MX2012011544A - Dispositivo de inyeccion de electrolito y metodo de inyeccion de electrolito. - Google Patents

Abstract

Una carcasa de batería que se sitúa en una cámara de descompresión. Un electrolito en un tanque de aireación se inyecta en la carcasa de batería en la cámara de descompresión utilizando una boquilla de inyección de líquido. Al exponer el electrolito a una presión ambiental en la cámara de descompresión dentro del tanque de aireación antes de suministrar el electrolito a la boquilla de inyección de líquido, se regula una presión del electrolito a una presión en la cámara de descompresión, y las moléculas de gas en el electrolito se separan del mismo. Al proveer el tanque de aireación, se mejora la eficiencia con la cual las moléculas de gas separan del electrolito, y como resultado, el electrolito se inyecta a la carcasa de batería suavemente.

Description

DISPOSITIVO DE INYECCIÓN DE ELECTROLITO Y MÉTODO DE INYECCIÓN DE ELECTROLITO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a la inyección de un electrolito en una carcasa de batería.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La JP09-102443A, publicada por la Oficina Japonesa de Patentes en 1997, describe un método de inyección de electrolito en el cual, a fin de inyectar un electrolito en una carcasa de batería eficazmente, se propicia la infiltración del electrolito en los especies vacíos entre los grupos de electrodos inyectando el electrolito a la carcasa de batería en una atmosfera descomprimida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una atmósfera descomprimida, un volumen de gas disuelto en el electrolito se expande rápidamente de tal manera que se forman burbujas de aire fácilmente. Por lo tanto, el electrolito debe inyectarse lentamente para prevenir que las burbujas de aire formadas en el mismo que el derrame del electrolito en la carcasa de batería.

En otras palabras, aunque la técnica previa propicia la infiltración del electrolito en los espacios vacíos entre los grupos de electrodos, no siempre es posible reducir el tiempo de inyección.

Por lo tanto es un objetivo de esta invención reducir el tiempo requerido para inyectar un electrolito en una carcasa de batería de modo fiable.

A fin de lograr este objetivo, un dispositivo de inyección de electrolito de acuerdo a esta invención comprende una cámara de descompresión sellada, y una boquilla de inyección de líquido que inyecta el electrolito en la carcasa de batería situada en la cámara de descompresión. El dispositivo de inyección de electrolito comprende además un tanque de aireación que expone el electrolito suministrado a la boquilla de inyección de líquido a una presión en la cámara de descompresión.

Los detalles así como otros aspectos y ventajas de esta invención se establecen en el resto de la especificación y se muestran en los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un dispositivo de inyección de electrolito de acuerdo a esta invención.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva despiezada de una batería secundaria de ion de litio.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva de un cuerpo principal de batería.

La FIG. 4 es una vista lateral de la batería secundaria de ion de litio.

La FIG. 5 es una vista seccional longitudinal esquemática de un tanque de aireación provisto en el dispositivo de inyección de electrolito.

La FIG. 6 es una vista seccional longitudinal esquemática de un módulo de desgasificación provisto en el dispositivo de inyección de electrolito.

La FIG. 7 es una vista seccional longitudinal parcial de un tubo de desgasificación, que ilustra un proceso de desgasificación realizado en el módulo de desgasificación.

Las FIGS. 8A-8G son diagramas de tiempo que ilustran una operación de inyección de electrolito realizada mediante el dispositivo de inyección de electrolito.

La FIG. 9 es un diagrama esquemático de un dispositivo de inyección de electrolito de acuerdo a otra modalidad de esta invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Refiriéndose a la FIG. 1 de los dibujos, un dispositivo 1 de inyección de electrolito inyecta un electrolito 20 a una carcasa 12 de batería de una batería 10 secundaria de ion de litio sujetada con una guía 3 mecánica de sujeción.

