ES3056194T3 - Cylindrical secondary battery configured to prevent overcharge thereof - Google Patents

Cylindrical secondary battery configured to prevent overcharge thereof

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ES3056194T3 ES19812033T ES19812033T ES3056194T3 ES 3056194 T3 ES3056194 T3 ES 3056194T3 ES 19812033 T ES19812033 T ES 19812033T ES 19812033 T ES19812033 T ES 19812033T ES 3056194 T3 ES3056194 T3 ES 3056194T3
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Abstract

La presente invención se refiere a una batería secundaria cilíndrica que tiene una estructura que añade una porción adhesiva que contiene un material adhesivo, un material conductor y partículas PTC, para combinar un conjunto de tapa que sirve como terminal de electrodo positivo en la batería secundaria cilíndrica con una pestaña de electrodo positivo de un conjunto de electrodos de tipo jelly-roll. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Batería secundaria cilíndrica configurada para evitar una sobrecarga de la misma
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente invención se refiere a una batería secundaria cilíndrica configurada para evitar la sobrecarga de la misma y, más particularmente, a una batería secundaria cilíndrica configurada para tener una estructura en la que una lengüeta de electrodo positivo de un conjunto de electrodos lámina enrollada se acopla a un conjunto de tapa mediante una unidad de adhesión.
[0005] Estado de la técnica
[0006] Las baterías secundarias, que se pueden cargar y descargar y que se pueden usar repetidamente, se han utilizado como fuentes de energía para un dispositivo electrónico portátil, una herramienta eléctrica, un vehículo eléctrico, un sistema de almacenamiento de energía, etc., y ha aumentado la demanda de baterías secundarias de alto rendimiento y alta capacidad.
[0007] Dependiendo de la forma de la caja de batería, las baterías secundarias se clasifican en una batería secundaria cilíndrica que tiene un conjunto de electrodos montado en una lata metálica cilíndrica, una batería secundaria prismática que tiene un conjunto de electrodos montado en una lata metálica prismática, y una batería secundaria en forma de bolsa que tiene un conjunto de electrodos montado en una caja en forma de bolsa hecha de una hoja laminada de aluminio.
[0008] El conjunto de electrodos, que está montado en la caja de batería, es un elemento generador de energía que está configurado para tener una estructura en la que se apilan un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo, y que se puede cargar y descargar. El conjunto de electrodos se clasifica como un conjunto de electrodos tipo lámina enrollada, que se configura para tener una estructura en la que un electrodo positivo tipo lámina y un electrodo negativo tipo lámina, a los que se aplican materiales activos, se enrollan en el estado en el que se dispone un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, o un conjunto de electrodos tipo apilado, que se configura para tener una estructura en la que múltiples electrodos positivos con un tamaño predeterminado y múltiples electrodos negativos con un tamaño predeterminado se apilan secuencialmente en el estado en el que los separadores se disponen, respectivamente, entre los electrodos positivos y los electrodos negativos. El conjunto de electrodos tipo lámina enrollada tiene ventajas en cuanto a que es fácil fabricar el conjunto de electrodos tipo lámina enrollada y en cuanto a que el conjunto de electrodos tipo lámina enrollada tiene una alta densidad energética por unidad de peso. Por estas razones, el conjunto de electrodos de tipo lámina enrollada se ha fabricado ampliamente. El conjunto de electrodos tipo lámina enrollada generalmente se aplica a una batería cilíndrica.
[0009] Generalmente, en una batería cilíndrica, una lengüeta de electrodo positivo de un conjunto de electrodos tipo lámina enrollada está acoplada a un conjunto de tapa de tal manera que una tapa superior funciona como un terminal de electrodo positivo. La lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa se acoplan entre sí por soldadura, por ejemplo, soldadura láser.
[0010] En el proceso de soldadura, sin embargo, se puede generar materia extraña residual, por la cual la apariencia externa del conjunto de electrodos se puede dañar o se puede distorsionar la tapa superior.
[0011] Por lo tanto, existe la necesidad de una tecnología que sea capaz de resolver los problemas que ocurren mientras se forma el terminal de electrodo positivo de la batería secundaria cilíndrica y de evitar la sobrecarga de la batería secundaria.
[0012] En relación con esto, el documento KR 2017-0081449 A describe una estructura en la que se disponen múltiples primeras lengüetas de electrodos debajo de una subplaca y una placa media para unirse tanto a la subplaca como a la placa media, en donde la resistencia interna disminuye a medida que aumenta la estanqueidad de contacto de la estructura de unión, lo cual reduce la posibilidad de una soldadura deficiente.
