ES3056706T3 - Crack-prevention sealing block for pouch-shaped secondary batteries, pouch-shaped battery case manufactured using the same, and method of sealing pouch-shaped battery case - Google Patents

Crack-prevention sealing block for pouch-shaped secondary batteries, pouch-shaped battery case manufactured using the same, and method of sealing pouch-shaped battery case

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ES3056706T3 ES18867595T ES18867595T ES3056706T3 ES 3056706 T3 ES3056706 T3 ES 3056706T3 ES 18867595 T ES18867595 T ES 18867595T ES 18867595 T ES18867595 T ES 18867595T ES 3056706 T3 ES3056706 T3 ES 3056706T3
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Abstract

La presente invención se refiere a un bloque de sellado para una batería secundaria tipo bolsa. Este bloque comprende: un cuerpo principal para sellar, mediante calor y/o presión, un lado circunferencial exterior del cual sobresale un terminal de electrodo y un lado circunferencial exterior de la caja de la batería paralelo a este; y una pieza antiarrugas acoplada verticalmente a una superficie lateral del cuerpo principal, con una estructura curva que corresponde a una esquina redondeada de la pieza de alojamiento del conjunto de electrodos. Esta pieza antiarrugas incluye una extensión para conectar el cuerpo principal con la estructura curva de la pieza, lo que permite el sellado cuando la pieza antiarrugas se encuentra adyacente a la pieza de alojamiento del conjunto de electrodos a través de la extensión. Por lo tanto, al formar la pieza de sellado fusionando el lado circunferencial exterior de la caja de la batería con una parte adyacente a la esquina de la pieza de alojamiento del conjunto de electrodos, la pieza de sellado de la caja de la batería queda fija, lo que minimiza las alteraciones de la caja y evita la formación de arrugas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Bloque de sellado para prevenir grietas para baterías secundarias en forma de bolsa, caja de batería en forma de bolsa fabricada usando el mismo, y método de sellado de caja de batería en forma de bolsa
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Coreana n.º 2017-0134309 presentada el 17 de octubre de 2017 ante la Oficina Coreana de Propiedad Intelectual.
[0005] La presente invención se refiere a un bloque de sellado para baterías secundarias en forma de bolsa que es capaz de evitar que se generen grietas en una caja de batería, a una caja de batería en forma de bolsa fabricada usando el mismo, y a un método de sellado de una caja de batería en forma de bolsa y, más en particular, a un bloque de sellado para sellar una batería secundaria en forma de bolsa, el bloque de sellado incluyendo una unidad de cuerpo principal para sellar un borde exterior de una caja de batería del cual sobresale un terminal de electrodo y un borde exterior de la caja de batería paralelo al mismo mediante aplicación de calor y/o presión al mismo y a una unidad de prevención de arrugas acoplada perpendicularmente a una superficie de la unidad de cuerpo principal, la unidad de prevención de arrugas incluyendo una estructura curvada que corresponde a una esquina redondeada de una unidad de recepción de conjunto de electrodos, en donde la unidad de prevención de arrugas incluye además una porción de extensión para conectar la estructura curvada de la unidad de prevención de arrugas a la unidad de cuerpo principal.
[0006] Estado de la técnica
[0007] Las baterías secundarias de litio pueden clasificarse en una batería cilíndrica, una batería prismática y una batería en forma de bolsa en base a la forma de una caja de batería. La batería cilíndrica es una batería que está configurada para tener una estructura en la cual un conjunto de electrodos se monta en una lata metálica. La batería prismática es también una batería que está configurada para tener una estructura en la cual un conjunto de electrodos se monta en una lata metálica. La batería en forma de bolsa es una batería que está configurada para tener una estructura en la cual un conjunto de electrodos se monta, en general, en una caja de batería en forma de bolsa hecha de una hoja laminada de aluminio. Entre dichas celdas de batería, la batería en forma de bolsa, que puede apilarse con alta integración, tiene alta densidad energética por unidad de peso, no es costosa, y puede modificarse fácilmente, ha llamado considerable atención.
[0008] La caja de batería en forma de bolsa puede clasificarse como una caja de batería separable, en la cual una caja superior y una caja inferior son capaces de separarse entre sí, o como una caja de batería integrada, en la cual la caja superior y la caja inferior están conectadas entre sí. Dado que en los últimos años ha aumentado la demanda de baterías secundarias de alta capacidad, se ha usado una caja de batería configurada para tener una estructura en la cual una unidad de recepción de conjunto de electrodos se forma en cada una de cajas superior e inferior que están separadas entre sí para recibir un conjunto de electrodos grueso.
[0009] Con el fin de sellar la caja de batería, la caja superior y la caja inferior se colocan de modo tal que sus bordes exteriores se miran entre sí, y los otros bordes exteriores se sellan, excluyendo algunos de los bordes exteriores para la descarga de gas, que se forma como una porción no sellada. El gas se descarga de la caja de batería y una solución electrolítica se introduce en la caja de batería a través de la porción no sellada.