El dispositivo 1 de inyección de electrolito comprende una cámara 2 de descompresión formada de un contenedor sellado, una línea 5 de descompresión que descomprime una parte interior de la cámara 2 de descompresión, una línea 6 de introducción de aire atmosférico que retorna al interior de la cámara 2 de descompresión a la presión atmosférica de una condición descomprimida, y una linea 8 de suministro de electrolito que suministra el electrolito 20 a la cámara 2 de descompresión. El dispositivo 1 de inyección de electrolito también comprime un mecanismo 4 de inyección de liquido que se provee en la cámara 2 de descompresión para descomprimir el electrolito 20 suministrado de la linea 8 de suministro de electrolito e inyectar el electrolito 20 descomprimido a la carcasa 12 de batería. Además, el dispositivo 1 de inyección de electrolito comprende un dispositivo 7 de control que se provee en una parte externa de la cámara 2 de descompresión para controlar la línea 5 de descompresión, la línea 6 de introducción de aire atmosférico, la línea 8 de suministro de electrolito, y el mecanismo 4 de inyección de líquido.

Refiriéndose a la FIG. 2, la batería 10 secundaria de ion de litio comprende un cuerpo 11 principal de batería provisto con una porción 103a recolectora de electrodos positivos y una porción 103b recolectora de electrodos negativos, una carcasa 12 de batería que se forma de la película laminada y aloja el cuerpo 11 principal de batería, una pestaña 104a de electrodos positivos conectada eléctricamente a la porción 103a recolectora de electrodos positivos, y una pestaña 104b de electrodos negativos conectada eléctricamente a la porción 103b recolectora de electrodos negativos.

Refiriéndose a la FIG. 3, el cuerpo 11 principal de batería está constituido por un cuerpo laminado de celdas formadas laminando una placa de electrodos positivos y una placa de electrodos negativos a través de un separador. En la siguiente descripción, una superficie posterior del cuerpo 11 principal de batería en relación a la dirección de laminación de celdas se mencionará como una superficie lia posterior laminada, y una superficie periférica externa del cuerpo 11 principal de batería excluyendo la superficie lia posterior laminada se mencionará como un costado 11b lateral laminado.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 2, la placa de electrodos positivos está constituida por una hoja de aluminio revestida sobre un electrodo positivo. La placa de electrodos negativos está constituida por hoja de cobre revestida sobre un electrodo negativo. Una segmento 43 de la película metálica no revestida con un material de electrodo, el cual se extrae a la parte externa de una región de laminación de celdas, se conecta respectivamente a la placa de electrodos positivos y la placa de electrodos negativos de cada celda.

La porción 103a recolectora de electrodos positivos se forma soldando conjuntamente los fragmentos 43 de película metálica de las placas de electrodos positivos en todas las celdas a través de soldadura ultrasónica. La pestaña 104a de electrodos positivos asimismo se une a la porción 103a recolectora de electrodos positivos mediante soldadura ultrasónica.

La porción 103b recolectora de electrodos negativos se forma soldando conjuntamente los fragmentos 43 de película metálica de las placas de electrodos negativos en todas las celdas a través de soldadura ultrasónica. La pestaña 104b de electrodos negativos asimismo se une a la porción 103b recolectora de electrodos negativos mediante soldadura ultrasónica .

En la batería 10 secundaria de ion de litio, la descarga de cada celda y el almacenamiento en cada celda se realizan a través de la pestaña 104a de electrodos positivos y la pestaña 104b de electrodos negativos.

La carcasa 12 de batería está constituida por dos películas laminadas. La película laminada está constituida por un cuerpo laminado que incluye una capa de resina térmicamente adhesiva que tiene una propiedad de adhesión térmica, una capa metálica, y una capa de protección. La película laminada se utiliza en una condición donde la capa de resina térmicamente adhesiva queda enfrente del cuerpo 11 principal de batería. Se utiliza polipropileno (PP) para la capa de resina térmicamente adhesiva.