[0013] Es decir, el documento KR 2017-0081449 A describe una estructura que es capaz de reducir la resistencia interna de una batería secundaria, pero no sugiere ningún método de acoplamiento que no sea un método de soldadura, el cual puede generar materia extraña.
[0014] El documento KR 2003-0044512 A describe una estructura en la que una placa de terminal está fijada a la superficie superior de un adhesivo conductor, un terminal de electrodo negativo está conectado eléctricamente mediante una porción hueca formada en la placa de terminal, y una lengüeta de electrodo negativo está fijada a la superficie inferior del adhesivo conductor. Sin embargo, una batería secundaria descrita en el documento KR 2003-0044512 A está configurada para tener una estructura en la que el adhesivo conductor se funde o se deforma y, por lo tanto, las porciones conectadas de la lengüeta de electrodo negativo y el terminal de electrodo negativo están separadas entre sí de manera que la lengüeta de electrodo negativo y el terminal de electrodo negativo están separados entre sí, por lo que se libera la conexión eléctrica entre ellos.
[0015] El documento KR 2011-0039934 A describe un conjunto de tapa configurado para tener una estructura en la que la superficie circunferencial exterior de una pila que incluye una tapa superior y una ventilación de seguridad, que se apilan secuencialmente, se envuelve con una junta principal y en la que un dispositivo de interrupción de corriente, en el que la superficie circunferencial exterior de la pila se envuelve con una junta auxiliar, se une al lado inferior de la ventilación de seguridad, en donde la junta auxiliar evita que la junta principal se caiga.
[0016] El documento KR 2001-0054738 A describe una estructura en la que, en el lado más interno de un electrodo formado por el enrollamiento de un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador poroso, se enrolla un cable al menos 1,5 vueltas alrededor de una placa base de uno del electrodo positivo y el electrodo negativo para formar un núcleo de electrodo, se fija una lengüeta de electrodo a una región entre la parte de inicio de enrollado y la parte de 1,5 vueltas de la placa base, y el extremo de la lengüeta de electrodo se conecta a un conjunto de tapa. Sin embargo, los documentos KR 2011-0039934 A y KR 2001-0054738 A no sugieren un plan que sea capaz de resolver los problemas que ocurren en el proceso de conexión del terminal de electrodo y la lengüeta de electrodo entre sí.
[0017] Por lo tanto, existe una gran necesidad de una tecnología que sea capaz de formar fácilmente una estructura de conexión entre una lengüeta de electrodo positivo de un conjunto de electrodos tipo lámina enrollada y un conjunto de tapa en una batería secundaria cilíndrica, de liberar la conexión eléctrica sin dividir físicamente la estructura de conexión, y de evitar la aparición de problemas provocados por materia extraña, los cuales pueden ocurrir durante la soldadura, etc.
[0018] Técnica anterior adicional se describe en los documentos US 2005/079422 A1 y CN 203562472 U.
[0019] Objeto de la invención
[0020] Problema técnico
[0021] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proveer una batería secundaria cilíndrica configurada de manera tal que sea posible evitar que se genere materia extraña en el proceso de conectar eléctricamente una lengüeta de electrodo y un conjunto de tapa entre sí o evitar que el conjunto de tapa se mueva durante el proceso anterior.
[0022] Solución técnica
[0023] Según la presente invención, lo anterior y otros objetos se pueden lograr al proveer una batería secundaria cilíndrica que incluye un conjunto de electrodos tipo lámina enrollada configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo tipo lámina y un electrodo negativo tipo lámina se enrollan en el estado en el que se dispone un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, una caja de batería cilíndrica configurada para recibir el conjunto de electrodos tipo lámina enrollada, y un conjunto de tapa montado en el extremo superior abierto de la caja de batería cilíndrica, en donde la superficie de extremo inferior del conjunto de tapa está conectada a una lengüeta de electrodo positivo del conjunto de electrodos tipo lámina enrollada mediante una unidad de adhesión, y la unidad de adhesión incluye un material adhesivo, un material conductor y partículas de coeficiente de temperatura positivo (PTC, por sus siglas en inglés).
[0024] La carga finaliza debido a un aumento en la resistencia de las partículas de PTC cuando aumenta la temperatura interna de la batería secundaria cilíndrica.
