MX2008011710A - Bateria secundaria cilindrica de carga y descarga a alta velocidad. - Google Patents

Abstract

Se describe en la presente una batería secundaria cilíndrica que incluye un ensamble de tapa que se construye en una estructura en la que una ventilación, que intercepta la corriente eléctrica y descarga el gas presurizado cuando la presión interior de la batería aumenta debido a la operación anormal de la batería, se encuentra en contacto con una tapa superior que tiene una parte central sobresaliente, en donde el extremo de la ventilación se dobla para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior, y se forma una ranura para evitar la fuga de un electrolito y para evitar la ocurrencia de defectos de la batería durante el ensamblado de la misma, en interfaces entre la ventilación y la tapa superior, de manera que la ranura está dispuesta en forma paralela con la superficie circunferencial exterior de la tapa superior; la batería secundaria de acuerdo con la presente invención tiene el efecto de lograr una alta velocidad de carga y descarga, proporcionando una salida uniforme incluso cuando se aplican impactos físicos externos, como vibración o caídas, en la batería secundaria, y evitando la ocurrencia de defectos durante el ensamblado de la batería secundaria; además, se restringe la fuga del electrolito fuera de la batería bajo estas condiciones; en consecuencia, la batería secundaria de acuerdo con la presente invención se puede utilizar de preferencia como una fuente de energía de salida alta.

Description

BATERIA SECUNDARIA CILINDRICA DE CARGA Y DESCARGA A ALTA VELOCIDAD CAMPO TECNICO La presente invención se refiere a una batería secundaria cilindrica que tiene una alta velocidad de carga y descarga, y más particularmente, a una batería secundaria cilindrica que incluye un ensamble de tapa construido en una estructura en la cual una ventilación, que interfecta una corriente eléctrica y descarga presurizado cuando la presión interior de la batería aumenta debido a la operación anormal de la batería, con una tapa superior que tiene una parte central sobresaliente, en donde el extremo de la ventilación se dobla para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior, y se forma una ranura en las interfaces entre la ventilación y la tapa superior para evitar las fugas de un electrolito y para evitar que ocurra un mal funcionamiento de la batería durante el ensamblado de la batería, logrando de está manera una conexión eléctrica estable entre la ventilación y la tapa superior, proporcionando instantáneamente una alta salida, proporcionando una salida estable incluso cuando se aplican impactos externos como vibración, a la batería, evitando la fuga de un electrolito de vida a la presión de la superficie que resulta de la forma de la ranura, y evitando que ocurran malos funcionamientos de la batería durante el ensamblado de la batería.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Como los dispositivos móviles se han estado desarrollando cada vez más, y ha aumentado la demanda de de dichos dispositivos móviles, también ha aumentado mucho la demanda de batería secundarias como una fuente de energía para los dispositivos móviles. Entre estas se encuentra la batería secundaria de litio que tiene una alta densidad de energía y un alto voltaje de descarga, sobre la cual se ha hecho muchas investigaciones y que actualmente se utiliza comercialmente y ampliamente. Cuando se utiliza una batería secundaria como una fuente de energía para los teléfonos móviles o las computadoras laptop, es necesario que la batería secundaria proporciona establemente una salida uniforme. Por otro lado, cuando se utiliza una batería secundaria como una fuente de energía para herramientas de energía, como taladros energizados eléctricamente, es necesario que la batería secundaria proporcione en forma simultánea una alta salida al mismo tiempo que está batería secundaria sea estable contra los impactos físicos externos, como la vibración o las caídas. En este contexto, en la figura 1 se muestra la estructura de una batería secundaria cilindrica convencional. Generalmente, una batería secundaria 10 incluye un contenedor cilindrico, un ensamble de electrodo de tipo gelatina-rollo 30 montado en el contenedor 20 y un ensamble de tapa 40 acoplado en la parte superior del contenedor 20.