[0010] Cuando se fabrica una batería secundaria, los procesos de carga, descarga y desgasificación se llevan a cabo repetidamente. Cuando el proceso de desgasificación se lleva a cabo en un estado de vacío y descompresión, se concentra estrés en las esquinas de una unidad cóncava para recibir el conjunto de electrodos formado en la caja de batería. Como resultado, las porciones de la caja de batería en los alrededores de las esquinas de la unidad cóncava se convierten en deformadas y contorneadas, por lo cual se forman arrugas en la caja de batería.
[0011] Como resultado de la descompresión al vacío y expansión repetitivas, las porciones correspondientes de la caja de batería se rasgan debido a las arrugas, sirviendo, de este modo, como semillas en las cuales pueden formarse aberturas en la caja de batería. Por consiguiente, la caja de batería se vuelve defectuosa.
[0012] La FIG. 1 es una vista en planta que muestra un bloque de sellado convencional, y la FIG. 2 son fotografías que muestran el estado en el cual se generan grietas en una esquina de una unidad de recepción de conjunto de electrodos formada en una caja de batería, fabricada usando el bloque de sellado de la FIG.1, antes y después de la desgasificación.
[0013] Con referencia a las FIGS. 1 y 2, un bloque 10 de sellado incluye una unidad 11 de cuerpo principal, que se forma para tener una forma rectangular alargada cuando se ve en una vista en planta, y una unidad 12 de saliente, que sobresale perpendicularmente de un lado de la unidad 11 de cuerpo principal. La unidad 12 de saliente se provee sobre una superficie de la misma, que mira a un conjunto de electrodos, con una superficie 13 curvada.
[0014] En el caso en el cual una caja de batería se fabrica usando el bloque de sellado configurado para tener la estructura descrita más arriba, se forman arrugas 20 en una esquina de una unidad de recepción de conjunto de electrodos antes de la desgasificación. Como resultado, se forma un ángulo específico entre superficies adyacentes, por lo cual se forma una porción doblada. En el caso en el cual la caja de batería experimenta procesos de descompresión y compresión al vacío, se concentra estrés en las arrugas 20 formadas en la esquina de la unidad de recepción de conjunto de electrodos. Como resultado, se generan grietas 30 en la esquina de la unidad de recepción de conjunto de electrodos, como se muestra en una fotografía que muestra el estado después de la desgasificación.
[0015] Con el fin de evitar que se forman arrugas en las proximidades de las esquinas de una unidad cóncava de la caja de batería, se usa el bloque de sellado que se muestra en la FIG. 1, es decir, un bloque de sellado que se forma, en general, en la forma de una letra alfabética r; en este caso, sin embargo, no puede resolverse completamente el problema descrito más arriba.
[0016] En relación con ello, el documento KR 2016-0026060 A describe una batería polimérica que incluye una capa de región de sellado para sellar el interior de un miembro de revestimiento en forma de bolsa dentro del miembro de revestimiento en forma de bolsa y una capa de región de no sellado formada fuera del miembro de revestimiento en forma de bolsa, la capa de región de no sellado estando provista de una porción de exposición de sección que tiene un mayor espesor que la periferia del miembro de revestimiento en forma de bolsa, y el documento KR 2013-0092800 A describe una celda de batería configurada para tener una estructura en la cual películas se fijan a esquinas de una unidad de batería recibida en una caja de batería. Sin embargo, estas publicaciones no sugieren una solución obvia para evitar que se formen arrugas en las esquinas de la unidad de recepción de conjunto de electrodos de la caja de batería.
[0017] El documento KR 2016-0100602 A de la técnica anterior se refiere a un aparato de sellado que incluye un dispositivo de calentamiento y prensado para calentar y prensar la periferia exterior de una caja de batería. Las porciones de prensado del dispositivo de prensado calientan y presurizan ambos lados de una región de reiteración de circunferencia de un miembro de hoja. La bolsa de la batería está hecha para sellar la unidad de recepción de conjunto de electrodos. Las arrugas y/o grietas en las esquinas de la bolsa no pueden evitarse totalmente.
[0018] Por lo tanto, existe una necesidad urgente de una tecnología que sea capaz de evitar que se formen arrugas en las esquinas de una unidad cóncava para recibir un conjunto de electrodos al momento de fabricación de una batería en forma de bolsa.
[0019] Objeto de la invención
[0020] Problema técnico
[0021] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores y otros problemas técnicos que aún no se han resuelto, y es un objeto de la presente invención proveer un bloque de sellado para evitar que se formen arrugas/grietas en esquinas redondeadas de una caja de batería en forma de bolsa, en la cual se monta un conjunto de electrodos, una caja de batería en forma de bolsa fabricada usando el mismo, y un método de sellado de una caja de batería en forma de bolsa.