Una porción 12e cóncava o hueca para alojar el cuerpo 11 principal de batería, se forma anticipadamente en una de las películas laminadas. La carcasa 12 de batería se forma adhiriendo las dos películas laminadas entre sí con el cuerpo 11 principal de batería alojado en la porción 12e cóncava, y luego se unen térmicamente los cuatro lados. Se deberá observar, sin embargo, que primero, tres lados se unen térmicamente con el cuerpo 11 principal de batería alojado en la porción 12e cóncava, y un lado restante se une térmicamente después de inyectar un electrolito a la carcasa 12 de batería a través de una porción de abertura en el lado restante.

En vez de formar la porción 12e cóncava en la película laminada, dos películas laminadas planas pueden adherirse entre sí para envolver el cuerpo 11 principal de batería, mediante lo cual el cuerpo 11 principal de batería se aloja en un espacio formado por la deformación de las películas laminadas .

Refiriéndose a la FIG. 4, se describirá otra configuración de la carcasa 12 de batería.

Aquí, una sola película laminada se pliega a la mitad a fin de envolver el cuerpo 11 principal de batería. En esta condición, un lado 12b inferior de la carcasa 12 de batería sirve como un lado inverso plegado de la película laminada. Una porción 12f de adhesión en la cual se provee el contacto de las partes de la película laminada que se unen térmicamente entre sí en dos lados 12c y 12d en los lados izquierdo y derecho de la figura, de entre los otros tres lados, y como resultado, se forma una carcasa 12 de batería en forma de bolsa. Un lado 12a restante de la carcasa 12 de batería, el cual corresponde a un extremo superior en la figura, se deja abierto .

El electrolito 20 se inyecta a la carcasa 12 de batería a través de la porción de abertura en el lado 12a hacia el interior de la carcasa 12 de batería. Después de la inyección del electrolito 20, la carcasa 12 de batería se sella soldando térmicamente el lado 12a.

El material de la carcasa 12 de batería no se limita a la película laminada. La carcasa 12 de batería puede hacerse de metal.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 1, el electrolito 20 está constituido por un electrolito que tiene, por ejemplo, 1 mol/litro de hexafluorofosfato de litio (LtPF6) o tetrafluoroborato de litio (LtBF4) como un electrolito de respaldo, y carbonato de propileno y carbonato de etileno mezclados a una proporción en masa de 50:50 como un solvente mezclado .

La cámara 2 de descompresión comprende una entrada 21.

La entrada 21 se provee para introducir la carcasa 12 de batería que aloja el cuerpo 11 principal de batería a la cámara 2 de descompresión junto con la guía 3 mecánica de sujeción y remover la carcasa 12 de batería de la cámara 2 de descompresión junto con la tope 3 de sujeción después de la inyección del electrolito. Para evitar un malentendido, deberá observarse que un rectángulo indicado con la referencia numérica 21 en la figura denota una entrada provista en una superficie divisoria de la cámara 2 de descompresión detrás de la carcasa 12 de batería en vez de un contenedor que cubra la carcasa 12 de batería. Una trayectoria de introducción y una trayectoria de remoción para la carcasa 12 de batería se proveen en la parte externa de la entrada 21. La entrada 21 se abre y cierra cuando el interior de la cámara 2 de descompresión es a presión atmosférica. Cuando se cierra, la entrada 21 mantiene el interior de la cámara 2 de descompresión en una condición hermética.

La carcasa 12 de batería se introduce en la cámara 2 de descompresión, rellena con el electrolito en la cámara 2 de descompresión, y se remueve de la cámara 2 de descompresión mientras está sujetada por la guía 3 mecánica de sujeción. La guía 3 mecánica de sujeción intercala dos superficies de la carcasa 12 de batería que cubre las superficies lia posteriores laminadas del cuerpo 11 principal de batería y sujeta la carcasa 12 de batería de tal manera que la porción de abertura en el lado 12a esté orientado hacia arriba.