El electrodo 30 está construido en una estructura en la que se enrollan un cátodo 31 y un ánodo 32 en una forma de gelatina-rollo, mientras que un separador 33 está interpuesto entre el cátodo 31 y el ánodo 32. Al cátodo 31 se une una tapa de cátodo 34, la cual se conecta al ensamble de tapa 40. El ánodo 42 se une a una tapa de ánodo (no se muestra), la cual está conectada al extremo inferior del contenedor 20. El ensamble de tapa 40 incluye una tapa superior 41 que constituye una terminal de cátodo, un elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC) 42 para interceptar la corriente eléctrica a través del aumento de la resistencia de la batería cuando aumenta la temperatura interior de la batería, una ventilación 43 para interceptar la corriente eléctrica y/o el gas de descarga cuando aumenta la presión interior de la batería, una arandela 44 para aislar eléctricamente la ventilación 43 de una placa de tapa 45 excluyendo una porción especifica y sellando el interior de la batería, y la placa de tapa 45 está conectada a la tapa de cátodo 34, la cual está unida al cátodo 31 . El ensamble de tapa 40 está construido en una estructura en la cual la tapa superior 41 , ele elemento de PTC 42, la ventilación 43, la arandela 44 y la placa de tapa 45 se apilan secuencialmente uno sobre el otro. Sin embargo, se ha probado que es difícil que la batería secundaria que tiene la construcción antes mencionada, proporcione instantáneamente una salida alta, y la resistencia de la superficie de contacto de la batería secundaria aumenta cuando se aplican impactos externos, como la vibración, a la batería secundaria, con lo que resulta difícil que la batería secundaria proporcione una salida uniforme. Específicamente, el elemento de PTC 42 tiene una resistencia eléctrica de aproximadamente 7 a 32 mü a temperatura ambiente, y la resistencia del elemento de PTC 42 aumenta mucho cuando la temperatura aumenta. En consecuencia, el elemento de PTC 42 puede servir como un factor para detener la ocurrencia de una salida instantáneamente alta. Por está razón, es necesario una estructura que excluya al elemento de PTC 42. Sin embargo, la batería secundaria que tiene la construcción antes descrita tiene el problema de que, cuando se aplican impactos externos como la vibración, a la batería secundaria, cambia mucho la resistencia en la superficie de contacto entre la tapa superior 41 , el elemento de PTC 42, la ventilación y la placa de tapa 4, y por lo tanto, la batería secundaria no puede proporcionar una salida uniforme. Por ejemplo, la resistencia en la superficie de contacto entre la tapa superior 41 y el elemento de PTC o la ventilación 43 aumenta en aproximadamente 20 a 30 ?t?O. El aumento de la resistencia interior induce la generación de calor desde una batería secundaria de alta corriente que se utiliza como una fuente de energía para herramientas de energía. Como resultado, puede disminuir la seguridad de la batería, y por lo tanto, puede disminuir el desempeño de la batería. Con respecto a esto, la publicación de patente japonesa sin examinar No. 2003-187773 para doblar el extremo de una ventilación, de manera que la superficie circunferencial exterior de una tapa superior puede estar rodeada por el extremo doblado de la ventilación, y fijar el extremo doblado de la ventilación a la tapa superior mediante soldadura, con el fin de evitar que aumente la resistencia de contacto entre la ventilación y la tapa superior, debido a las extremas vibraciones o impactos aplicados a la batería, y la degradación de una arandela como resultado del uso a largo plazo de la batería. Aun cuando hay una diferencia en términos del propósito y el efecto, se describe una tecnología para rodear la tapa superior utilizando un miembro, como una ventilación, en la publicación de patente japonesa sin examinar No. 2004-152707, y una tecnología para unir el extremo de un contenedor de batería y una parte de costura entre sí, mediante soldadura con láser, en la publicación de patente japonesa sin examinar No. 2003-051294. La tecnología para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior con el extremo de la ventilación, tiene la ventaja de que se restringe el aumento de la resistencia de contacto debido a las vibraciones o a los impactos, en comparación con la estructura en la que la ventilación y la tapa superior se encuentran en contacto de superficie entre si, y por lo tanto, una batería que adopta esta tecnología se puede utilizar en una fuente de energía de alta corriente. Sin embargo, se ha probado que, cuando la batería que adopta esta tecnología se utiliza en dispositivos que inducen grandes vibraciones, como las herramientas de energía, las superficies de contacto entre la ventilación y la tapa superior se separan instantáneamente entre si a pesar de la estructura antes descrita, y un electrolito se escapa de la batería a través del espacio resultante. Además, se ha probado que no es estable el estado fijo de la tapa superior que está fijada a la ventilación, a pesar de la estructura doblada del extremo de la ventilación, dando como resultado la provocación de movimiento relativo entre la tapa superior y la ventilación, y por lo tanto, durante el procedimiento de ensamblado, específicamente, cuando se une un miembro de intercepción de corriente al extremo inferior de la ventilación mediante soldadura, o cuando la ventilación y la tapa superior se unen entre si mediante soldadura, las operaciones de soldadura no se realizan en posiciones predeterminadas (posiciones correctas), con lo que se provocan defectos en la batería. Por otro lado, se ha probado que, a pesar de la tecnología para unir el extremo doblado de la ventilación con la tapa superior mediante soldadura, proporciona una excelente fuerza de acoplamiento, las porciones soldadas se exponen al exterior de la batería, y las porciones expuestas se degradan debido al uso a largo plazo de la batería, con lo que disminuye considerablemente la fuerza de acoplamiento.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Problema técnico Por lo tanto, la presente invención fue concebida para resolver los problemas anteriores, y otros problemas técnicos que todavía no han sido resueltos.