[0022] Solución técnica
[0023] Según un aspecto de la presente invención, los objetos anteriores y otros pueden lograrse por un bloque de sellado para sellar una batería secundaria en forma de bolsa como se define en las reivindicaciones 1 a 6, el bloque de sellado incluyendo una unidad de cuerpo principal para sellar un borde exterior de una caja de batería del cual sobresale un terminal de electrodo aplicando calor y/o presión al mismo y una unidad de prevención de arrugas acoplada perpendicularmente a una superficie en un centro de la unidad de cuerpo principal, la unidad de prevención de arrugas incluyendo una estructura curvada que corresponde a una esquina redondeada de una unidad de recepción de conjunto de electrodos, en donde la unidad de prevención de arrugas incluye además una porción de extensión para conectar la estructura curvada de la unidad de prevención de arrugas a la unidad de cuerpo principal, en donde la porción de extensión sobresale de la unidad de cuerpo principal para extenderse hasta la esquina redondeada de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0024] Dado que ha aumentado la demanda de baterías secundarias de gran capacidad y alto rendimiento, el espesor del conjunto de electrodos ha aumentado, y la profundidad de una unidad cóncava para recibir el conjunto de electrodos también ha aumentado con el fin de recibir el conjunto de electrodos engrosado. Teniendo en cuenta las propiedades de la caja de batería, que está hecha de una hoja laminada que incluye una capa de resina y una capa metálica, el espesor de la caja de batería puede aumentar con el fin de formar una unidad profundamente cóncava. En este caso, sin embargo, puede reducirse la capacidad de la batería, lo cual no es deseable. Por este motivo, la unidad cóncava para recibir el conjunto de electrodos se forma en una caja superior y una caja inferior, por lo cual es posible recibir un conjunto de electrodos grueso. La caja de batería que tiene la estructura anterior puede usarse como una caja de batería para baterías secundarias de alta capacidad.
[0025] El conjunto de electrodos puede ser un conjunto de electrodos tipo lámina enrollada (tipo enrollado), que está configurado para tener una estructura en la cual electrodos positivos tipo hoja larga y electrodos negativos tipo hoja larga se enrollan en el estado en el cual separadores se interponen respectivamente entre los electrodos positivos y los electrodos negativos, un conjunto de electrodos tipo apilado, que se configura para tener una estructura en la cual múltiples electrodos positivos cortados para tener un tamaño predeterminado y múltiples electrodos negativos cortados para tener un tamaño predeterminado se apilan secuencialmente en el estado en el cual separadores se interponen respectivamente entre los electrodos positivos y los electrodos negativos, un conjunto de electrodos tipo apilado/plegado, que se configura para tener una estructura en la cual biceldas o celdas completas, cada una de las cuales se configura para tener una estructura en la cual números predeterminados de electrodos positivos y electrodos negativos se apilan en el estado en el cual separadores se disponen respectivamente entre los electrodos positivos y los electrodos negativos, se enrollan usando una hoja de separación, o un conjunto de electrodos tipo laminado/apilado, que se configura para tener una estructura en la cual biceldas o celdas completas se apilan y laminan en el estado en el cual separadores se disponen respectivamente entre las biceldas o las celdas completas. El conjunto de electrodos tipo apilado, el conjunto de electrodos tipo apilado/plegado, y el conjunto de electrodos tipo laminado/apilado pueden configurarse para tener una estructura en la cual lengüetas de electrodos positivos y lengüetas de electrodos negativos sobresalen de placas de electrodos rectangulares en direcciones opuestas, o pueden configurarse para tener una estructura en la cual lengüetas de electrodos positivos y lengüetas de electrodos negativos sobresalen de los mismos lados de placas de electrodos rectangulares. En el caso en el cual se fabrica una batería secundaria de gran capacidad, puede usarse un conjunto de electrodos configurado para tener una estructura en la cual lengüetas de electrodos positivos y lengüetas de electrodos negativos sobresalen en direcciones opuestas para lograr respectivas conexiones a un dispositivo externo.
[0026] Durante la fabricación de la caja de batería en forma de bolsa, después de que el conjunto de electrodos se coloca en la caja de batería, los otros bordes exteriores de la caja de batería, con exclusión de uno de los bordes exteriores de la caja de batería, se sellan para descargar gas de la caja de batería, y para inyectar una solución electrolítica en la caja de batería, y los procesos de carga, descarga y desgasificación para activar la batería se llevan a cabo varias veces. En este punto, la caja de batería se deforma y tuerce como resultado de la descompresión al vacío con el fin de descargar gas de la caja de batería, por lo cual se forman arrugas en la caja de batería.
[0027] En particular, dado que las esquinas de la unidad cóncava, en la cual se monta el conjunto de electrodos, se estiran con el fin de formar la unidad cóncava, el espesor de las esquinas de la unidad cóncava es más pequeño que el espesor de otras porciones de la unidad cóncava. Como resultado, pueden formarse fácilmente arrugas en las esquinas de la unidad cóncava cuando la caja de batería experimenta un proceso de descompresión al vacío.