La línea 5 de descompresión comprende una bomba 5b de vacío impulsada por un motor 5c eléctrico, y una válvula 5a que conecta la bomba 5b de vacío a la cámara 2 de descompresión. Al operar la bomba 5b de vacío en una condición donde la válvula 5a está abierta, la línea 5 de descompresión descomprime el interior de la cámara 2 de descompresión.

La línea 6 de introducción de aire atmosférico comprende una válvula 6a que conecta la cámara 2 de descompresión a la atmósfera. Al abrir la válvula 6a de tal manera que el aire atmosférico se introduzca a la cámara 2 de descompresión descomprimida, la linea 6 de introducción de aire atmosférico eleva una presión interna de la cámara 2 de descompresión de una condición de vacío a una condición de presión atmosférica. Se deberá observar que la válvula 6a puede conectar la cámara 2 de descompresión a un tanque de almacenamiento que almacena aire seco o un gas inerte en vez de conectar la cámara 2 de descompresión a la atmosfera.

La línea 8 de suministro de electrolito comprende un tanque 41 de almacenamiento que almacena el electrolito 20, una bomba 43 de alimentación que presuriza el electrolito 20 en el tanque 41 de almacenamiento y suministra el electrolito 20 presurizado a la cámara 2 de descompresión, y un motor 42 eléctrico que impulsa la bomba 43 de alimentación.

El mecanismo 4 de inyección de líquido provisto en la cámara 2 de descompresión comprende un tanque 44 de aeración, un módulo 45 de desgasificación, y una boquilla 46 de inyección de líquido.

Refiriéndose a la FIG. 5, el tanque 44 de aeración remueve el aire del electrolito 20 suministrado a la cámara 2 de descompresión de la bomba 43 de alimentación exponiendo el electrolito 20 a la atmosfera en la cámara 2 de descompresión. Para este propósito, el tanque 44 de aeración comprende un orificio 44b de flujo entrante a través del cual el electrolito 20 de la bomba 43 de alimentación fluye hacia adentro, y una porción 44a de abertura formada en un extremo superior de la cámara 2 de descompresión. El electrolito 20 suministrado desde la bomba 43 de alimentación se almacena temporalmente en el tanque 44 de aeración. Como resultado, una parte interna del tanque 44 de aeración se separa hacia una fase liquida por debajo de un nivel de liquido del electrolito 20 y una fase gaseosa por arriba del nivel de liquido. Un orificio 44c de flujo saliente que se comunica con el módulo 45 de desgasificación se forma en una posición del tanque 44 de aeración opuesto a la fase liquida.

El electrolito 20 que fluye hacia el tanque 44 de aeración a través del orificio 44b de flujo entrante queda expuesto a la atmósfera en la cámara 2 de descompresión, que se introduce al tanque 44 de aeración por arriba de la fase liquida a través de la porción 44a de abertura, a través del nivel de líquido en el tanque 44 de aeración. Como resultado, una presión de líquido del electrolito 20 se reduce hasta igualarse a la presión de la atmósfera en la cámara 2 de descompresión. En otras palabras, cuando la cámara 2 de descompresión está a presión atmosférica, el electrolito 20 en el tanque 44 de aeración también alcanza la presión atmosférica, y cuando la cámara 2 de descompresión está a presión negativa, el electrolito 20 en la tanque 44 de aeración también alcanza la presión negativa.

Un volumen del tanque 44 de aeración preferiblemente se ajusta para permitir inyectar suficiente almacenamiento de una cantidad de electrolito en la carcasa 12 de batería. El electrolito 20 se suministra desde la bomba 43 de alimentación al tanque 44 de aeración cada vez que la carcasa 12 de batería se introduce a la cámara 2 de descompresión, por ejemplo.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 1, el módulo 45 de desgasificación se conecta al orificio 44c de flujo saliente del tanque 44 de aeración para realizar adicionalmente una separación de gas-líquido utilizando una membrana permeable al gas en el electrolito 20 sometido a remoción de aire y regulación de presión en el tanque 44 de aeración.

