ES3053437T3

ES3053437T3 - Pouch-type battery case molding apparatus using electromagnetic field and method for molding pouch-type battery case by using same

Info

Publication number: ES3053437T3
Application number: ES21883103T
Authority: ES
Inventors: Ho June Chi; Hang June Choi; Jeong Oh Moon; Jin Yong Park
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2026-01-22
Anticipated expiration: 2041-10-13
Also published as: JP7484050B2; CN115427207A; EP4112265B1; PL4112265T3; JP2023524943A; EP4112265A4; US12558823B2; KR20220052674A; HUE073452T2; EP4112265A1; US20230347555A1; WO2022086032A1

Abstract

La presente solicitud se refiere a un aparato de moldeo de fundas de batería tipo bolsa que utiliza un campo electromagnético y a un método para moldear dichas fundas. Específicamente, la presente invención se refiere a un aparato de moldeo de fundas de batería tipo bolsa y a un método para moldear dichas fundas. El aparato comprende: un punzón para moldear una funda de batería tipo bolsa mediante el prensado de una lámina laminada; una matriz con una pieza receptora formada en su interior, cuyas dimensiones corresponden a las de la pieza que aloja el conjunto de electrodos moldeada por el punzón; y un soporte para sujetar el borde exterior de la lámina laminada, donde el punzón incluye un medio capaz de generar un campo electromagnético. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Aparato de moldeo de carcasas de batería con forma de bolsa que usa un campo electromagnético, y método para moldear carcasas de batería con forma de bolsa usando el mismo

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a un aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que usa un campo electromagnético, y a un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que usa el mismo. Más en particular, la presente invención se refiere a un aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que usa un campo electromagnético que incluye un punzón configurado para conformar una chapa laminada, que se usa como una carcasa de batería con forma de bolsa, para obtener una forma de paralelepípedo rectangular, en donde se genera un campo electromagnético en la chapa laminada para minimizar el daño a la superficie de la chapa laminada.

[0005] Antecedentes de la técnica

[0006] La demanda de baterías secundarias como fuente de energía para dispositivos móviles y vehículos eléctricos ha aumentado abruptamente. En particular, es muy elevada la demanda de baterías secundarias de litio que tengan una alta densidad de energía y una tensión de descarga.

[0007] Basándose en la forma de las mismas, las baterías secundarias de litio pueden clasificarse como baterías cilíndricas, baterías prismáticas o baterías con forma de bolsa. Las baterías con forma de bolsa tienen las ventajas de que estas pueden apilarse con un alto grado de integración, tienen una alta densidad de energía por unidad de peso, son económicas y resultan fácilmente deformables. Las baterías con forma de bolsa usan una chapa laminada como una carcasa de batería, y están configuradas para tener una estructura en la que se reciben un conjunto de electrodos en una porción de recepción, formada en la chapa laminada, junto con una solución electrolítica.

[0008] La porción de recepción de la batería con forma de bolsa se forma presionando una chapa laminada dúctil a través de embutición profunda, usando un punzón en un estado en el que la lámina está fija. Durante el prensado con el punzón se forman defectos en la superficie exterior de la chapa laminada, tales como orificios o grietas, debido a la fuerza de fricción entre el punzón y la chapa laminada como resultado del contacto entre los mismos y la ductilidad limitada de la chapa laminada. A medida que avanza la embutición profunda, la fuerza de fricción en el extremo distal de borde del punzón aumenta exponencialmente, por lo que con frecuencia se forman defectos en la chapa laminada que entra en contacto con el extremo distal de borde del punzón. Por esta razón, no es posible reducir en gran medida el espesor de la chapa laminada que se usa como una carcasa de batería, lo que supone una limitación al aumentar la capacidad de la batería por unidad de volumen.

[0009] Se han realizado varios intentos para resolver el problema anterior, que incluyen disponer un calentador en un punzón de prensado que incluye una unidad de generación de fuerza electromagnética, o proporcionar un cabezal de punzón hecho de un material con un bajo coeficiente de fricción.

[0010] El Documento de patente 1 se refiere a un método de formación para asegurar una tasa residual de bolsa para baterías secundarias, en donde se dispone un troquel de formación en el lado superior, se dispone un punzón de presión en el lado inferior, se dispone un metal de formación de bolsa entre el troquel de formación y el punzón de presión, se ubica un soporte o un rodillo en una entrada lateral de cada uno del troquel de formación y el punzón de presión, y se dispone un calentador en el troquel de formación, el punzón de presión y el soporte o el rodillo.