[0025] El material adhesivo puede estar hecho de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en una resina de poliéster, una resina epoxi, una resina de fenol, acetato de polivinilo, butiral de polivinilo, y acrilato de poliéster. El material conductor puede estar hecho de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en grafito, negro de carbono, fibra conductora, oro, plata, cobre, aluminio y una aleación de oro, plata, cobre y aluminio.
[0026] Las partículas de PTC pueden estar hechas de caucho de silicona o polietileno.
[0027] El material conductor y las partículas de PTC se pueden mezclar entre sí en una relación de 5:1 a 1:1.
[0028] El acoplamiento entre el extremo inferior del conjunto de tapa y la unidad de adhesión y entre la lengüeta de electrodo positivo y la unidad de adhesión se puede mantener en el estado en el que finaliza la carga.
[0029] Un dispositivo de interrupción de corriente que tiene una estructura tipo plana se puede ubicar en el extremo inferior del conjunto de tapa, el conjunto de tapa se puede configurar para tener una estructura en la cual se omiten un elemento de PTC y un filtro de dispositivo de interrupción de corriente, y el conjunto de electrodos tipo lámina enrollada puede extenderse para tener una longitud adicional correspondiente a los espesores del elemento de PTC y el filtro de dispositivo de interrupción de corriente, que se omiten.
[0030] La lengüeta de electrodo positivo del conjunto de electrodos tipo lámina enrollada se puede acoplar a la superficie inferior de un miembro de ventilación del conjunto de tapa mediante la unidad de adhesión.
[0031] Descripción de las figuras
[0032] La FIG.1 es una vista en corte vertical que muestra una batería secundaria cilíndrica general convencional.
[0033] La FIG. 2 es una vista en corte vertical que muestra una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente invención.
[0034] La FIG. 3 es una vista en corte vertical que muestra una comparación de las alturas de los conjuntos de electrodos incluidos en las baterías secundarias cilíndricas de las FIGS.1 y 2.
[0035] La FIG. 4 es una vista ampliada que muestra los estados antes y después de que se deforme una unidad de adhesión.
[0036] La FIG.5 es un gráfico que muestra los resultados de un ejemplo experimental.
[0037] Descripción detallada de la invención
[0038] Una batería secundaria cilíndrica según la presente invención incluye un conjunto de electrodos tipo lámina enrollada configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo tipo lámina y un electrodo negativo tipo lámina se enrollan en el estado en el que se dispone un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, una caja de batería cilíndrica configurada para recibir el conjunto de electrodos tipo lámina enrollada, y un conjunto de tapa montado en el extremo superior abierto de la caja de batería cilíndrica, en donde la superficie de extremo inferior del conjunto de tapa está conectada a una lengüeta de electrodo positivo del conjunto de electrodos tipo lámina enrollada mediante una unidad de adhesión, y la unidad de adhesión incluye un material adhesivo, un material conductor y partículas de coeficiente de temperatura positivo (PTC).
[0039] Es decir, en la presente invención, la unidad de adhesión se utiliza para acoplar la superficie de extremo inferior del conjunto de tapa y la lengüeta de electrodo positivo del conjunto de electrodos tipo lámina enrollada entre sí, y la unidad de adhesión incluye un material adhesivo, un material conductor y partículas de PTC.
[0040] Específicamente, la unidad de adhesión de la presente invención incluye un material adhesivo configurado para aumentar la fuerza de acoplamiento entre la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa a la vez que mantiene la forma de la unidad de adhesión en un estado normal, un material conductor configurado para servir como una trayectoria de conexión eléctrica entre la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa, y partículas de PTC, cuya resistencia aumenta abruptamente cuando aumenta la temperatura interna de la batería secundaria. Como se describe anteriormente, en la batería secundaria cilíndrica según la presente invención, la unidad de adhesión, que incluye el material adhesivo, se agrega a la superficie inferior del conjunto de tapa, a la que se acopla la lengüeta de electrodo positivo, sin usar un método de soldadura de uso convencional como, por ejemplo, soldadura láser, para lograr la conexión eléctrica entre la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa, que funciona como un terminal de electrodo positivo.
[0041] Por consiguiente, es posible evitar la aparición de un problema en el que materia extraña se separa del conjunto de electrodos como resultado del uso de soldadura láser para la batería secundaria cilíndrica, como en la técnica convencional, por lo que el separador se daña o reacciona con una solución electrolítica.
