capa 13 sellante interior. Además, existe el problema de que el calentamiento no se lleva a cabo de manera uniforme, por lo cual no se logra un sellado uniforme y se forman arrugas en la hoja laminada. La FIG 3 es una fotografía de una hoja laminada sellada por el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional, y la FIG. 4 es una fotografía de una hoja laminada sellada por el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1.
[0016] En la FIG. 3, la hoja laminada se ha sellado usando el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional mientras un valor de paso de línea se ha establecido en 0,25, 0,5, 0,75, y 1 en condiciones de salida de láser de 150 W, una velocidad de 100 m/s, y un ancho de 35 mm. Como puede verse a partir de la FIG. 3, la superficie de la hoja laminada sellada usando el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional, es decir, una capa de nailon, se ha dañado o arrugado independientemente del paso de línea, por lo cual no se ha logrado un sellado uniforme.
[0017] Además, como puede verse a partir de la FIG. 4, la hoja laminada se ha sellado usando el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1 mientras que se cambiaron la salida de láser, velocidad y oscilación. Puede verse a partir de la FIG. 4 que, en el caso en el cual el sellado se ha llevado a cabo a una salida del 25 %, a una velocidad de 10 mm/s, y con una oscilación de 250 Hz, la adhesión ha sido uniforme pero la capa de nailon se dañó y que, en el caso en el cual el sellado se ha llevado a cabo a una salida del 25 %, a una velocidad de 15 mm/s, y con una oscilación de 250 Hz, se generó una porción no adherida, la capa de nailon se dañó, y la hoja laminada se dañó cuando la oscilación era excesivamente fuerte. Por otro lado, puede verse que, en el caso en el cual la oscilación fue de 150 Hz, 100 Hz, o 200 Hz, la hoja laminada no se adhirió o parte de la misma no se adhirió.
[0018] El Documento de Patente 2 se refiere a sistemas y métodos para unir materiales poliméricos juntos usando radiación electromagnética.
[0019] Por lo tanto, existe la necesidad de un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y de un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa capaces de formar, de manera uniforme, segura y rápida, una porción sellada de una caja de batería secundaria en forma de bolsa.
[0020] Documentos de la técnica anterior
[0021] Documento de Patente 1 Publicación de Solicitud de Patente Coreana n.° 2012-0056316 (2012.06.04) Documento de Patente 2 Solicitud de Patente de Estos Unidos US2012183748.
[0022] Explicación de la invención
[0023] Problema técnico
[0024] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proveer un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa capaces de sellar una batería secundaria en forma de bolsa mediante el uso de al menos dos porciones de radiación de luz infrarroja, por lo cual es posible formar una porción sellada que tiene una fuerza de sellado uniforme, y capaces de reducir el tiempo de exposición a la luz infrarroja mientras se lleva a cabo el sellado usando una pequeña salida de luz infrarroja.
[0025] Es otro objeto de la presente invención reducir el tiempo de sellado, reducir la tasa de defectos, y mejorar la productividad.
[0026] Solución técnica
[0027] Un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención para lograr los objetos de más arriba incluye una porción de prensado configurada para disponerse por encima y/o por debajo de una porción sellada de una caja de batería secundaria en forma de bolsa que comprende una capa de aluminio, la porción de prensado estando hecha de un material capaz de transmitir luz infrarroja a través del mismo, una primera porción de radiación de luz infrarroja configurada para radiar la luz infrarroja a la porción de prensado, una segunda porción de radiación de luz infrarroja configurada para radiar la luz infrarroja para superponerse a un rango de radiación de la primera porción de radiación de luz infrarroja, y la primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja estando ubicadas una al lado de la otra por encima o por debajo de la porción de prensado.
[0028] Al menos una de la primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja puede configurarse para radiar una longitud de onda LD (808 nm a 980 nm).
[0029] La porción de prensado puede estar hecha de una lente de cuarzo.
[0030] Al menos una de la primera porción de radiación de luz infrarroja o la segunda porción de radiación de luz infrarroja puede incluir una fuente luminosa configurada para radiar un láser y una lente de ajuste ubicada debajo de la fuente luminosa.