[0011] En el Documento de patente 1, cuando se conforma el metal de formación de bolsa, el calentador calienta las porciones de esquina del metal de formación de bolsa para aumentar la tasa residual y la flexibilidad del metal de formación de bolsa, por lo que es posible evitar que se formen grietas en las esquinas de extremo inferior de una porción de recepción de conjunto de electrodos.

[0012] El Documento de patente 2 se refiere a un aparato de formación de bolsas que tiene la siguiente construcción. El aparato de formación de bolsas incluye un troquel, que tiene formado en el mismo un espacio de formación deprimido hacia dentro desde la superficie superior del mismo, estando fileteada una primera esquina que forma una abertura del espacio de formación, de modo que tenga un primer radio de curvatura; un soporte dispuesto por encima del troquel, moviéndose hacia abajo el troquel cuando una película de bolsa está asentada sobre la superficie superior del soporte, para fijar la película de bolsa mientras el soporte está en contacto con el troquel en un estado en el que la película de bolsa está interpuesta entre el troquel y el soporte; y una unidad de generación de fuerza electromagnética dispuesta por encima del espacio de formación, estando configurada la unidad de generación de fuerza electromagnética para generar una fuerza electromagnética y para aplicar en el espacio de formación la fuerza electromagnética generada.

[0013] En el Documento de patente 2, la unidad de generación de fuerza electromagnética, que está dispuesta por encima del espacio de formación, genera una fuerza electromagnética y aplica la fuerza electromagnética generada hacia el espacio de formación. Una porción de copa se pone en estrecho contacto con la película de bolsa a lo largo del espacio de formación debido a la fuerza electromagnética (fuerza de repulsión; fuerza de Lorentz), de modo que se estira la película de bolsa.

[0014] El Documento de patente 3 se refiere a un aparato de formación de carcasas de batería que incluye un troquel, un punzón y un soporte. En el Documento de patente 3, se proporciona un cabezal de punzón que tiene un coeficiente de fricción más bajo (de 0,04 a 0,2) que un punzón convencional, para evitar que se formen grietas en un material base de tipo lámina debido a la embutición profunda del punzón.

[0015] Los Documentos de patente 1 a 3 divulgan una construcción para evitar la aparición de grietas, pero no divulgan una construcción que proporciona un campo electromagnético para reducir la fuerza de fricción entre un punzón y una chapa laminada de acuerdo con la presente invención.

[0016] El Documento de patente 4 divulga un aparato que comprende: un punzón adecuado para presionar una chapa laminada para conformar una carcasa de batería con forma de bolsa; y un soporte adecuado para fijar una periferia exterior de la chapa laminada, en donde se añade al punzón un medio configurado para generar un campo electromagnético.

[0017] Documentos de la técnica anterior

[0018] (Documento de patente 1) Publicación de solicitud de patente de Corea n.º 2018-0092174 (17.08.2018) (Documento de patente 2) Publicación de solicitud de patente de Corea n.º 2019-0098581 (22.08.2019) (Documento de Patente 3) Publicación de solicitud de patente de Corea n.º 2018-0028194 (16.03.2018) (Documento de Patente 4) Solicitud de Patente de China CN 107138591 A (19.06.2017)

[0019] Divulgación

[0020] Problema técnico

[0021] La presente invención se ha realizado con vistas a los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que utiliza un campo electromagnético capaz de reducir la fricción entre un punzón y una chapa laminada cuando se conforma una carcasa de batería con forma de bolsa, evitando así daños a la chapa laminada, y un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que usa el mismo.

[0022] Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa capaz de mejorar la capacidad de formación de una chapa laminada.

[0023] Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa capaz de aumentar la densidad de energía.

[0024] Solución técnica

[0025] Para lograr los objetos anteriores, la presente invención proporciona un aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta.

[0026] En el aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, el medio configurado para generar el campo electromagnético puede ser una bobina de punzón que se forma enrollando un hilo conductor eléctrico.

[0027] En el aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, la superficie del punzón configurada para presionar la chapa laminada se extiende y sobresale hacia fuera desde el centro del punzón.

[0028] En el aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, la forma en sección transversal de la porción que se extiende y sobresale puede definir un ángulo agudo.