Como resultado de una variedad de estudios extensivos e intensivos, y de experimentos para resolver los problemas que se describieron antes, los inventores de la presente invención encontraron que, cuando la superficie exterior de una tapa superior está rodeada por el extremo de una ventilación, y cuando se forma una ranura en la interfaz entre la ventilación y la tapa superior, se restringe el aumento de la resistencia de contacto, incluso cuando se aplican fuerzas externas, como vibraciones o impactos, a una batería, se evita la fuga de un electrolito fuera de la batería, y disminuye en forma considerable la tasa de productos defectuosos durante el ensamblado de la batería. Además, los inventores de la presente invención encontraron que, cuando se realiza una operación de soldadura en forma adyacente a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior en la estructura antes mencionada, la región de soldadura no queda expuesta al exterior, con lo que se restringe la reducción de una fuerza de acoplamiento debida a la degradación de la parte soldada causada por el uso a largo plazo de la batería, y por lo tanto, se restringe el aumento de la resistencia de contacto. La presente invención fue completada basándose en estos hallazgos.

Solución técnica De acuerdo con la presente invención, se pueden lograr los objetivos anteriores y otros objetivos proporcionando una batería secundaria cilindrica que incluye un ensamble de tapa que está construida en una estructura en la cual una ventilación, que intercepta la corriente eléctrica y descarga gas presurizado cuando la presión interior de la batería aumenta debido a la operación anormal de la batería, está en contacto con una tapa superior que tiene una parte central sobresaliente, en donde el extremo de al ventilación está doblado para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior, y se forma una ranura para evitar la fuga de un electrolito y para prevenir los defectos de la batería durante el ensamblado de la misma, en interfaces entre la ventilación y la tapa superior, de tal manera que la ranura se dispone en forma paralela a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior. Como se describió previamente, los dispositivos, como las herramientas de energía, requieren una salida instantáneamente alta, y con frecuencia se aplican a los dispositivos fuerzas externas, como vibraciones o impactos, debido a sus características de ambiente de trabajo. En consecuencia, es necesario que una batería secundaria sea construida de tal manera que se pueda restringir las fugas del electrolito, que se restringa la ocurrencia de defectos en la batería durante el ensamblado de la misma, y que se restringa la degradación de los componentes de la batería, al mismo tiempo que la batería secundaria proporcione una alta salida incluso cuando se apliquen a la misma fuerzas externas. Como se puede ver a partir de los siguientes resultados de experimento, se ha probado que una batería secundaria cilindrica que tiene la estructura de ensamble de tapa que se describió antes, puede satisfacer todos los requerimientos antes mencionados.

La ventilación es un tipo de elemento de seguridad que garantiza la seguridad de la batería descargando el gas fuera de la misma, cuando la presión interior de la batería aumenta debido a la operación anormal de la misma, o la degradación de los componentes de la batería. Por ejemplo, cuando se genera gas en la batería, y por lo tanto, la temperatura interior de la batería excede la presión crítica, se rompe la ventilación, y se descarga el gas a través de la región rota de la ventilación fuera de la batería, a través de uno o más agujeros de descarga de gas que están formados en la tapa superior. De preferencia la ventilación se construye en una estructura en la que la parte central de la ventilación está deprimida, y se forman una primera muesca y una segunda muesca, en la región doblada superior y la región doblada inferior de la ventilación, respectivamente, con el fin de interceptar la corriente eléctrica antes de que el gas sea descargado bajo las condiciones anormales antes descritas. En el extremo inferior de la ventilación se conecta un miembro de intercepción de corriente para interceptar la corriente eléctrica antes de que se rompa la ventilación. El miembro de intercepción de corriente incluye uno o más agujeros de descarga de gas y una protuberancia, la cual sobresale hacia arriba y se puede separar del resto del miembro de intercepción de corriente cuando se aplica presión al miembro de intercepción de corriente. La protuberancia del miembro de intercepción de corriente está acoplada al extremo inferior de la ventilación, y una tapa de cátodo se conecta al resto del miembro de intercepción de corriente excluyendo la protuberancia.