[0042] El material adhesivo no está particularmente restringido, siempre que el material adhesivo esté hecho de un material que sea capaz de aumentar la fuerza de acoplamiento entre la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa. Por ejemplo, el material adhesivo puede estar hecho de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en una resina de poliéster, una resina epoxi, una resina de fenol, acetato de polivinilo, butiral de polivinilo, y acrilato de poliéster.
[0043] El material conductor sirve como una trayectoria de conexión eléctrica entre la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa. El material conductor no está particularmente restringido, siempre que el material conductor esté hecho de un material que exhiba una alta conductividad eléctrica. Por ejemplo, el material conductor puede estar hecho de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en grafito, negro de carbono, fibra conductora como, por ejemplo, fibra de carbono o fibra de metal, oro, plata, cobre, aluminio y una aleación de oro, plata, cobre y aluminio.
[0044] Las partículas de PTC tienen propiedades en las que la resistencia de las partículas de PTC es relativamente baja a temperatura normal, por lo que las partículas de PTC transmiten fácilmente la corriente, pero cuando aumenta la temperatura de la batería o aumenta la temperatura interna de la batería debido a la sobrecorriente que fluye en la batería, la resistencia de las partículas de PTC aumenta abruptamente de aproximadamente 1.000 veces a 10.000 veces o más la resistencia en el estado normal.
[0045] Según la Ley de Ohm, se puede ver que, cuando aumenta la resistencia en el estado en el que el valor de corriente es uniforme, la tensión aumenta en proporción al valor aumentado de la resistencia. Cuando la resistencia de las partículas de PTC aumenta abruptamente, la tensión de la batería secundaria aumenta en proporción a la misma. Por lo tanto, cuando se alcanza la tensión de fin de carga, se finaliza la carga de la batería secundaria. Por consiguiente, es posible interrumpir la sobrecarga de la batería secundaria, mediante lo cual es posible evitar la explosión o combustión de la batería secundaria debido a un aumento continuo de la temperatura de la batería secundaria.
[0046] Las partículas de PTC no están particularmente restringidas, siempre que las partículas de PTC estén hechas de un material que tenga una propiedad de baja resistencia a temperatura normal pero que tenga una propiedad de alta resistencia a alta temperatura. Por ejemplo, las partículas de PTC pueden estar hechas de caucho de silicona o polietileno.
[0047] En un ejemplo específico, el material conductor y las partículas de PTC se pueden mezclar entre sí en una relación de 5:1 a 1:1.
[0048] En el caso en que la relación de mezcla de las partículas de PTC con el material conductor sea inferior a 1/5, no es notablemente evidente una propiedad de aumento de resistencia, por lo que es difícil obtener un efecto de aumento de resistencia deseado, lo cual no es deseable. En el caso en que el contenido de las partículas de PTC sea mayor que el contenido del material conductor, la conductividad eléctrica se vuelve un problema, lo cual tampoco es deseable.
[0049] En la batería secundaria cilíndrica según la presente invención, cuando la temperatura interna de la batería aumenta debido a la sobrecarga de la batería, la tensión de la batería aumenta en proporción a un aumento en la resistencia de las partículas de PTC. Como resultado, la tensión de la batería alcanza una tensión de fin de carga, mediante lo cual finaliza la carga. Es decir, a diferencia de la técnica convencional, en el que se funde la unidad de adhesión, interpuesta entre la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa, por lo que la lengüeta de electrodo positivo y el conjunto de tapa están físicamente separados entre sí, el acoplamiento entre el extremo inferior del conjunto de tapa y la unidad de adhesión y entre la lengüeta de electrodo positivo y la unidad de adhesión se puede mantener en el estado en el que finaliza la carga según la presente invención.
[0050] En un ejemplo específico, se puede ubicar un miembro de ventilación en el extremo inferior del conjunto de tapa, y el conjunto de tapa se puede configurar para tener una estructura en la cual se omiten un elemento de PTC y un dispositivo de interrupción de corriente. En la presente invención, por lo tanto, se puede utilizar un conjunto de tapa con un espesor pequeño, es decir, un conjunto de tapa delgada, para evitar que el volumen correspondiente a los espesores del elemento de PTC y el dispositivo de interrupción de corriente se mantenga como espacio muerto. Es decir, la altura del conjunto de electrodos tipo lámina enrollada se puede aumentar como resultado de la reducción del espesor del conjunto de tapa, por lo que es posible aumentar la altura del conjunto de electrodos a la vez que se mantiene la longitud total de la batería secundaria cilíndrica. Por consiguiente, es posible proveer una batería secundaria de alta capacidad.