[0031] La lente de ajuste puede ser una lente cilíndrica.
[0032] La superficie de la lente de ajuste que mira a la fuente luminosa puede ser convexa.
[0033] Al menos una de la primera porción de radiación de luz infrarroja o la segunda porción de radiación de luz infrarroja puede configurarse para tener una densidad de salida de 80 W/cm2 o más.
[0034] La primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja pueden configurase, cada una, para calentar aluminio o una aleación de aluminio de la caja de batería secundaria en forma de bolsa.
[0035] La primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja pueden ubicarse por encima y por debajo de la porción sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa.
[0036] La presente invención provee un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa que incluye E1) recibir un conjunto de electrodos en una caja de batería secundaria en forma de bolsa hecha de una hoja laminada que incluye una capa de resina exterior, una capa metálica, y una capa sellante interior, la caja de batería secundaria en forma de bolsa incluyendo una porción receptora de conjunto de electrodos y una porción sellada que rodea la porción receptora de conjunto de electrodos, E2) disponer el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa del tipo descrito más arriba por encima y por debajo de la porción sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa, y E3) prensar la porción sellada con la porción de prensado del aparato de sellado mientras se calienta la porción sellada usando la primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja para sellar la porción sellada, en donde los rangos de radiación de la primera porción de radiación de luz infrarroja y de la segunda porción de radiación de luz infrarroja se superponen entre sí.
[0037] La capa metálica puede estar hecha de aluminio o de una aleación de aluminio.
[0038] La primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja pueden inducir el calentamiento de la capa metálica de modo tal que la capa sellante interior se funda por el calor conducido desde la misma.
[0039] En este punto, la capa metálica puede calentarse hasta 180 °C a 300 °C.
[0040] En la presente invención, una o más construcciones que no entren en conflicto entre sí pueden seleccionarse y combinarse de entre las construcciones anteriores.
[0041] Breve descripción de los dibujos
[0042] La FIG. 1 es una vista esquemática de un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional. La FIG. 2 es una vista esquemática de un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1.
[0043] La FIG. 3 es una fotografía de una hoja laminada sellada por el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa convencional.
[0044] La FIG. 4 es una fotografía de una hoja laminada sellada por el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según el Documento de Patente 1.
[0045] La FIG. 5 es una vista esquemática que muestra una primera realización de un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención.
[0046] La FIG. 6 es una vista esquemática que muestra una segunda realización del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención.
[0047] La FIG. 7 es una vista esquemática que muestra una tercera realización del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención.
[0048] La FIG. 8 es una fotografía de una hoja laminada sellada por el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención.
[0050] Realización preferente de la invención
[0052] En la presente solicitud, debe comprenderse que los términos “comprende”, “tiene”, “incluye”, etc., especifican la presencia de características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones establecidas de los mismos, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones de los mismos.
[0054] 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.
[0056] De aquí en adelante, un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos.
[0058] La FIG. 5 es una vista esquemática que muestra una primera realización del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención incluye una porción 200 de prensado ubicada por encima y/o por debajo de una porción 100 sellada de una caja de batería secundaria en forma de bolsa que incluye una capa de aluminio, la porción de prensado estando hecha de un material capaz de transmitir luz infrarroja, una primera porción 300 de radiación de luz infrarroja configurada para radiar luz infrarroja a la porción 200 de prensado, y una segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja configurada para radiar luz infrarroja para superponerse a un rango de radiación de la primera porción de radiación de luz infrarroja.
[0060] La porción 100 sellada puede estar hecha de una hoja laminada que incluye una capa 110 de resina exterior, una capa 120 metálica que incluye una capa de aluminio, y una capa 130 sellante interior.
[0062] La capa 110 de resina exterior sirve para proteger una batería del exterior y, por lo tanto, se requieren una alta resistencia a la tracción en comparación con su espesor y resistencia a la intemperie. La capa de resina exterior está hecha principalmente de un polímero como, por ejemplo, una película de nailon orientada o tereftalato de polietileno (PET). Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a ello.