[0028] En el caso en el cual el bloque de sellado incluye una unidad de prevención de arrugas que incluye una estructura curvada que corresponde a la esquina redondeada de la unidad de recepción de conjunto de electrodos y en el cual la unidad de prevención de arrugas además incluye una porción de extensión que se extiende desde una unidad de cuerpo principal, ubicada en un borde exterior de la caja de batería que es paralelo al borde exterior de la caja de batería en el cual se ubica el terminal de electrodo, para conectar la estructura curvada de la unidad de prevención de arrugas a la unidad de cuerpo principal, como en la presente invención, una porción sellada puede formarse para ser adyacente a la esquina de la unidad de recepción de conjunto de electrodos debido a la porción de extensión, por lo cual es posible minimizar la deformación de la caja de batería. Por consiguiente, es posible evitar que se formen arrugas en la esquina de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0029] Por lo tanto, es posible resolver el problema de que la caja de batería se rasga como resultado de la desgasificación debido a las arrugas formadas en la caja de batería, por lo cual es posible reducir notablemente la tasa de defectos de la caja de batería en forma de bolsa.
[0030] En un ejemplo concreto, la unidad de cuerpo principal puede configurarse para tener una estructura que incluya una superficie que sea opuesta a la porción sellada formada en el borde exterior de una caja de batería en el cual se ubica el terminal de electrodo teniendo en cuenta el hecho de que la unidad de cuerpo principal es una parte para sellar el borde exterior de una caja de batería en el cual se ubica el terminal de electrodo y el borde exterior de la caja de batería paralelo al mismo. De manera específica, la unidad de cuerpo principal puede formarse en la forma de un pilar cuadrado que incluye una superficie exterior rectangular cuando se ve en una vista en planta.
[0031] La porción de extensión sobresale de la unidad de cuerpo principal para extenderse hasta la esquina redondeada de la unidad de recepción de conjunto de electrodos. Como resultado, la estructura curvada de la unidad de prevención de arrugas puede ubicarse para ser adyacente a la esquina de la unidad de recepción de conjunto de electrodos debido a la porción de extensión. En el caso en el cual la caja de batería se fabrica usando el bloque de sellado que tiene la estructura anterior, por lo tanto, la porción sellada formada en el borde exterior de la caja de batería puede extenderse hasta el límite de la esquina redondeada de la unidad de recepción de conjunto de electrodos, por lo cual es posible evitar, de manera más efectiva, que se formen arrugas en la esquina de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0032] En general, cuando se lleva a cabo un proceso de desgasificación con el fin de descargar gas de la caja de batería durante la fabricación de la batería en forma de bolsa, el borde exterior abierto de la caja de batería, a través del cual se descarga gas, se forma para ser cóncavo más hacia dentro que el borde exterior de la caja de batería opuesto al borde exterior abierto de la caja de batería (es decir, el borde exterior sellado de la caja de batería). Por consiguiente, es necesario además proveer una tecnología que sea capaz de evitar la deformación del borde exterior de la caja de batería a través del cual se descarga gas. Dos unidades de prevención de arrugas pueden ubicarse en cada una de las esquinas de extremos opuestos del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos a través de. cual se descarga gas.
[0033] En el caso en el cual las dos unidades de prevención de arrugas del bloque de sellado se ubican en cada una de las esquinas de los extremos opuestos del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos a través del cual se descarga gas, es posible evitar que se formen arrugas en las esquinas de los extremos opuestos del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos a través del cual se descarga gas, por lo cual es posible reducir, de manera notable, la tasa de defectos de la caja de batería.
[0034] En un ejemplo concreto, el bloque de sellado puede incluir un primer bloque de sellado, cuya unidad de cuerpo principal se ubica en un borde exterior de un lado de la caja de batería paralelo a la dirección en la cual sobresale el terminal de electrodo, y un segundo bloque de sellado, cuya unidad de cuerpo principal se ubica en el borde exterior del otro lado de la caja de batería paralelo al borde exterior de un lado de la caja de batería, y el primer bloque de sellado y el segundo bloque de sellado pueden formarse para ser simétricos entre sí.
[0035] Es decir, el bloque de sellado puede ubicarse en porciones selladas opuestas de la caja de batería en forma de bolsa que son adyacentes al borde exterior de la caja de batería a través del cual se descarga gas. Teniendo en cuenta el hecho de que el primer bloque de sellado y el segundo bloque de sellado se ubican en extremos opuestos del borde exterior de la caja de batería paralelo a la dirección en la cual se ubica el terminal de electrodo y que las porciones selladas formadas en lados opuestos del conjunto de electrodos son simétricas entre sí en base a la parte media del conjunto de electrodos que es perpendicular a la dirección de eje principal de la caja de batería en la cual el terminal de electrodo sobresale del conjunto de electrodos, el primer bloque de sellado y el segundo bloque de sellado pueden formarse para ser simétricos entre sí.