[0051] Mientras tanto, la batería secundaria cilíndrica según la presente invención incluye un miembro de ventilación configurado para descargar el gas generado en la caja de batería cuando la presión interna de la batería aumenta debido al gas. El miembro de ventilación puede configurarse para tener una estructura en la que se forma una muesca en el miembro de ventilación de modo que el miembro de ventilación se rompe fácilmente para descargar gas, puede configurarse para tener una estructura en la que el miembro de ventilación sea generalmente plano, o puede configurarse para tener una estructura en la que el miembro de ventilación sea cóncavo hacia abajo.
[0052] En la batería secundaria cilíndrica que tiene la estructura anterior, el miembro de ventilación se puede ubicar debajo de la tapa superior, y la lengüeta de electrodo positivo se puede conectar a la superficie inferior del miembro de ventilación mediante la unidad de adhesión a través de un miembro de aislamiento ubicado sobre el conjunto de electrodos tipo lámina enrollada.
[0053] Preferiblemente, se mantiene la forma de las partículas de PTC mientras que las propiedades de las partículas de PTC no se cambian hasta que la tensión de la batería secundaria alcanza una tensión de fin de carga como resultado de un aumento en la temperatura interna de la batería secundaria. La temperatura de transición vítrea de las partículas de PTC puede ser más alta que la temperatura a la que finaliza la carga.
[0054] Mientras tanto, teniendo en cuenta el hecho de que es posible obtener un efecto en el que al menos una porción del material adhesivo pueda derretirse incluso antes de que la tensión de la batería secundaria alcance la tensión de fin de carga, por lo que la distancia entre los componentes del material conductor puede aumentar y, por lo tanto, puede aumentar la resistencia, la temperatura de transición vítrea del material adhesivo puede ser inferior a la temperatura a la que finaliza la carga.
[0055] En adelante, realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de manera tal que las realizaciones preferidas de la presente invención pueden implementarse fácilmente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a la cual pertenece la presente invención. Al describir el principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente descripción en detalle, se omitirá, sin embargo, una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en la presente memoria cuando las mismas puedan oscurecer el objeto de la presente invención.
[0056] Además, se utilizarán los mismos números de referencia a lo largo de los dibujos para referirse a partes que lleven a cabo funciones u operaciones similares. En el caso en que se dice que una parte está conectada a otra parte en la memoria descriptiva, no solo puede la parte estar conectada directamente a la otra parte, sino que también la parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte mediante una parte adicional. Además, que un determinado elemento esté incluido no significa que otros elementos estén excluidos, sino que significa que dichos elementos pueden además estar incluidos, a menos que se indique lo contrario.
[0057] Realizaciones de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos.
[0058] La FIG.1 es una vista en corte vertical que muestra una batería secundaria cilíndrica general convencional.
[0059] Con referencia a la FIG. 1, la batería 100 secundaria cilíndrica incluye una caja 130 de batería, en la que se recibe un conjunto 120 de electrodos tipo lámina enrollada, y un conjunto 110 de tapa ubicado en la parte superior de la caja 130 de batería. Una tapa 101 superior se ubica en el extremo superior del conjunto 110 de tapa, y un elemento 102 de PTC, configurado para interrumpir el flujo de corriente a alta temperatura, una ventilación 103 de seguridad, configurada para descargar gas de alta presión, y un dispositivo 104 de interrupción de corriente, configurado para interrumpir el flujo de corriente cuando aumenta la presión interna de la batería, se apilan secuencialmente debajo de la tapa 101 superior.
[0060] En el contacto entre el conjunto 110 de tapa y la caja de batería se dispone una junta 106 configurada para asegurar la fuerza de sellado de la batería secundaria, y una lengüeta 121 de electrodo positivo del conjunto de electrodos tipo lámina enrollada se acopla mediante soldadura a la superficie inferior del dispositivo 104 de interrupción de corriente.
[0061] Por encima del conjunto 120 de electrodos tipo lámina enrollada se puede ubicar un miembro 111 de aislamiento configurado para evitar el contacto entre la lengüeta 121 de electrodo positivo y la caja 130 de batería.
[0062] La FIG. 2 es una vista en corte vertical que muestra una batería secundaria cilíndrica según una realización de la presente invención.