En una modalidad preferida, el miembro de intercepción de corriente está construido en una estructura en la cual se forman de tres a cinco agujeros sin fondo, y se forman puentes que interconectan a los agujeros son fondo alrededor de la protuberancia en un circulo concéntrico, y se forman muescas en los puentes. En consecuencia, cuando aumenta la presión interior de la batería, la ventilación se separa más fácilmente del miembro de intercepción de corriente, con lo que se logra el aislamiento eléctrico entre el miembro de corriente eléctrica y el miembro de seguridad. La ventilación no se restringe particularmente siempre y cuando el extremo de la ventilación esté hecho con un material conductor que se pueda doblar para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior. De preferencia, la ventilación se hace de aluminio que tenga una alta conductividad, suavidad y maleabilidad. La batería secundaria cilindrica se construye con una forma de sección transversal circular. En consecuencia, la tapa superior y la ventilación de la batería secundaria cilindrica se construyen generalmente en una estructura de disco. De acuerdo con la presente invención, el extremo de la ventilación se dobla verticalmente, y entonces el extremo doblado de la ventilación entra en contacto cercano con la tapa superior, de manera que la superficie circunferencial exterior de la tapa superior está rodeada por el extremo doblado de la ventilación. La longitud de la tapa superior rodeada por la ventilación es de aproximadamente 5 a 40%, de preferencia de 10 a 30%, del radio de la tapa superior. La región doblada de la ventilación está rodeada por una arandela. De acuerdo con la presente invención, la ranura se forma en las interfaces entre la ventilación y la tapa superior para evitar la fuga del electrolito de la batería, al mismo tiempo evitando la ocurrencia de defectos de la batería durante el ensamblado de la misma. La ranura se dispone continuamente en forma paralela a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior. La ranura puede tener varias formas de sección transversal. Por ejemplo, la ranura puede ser una ranura sobresaliente, una ranura con forma de escalón (forma de escalera), una ranura deprimida, o una combinación de los mismos (por ejemplo, una ranura con dientes de cierra). También, la ranura se forma en las interfaces entre la ventilación y la tapa superior; específicamente, la ranura se puede formar en la interfaz superior de la tapa superior, o en la interfaz inferior de la tapa superior. Alternativamente, se pueden formar ranuras en las interfaces superior e inferior de la tapa superior, respectivamente. De preferencia la ranura se forma en la interfaz inferior de la tapa superior, de manera que una porción de la tapa superior sobresalga. Cuando se hace la ventilación con aluminio que tiene una alta suavidad y maleabilidad, se forma la ventilación alrededor de la ranura, de manera que la ventilación entra en contacto con la superficie exterior de la ranura, después de que el extremo de la ventilación se dobla y se presiona, de manera que la superficie circunferencial exterior de la tapa superior está rodeado por el extremo de la ventilación. En consecuencia aumenta el tamaño de la interfaz de contacto, y por lo tanto se evita la fuga del electrolito fuera de la batería, y, al mismo tiempo, la degradación de los componentes de la batería debido a que se evita la introducción de humedad en la batería. Además, se restringe el movimiento de la tapa superior, y por lo tanto, la tapa superior y la ventilación se localizan en sus posiciones correctas durante el ensamblado de la batería. En consecuencia, disminuye la ocurrencia de defectos debidos a la desviación por movimiento. El tamaño de la ranura no está particularmente restringido, siempre y cuando la ranura proporcione los efectos antes mencionados. El tamaño de la ranura se decide apropiadamente tomando en consideración el grosor, la suavidad y la maleabilidad de la ventilación. En una modalidad preferida, la altura de la ranura puede ser de 5 a 80%, de preferencia de 10 a 50% del grosor de la ventilación. El procedimiento para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior con el extremo de la ventilación se puede realizar de la siguiente manera. Por ejemplo, la tapa superior se ubica sobre la ventilación teniendo un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior de la tapa superior. Subsecuentemente, la parte de extensión de la ventilación se dobla verticalmente, y después se dobla hacia el eje central de la tapa superior. Después de esto, la parte doblada de la ventilación se presionan (en roya). Para la eficacia económica del procedimiento de fabricación es preferible que el procedimiento anterior se realice continuamente en la producción en masa.

Por otro lado, durante el procedimiento de doblado vertical y el procedimiento de doblado horizontal, se deforma de manera importante una región extrema (A) de la ventilación correspondiente a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior. Como resultados de muchos ensayos y errores, y de varios experimentos, los inventores de la presente invención encontraron que, cuando el procedimiento antes descrito se lleva a cabo en forma continua, se concentra una gran tensión sobre la región extrema (A) de la ventilación, y por lo tanto, se incrementa el rompimiento parcial de la ventilación (es decir la relación de producto defectuoso). En consecuencia, es preferible fabricar la batería doblando primariamente el extremo de la ventilación, de manera que el extremo de la ventilación se encuentre a un ángulo de 30 a 60° al eje central de la tapa superior, y, después de haber transcurrido un periodo necesario para que se disperse la tensión de la región extrema (A), el doblado secundario del extremo doblado primariamente de la ventilación, de tal manera que el extremo doblado de la ventilación entra en contacto con la superficie extrema superior de la tapa superior, y después la presión del extremo doblado secundario de la ventilación. Este procedimiento discontinuo reduce al mínimo la relación de producto defectuoso. En una modalidad preferida, la operación de soldadura se realiza en una o más porciones de las interfaces de contacto entre la ventilación y la tapa superior, con el fin de aumentar la fuerza de acoplamiento mecánico entre la ventilación y la tapa superior, y para lograr de manera más estable la conexión eléctrica entre la ventilación y la tapa superior. Esta operación de soldadura se puede realizar en la interfaz adyacente a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior, de manera que la parte soldada no queda expuesta al exterior de la batería. Como se describió previamente, la técnica convencional propone la tecnología para soldar el extremo expuesto de la ventilación en la tapa superior. Sin embargo, esta tecnología convencional tiene el problema que la parte soldada se puede degradar debido a la exposición a largo plazo de la parte soldada. Por otro lado, de acuerdo con la presente invención la parte soldada se forma en la interfaz adyacente a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior, y queda sellada por la arandela. En consecuencia, la presente invención resuelve el problema antes mencionado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Los objetivos, características y otras ventajas anteriores de la presente invención se entenderán más claramente a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los cuales: La figura 1 es una vista en sección que ilustra típicamente una estructura superior representativa de una barrería secundaria cilindrica convencional.