[0029] En el aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, la porción de esquina en ángulo agudo puede ser redondeada.

[0030] En el aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención se puede añadir, adyacentemente a la porción que se extiende y sobresale, una bobina de punzón que se forma enrollando un hilo conductor eléctrico.

[0031] La presente invención proporciona un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que incluye S1) disponer una chapa laminada en un troquel; S2) fijar la chapa laminada al troquel usando un soporte; y S3) presionar la chapa laminada usando un punzón, que tiene añadido al mismo un medio configurado para generar un campo electromagnético.

[0032] En el método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, el medio configurado para generar el campo electromagnético puede operarse cuando el punzón presiona la chapa laminada.

[0033] En el método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, puede hacerse vibrar una capa metálica de la chapa laminada y/o el punzón, mediante el campo electromagnético generado tras suministrar una corriente alterna al medio configurado para generar el campo electromagnético. En el método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención, la etapa S3) puede reemplazarse por una etapa S3-1) de formación preliminar para presionar la chapa laminada hasta una porción de la profundidad de una porción deprimida del troquel, usando el punzón; y una etapa S3-2) de generar una vibración en la capa metálica de la chapa laminada usando un campo electromagnético generado suministrando corriente alterna al medio configurado para generar el campo electromagnético del punzón, en un estado en el que el punzón está insertado en la porción deprimida.

[0034] Además, el método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención puede incluir adicionalmente aplicar pulsos de corriente única y corriente elevada al medio configurado para generar el campo electromagnético, para generar un fuerte impacto electromagnético.

[0035] Además, la presente invención proporciona una carcasa de batería con forma de bolsa fabricada mediante el método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa.

[0036] Además, la presente invención proporciona una batería secundaria que incluye la carcasa de batería con forma de bolsa.

[0037] En la presente invención, pueden seleccionarse y combinarse de entre las construcciones anteriores una o más construcciones que no entren en conflicto entre sí.

[0038] Efectos ventajosos

[0039] La presente invención se ha realizado con vistas a los problemas anteriores y logra el efecto de que, cuando se conforma una carcasa de batería con forma de bolsa, se hace vibrar una chapa laminada mediante un campo electromagnético aplicado en un punzón, de modo que se reduce la fuerza de fricción entre el punzón y la chapa laminada para evitar daños a la chapa laminada.

[0040] La presente invención logra el efecto de que se forma un campo electromagnético en un saliente de punzón, formado en el borde de la superficie de presión del punzón del aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa para conformar la chapa laminada, de modo que se mejora la capacidad de formación de las porciones de esquina de una porción de recepción de conjunto de electrodos de la carcasa de batería con forma de bolsa.

[0041] Además, la presente invención logra el efecto de que aumenta la capacidad de la porción de recepción mientras que la densidad de energía mejora, como resultado de la mejora en la capacidad de formación de la carcasa de batería con forma de bolsa.

[0042] Descripción de los dibujos

[0043] La FIG. 1 es una vista en sección de un aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

[0044] Las FIGS.2 a 6 son vistas esquemáticas que muestran una serie de procesos de fabricación de una carcasa de batería con forma de bolsa de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

[0045] La FIG. 7 es una vista en perspectiva que muestra una porción de un punzón de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

[0046] Mejor modo

[0047] A continuación, se describirán en detalle las realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, de modo que un experto en la materia a la que pertenece la presente invención pueda implementar fácilmente las realizaciones preferidas de la presente invención. Sin embargo, al describir en detalle el principio de operación 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 oscurecer la materia objeto de la presente invención.

[0048] Además, se utilizarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a partes que realizan funciones u operaciones similares. A lo largo de la memoria descriptiva, cuando se diga que una parte está conectada a otra parte, la una parte no solo puede estar conectada directamente a la otra parte, sino que, también, la una parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte a través de una parte adicional. Además, que se incluya cierto elemento no significa que se excluyan otros elementos, sino que tales elementos pueden incluirse adicionalmente a menos que se mencione lo contrario.

[0049] Además, una descripción para incorporar elementos a través de limitación o adición puede aplicarse a todas las invenciones, a menos que esté particularmente restringida, y no limita una invención específica.

[0050] También, en la Descripción de la invención y las reivindicaciones de la presente solicitud, se pretende que las formas singulares incluyan formas plurales a menos que se mencione lo contrario.