[0036] Mientras tanto, el bloque de sellado puede incluir además un tercer bloque de sellado ubicado entre el primer bloque de sellado y el segundo bloque de sellado para conectar el primer bloque de sellado y el segundo bloque de sellado entre sí. El tercer bloque de sellado puede ser independiente del primer bloque de sellado y del segundo bloque de sellado.
[0037] Es decir, el tercer bloque de sellado se ubica en una posición que corresponde a la dirección de eje principal de la caja de batería en forma de bolsa. En el caso en el cual el tercer bloque de sellado es independiente del primer bloque de sellado y del segundo bloque de sellado, el tercer bloque de sellado puede reemplazarse dependiendo de la longitud del eje principal de la caja de batería en forma de bolsa a sellar.
[0038] De manera alternativa, el tercer bloque de sellado puede acoplarse al primer bloque de sellado y al segundo bloque de sellado. En el caso en el cual el primer bloque de sellado se conecta a un extremo del tercer bloque de sellado en el estado en el cual el primer bloque de sellado es perpendicular al tercer bloque de sellado y en el cual el segundo bloque de sellado se conecta al otro extremo del tercer bloque de sellado en el estado en el cual el segundo bloque de sellado es perpendicular al tercer bloque de sellado mientras que es opuesto al primer bloque de sellado, es posible reducir el tiempo necesario para posicionar los bloques de sellado para sellar el borde exterior de la caja de batería, dado que los bloques de sellado están conectados entre sí.
[0039] Según otro aspecto de la presente invención, se provee una caja de batería en forma de bolsa fabricada usando el bloque de sellado. Dicha caja de batería en forma de bolsa es como se define en la reivindicación 7.
[0040] La caja de batería en forma de bolsa puede configurarse para tener una estructura en la cual al menos una de una caja superior y una caja inferior que constituyen la caja de batería en forma de bolsa está provista de una unidad de recepción de conjunto de electrodos, en la cual una porción no sellada para descarga de gas se forma en un borde exterior de un lado de la unidad de recepción de conjunto de electrodos, y en la cual porciones selladas, cada una de las cuales tiene un radio de curvatura correspondiente al radio de curvatura de una esquina del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos, se forman en extremos opuestos del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos en el cual se forma la porción no sellada para descarga de gas.
[0041] Cada una de las porciones selladas puede formarse para ser adyacente al límite de la esquina del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0042] Es decir, en la caja de batería en forma de bolsa según la presente invención, se forman las porciones selladas para ser adyacentes a los límites de las esquinas del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos. Incluso cuando se llevan a cabo repetidamente los procesos de descompresión y compresión para la desgasificación durante la fabricación de la batería secundaria, por lo tanto, la estructura curvada de cada una de las esquinas del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos se mantiene, por lo cual es posible evitar que se formen arrugas en la caja de batería.
[0043] Según un aspecto adicional de la presente invención, se provee un método de sellado de la caja de batería en forma de bolsa, como se define en las reivindicaciones 8 y 9.
[0044] El método de sellado de la caja de batería en forma de bolsa puede incluir:
[0045] (a) colocar un conjunto de electrodos en la caja de batería y colocar una caja superior y/o una caja inferior, en las cuales se forma una unidad de recepción de conjunto de electrodos, de modo tal que bordes exteriores de las mismas se alineen entre sí;
[0046] (b) colocar un bloque de sellado según la presente invención sobre una superficie superior y una superficie inferior de la caja superior y la caja inferior de modo tal que el bloque de sellado contacte con las esquinas de la unidad de recepción de conjunto de electrodos; y
[0047] (c) aplicar calor y/o presión al bloque de sellado con el fin de sellar la caja de batería.
[0048] De manera específica, la etapa (b) puede incluir colocar una unidad de cuerpo principal de un primer bloque de sellado en el borde exterior de un lado de la caja de batería paralelo a la dirección en la cual sobresale un terminal de electrodo y colocar una unidad de cuerpo principal de un segundo bloque de sellado en el borde exterior del otro lado de la caja de batería paralelo al borde exterior de un lado de la caja de batería.
[0049] Es decir, en el caso en el cual la caja de batería se sella en el estado en el cual el primer bloque de sellado y el segundo bloque de sellado se ubican en el borde exterior de la caja de batería, se forman porciones de sellado incluso en las regiones de la caja de batería que son adyacentes a las esquinas de la unidad de recepción de conjunto de electrodos, por lo cual es posible evitar que se formen arrugas en la caja de batería.
[0050] Descripción de las figuras
[0051] La FIG.1 es una vista en planta que muestra un bloque de sellado convencional.
[0052] La FIG. 2 son fotografías que muestran el estado en el cual se generan grietas en una esquina de una unidad de recepción de conjunto de electrodos formada en una caja de batería, fabricada usando el bloque de sellado de la FIG.1, antes y después de la desgasificación.