Refiriéndose a la FIG. 6, el módulo 45 de desgasificación comprende una cámara 45a de entrada que se comunica con el orificio 44c de flujo saliente del tanque 44 de aeración, una cámara 45b de salida, y una pluralidad de tubos 45c de desgasificación que conecta la cámara 45a y la cámara 45b de salida. El módulo 45 de desgasificación también comprende una cámara 45e hermética que aloja la pluralidad de tubos 45c de desgasificación, y una válvula 45d de retención que conecta la cámara 45e hermética a la atmósfera en la cámara 2 de descompresión. La válvula 45d de prueba permite fluir aire fuera de la cámara 45e hermética a la cámara 2 de descompresión aunque evita que el aire fluya a la cámara 45e hermética desde la cámara 2 de descompresión. Una presión interna de la cámara 45e hermética se mantiene a o por debajo de la presión en la cámara 2 de descompresión en todo momento mediante la válvula 45d de prueba. La cámara 45e hermética se mantiene en una condición descomprimida incluso cuando la presión en la cámara 2 de descompresión se eleva a presión atmosférica mediante la linea 6 de introducción de aire atmosférico .

Los tubos 45c de desgasificación están constituidos por membranas permeables al gas de fibra hueca de resina. Las membranas permeables al gas de fibra hueca no son porosas y tienen la propiedad de transmitir moléculas de gas altamente móviles, de tamaño pequeño.

Refiriéndose a la FIG. 7, en el electrolito que se desplaza desde la cámara 45a de entrada hacia la cámara 45b de salida a través de los tubos 45c de desgasificación en la cámara 45e hermética constantemente descomprimida, las moléculas de gas disueltas, altamente móviles, de tamaño pequeño, contenidas en el liquido se dispersan del liquido hacia las superficies divisorias de los tubos 45c de desgasificación. Las moléculas de gas diseminadas recogidas cerca de una superficie periférica interna de las membranas permeables al gas de acuerdo con la ley de Fick. Las moléculas de gas se absorben entonces en las membranas permeables al gas de acuerdo con la ley de Henry, moviéndolas a través de las membranas permeables al gas, y se descargan a la parte externa de las membranas permeables al gas.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 1, la boquilla 46 de inyección de liquido se sitúa por arriba de la porción de abertura de la carcasa 12 de batería sujetada en una posición predeterminada de la cámara 2 de descompresión mediante la guía 3 mecánica de sujeción de modo que quede opuesta al mismo. La boquilla 46 de inyección de líquido se conecta a la cámara 45b de salida del módulo 45 de desgasificación a través de una válvula 46a solenoide. La boquilla 46 de inyección de líquido inyecta el electrolito 20 degasificado suministrado desde el módulo 45 de desgasificación hacia el interior de la carcasa 12 de batería a través de la porción de abertura de acuerdo con la excitación de la válvula 46a solenoide.

La abertura/cierre de la válvula 5a y las operaciones del motor 5c eléctrico en la línea 5 de descompresión, la abertura/cierre de la válvula 6a en la línea 6 de introducción de aire atmosférico, las operaciones del motor 42 eléctrico en la línea 8 de suministro de electrolito, y la abertura/cierre de la válvula 46a solenoide provista en la boquilla 46 de inyección de líquido son controlados por un controlador 7 provisto en la parte externa de la cámara 2 de descompresión a través de circuitos de señal. El controlador 7 está constituido por una microcomputadora incluyendo una unidad de procesamiento central (CPU) , una memoria de sólo lectura (ROM) , una memoria de acceso aleatorio (RAM) , y una interfaz de entrada/salida (interfaz I/O). El controlador 7 puede estar constituido por una pluralidad de microcomputadoras.

A continuación, refiriéndose a las FIGS. 8A-8G, se describirá un proceso para inyectar el electrolito 20 a la carcasa 12 de batería utilizando el dispositivo 1 de inyección de electrolito.