[0064] La capa 120 metálica sirve para evitar que aire o humedad se introduzcan en la batería. El material para la capa 120 metálica no está particularmente restringido siempre que el material exhiba alta moldeabilidad y ductilidad a la vez que sea capaz de calentarse por luz infrarroja. Por ejemplo, la capa metálica puede estar hecha de aluminio o de una aleación de aluminio.
[0066] La capa 130 sellante interior sirve para proveer sellabilidad como resultado de fusionarse térmica y mutuamente por el calor y la presión que se aplican en el estado en el cual el conjunto de electrodos se monta en la misma, y está hecha principalmente de una película de polipropileno fundido (CPP). Una capa adhesiva puede añadirse entre la capa 110 de resina exterior y la capa 120 metálica y/o entre la capa 120 metálica y la capa 130 sellante interior. La capa adhesiva sirve para complementar la baja fuerza de adhesión entre las capas ubicadas en superficies opuestas de la capa adhesiva.
[0068] El material para la porción 200 de prensado no está restringido siempre que el material transmita luz infrarroja de modo tal que la luz infrarroja directamente caliente la capa 120 metálica. Como ejemplo, la porción 200 de prensado puede estar hecha de germanio, silicio, sulfuro de zinc, fluoruro de magnesio, zafiro, o vidrio. Sin embargo, es preferible usar vidrio, que es económico y duro. En particular, la porción de prensado puede estar hecha de una lente de cuarzo.
[0070] La primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja según la presente invención sirven para radiar luz infrarroja a la porción 200 de prensado con el fin de calentar la capa 120 metálica. Es preferible que la capa 120 metálica esté hecha de un material capaz de calentarse fácilmente por la luz infrarroja como, por ejemplo, aluminio o una aleación de aluminio.
[0072] Un primer rango 310 de radiación de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y un segundo rango 410 de radiación de la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja se forman para superponerse entre sí en la porción sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa. En este punto, el primer rango 310 de radiación y el segundo rango 410 de radiación pueden formarse para superponerse entre sí solo en la porción sellada, como se muestra en la FIG 5. De manera alternativa, es preferible que el primer rango 310 de radiación y el segundo rango 410 de radiación se provean solo en la porción sellada, como se muestra en la FIG 5, y que el primer rango 310 de radiación y el segundo rango 410 de radiación formados respectivamente por la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja se provean para no superponerse entre sí en las porciones distintas de la porción sellada.
[0073] Al menos una de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja puede tener una longitud de onda infrarroja de 700 nm a 1100 nm, preferiblemente una longitud de onda LD (808 nm a 980 nm).
[0074] En el caso en el cual la longitud de onda infrarroja es demasiado larga, el calentamiento de la capa metálica bloqueante o la fundición de la capa sellante pueden no inducirse de manera suficiente o puede requerirse mucho tiempo para ello, lo cual no es deseable. En el caso en el cual la longitud de onda infrarroja es demasiado corta, por otro lado, la caja de batería puede explotar o prenderse fuego debido a la alta energía, lo cual tampoco es deseable. Además, al menos una de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja puede tener una densidad de salida de 80 W/cm2 o más. En el caso en el cual la densidad de salida es menor que 80 W/cm2, la capa 120 metálica puede no calentarse de forma suficiente, por lo cual puede no fundirse la capa 130 sellante interior. Preferiblemente, la densidad de salida es de 2,4 kW/cm2 o más. En el caso en el cual la densidad de salida es de 2,4 kW/cm2 o menos, la caja de batería secundaria en forma de bolsa puede arrugarse, por lo cual la caja de batería secundaria en forma de bolsa puede no sellarse de manera uniforme.
[0075] Al menos una de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja puede estar espaciada de la porción 100 sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa en 20 mm a 40 cm.
[0076] La capa 130 sellante interior puede fundirse a 180 °C a 300 °C. En el caso en el cual la temperatura se desvía del rango anterior, la capa sellante interior puede fundirse de manera insuficiente o excesiva, por lo cual la porción 100 sellada puede no sellarse apropiadamente.