[0053] La FIG.3 es una vista en planta que muestra un bloque de sellado según una realización de la presente invención. La FIG. 4 es una vista en planta que muestra una caja de batería en forma de bolsa según una realización de la presente invención.
[0054] La FIG. 5 son fotografías que muestran el estado en el cual no se generan grietas en una caja de batería en forma de bolsa según la presente invención antes y después de la desgasificación.
[0055] Descripción detallada de la invención
[0056] Ahora, realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de modo que las realizaciones preferidas de la presente invención se puedan implementar fácilmente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a la cual pertenece la presente invención. En la descripción del principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención en detalle, sin embargo, una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas en la presente memoria se omitirá cuando la misma pueda oscurecer el objeto de la presente invención.
[0057] Cuando sea posible, 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. Mientras tanto, en el caso en el cual se indica que una parte ‘se conecta’ a otra parte en la siguiente descripción de la presente invención, no solo la parte puede conectarse directamente a la otra parte, sino 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.
[0058] Ahora se hará referencia en detalle a las realizaciones preferidas de la presente invención, ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos anexos.
[0059] La FIG. 3 es una vista en planta que muestra, de manera esquemática, un bloque de sellado según una realización de la presente invención.
[0060] Con referencia a la FIG. 3, un bloque 100 de sellado incluye un primer bloque 110 de sellado, un segundo bloque 120 de sellado, y un tercer bloque 130 de sellado.
[0061] El primer bloque 110 de sellado incluye una unidad 111 de cuerpo principal para sellar un borde exterior de una caja de batería del cual sobresale un terminal de electrodo y un borde exterior de la caja de batería paralelo al mismo mediante aplicación de calor y/o presión al mismo y una unidad 112 de prevención de arrugas acoplada perpendicularmente a una superficie de la unidad 111 de cuerpo principal, la unidad 112 de prevención de arrugas incluyendo una estructura 114 curvada, que corresponde una esquina redondeada de una unida de recepción de conjunto de electrodos. La unidad 112 de prevención de arrugas incluye además una porción 113 de extensión para conectar la estructura 114 curvada a la unidad 111 de cuerpo principal.
[0062] El segundo bloque 120 de sellado incluye una unidad 121 de cuerpo principal para sellar un borde exterior de una caja de batería del cual sobresale un terminal de electrodo y un borde exterior de la caja de batería paralelo al mismo mediante aplicación de calor y/o presión al mismo y una unidad 122 de prevención de arrugas acoplada perpendicularmente a una superficie de la unidad 121 de cuerpo principal, la unidad 122 de prevención de arrugas incluyendo una estructura 124 curvada, que corresponde una esquina redondeada de una unida de recepción de conjunto de electrodos. La unidad 122 de prevención de arrugas incluye además una porción 123 de extensión para conectar la estructura 124 curvada a la unidad 121 de cuerpo principal.
[0063] El primer bloque 110 de sellado y el segundo bloque 120 de sellado se forman para ser simétricos entre sí. Un extremo del primer bloque de sellado y un extremo del segundo bloque de sellado se ubican respectivamente en extremos opuestos del tercer bloque 130 de sellado.
[0064] El tercer bloque 130 de sellado puede ser independiente del primer bloque 110 de sellado y del segundo bloque 120 de sellado para estar separado del primer bloque 110 de sellado y del segundo bloque 120 de sellado, o puede acoplarse de manera fija al primer bloque 110 de sellado y al segundo bloque 120 de sellado.
[0065] La FIG.4 es una vista en planta que muestra, de manera esquemática, una caja de batería en forma de bolsa según una realización de la presente invención.
[0066] Con referencia a la FIG. 4, una caja 200 de batería en forma de bolsa se provee en un lado de la misma con una unidad 240 de recepción de conjunto de electrodos, y una porción 210 sellada de borde exterior izquierda, una porción 220 sellada de borde exterior derecha, y una porción 230 sellada de borde exterior inferior se forman en bordes exteriores de la unidad 240 de recepción de conjunto de electrodos.
[0067] No se forma ninguna porción sellada en el medio de un borde exterior de la unidad 240 de recepción de conjunto de electrodos en una dirección 250 de descarga de gas, pero una porción 212 sellada de esquina, que se extiende desde la porción 210 sellada de borde exterior izquierda, se forma en uno de los extremos opuestos del borde exterior de la unidad 240 de recepción de conjunto de electrodos en la dirección 250 de descarga de gas. La porción 212 sellada de esquina, que incluye una superficie 214 curvada que tiene un radio de curvatura correspondiente al radio de curvatura de una esquina 241 de la unidad de recepción de conjunto de electrodos y una porción 213 de conexión para conectar la superficie 214 curvada a la porción 210 sellada de borde exterior izquierda, se forma para ser adyacente a la esquina 241 de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0068] Además, una porción 222 sellada de esquina, que se extiende desde la porción 220 sellada de borde exterior derecha, se forma en el otro de los extremos opuestos del borde exterior de la unidad 240 de recepción de conjunto de electrodos en la dirección 250 de descarga de gas. La porción 222 sellada de esquina, que incluye una superficie 224 curvada que tiene un radio de curvatura correspondiente al radio de curvatura de una esquina 242 de la unidad de recepción de conjunto de electrodos y una porción 223 de conexión para conectar la superficie 224 curvada a la porción 220 sellada de borde exterior derecha, se forma para ser adyacente a la esquina 242 de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0069] Dado que las porciones selladas se forman para ser adyacentes a los límites de las esquinas 241 y 242, como se describe más arriba, las porciones de la caja de batería que son adyacentes a las esquinas 241 y 242 se fijan en un estado sellado, por lo cual la caja de batería no se deforma fácilmente. Cuando una celda de batería que usa la caja de batería experimenta un proceso de desgasificación, por lo tanto, es posible evitar que la caja de batería se agriete o arrugue.