La figura 2 es una vista en sección que ilustra típicamente una estructura superior de una batería secundaria de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención; La figura 3 es una vista en perspectiva que ilustra una ventilación utilizada en la batería secundaria de la figura 2; La figura 4 es una vista en perspectiva que ilustra un miembro de intercepción de corriente que se utiliza en la batería secundaria de la figura 2; La figura 5 es una vista agrandada que ilustra una región B de la figura 2; La figura 6 es una vista en sección vertical que ilustra una estructura de interfaz entre una tapa superior y una ventilación de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención; La figura 7 es una vista en sección vertical que ilustra una estructura de interfaz entre una tapa superior y una ventilación de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención; Las figuras 8 y 9 son vistas planas y una vista en sección vertical que ilustra un procedimiento para rodear la superficie circunferencial exterior de una tapa superior con el extremo de una ventilación en el transcurso de la fabricación de un ensamble de tapa de la figura 2; y Las figuras 10 y 1 1 son gráficas que ilustran los resultados de la prueba de tambor de las baterías fabricadas como se describe en el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 1 , cuando las baterías son probadas como se describen en el ejemplo experimental 1.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Ahora se describirán con mayor detalle las modalidades preferidas de la presente invención, con referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, podrán notarse que el alcance de la presente invención no está limitado por las modalidades ilustradas. La figura 2 es una vista en sección que ¡lustra típicamente una estructura de ensamble de tapa de una batería secundaria de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención. Haciendo referencia a la figura 2, la batería 100 de acuerdo con la presente invención se fabrica insertando un ensamble de electrodo (no se nuestra) en un contenedor 200, inyectando un electrolito dentro del contenedor 200, y montando un ensamble de tapa 400 en el extremo superior abierto del contenedor 200. El ensamble de tapa 400 está construido en una estructura en la cual una tapa superior 410 y una ventilación 420 para disminuir la presión interior de la batería, se encuentran en contacto cercano entre si dentro de una arandela 500 que está montada en una parte de costura superior 210 del contenedor 200, para mantener el sellado contra la entrada del aire. La tapa superior 410 está formada de tal manera que la parte central de la tapa superior 410 sobresale hacia arriba, y por lo tanto, la tapa superior 410 sirve como una terminar de cátodo, a la cual está conectado un circuito externo. La tapa superior 410 está provista a lo largo de la circunferencia de la parte sobresaliente de la misma con una pluralidad de agujeros sin fondo 412, a través de los cuales se descarga el gas presurizado fuera del contador 200. La ventilación 420 es una estructura de película delgada a través de la cual fluye la corriente eléctrica. La parte central de la ventilación 420 está deprimida para formar una parte central deprimida 422 y se forman 2 muescas 424 y 426 que tiene diferentes profundidades en las regiones dobladas superior e inferior de la parte central 422, respectivamente. Como se puede ver en las figuras 2 y 3, una de las muescas 424 y 426 es decir, la primera muesca 424, que está formada en la región doblada superior de la parte central 422 está construida en una estructura de circulo cerrado, mientras que la otra muesca, es decir, la segunda muesca 426, que está formada en la región doblada inferior de la parte central 422, está construida en una estructura de circulo abierto, que se abre en un lado de la misma; también, la segunda muesca 426 tiene una fuerza de acoplamiento menor que la de la primera muesca 424, y la segunda muesca 426 es más profunda que la primera muesca 424. Cuando la presión interior del contenedor 200 aumenta a más de la presión critica, se rompe la segunda muesca 426 de la ventilación 420 , dando como resultado que se descargue el gas presurizado fuera del contenedor 200 a través de los agujeros sin fondo 412 de la tapa superior 410.