[0077] Como se muestra en la FIG. 5, la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja pueden ubicarse en el lado izquierdo y el lado derecho de la porción 200 de prensado, respectivamente. Según la invención, la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja se ubican una al lado de la otra por encima o por debajo de la porción 200 de prensado. Las posiciones de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja pueden cambiarse dependiendo del primer rango 310 de radiación de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja, del segundo rango 410 de radiación de la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja, de la distancia entre la porción 200 de prensado y la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja, de la distancia entre la porción 200 de prensado y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja, y de las densidades de salida de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja. La primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja pueden ubicarse solo en una superficie de la porción 100 sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa, o pueden ubicarse en superficies opuestas de la porción 100 sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa, como se muestra en la FIG. 5. En este punto, cuando la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja se ubican en superficies opuestas de la porción 100 sellada, como se muestra en la FIG 5, la porción 200 de prensado puede ubicarse en las superficies opuestas de la porción 100 sellada, o puede ubicarse solo en una superficie de la porción 100 sellada. Cuando la porción 200 de prensado se ubica en la una superficie de la porción 100 sellada, un soporte para soportar la porción 100 sellada puede ubicarse en la otra superficie en la cual no se ubica la porción 200 de prensado.
[0078] La FIG. 6 es una vista esquemática que muestra una segunda realización del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención. La segunda realización del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención puede tener la misma construcción que la primera realización descrita más arriba, a menos que se indique lo contrario.
[0079] El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la segunda realización se caracteriza por que la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja incluyen fuentes 320 y 420 luminosas configuradas para radiar láseres y lentes 330 y 430 de ajuste ubicadas debajo de las fuentes 320 y 420 luminosas, respectivamente.
[0080] Es preferible que la primera fuente 320 luminosa se ubique en la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y que la primera lente 330 de ajuste se ubique debajo de la misma y que la segunda fuente 420 luminosa se ubique en la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja y que la segunda lente 430 de ajuste se ubique debajo de la misma, como se muestra en la FIG. 6.
[0081] La primera lente 330 de ajuste y/o la segunda lente 430 de ajuste pueden servir para ampliar un rango de radiación de luz infrarroja radiada por la primera fuente 320 luminosa y/o la segunda fuente 420 luminosa. Con tal fin, la superficie de cada una de la primera lente 330 de ajuste y la segunda lente 430 de ajuste que miran a la primera fuente 320 luminosa y a la segunda fuente 420 luminosa, respectivamente, pueden ser convexas. En este caso, la primera lente 330 de ajuste o la segunda lente 430 de ajuste pueden ser una lente semicilíndrica.
[0082] La primera lente 330 de ajuste y/o la segunda lente 430 de ajuste pueden montarse en la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y/o en la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja, o pueden ubicarse fuera de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y/o de la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja, para ajustar el rango de radiación y la dirección de radiación de luz infrarroja.
[0083] Además, la porción 200 de prensado puede tener una estructura de placa plana. De manera alternativa, con el fin de evitar la pérdida de energía debido a la dispersión de luz infrarroja, una estructura capaz de evitar la dispersión de luz puede proveerse en la porción de prensado. Como ejemplo, la superficie opuesta de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y/o la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja puede ser cóncava. En este caso, la superficie opuesta de la caja de batería secundaria en forma de bolsa puede ser plana, o la superficie exterior de la caja de batería secundaria en forma de bolsa puede ser plana mientras que la superficie interior de la caja de batería secundaria en forma de bolsa puede ser convexa.
[0084] La FIG 7 es una vista esquemática que muestra una tercera realización del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención.
[0085] El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención incluye múltiples primeras porciones 300 de radiación de luz infrarroja y múltiples segundas porciones 400 de radiación de luz infrarroja.