[0063] Con referencia a la FIG. 2, la batería 200 secundaria cilíndrica incluye una caja 230 de batería, en la que se recibe un conjunto 220 de electrodos tipo lámina enrollada, un conjunto 210 de tapa y una junta 206 ubicada entre el conjunto 210 de tapa y la caja 230 de batería, estando la junta configurada para asegurar la fuerza de sellado de la caja de batería.
[0064] Una tapa 201 superior se ubica en la parte superior del conjunto 210 de tapa, y un miembro 203 de ventilación, configurado para interrumpir el flujo de corriente cuando aumenta la presión interna de la batería, se ubica debajo de la tapa 201 superior. Es decir, el conjunto 210 de tapa de la batería 200 secundaria cilíndrica está configurado para tener una estructura en la que el elemento 102 de PTC y el dispositivo 104 de interrupción de corriente se omiten de la estructura de la batería 100 secundaria cilíndrica.
[0065] Una lengüeta 221 de electrodo positivo del conjunto 220 de electrodos tipo lámina enrollada se puede acoplar a la superficie inferior del miembro 203 de ventilación mediante una unidad 205 de adhesión, y el miembro 203 de ventilación se puede conectar a la tapa 201 superior de modo que la tapa 201 superior funcione como un terminal de electrodo positivo.
[0066] Por encima del conjunto 220 de electrodos tipo lámina enrollada se puede ubicar un miembro 211 de aislamiento configurado para evitar el contacto entre la lengüeta 221 de electrodo positivo y la caja 230 de batería.
[0067] La FIG. 3 es una vista en corte vertical que muestra una comparación de las alturas de los conjuntos de electrodos incluidos en las baterías secundarias cilíndricas de las FIGS.1 y 2.
[0068] Con referencia a la FIG.3, la batería 200 secundaria cilíndrica está configurada para tener una estructura en la que el elemento 102 de PTC y el dispositivo 104 de interrupción de corriente se omiten de la batería 100 secundaria cilíndrica.
[0069] Por consiguiente, el espesor h2 del conjunto de tapa de la batería 200 secundaria cilíndrica es menor que el espesor h1 del conjunto de tapa de la batería 100 secundaria cilíndrica.
[0070] En el caso en el que se reduce el espesor del conjunto de tapa, como se describe anteriormente, la altura h5 del conjunto de electrodos de la batería 200 secundaria cilíndrica se vuelve mayor que la altura h4 del conjunto de electrodos de la batería 100 secundaria cilíndrica, suponiendo que las alturas generales de las baterías secundarias cilíndricas son iguales entre sí.
[0071] La FIG.4 es una vista ampliada que muestra los estados antes y después de que se deforme la unidad de adhesión que se muestra en la FIG.2.
[0072] Con referencia a la FIG. 4, la superficie superior de una unidad 405 de adhesión está acoplada a un dispositivo 204 de interrupción de corriente, y la superficie inferior de la unidad de adhesión está acoplada a la lengüeta 221 de electrodo positivo.
[0073] La unidad 405 de adhesión incluye un material 401 adhesivo, un material 402 conductor y partículas 403 de PTC. En un estado normal, el acoplamiento entre el dispositivo 204 de interrupción de corriente y la lengüeta 221 de electrodo positivo se logra a través de la unidad 405 de adhesión, mediante la cual se logra la conexión eléctrica a través del material 402 conductor. Cuando el material 401 adhesivo se derrite debido a un aumento en la temperatura de la batería y, por lo tanto, aumenta la distancia entre los componentes del material 402 conductor, la resistencia, sin embargo, puede aumentar. En el caso en que la temperatura aumente aún más, la resistencia de las partículas 403 de PTC aumenta abruptamente, por lo que la tensión de la batería secundaria aumenta a una tensión de fin de carga. Por consiguiente, el flujo de corriente se puede interrumpir.
[0074] De manera alternativa, en el caso en que la resistencia de las partículas 403 de PTC aumente, aunque el material 401 adhesivo no se derrita, el flujo de corriente se puede interrumpir debido al aumento de tensión.
[0075] En adelante, se describirá la presente invención con referencia a los siguientes ejemplos. Estos ejemplos se proveen solo para facilitar la comprensión de la presente invención y no deben interpretarse como una limitación del alcance de la presente invención.