Debajo de la ventilación 420 se monta un miembro de intercepción de corriente 700 para descargar el gas fuera de la batería y al mismo tiempo, interceptar la corriente eléctrica en el procedimiento antes descrito. El miembro de intercepción de corriente 700 es un miembro de conforma de placa conductora, al cual se monta una arandela auxiliar 510. En la figura 4 se ilustra un ejemplo del miembro de intercepción de corriente 700. El miembro de intercepción de corriente 700 está provisto en posiciones predeterminadas adyacentes a la circunferencia del mismo, con una pluralidad de agujeros sin fin 710, a través de los cuales se descarga el gas. El miembro de intercepción de corriente 700 está provisto en el centro del mismo con una protuberancia 720, la cual sobresale hacia arriba. Además, se forman tres agujeros sin fin 730 y tres puentes 740 que interconectan a los agujeros sin fin 730, alrededor de la protuberancia 720 en un círculo concéntrico de una manera simétrica. Las muescas 750 se forman en los puentes 740. En consecuencia, cuando la aumenta la presión interior de la batería, y por lo tanto, cuando el gas presurizado se aplica a la ventilación 420 (ver figura 2), la parte central deprimida 422 se eleva. Como resultado, las muescas 750 se rompen y por lo tanto, la protuberancia 720 que está soldada a la parte central deprimida 422, se separa del cuerpo principal del miembro de intercepción de corrientes 700. Haciendo referencia otra vez a la figura 2, un extremo 428 de la ventilación 420 rodea la superficie circunferencial exterior 414 de la tapa superior 410, y una ranura sobresaliente 416 se forma en la superficie extrema inferior de la tapa superior 410. En la figura 5 se ilustra una región B con una escala agrandada, de manera que se puede ver con mayor detalle la estructura antes mencionada. Haciendo referencia a la figura 5, el extremo 428 de la ventilación 420 se dobla en correspondencia con la forma de la superficie circunferencial exterior 414 de la tapa superior 410, y se encuentra en contacto cercano con la superficie extrema superior de la tapa superior 410, de manera que el extremo 428 de la ventilación 420 puede rodear por completo a la superficie circunferencia exterior 414 de la tapa superior 410. También, la ranura 416 se forma en la superficie extrema inferior de la tapa superior 410, en la interfaz inferior entre la tapa superior 410 y la ventilación 420, y la región correspondiente 420 es cóncava, de tal manera que la interfaz entre la tapa superior 410 y la ventilación 420 se mantiene apretada. En consecuencia, incluso cuando se aplican fuerzas externas, como vibraciones, en la batería, se mantienen estables la superficies de contacto entre la tapa superior 410 y la ventilación 420, por lo tanto, se restringe el aumento de la resistencia de contacto. También, el tamaño de la interfaz es grande, y por lo tanto, se evita la fuga de un electrolito. También, aumenta la fuerza de acoplamiento entre la tapa superior 410 y la ventilación 420, y por lo tanto, se restringe el movimiento relativo entre la tapa superior 410 y la ventilación 420. En consecuencia, es posible unir el miembro de intercepción de corrientes 700 (ver figura 2), al extremo inferior de la ventilación 420 en la posición correcta mediante soldadura, y por lo tanto, se evita la ocurrencia de defectos de la batería durante el ensamblado de la batería. Adicionalmente, se forma una parte soldada 600 en la superficie extrema superior de la tapa superior 410, en forma adyacente a la superficie circunferencia exterior 414 de la misma, en la interfaz superior entre la tapa superior 410 y la ventilación 420, de manera que se logra mejor acoplamiento mecánico y una mejor conexión eléctrica. La parte soldada 600 se sella por medio de la arandela 500. En consecuencia, se restingue la degradación de la parte soldada 600 debida a la materia exterior, al mismo tiempo que la batería se utiliza durante un tiempo largo. La figura 6 es una vista en sección vertical que ilustra una estructura de interfaz entre una tapa superior y una ventilación de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención, y la figura 7 es una vista en sección vertical que ¡lustra una estructura de interfaz entre una tapa superior y una ventilación de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención. Haciendo referencia primero a la figura 6, se forma una ranura 416a con dientes de sierra en la superficie extrema inferior de la tapa superior 410, y la superficie extrema superior de la ventilación 420 se deforma en correspondencia con la superficie extrema inferior de la tapa superior 410. Como resultado, la superficie extrema inferior de la tapa superior 410 y la superficie extrema inferior de la tapa superior 410 y la superficie extrema superior de la ventilación 420 se encuentran en contacto cercano entre sí.