[0070] De aquí en adelante, la presente invención se describirá con referencia al siguiente ejemplo. Este ejemplo se provee solo para ilustrar la presente invención y no debe interpretarse como limitante del alcance de la presente invención.
[0071] Ejemplo
[0072] Un conjunto de electrodos tipo apilado, que se configura para tener una estructura en la cual un separador se interpone entre un electrodo positivo y un electrodo negativo y que tiene un espesor de 10 mm, se coloca en una caja de batería, y una caja superior y una caja inferior se colocan de modo tal que los bordes exteriores de las mismas se alinean entre sí. La caja de batería está configurada para tener una estructura en la cual una unidad de recepción de conjunto de electrodos se forma en la caja superior y en la caja inferior. El conjunto de electrodos está configurado para tener una estructura en la cual un terminal de electrodo positivo y un terminal de electrodo negativo sobresalen en diferentes direcciones.
[0073] El bloque de sellado de la FIG. 3 se coloca en bordes exteriores superior e inferior de la caja superior y la caja inferior de modo tal que las superficies curvadas de las unidades de prevención de arrugas del bloque de sellado contactan con las esquinas de la unidad de recepción de conjunto de electrodos.
[0074] Calor y presión se aplican al bloque de sellado para sellar los otros bordes exteriores de la caja de batería, con exclusión de uno de los bordes exteriores de la caja de batería.
[0075] Las formas de las esquinas de extremos opuestos de la porción no sellada de la caja de batería se miden usando una máquina de medición óptica (OMM, por sus siglas en inglés) como, por ejemplo, un microscopio óptico. Los resultados de la medición se muestran en la FIG.5 (una fotografía antes de la desgasificación).
[0076] La caja de batería sellada se coloca en una cámara de vacío, y un proceso de desgasificación de descompresión de la caja de batería en un estado de vacío y de compresión de la caja de batería hasta una presión normal se lleva a cabo tres veces.
[0077] La caja de batería se retira de la cámara de vacío, y las formas de las esquinas de los extremos opuestos de la porción no sellada de la caja de batería se miden usando el microscopio óptico. Los resultados de la medición se muestran en la FIG.5 (una fotografía después de la desgasificación).
[0078] Con referencia a la FIG.5, puede verse que una estructura curvada se forma en la esquina, a diferencia del caso en el cual una estructura angular que tiene arrugas se forma en la esquina, como se muestra en la FIG.2.
[0079] Además, la deformación de la esquina, a saber, una reducción en el radio de curvatura de la esquina, se observa después de un proceso de desgasificación; sin embargo, no se encuentran arrugas dobladas mientras se forma un ángulo específico.
[0080] Incluso cuando se llevan a cabo los procesos de descompresión y compresión en la caja de batería tres o más veces, por lo tanto, no se encuentran semillas, a partir de las cuales se pueden generar grietas, por lo cual es posible evitar que se rasguen las esquinas de la caja de batería.
[0081] Las personas con experiencia en la técnica a la cual pertenece la presente invención apreciarán que varias aplicaciones y modificaciones son posibles según la descripción de más arriba, sin apartarse del alcance de la presente invención.
[0082] Aplicabilidad industrial
[0083] Como es aparente a partir de la descripción anterior, el bloque de sellado según la presente invención incluye una unidad de cuerpo principal para sellar el borde exterior de una caja de batería paralelo a la dirección en la cual sobresale un terminal de electrodo y una unidad de prevención de arrugas que incluye una estructura curvada que corresponde a una esquina redondeada de una unidad de recepción de conjunto de electrodos, en donde la unidad de prevención de arrugas además incluye una porción de extensión para conectar la estructura curvada de la unidad de prevención de arrugas a la unidad de cuerpo principal. En el caso en el cual una caja de batería en forma de bolsa se fabrica usando el bloque de sellado, se forma una porción sellada en la esquina del borde exterior de la unidad de recepción de conjunto de electrodos, por lo cual es posible evitar que se deforme fácilmente la caja de batería.