[0076] Ejemplo 1
[0077] En función del peso total de una unidad de adhesión, se mezclaron con NMP 40 % en peso de resina de poliéster, como material adhesivo, 30 % en peso de plata, como material conductor, y 30 % en peso de polietileno, como partículas de PTC, y el mismo se secó para fabricar una unidad de adhesión en fase de pasta.
[0078] La unidad de adhesión fabricada de manera tal se agregó a una lengüeta de electrodo positivo de una batería secundaria cilíndrica, configurada para tener la estructura que se muestra en la FIG. 2, y al extremo inferior de un conjunto de tapa de la batería secundaria cilíndrica para lograr la conexión eléctrica entre la lengüeta de electrodo positivo y un dispositivo de interrupción de corriente.
[0079] Ejemplo 2
[0080] Se fabricó una unidad de adhesión en fase de pasta de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizaron 40 % en peso de plata, como material conductor, y 20 % en peso de polietileno, como partículas de PTC, a diferencia del Ejemplo 1, y luego se fabricó una batería secundaria cilíndrica con la unidad de adhesión añadida a la misma.
[0081] Ejemplo 3
[0082] Se fabricó una unidad de adhesión en fase de pasta de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizaron 50 % en peso de plata, como material conductor, y 10 % en peso de polietileno, como partículas de PTC, a diferencia del Ejemplo 1, y luego se fabricó una batería secundaria cilíndrica con la unidad de adhesión añadida a la misma.
[0083] Ejemplo Comparativo 1
[0084] Se preparó una batería secundaria cilíndrica configurada para tener la estructura que se muestra en la FIG. 1 y se fabricó una batería secundaria cilíndrica configurada para tener una estructura en la que se acoplaron entre sí una lengüeta de electrodo positivo y un conjunto de tapa mediante soldadura.
[0085] Ejemplo Comparativo 2
[0086] Se fabricó una unidad de adhesión en fase de pasta de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizó 60 % en peso de plata, como material conductor, y no se utilizaron partículas de PTC, a diferencia del Ejemplo 1, y luego se fabricó una batería secundaria cilíndrica con la unidad de adhesión añadida a la misma.
[0087] Ejemplo Experimental
[0088] Medición de la resistencia de la unidad de adhesión
[0089] Se midió la variación de la resistencia de una batería secundaria dependiendo de la temperatura utilizando las baterías secundarias cilíndricas fabricadas según los Ejemplos 1 a 3 y los Ejemplos Comparativos 1 y 2, y los resultados se muestran en la FIG.5.
[0090] La medición se llevó a cabo a temperaturas de 25 °C, 50 °C, 75 °C, 90 °C, 100 °C, y 110 °C.
[0091] Con referencia a la FIG. 5, se puede ver que, en el caso en que el contenido de las partículas de PTC era un 20 % más alto que el contenido del material conductor, la resistencia aumentó bruscamente a medida que la temperatura aumentó a 75 °C o más.
[0092] Asimismo, en el caso del Ejemplo 1, la resistencia aumentó cuando la temperatura superó los 50 °C, y el aumento de la resistencia de la unidad de adhesión dependiendo del cambio de temperatura generalmente se hizo más pronunciado a medida que aumentó el contenido de las partículas de PTC.
[0093] En el caso del Ejemplo Comparativo 1, en el que no se agregaron partículas de PTC, y el Ejemplo Comparativo 2, en el que la lengüeta de electrodo positivo se fijó mediante soldadura, no fue evidente un aumento de la resistencia dependiendo del cambio de temperatura.
[0094] Por lo tanto, en el caso en el que la temperatura interna de la batería secundaria cilíndrica aumenta a medida que la batería secundaria cilíndrica alcanza un estado anormal, se espera que aumente la resistencia de las partículas de PTC, que aumente la resistencia de la unidad de adhesión, y que la tensión de la batería secundaria cilíndrica alcance una tensión de fin de carga, por lo que es posible evitar que la batería secundaria cilíndrica explote o se incendie debido a una sobrecarga de la misma.
[0095] Las personas con experiencia en la técnica a la que pertenece la presente invención apreciarán que son posibles diversas aplicaciones y modificaciones según la descripción anterior, dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.