Haciendo referencia a la figura 7, se forma una ranura sobresaliente 416a en la superficie extrema superior de la tapa superior 410 en forma adyacente a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior 410, con el fin de formar un escalón, y la superficie extrema inferior de la ventilación 420 se deforma en correspondencia con la superficie extrema superior de la tapa superior 410. Como resultado, la superficie extrema superior de la tapa superior 410 y la superficie extrema inferior de la ventilación 420 se encuentran en contacto cercano entre si. Las ranuras 416b tienen un punto en común en que las ranuras 416a y 416b aumentan el tamaño de la interfaz de contacto, aunque las ranuras 416a y 416b son diferentes entre sí en sus formas, y por lo tanto, se logra una conexión eléctrica estable, al mismo tiempo que se logra una excelente estabilidad. Las figuras 8 y 9 son una vista plana y una vista en sección vertical que ilustran típicamente un procedimiento para rodear la superficie circunferencia exterior de la tapa superior con el extremo de la ventilación en el transcurso de la fabricación del ensamble de tapa de la figura 2. Haciendo referencia primero a la figura 8, la tapa superior 410 tiene un diámetro exterior Rt que se ubica sobre la ventilación d420 que tiene un diámetro exterior Rs, el cual es mayor que el diámetro exterior Rt de la tapa superior 410. La parte de extensión de la ventilación 410 que se obtuvo debido a la diferencia entre los diámetros exteriores, es decir, el extremo 428 de la ventilación 420, se dobla hacia el eje central C de la tapa superior 41 , de manera que el extremo 428 de la ventilación 420 rodea la superficie cinrcunferencial exterior 414 de la tapa superior de la tapa 410. Como resultado, el extremo 428 de la ventilación 420 entra en contacto cercano con la superficie circunferencial exterior 414 de la tapa superior 410. El procedimiento de doblado se lleva a cabo en forma discontinua. Específicamente, como se muestra en la figura 9, se lleva a cabo en forma discontinua un paso (S1 ) de doblar primeramente el extremo 428 de la ventilación con forma de placa 420, de manera que el extremo 428 de la ventilación 420 está a un ángulo a de 30 a 60 grados, de preferencia de 40 a 50 grados, al eje central de la tapa superior 410, y un paso (S2) de doblar secundariamente el extremo doblado primario 428 de la ventilación 420, de manera que el extremo doblado 428 de la ventilación 420 entra en contacto cercano con la superficie extrema superior de la tapa superior 410, y presionar el extremo doblado secundariamente 428 de la ventilación 420. El tiempo de diferencia entre el paso de doblado primario (S1 ) y el paso de doblado secundario (SA2) es una diferencia de tiempo suficiente para dispersar la tensión generada en el momento de doblar el extremo 428 de la ventilación 420, de la región doblada A, en donde se concentra la tensión en las cercanías de la región doblada A. el procedimiento de doblado discontinuo reduce mucho la posibilidad de que se rompa la región doblada A. A continuación se describirá con mayor detalle la presente invención. Sin embargo, deberá notarse que el alcance de la presente invención no está limitado por el ejemplo ilustrado.

EJEMPLO 1 Se fabricó una tapa superior utilizando una lámina de carbono acero enrollada en frío (SPCE) revestida con Ni, y que tenia una estructura como la que se muestra en la figura 3 y un miembro de intercepción de corriente que tenía una estructura como la que se muestra en la figura 4, se fabricaron utilizando una lámina de aluminio (AI1050-H24). En la superficie extrema inferior de la tapa superior se formó continuamente una ranura que tenía un ancho de 0.6 mm y una altura de 0.04 mm en una forma concéntrica. La ventilación se formó con la forma de un miembro de placa que tenía un diámetro exterior de 16 mm y un grosor de 0.3 mm. Se formó una primera muesca que constituía la región doblada superior de la ventilación, con un diámetro de 10 mm y un grosor de 0.13 mm, y se formó una segunda muesca que constituía la región doblada inferior de la ventilación, con un diámetro de 4 mm y un grosor de 0.09 mm. Se formó el miembro de intercepción de corriente en la forma de un miembro de placa que tenía un diámetro exterior de 1 1 mm y un grosor de 0.5 mm. Se formaron radialmente seis agujeros de carga de gas que tenían un diámetro de 3 mm, en el miembro de intercepción de corriente. En el centro del miembro de intercepción de corriente se formó una protuberancia que tenía un diámetro de 2 mm y una altura de protuberancia de 0.2 mm mediante troquelado medio.

La ventilación se fabricó de tal manera que el radio de la ventilación es mayor en 1.4 veces que el de la tapa superior. La parte de extensión de la ventilación se dobló como se muestra en la figura 9, de manera que la parte de extensión de la ventilación rodeó la superficie exterior de la tapa superior, y después fue presionada la parte de extensión doblada de la ventilación. Además se soldó con láser la interfaz entre la tapa superior y la ventilación, en la región adyacente a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior. Se fabricó una batería secundaria cilindrica satisfaciendo el Standard 18650 (diámetro: 18 mm, longitud: 65 mm) utilizando el ensamble de tapa con la construcción antes mencionada.

EJEMPLO COMPARATIVO 1 Se utilizó una ventilación que tenía el mismo diámetro de la tapa superior. Se fabricó una batería secundaria cilindrica de acuerdo con el mismo método que se describe en el ejemplo 1 , excepto que la tapa superior no estaba rodeada por la ventilación y la operación de soldadura se llevó a cabo mientras que la ventilación y la tapa superior estaban en contacto cercano entre sí.

EJEMPLO EXPERIMENTAL 1 Mientas se colocaron boca abajo 10 baterías fabricadas como se describe en el ejemplo 1 y 10 aterías fabricadas como se describe en el ejemplo comparativo 1 , se aplicó una presión en las celdas a 15 Kgf, para verificar si se fugaba el electrolito de la batería correspondiente antes de que se rompiera el miembro de intercepción de corriente. Los resultados se indican en el cuadro 1.

CUADR0 1 En el cuadro 1 se puede ver que no se fugó el electrolito de las baterías del ejemplo 1 , mientras que si se fugó el electrolito de las baterías del ejemplo comparativo 1 , antes y después del rompimiento del miembro de intercepción de corriente.