[0051] También, en la Descripción de la invención y las reivindicaciones de la presente solicitud, "o" incluye "y" a menos que se mencione lo contrario. Por lo tanto, "que incluye 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.

[0052] Además, todos los intervalos numéricos incluyen el valor más bajo, el valor más alto y todos los valores intermedios entre los mismos a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

[0053] En lo sucesivo en el presente documento, se describirán las realizaciones de la presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

[0054] La FIG. 1 es una vista en sección de un aparato de formación 10 de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

[0055] Haciendo referencia a la FIG. 1, el aparato de formación 10 de acuerdo con la primera realización de la presente invención, que es un aparato para conformar una chapa laminada 100 para formar una porción de recepción configurada para recibir un conjunto de electrodos, incluye un conjunto de troquel 200 y un punzón 300.

[0056] El conjunto de troquel 200, que es una construcción para fijar en su sitio una porción circunferencial exterior de la chapa laminada 100 adyacente a una porción a conformar 101 de la chapa laminada 100, incluye un troquel 210, que incluye una porción deprimida 220 formada con una forma correspondiente a la porción de recepción y una pared circunferencial exterior 230 ubicada en lados opuestos de la porción deprimida 220 cuando se mira en planta, montándose la chapa laminada 100 en el extremo superior de la pared circunferencial exterior 230, y un soporte 240 ubicado en una posición correspondiente al lado superior de la pared circunferencial exterior 230, estando el soporte configurado para presionar la porción circunferencial exterior de la chapa laminada 100 hacia abajo para fijarla en su sitio.

[0057] El punzón 300 es una construcción para presionar la porción a conformar 101 de la chapa laminada 100, que se fija en su sitio mediante el conjunto de troquel 200, para conformar la chapa laminada 100 mediante embutición profunda y formar así la porción de recepción. Aunque a veces un cabezal de punzón 310 se denomina punzón, en la presente invención una porción correspondiente al mismo se denomina cabezal de punzón 310 y la totalidad que incluye el mismo se denomina punzón 300.

[0058] La superficie del cabezal de punzón 310 configurada para presionar la porción de la chapa laminada orientada hacia la porción deprimida 220 tiene un saliente, que se extiende y sobresale desde el centro de la misma en una dirección hacia fuera. El saliente se denomina saliente de punzón 320.

[0059] La superficie inferior (no se muestra el número de referencia) del saliente de punzón 320, formada como resultado de la extensión de la superficie de presión del cabezal de punzón 310, y la superficie superior (no se muestra el número de referencia) del saliente de punzón 320, que hace tope con la superficie circunferencial exterior del cabezal de punzón 310 mientras forma un ángulo predeterminado con la superficie inferior, se acoplan entre sí en el borde del extremo inferior del cabezal de punzón 310 para formar así el saliente de punzón 320. La superficie superior y la superficie inferior del saliente de punzón 320 pueden formar un ángulo agudo.

[0060] Aunque cada porción de esquina del saliente de punzón 320 puede tener forma de cuña en ángulo, es preferible que la porción de esquina del saliente de punzón 320 tenga forma redonda. Cuando la porción de esquina del saliente de punzón 320 es redonda, puede reducirse la fuerza de fricción relativa entre la porción de esquina del saliente de punzón 320 y la chapa laminada 100 durante un proceso de estirado, lo que resulta ventajoso para evitar daños a la chapa laminada.

[0061] Además, el saliente de punzón 320 y la cabeza de punzón 310 pueden fabricarse por separado y luego pueden acoplarse entre sí mediante soldadura, o pueden fabricarse integralmente.

[0062] Un hilo conductor eléctrico se enrolla alrededor de la superficie circunferencial exterior del cabezal de punzón 310 para formar una bobina de punzón 400. Cuando se suministra corriente alterna a la bobina de punzón 400, se forma un campo electromagnético en el extremo del punzón 300. En particular, se forma un campo electromagnético relativamente elevado en la esquina del saliente de punzón 320. Además, se cambia el flujo magnético en la bobina de punzón 400 y se genera potencia inducida en la chapa laminada 100 dispuesta adyacente a la misma, por lo que se induce un campo electromagnético. El campo electromagnético del punzón y el campo electromagnético inducido de la chapa laminada enfrentados entre sí interactúan mutuamente, y la frecuencia de la corriente alterna genera una vibración microscópica. En particular, se forma una vibración microscópica relativamente elevada en la porción de esquina del saliente de punzón 320. La fricción entre el punzón y la chapa laminada puede reducirse mediante la vibración. Cuando se aplican pulsos de corriente única y corriente elevada en la bobina de punzón 400, se puede formar un campo electromagnético más fuerte, por lo que se puede generar una vibración más fuerte.