[0096] Descripción de numerales de referencia
[0097] 100, 200, 300: baterías secundarias cilíndricas
[0098] 101, 201, 301: tapas superiores
[0099] 102: elemento de PTC
[0100] 103: ventilación de seguridad
[0101] 104, 204: dispositivos de interrupción de corriente
[0102] 203: miembro de ventilación
[0103] 205, 305, 405: unidades de adhesión
[0104] 106, 206, 306: juntas
[0105] 110, 210: conjuntos de tapa
[0106] 111, 211, 311: miembros de aislamiento
[0107] 120, 220, 320: conjuntos de electrodos tipo lámina enrollada
[0108] 121, 221: lengüetas de electrodos positivos
[0109] 130, 230, 330: cajas de batería
[0110] h1, h2, h3: espesores de conjuntos de tapas
[0111] h4, h5, h6: alturas de conjuntos de electrodos
[0112] 401: material adhesivo
[0113] 402: material conductor
[0114] 403: partículas de PCT
[0115] Aplicabilidad industrial
[0116] Como se desprende de la descripción anterior, en una batería secundaria cilíndrica según la presente invención, la conexión eléctrica entre un conjunto de electrodos y un terminal de electrodo de la batería se logra mediante una unidad de adhesión que incluye un material adhesivo, mediante lo cual es posible evitar que se genere materia extraña en el proceso de conexión del conjunto de electrodos y el terminal de electrodo entre sí.
[0117] Además, la batería secundaria cilíndrica está configurada para tener una estructura en la que se finaliza la carga de la batería a medida que aumenta la tensión hasta una tensión de fin de carga o más alta en el estado en el que se mantiene la conexión entre el conjunto de electrodos y el terminal de electrodo en la unidad de adhesión. Por consiguiente, es posible omitir un espacio necesario para separar el conjunto de electrodos y el terminal de electrodo entre sí, por lo que es posible aumentar la capacidad de la batería en proporción al espacio omitido.
[0118] Además, es posible evitar un cambio en la posición de un conjunto de tapa, por lo que es posible reducir una tasa de defectos de la batería.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Una batería (200) secundaria cilíndrica que comprende:
un conjunto (220) de electrodos tipo lámina enrollada configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo tipo lámina y un electrodo negativo tipo lámina se enrollan en un estado en el que un separador se dispone entre el electrodo positivo y el electrodo negativo;
una caja (230) de batería cilíndrica configurada para recibir el conjunto (220) de electrodos tipo lámina enrollada; y un conjunto (210) de tapa montado en un extremo superior abierto de la caja (230) de batería cilíndrica, en donde una superficie de extremo inferior del conjunto (210) de tapa está conectada a una lengüeta (221) de electrodo positivo del conjunto (220) de electrodos tipo lámina enrollada mediante una unidad (205) de adhesión,caracterizado por que
la unidad (205) de adhesión comprende un material (401) adhesivo, un material (402) conductor y partículas (403) de coeficiente de temperatura positivo (PTC),
ypor quela carga finaliza debido a un aumento en la resistencia de las partículas (403) de PTC cuando aumenta la temperatura interna de la batería (200) secundaria cilíndrica.
2. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 1, en donde el material (401) adhesivo está hecho de al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en una resina de poliéster, una resina epoxi, una resina de fenol, acetato de polivinilo, butiral de polivinilo, y acrilato de poliéster.
3. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 1, en donde el material (402) conductor está hecho de al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en grafito, negro de carbono, fibra conductora, oro, plata, cobre, aluminio, y una aleación de oro, plata, cobre y aluminio.
4. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 1, en donde las partículas (403) de PTC están hechas de caucho de silicona o polietileno.
5. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 1, en donde el material (402) conductor y las partículas (403) de PTC se mezclan entre sí en una relación de 5:1 a 1:1.
6. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 1, en donde el acoplamiento entre un extremo inferior del conjunto (210) de tapa y la unidad (205) de adhesión y entre la lengüeta (221) de electrodo positivo y la unidad (205) de adhesión se mantiene en un estado en el que finaliza la carga.
7. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 1, en donde un miembro (203) de ventilación se ubica en un extremo inferior del conjunto (210) de tapa, el conjunto (210) de tapa está configurado para tener una estructura en la cual se omiten un elemento (102) de PTC y un filtro CID, y el conjunto (220) de electrodos tipo lámina enrollada se extiende para tener una longitud adicional correspondiente a los espesores del elemento (102) de PTC y del filtro CID, que se omiten.
8. La batería (200) secundaria cilíndrica según la reivindicación 7, en donde la lengüeta (221) de electrodo positivo del conjunto (220) de electrodos tipo lámina enrollada está acoplada a una superficie inferior del miembro (203) de ventilación del conjunto (210) de tapa mediante la unidad (205) de adhesión.
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