EJEMPLO EXPERIMENTAL 2 Mientas 12 baterías fabricadas como se describe en el ejemplo 1 se cargaron por completo a 4A y 4.2 V. Las baterías completamente cargadas se pusieron en un tambor octagonal, y las baterías se revolvieron a una velocidad de 66 rpm durante 30 minutos. Después, se midió la impedancia de las baterías respectivas. Bajo las mismas condiciones se revolvieron las 12 baterías durante 150 minutos, y después se midió la impedancia de las baterías respectivas. Se puede interpretar que, cuando la relación de aumento de impedancia después de la prueba de tambor a la impedancia antes de la prueba de tambor es de menos del 10%, la conexión eléctrica de las baterías es excelente. Los resultados experimentales se muestran en la figura 10. Además, las 12 baterías fabricadas como se describe en el ejemplo comparativo 1 fueron probadas repetidamente en de la misma manera. Los resultados experimentales se muestran en la figura 1 1 . Como se puede ver en estos dibujos, el aumento de impedancia de las baterías del ejemplo 1 fue muy similar después de la prueba de tambor de la prueba de tambor de 30 minutos, y la relación de aumento de la impedancia de la mayoría de las baterías del ejemplo 1 fue de menos del 10% después de la prueba de tambor de 150 minutos. En consecuencia, se puede ver que la conexión eléctrica de las baterías se mantuvo estable incluso cuando se aplicaron fuerzas externas a las baterías. Por otro lado, la relación de aumento de impedancia de las baterías del ejemplo comparativo 1 fue muy pequeña después de la prueba de tambor de 30 minutos, mientras que la relación de aumento de la impedancia de las baterías del ejemplo comparativo 1 fue muy grande después de la prueba de tambor de 150 minutos. En consecuencia, se puede ver que la conexión eléctrica de las baterías no fue excelente. Aunque se describieron las modalidades preferidas de la presente invención con propósitos ilustrativos, los expertos en la técnica podrán apreciar que se pueden hacer varias modificaciones, adiciones y sustituciones, sin apartarse del alcance y el espíritu de la invención que se describe en las reivindicaciones anexas.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL Como resultará evidente a partir de la descripción anterior, la batería secundaria de acuerdo con la presente invención tiene el efecto de cumplir con una alta velocidad de carga y descarga, proporcionando una salida uniforme incluso cuando se aplican impactos físicos, como vibración o caídas, a la batería secundaria, y evitando la ocurrencia de defectos durante el ensamblado de la batería secundaria. Además, se restringen las fugas del electrolito fuera de la batería bajo estas condiciones. En consecuencia la batería secundaria de acuerdo con la presente invención se puede utilizar de presencia como una fuente de energía de salida alta.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Una batería secundaria cilindrica que incluye un ensamble de tapa que está construido en una estructura en la cual una ventilación, que intercepta la corriente eléctrica y descarga el gas presurizado cuando la presión interior de la batería aumenta debido a la operación anormal de la batería, está en contacto con una tapa superior que tiene una parte central sobresaliente, en donde el extremo de la ventilación se dobla para rodear la superficie circunferencial exterior de la tapa superior, y se forma una ranura para evitar la fuga del electrolito y para evitar la ocurrencia de defectos de la batería durante el ensamblado de la misma, en ¡nterfaces entre la ventilación y la tapa superior, de manera que la ranura está dispuesta en forma paralela con la superficie circunferencial exterior de la tapa superior.

2. - La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la ranura es una ranura sobresaliente, una ranura en forma de escalón (en forma de escalera), una ranura deprimida, o una combinación de las mismas, y la ranura se forma en una interfaz superior de la tapa superior y/o en una interfaz inferior de la tapa superior.

3. - La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque la ranura se forma en la interfaz inferior de la tapa superior de manera que sobresale una porción de la tapa superior.

4. - La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la altura de la ranura es de 5 a 80% del espesor de la ventilación.

5. - La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la ventilación esta hecha de aluminio que tiene una alta conductividad, suavidad y maleabilidad.

6. - La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la longitud de la tapa superior rodeada por la ventilación es de aproximadamente 5 a 40% del radio de la tapa superior.

7.- La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la batería se fabrica doblando primariamente el extremo de la ventilación de tal manera que el extremo de la ventilación está a un ángulo de 30 a 60% del eje central de la tapa superior, y, después de un periodo predeterminado que es necesario para que se disperse la tensión de una región extrema (A) se realiza un doblado secundario al doblado primario del extremo de la ventilación, de manera que el extremo doblado de la ventilación entra en contacto cercano con la superficie extrema superior de la tapa superior, y después se presiona el extremo doblado secundariamente de la ventilación.

8.- La batería secundaria de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la operación de soldadura se realiza en una o más porciones de las interfaces de contacto entre la ventilación y la tapa superior adyacentes a la superficie circunferencial exterior de la tapa superior.

9.- La batería secundaria de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada además porque la batería se utiliza como una fuente de energía para herramientas de energía.