[0063] Además, se forma un fuerte campo electromagnético en la porción de esquina del saliente de punzón 320, por lo que se genera una potencia inducida más fuerte en la chapa laminada enfrentada al saliente de punzón 320 y, por lo tanto, se aplica rápidamente una elevada fuerza de Lorentz en la misma. En consecuencia, se puede realizar una formación precisa mientras se evita el daño a la chapa laminada en la porción de esquina del saliente de punzón. La bobina de punzón 400 puede proporcionarse alrededor de la totalidad o una porción de la superficie circunferencial exterior del cabezal de punzón 310, preferentemente la parte superior del cabezal de punzón 310 basándose en el saliente de punzón 320. En el caso en el que la bobina de punzón se ubica más cerca del saliente de punzón 320, se aplica más eficazmente un campo electromagnético a la chapa laminada, lo que resulta ventajoso para evitar daños a la chapa laminada y mejorar la capacidad de formación.

[0064] La chapa laminada 100 se ubica entre el troquel 210 estacionario y el soporte 240. Más específicamente, la porción circunferencial exterior de la chapa laminada 100 que excluye la porción a conformar 101 se monta en el extremo superior de la pared circunferencial exterior 230 del troquel 210 estacionario, y el soporte 240 se ubica en un lado superior correspondiente al mismo.

[0065] Por ejemplo, la chapa laminada 100 de acuerdo con la presente invención puede configurarse para que tenga una estructura en la que una primera capa de resina que tiene fusibilidad térmica, una capa metálica que tiene propiedades de bloqueo de material y una segunda capa de resina, que es una capa externa, estén apiladas.

[0066] Para inhibir la penetración de una solución electrolítica, la primera capa de resina que tiene fusibilidad térmica puede estar hecha de un material que tenga baja higroscopicidad y que no se expanda ni se vea erosionado por la solución electrolítica, tal como una resina a base de poliolefina.

[0067] La capa metálica que tiene propiedades de bloqueo de material puede estar hecha, por ejemplo, de aluminio, una aleación de aluminio o acero inoxidable para aumentar la resistencia de la carcasa de batería y, además, tener una función de prevención de la introducción o fugas de materias extrañas, tales como gas o humedad.

[0068] La segunda capa de resina, que es una capa de resina polimérica que forma la capa externa de la carcasa de batería, requiere una resistencia a la tracción y una resistencia a la intemperie predeterminadas de modo que la segunda capa de resina tenga una excelente resistencia al entorno externo. En consecuencia, la segunda capa de resina puede estar hecha, por ejemplo, de tereftalato de polietileno (PET) o nailon orientado.

[0069] La porción del cabezal de punzón 310 que hace tope con la chapa laminada 100 puede estar hecha de al menos un material con bajo coeficiente de fricción. El material con bajo coeficiente de fricción puede ser cualquiera a seleccionar del grupo que consiste en poliéter éter cetona (PEEK), tereftalato de polietileno (PET), poliamida (PI), sulfuro de polifenileno (PPS), polipropileno (PP), polietileno (PE), y nailon.

[0070] Las FIGS. 2 a 6 son vistas esquemáticas que muestran una serie de procesos de fabricación de una carcasa de batería con forma de bolsa de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

[0071] Haciendo referencia a la FIG. 2, la superficie inferior de una chapa laminada 100 se fija en el conjunto de troquel 200, y el punzón 300, que está configurado para presionar una porción a conformar 101 de la chapa laminada 100, está ubicado por encima de la chapa laminada 100.

[0072] Haciendo referencia a las FIGS.1 a 3, la superficie superior de la chapa laminada 100 es presionada por el soporte 240 para fijarla en su sitio en el estado en el que la superficie inferior de la chapa laminada 100 está montada en el extremo superior de la pared circunferencial exterior 230 del troquel 210 estacionario. Una vez que la chapa laminada 100 está fijada en su sitio mediante el conjunto de troquel 200, se realiza un proceso de embutición profunda para formar una porción de recepción.