[0086] Un primer rango 310 de radiación de cada una de las primeras porciones 300 de radiación de luz infrarroja se dispone para superponerse a un segundo rango 410 de radiación de una correspondiente de las segundas porciones 400 de radiación de luz infrarroja en al menos la mitad o más, y la porción del segundo rango 410 de radiación que no se superpone al primer rango 310 de radiación se dispone para superponerse a un tercer rango 510 de radiación de una tercera porción 500 de radiación de luz infrarroja. Múltiples porciones de radiación de luz infrarroja pueden proveerse para tener el mismo patrón que el descrito más arriba, y los rangos de radiación de las mismas pueden disponerse para superponerse entre sí, como se muestra en la FIG 7. Como resultado, es posible llevar a cabo un sellado rápido, llevar a cabo un sellado de amplio rango, y mejorar la fuerza de sellado aunque la salida de luz infrarroja no sea alta.
[0087] La presente invención provee un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa que incluye E1) una etapa de recepción de un conjunto de electrodos en una caja de batería secundaria en forma de bolsa hecha de una hoja laminada que incluye una capa 110 de resina exterior, una capa 120 metálica, y una capa 130 sellante interior, la caja de batería secundaria en forma de bolsa incluyendo una porción receptora de conjunto de electrodos y una porción 100 sellada formada para rodear la porción receptora de conjunto de electrodos, E2) una etapa de disposición del aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa del tipo descrito más arriba por encima y por debajo de la porción 100 sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa, y E3) una etapa de prensado de la porción 100 sellada usando la porción 200 de prensado del aparato de sellado mientras se calienta la porción 100 sellada usando la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja para sellar la porción sellada, en donde los rangos de radiación de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y de la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja se pueden superponer entre sí.
[0088] La disposición de la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y de la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja no está restringida siempre que los rangos de radiación de las mismas se superpongan entre sí. Como ejemplo, la primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja se disponen una al lado de la otra, o pueden disponerse hacia atrás y hacia delante.
[0089] La primera porción 300 de radiación de luz infrarroja y la segunda porción 400 de radiación de luz infrarroja inducen el calentamiento de la capa 120 metálica de modo tal que la capa 130 sellante interior se funde por el calor conducido desde la misma. Aquí, la capa 120 metálica puede estar hecha de aluminio o de una aleación de aluminio. La capa 120 metálica puede calentarse hasta 180 °C a 300 °C por luz infrarroja.
[0090] La FIG. 8 es una fotografía de una hoja laminada sellada por el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención.
[0091] Con referencia a la FIG. 8, PPM412 se utilizó como las porciones de radiación de luz infrarroja, y vidrio resistente al calor (borosilicato doble) se utilizó como la porción de prensado. Para la hoja laminada, dos hojas laminadas cortadas en una longitud de 60 mm y un ancho de 30 mm se dispusieron espaciadas de las porciones de radiación de luz infrarroja en alrededor de 150 mm y se sellaron. En este punto, la radiación se llevó a cabo simultáneamente para corresponder al área de radiación en condiciones de una salida de láser de 2,1 kW y un ancho de 60 mm, y el sellado se llevó a cabo mientras el valor de salida se cambió en unidades de 0,1 kW.
[0092] Como se muestra en la FIG 8, puede verse que, en el caso en el cual la salida es de 2,3 kW o menos, el prensado no se llevó a cabo de manera suficiente, por lo cual las porciones que no se prensaron se aflojaron y, por consiguiente, ocurrió un fenómeno de blanqueamiento, como se indica mediante círculos en la figura. Por otro lado, puede verse que, en el caso en el cual la salida es de 2,4 kW, todas las porciones se adhirieron de manera uniforme, por lo cual no hubo ninguna porción que se aflojara y, por consiguiente, no ocurrieron arrugas.
[0093] Descripción de numerales de referencia
[0094] 10, 100: porciones selladas
[0095] 11, 110: capas de resina exteriores
[0096] 12, 120: capas metálicas
[0097] 13, 130: capas sellantes interiores
[0098] 20, 200: porciones de prensado
[0099] 30: porción de radiación de luz infrarroja
[0100] 300: primera porción de radiación de luz infrarroja
[0101] 310: primer rango de radiación
[0102] 320: primera fuente luminosa
[0103] 330: primera lente de ajuste
[0104] 400: segunda porción de radiación de luz infrarroja
[0105] 410: segundo rango de radiación
[0106] 420: segunda fuente luminosa
[0107] 430: segunda lente de ajuste
[0108] 500: tercera porción de radiación de luz infrarroja
[0109] 510: tercer rango de radiación
[0110] Aplicabilidad industrial
[0111] Un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa y un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa según la presente invención sellan, de manera uniforme, una porción sellada de una caja de batería secundaria en forma de bolsa, aumentando de este modo la fuerza de sellado y reduciendo los defectos de sellado. Además, los rangos de radiación de al menos dos porciones de radiación de luz infrarroja se superponen entre sí, por lo cual una capa metálica de una hoja laminada se calienta y sella rápidamente y, por lo tanto, la productividad es mejor que en la técnica convencional.