[0084] Por consiguiente, es posible evitar que se formen arrugas en la esquina de la unidad cóncava debido a la concentración de estrés en la esquina de la unidad cóncava como resultado de la descompresión al vacío repetitiva de la caja de batería para descargar gas de la caja de batería.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
1. Un bloque (100) de sellado para sellar una batería secundaria en forma de bolsa, el bloque de sellado comprendiendo:
una unidad (111) de cuerpo principal para sellar un borde exterior de una caja de batería del cual sobresale un terminal de electrodo aplicando calor y/o presión al mismo; y
una unidad (112) de prevención de arrugas acoplada perpendicularmente a una superficie en un centro de la unidad (111) de cuerpo principal, la unidad (112) de prevención de arrugas comprendiendo una estructura (114) curvada que corresponde a una esquina redondeada de una unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos,caracterizado por que
la unidad (112) de prevención de arrugas comprende además una porción (113) de extensión para conectar la estructura (114) curvada de la unidad (112) de prevención de arrugas a la unidad (111) de cuerpo principal, en donde la porción (113) de extensión sobresale de la unidad (111) de cuerpo principal para extenderse hasta la esquina redondeada de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos.
2. El bloque (100) de sellado según la reivindicación 1, en donde la unidad (111) de cuerpo principal se forma en una forma de un pilar cuadrado que comprende una superficie exterior rectangular cuando se ve en una vista en planta.
3. El bloque (100) de sellado según la reivindicación 1, en donde dos unidades (112) de prevención de arrugas se ubican, cada una, en extremos opuestos de un borde exterior de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos a través del cual se descarga gas en una porción no sellada que se forma en el medio del borde exterior de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos en una dirección (250) de descarga de gas.
4. El bloque (100) de sellado según la reivindicación 1, en donde
el bloque (100) de sellado comprende un primer bloque (110) de sellado, cuya unidad (111) de cuerpo principal se ubica en un borde exterior de un lado de la caja (200) de batería paralelo a una dirección en la cual sobresale el terminal de electrodo, y un segundo bloque (120) de sellado, cuya unidad (121) de cuerpo principal se ubica en el borde exterior del otro lado de la caja (200) de batería paralelo al borde exterior de un lado de la caja (200) de batería, y
el primer bloque (110) de sellado y el segundo bloque (120) de sellado se forman para ser simétricos entre sí.
5. El bloque (100) de sellado según la reivindicación 4, en donde el bloque (100) de sellado además comprende un tercer bloque (130) de sellado para conectar el primer bloque (110) de sellado y el segundo bloque (120) de sellado entre sí.
6. El bloque (100) de sellado según la reivindicación 5, en donde el tercer bloque (130) de sellado es independiente del primer bloque (110) de sellado y del segundo bloque (120) de sellado o está acoplado al primer bloque (110) de sellado y al segundo bloque (120) de sellado.
7. Una caja (200) de batería en forma de bolsa fabricada usando un bloque (100) de sellado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde
al menos una de una caja superior y una caja inferior que constituyen la caja (200) de batería en forma de bolsa está provista de una unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos,
una porción (250) no sellada para descarga de gas se forma en un borde exterior de un lado de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos, y
porciones (212, 222) selladas, cada una de las cuales tiene un radio de curvatura correspondiente a un radio de curvatura de una esquina (241, 242) del borde exterior de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos, se forman en extremos opuestos del borde exterior de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos en la cual se forma la porción no sellada para descarga de gas,
en donde una porción (213, 223) de conexión para conectar las superficies (214, 224) curvadas a las porciones (210, 220) selladas de borde exterior izquierda y derecha, respectivamente, se forma para ser adyacente a las esquinas (241, 242) de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos, respectivamente,
en donde cada una de las porciones (212, 222) selladas se forma para ser adyacente a un límite de la esquina (241, 242) del borde exterior de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos.
8. Un método de sellado de una caja (200) de batería en forma de bolsa, el método comprendiendo:
(a) colocar un conjunto de electrodos en la caja (200) de batería y colocar una caja superior y/o una caja inferior, en las cuales se forma una unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos, de modo tal que bordes (241, 242) exteriores de las mismas se alineen entre sí;
(b) colocar un bloque (100) de sellado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 sobre una superficie superior y una superficie inferior de la caja superior y la caja inferior de modo tal que el bloque (100) de sellado contacta con las esquinas (241, 242) de la unidad (240) de recepción de conjunto de electrodos; y
(c) aplicar calor y/o presión al bloque (100) de sellado con el fin de sellar la caja (200) de batería.
9. El método según la reivindicación 8, en donde la etapa (b) comprende colocar una unidad (111) de cuerpo principal de un primer bloque (110) de sellado en un borde exterior de un lado de la caja (200) de batería paralelo a una dirección en la cual sobresale un terminal de electrodo y colocar una unidad (121) de cuerpo principal de un segundo bloque (120) de sellado en el borde exterior del otro lado de la caja (200) de batería paralelo al borde exterior de un lado de la caja (200) de batería.
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