[0073] Haciendo referencia a la FIG. 3, se muestra el estado en el que el punzón 300 hace tope con la superficie superior de la chapa laminada 100 antes de conformar la chapa laminada 100 para formar la porción de recepción. El punzón 300 se mueve directamente en la dirección indicada por una flecha en un estado en el que está ubicado por encima de la chapa laminada 100, por lo que la superficie de extremo inferior del punzón hace tope con la superficie superior de la porción a conformar 101.

[0074] Haciendo referencia a la FIG. 4, se muestra esquemáticamente un proceso de prensado de la porción a conformar 101 de la chapa laminada 100 usando el punzón para conformar la chapa laminada 100 de modo que se forme la porción de recepción en la chapa laminada.

[0075] Este proceso es un proceso que se realiza sucesivamente en el estado en el que el punzón 300 hace tope con la chapa laminada 100, en donde el punzón se mueve directamente en la dirección indicada por una flecha para presionar la chapa laminada 100, por lo que la chapa laminada 100 enfrentada a la superficie de presión del punzón 300 queda ubicada en la porción deprimida 220.

[0076] En este punto, cuando la chapa laminada 100 orientada hacia la superficie de presión del punzón 300 es presionada hasta una posición predeterminada en la porción deprimida 220, se suministra corriente alterna a la bobina de punzón 400, y el punzón 300 continúa presionando la chapa laminada 100.

[0077] En la etapa inicial de prensado, el ángulo en el que se estira la chapa laminada 100 es pequeño, por lo que la fuerza de fricción entre el punzón 300 y la chapa laminada 100 también es pequeña. En consecuencia, es preferible suministrar corriente a la bobina de punzón 400 después de realizar la formación hasta cierto punto. Cuando la chapa laminada 100 orientada hacia la superficie de presión del punzón 300 está ubicada a una profundidad equivalente al 40-70 % de la profundidad total de la porción deprimida 220 desde el extremo superior de la pared circunferencial exterior 230, se suministra corriente alterna a la bobina de punzón 400, lo que también resulta ventajoso para reducir el consumo de energía.

[0078] Haciendo referencia a las FIGS. 5 y 6, se muestra esquemáticamente un proceso de aplicación de pulsos de corriente única y corriente elevada a la bobina de punzón 400 para conformar la porción de esquina de una porción de recepción de conjunto de electrodos de la chapa laminada 100, que se forma en la porción deprimida 220 a alta velocidad.

[0079] Cuando se ponen la superficie de presión del punzón 300 y la chapa laminada 100 orientada hacia la superficie de presión en estrecho contacto con la superficie interior de la parte inferior de la porción deprimida 220, se aplican pulsos de corriente única y corriente elevada para formar un campo electromagnético fuerte, por lo que se conforma la porción de recepción mientras se reduce el radio de curvatura de la porción de esquina de la porción de recepción orientada hacia el saliente de punzón 330.

[0080] El proceso de formación se puede realizar usando un método de sujetar en la superficie superior de la chapa laminada un miembro de película para formación, conformar la carcasa de batería, y separar el miembro de película para formación.

[0081] El miembro de película para formación puede incluir una película de sustrato y una capa adhesiva formada en una superficie de la película de sustrato para la sujeción desprendible a la chapa laminada. La película de sustrato puede ser una película de resina polimérica, una película metálica o una película compuesta de las mismas. El miembro de película para formación puede tener una estructura de una sola capa que incluya una película de sustrato y una capa adhesiva, o una estructura multicapa en la que se apilen alternativamente dos o más películas de sustrato y dos o más capas adhesivas. La película de resina polimérica puede incluir al menos una seleccionada del grupo que consiste en tereftalato de polietileno (PET), poliamida (PI), sulfuro de polifenileno (PPS), polipropileno (PP), polietileno (PE) y nailon. El miembro de película para formación puede tener una forma cuadrangular que tenga un tamaño capaz de cubrir una porción a conformar mediante embutición profunda, visto en planta.

[0082] La FIG. 7 es una vista en perspectiva que muestra una porción de un punzón de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

[0083] La segunda realización de la presente invención es idéntica a la primera realización descrita con referencia a las FIGS.1 a 6, excepto en que las esquinas del saliente de punzón 320 están en ángulo, en lugar de ser redondas. La carcasa de batería con forma de bolsa de acuerdo con la presente invención descrita anteriormente puede usarse para baterías secundarias.