[0112] Además, dado que se usa luz infrarroja, solo una porción necesaria se calienta rápida y precisamente, por lo cual es posible reducir daños a la hoja laminada, y se usa luz infrarroja que tiene varios rangos de salida, por lo cual también es posible reducir el consumo de energía.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES
1. Un aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa que comprende:
una porción (200) de prensado configurada para disponerse por encima y/o por debajo de una porción (100) sellada de una caja de batería secundaria en forma de bolsa que comprende una capa de aluminio, la porción (200) de prensado estando hecha de un material capaz de transmitir luz infrarroja a través del mismo;
una primera porción (300) de radiación de luz infrarroja configurada para radiar la luz infrarroja a la porción de prensado;
una segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja configurada para radiar la luz infrarroja para superponerse a un rango (310) de radiación de la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja; ycaracterizada por quela primera porción (300) de radiación de luz infrarroja y la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja se ubican una al lado de la otra por encima o por debajo de la porción (200) de prensado.
2. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 1, en donde al menos una de la primera porción de radiación de luz infrarroja y la segunda porción de radiación de luz infrarroja se configura para radiar una longitud de onda LD (808 nm a 980 nm).
3. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 1, en donde la porción (20, 200) de prensado está hecha de una lente de cuarzo.
4. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 1, en donde al menos una de la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja o la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja comprende:
una fuente (320) luminosa configurada para radiar un láser;
y
una lente de ajuste ubicada debajo de la fuente luminosa.
5. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 4, en donde la lente de ajuste es una lente cilíndrica.
6. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 4, en donde una superficie de la lente de ajuste que mira a la fuente luminosa es convexa.
7. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 1, en donde al menos una de la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja o la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja se configura para tener una densidad de salida de 80 W/cm2 o más.
8. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 1, en donde la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja y la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja se configuran, cada una, para calentar aluminio o una aleación de aluminio de la caja de batería secundaria en forma de bolsa.
9. El aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 1, en donde la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja y la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja se ubican por encima y por debajo de la porción (100) sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa.
10. Un método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa que comprende:
E1) recibir un conjunto de electrodos en una caja de batería secundaria en forma de bolsa hecha de una hoja laminada que comprende una capa (110) de resina exterior, una capa (120) metálica, y una capa (130) sellante interior, la caja de batería secundaria en forma de bolsa comprendiendo una porción receptora de conjunto de electrodos y una porción (100) sellada que rodea la porción receptora de conjunto de electrodos;
E2) disponer el aparato de sellado de batería secundaria en forma de bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 por encima y por debajo de la porción (100) sellada de la caja de batería secundaria en forma de bolsa; y E3) prensar la porción (100) sellada con la porción (200) de prensado del aparato de sellado mientras se calienta la porción (100) sellada usando la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja y la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja para sellar la porción (100) sellada, en donde
los rangos de radiación de la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja y la segunda porción (400) de
radiación de luz infrarroja se superponen entre sí.
11. El método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 10, en donde la capa (120) metálica está hecha de aluminio o de una aleación de aluminio.
12. El método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 10, en donde la primera porción (300) de radiación de luz infrarroja y la segunda porción (400) de radiación de luz infrarroja inducen el calentamiento de la capa (120) metálica de modo tal que la capa (130) sellante interior se funde por el calor conducido desde la misma.
13. El método de fabricación de batería secundaria en forma de bolsa según la reivindicación 12, en donde la capa (120) metálica se calienta hasta 180 °C a 300 °C.
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