[0084] Los expertos en la materia a la que pertenece la presente invención apreciarán que son posibles diversas aplicaciones y modificaciones dentro de la categoría de la presente invención, basándose en la descripción anterior.

[0085] Descripción de los números de referencia

[0086] 10: Aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la primera realización de la presente invención

[0087] 100: Chapa laminada

[0088] 101: Porción a conformar

[0089] 200: Conjunto de troquel

[0090] 210: Troquel

[0091] 220: Porción deprimida

[0092] 230: Pared circunferencial exterior

[0093] 240: Soporte

[0094] 300: Punzón

[0095] 310: Cabezal de punzón

[0096] 320: Saliente de punzón

[0097] 400: Bobina de punzón

[0099] Aplicabilidad industrial

[0101] La presente invención se refiere a un aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que incluye un punzón configurado para presionar una chapa laminada con el fin de conformar una carcasa de batería con forma de bolsa, un troquel que tiene formado en el mismo una porción de alojamiento que tiene un tamaño correspondiente a una porción de recepción de conjunto de electrodos que se conforma mediante el punzón, y un soporte configurado para fijar la periferia exterior de la chapa laminada, en donde se añade al punzón un medio configurado para generar un campo electromagnético, y a un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa que usa el mismo. En consecuencia, la presente invención tiene aplicabilidad industrial.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un aparato de conformación de carcasas de batería con forma de bolsa (10) que comprende:

un punzón (300) configurado para presionar una chapa laminada (100) para conformar una carcasa de batería con forma de bolsa, estando apiladas en la chapa laminada (100) una capa de resina con fusibilidad térmica y una capa metálica;

un troquel (210) en el que está formada una porción de alojamiento, teniendo la porción de alojamiento un tamaño correspondiente a una porción de recepción de conjunto de electrodos que se conforma mediante el punzón (300); y

un soporte (240) configurado para fijar una periferia exterior de la chapa laminada (100), en donde añadido al punzón (300) hay un medio configurado para generar un campo electromagnético, y

en donde una superficie del punzón (300) configurada para presionar la chapa laminada (100) se extiende y sobresale hacia fuera desde un centro del punzón (300).

2. El aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el medio configurado para generar el campo electromagnético es una bobina de punzón (400) formada como resultado de enrollar un hilo conductor eléctrico.

3. El aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una forma de sección transversal de la porción que se extiende y que sobresale define un ángulo agudo.

4. El aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la porción de esquina con ángulo agudo está redondeada.

5. El aparato de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una bobina de punzón (400) está añadida adyacentemente a la porción que se extiende y sobresale, estando la bobina de punzón formada como resultado de enrollar un hilo conductor eléctrico,.

6. Un método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa utilizando el aparato de conformación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo el método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa:

S1) disponer la chapa laminada (100) sobre el troquel (210);

S2) fijar la chapa laminada (100) al troquel (210) usando el soporte (240); y

S3) presionar la chapa laminada (100) usando el punzón (300) que tiene añadido al mismo el medio configurado para generar el campo electromagnético, en donde un campo electromagnético aplicado al punzón (300) hace vibrar la chapa laminada (100) cuando se conforma la carcasa de batería con forma de bolsa.

7. El método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el medio configurado para generar el campo electromagnético se opera cuando el punzón (300) presiona la chapa laminada (100).

8. El método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 7, en donde se hacen vibrar una capa metálica de la chapa laminada (100) y el punzón (300) mediante el campo electromagnético generado como resultado de suministrar una corriente alterna al medio configurado para generar el campo electromagnético.

9. El método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la etapa S3) se reemplaza por:

S3-1) una etapa de formación preliminar de presionar la chapa laminada (100) hasta parte de una profundidad de la porción deprimida (220) del troquel (210), usando el punzón (300); y

S3-2) una etapa de generación de vibración en una capa metálica de la chapa laminada (100) usando un campo electromagnético, generado al suministrar corriente alterna al medio configurado para generar el campo electromagnético del punzón (300), en un estado en el que se está insertando el punzón (300) en la porción deprimida (220).

10. El método de formación de carcasas de batería con forma de bolsa de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende adicionalmente aplicar pulsos de corriente única y de corriente al medio configurado para generar el campo electromagnético, para generar un impacto electromagnético.