En un periodo de espera que se extiende de un tiempo tO a un tiempo ti, se abre la válvula 6a de la línea 6 de introducción de aire atmosférico, como se muestra en la FIG. 8G, de tal manera que el interior de la cámara 2 de descompresión se abra a presión atmosférica. Como se muestra en la FIG. 8B, la entrada 21 se abre, y como se muestra en las FIGS. 8E y 8F, la bomba 43 de alimentación de la línea 8 de suministro de electrolito y la bomba 5b de vacío de la línea 5 de descompresión son inoperativos .

En el tiempo ti, se comienza una operación de inyectar el electrolito 20 a la carcasa 12 de batería utilizando el dispositivo 1 de inyección de electrolito. El controlador 7 opera la bomba 43 de alimentación, como se muestra en la FIG. 8E, operando el motor 42 eléctrico en la línea 8 de suministro de electrolito, como resultado, el electrolito 20 en el tanque 41 de almacenamiento se suministra al tanque 44 de aeración.

En el tiempo t2, como se muestra en la FIG. 8A, la carcasa 12 de batería sujetada por la guía 3 mecánica de sujeción se introduce a la cámara 2 de descompresión a través de la entrada 21. En un tiempo t3, como se muestra en la FIG. 8B, la entrada 21 se cierra.

En un tiempo t4, como se muestra en la FIG. 8E, el controlador 7 deja de suministrar el electrolito 20 al tanque 44 de aeración desde la linea 8 de suministro de electrolito. El electrolito 20 suministrado al tanque 44 de aeración se descomprime de una condición presurizada obtenida agregando la presurización aplicada por la bomba 43 de alimentación a la presión atmosférica en el tanque 41 de almacenamiento a presión atmosférica al exponerse a la atmósfera de la cámara 2 de descompresión en el tanque 44 de aeración, y como resultado, una parte de las moléculas de gas disueltas en el electrolito 20 se expanden y se separan del electrolito 20 como burbujas de aire, como se muestra en la FIG. 5.

Refiriéndose de nuevo a las FIGS. 8A-8G, en un tiempo t5, el controlador 7 cierra la válvula 6a en la linea 6 de introducción de aire atmosférico, como se muestra en la FIG. 8G. simultáneamente, el controlador 7 abre la válvula 5a en la linea 5 de descompresión para comenzar una operación del motor 5c eléctrico. Como resultado, como se muestra en la FIG. 8F, la bomba 5b de vacio se vuelve operativa. De acuerdo con esto, como se muestra en la FIG. 8C, la presión en la cámara 2 de descompresión se reduce desde la presión atmosférica.

Cuando la presión en la cámara 2 de descompresión cae a una presión de vacio prescrita en un tiempo t6, el controlador 7 detiene la operación del motor 5c eléctrico, y como se muestra en la FIG. 8F, detiene la operación de la bomba 5b de vacio. Además, el controlador 7 cierra la válvula 5a en la linea 5 de descompresión. Después de esto, la cámara 2 de descompresión se mantiene a presión de vacio. Las partes interiores del módulo 45 de desgasificación y la carcasa 12 de batería también se mantienen a presión de vacío.

En el tanque 44 de aeración, el electrolito 20 se expone a la presión de vacío de manera que se descomprima aún más. Como resultado, una densidad de las moléculas de gas disueltas contenidas en el electrolito 20 disminuye, permitiendo a las moléculas de gas moverse a través del líquido más fácilmente. En este ambiente, las moléculas de gas se expanden en volumen para formar burbujas de aire que surgen a través del líquido rápidamente para alcanzar el nivel de líquido del electrolito 20, y se liberan en un espacio de la porción superior del tanque 44 de aeración. Al descomprimir la cámara 2 de descompresión de esta manera, se propicia la separación del gas-líquido del electrolito 20 en el tanque 44 de aeración.

En el tiempo t6, el controlador 7 abre la válvula 46a solenoide y al mismo tiempo detiene la operación de la bomba 5b de vacío. Como resultado, como se muestra en la FIG. 8D, comienza la inyección del electrolito 20 a la carcasa 12 de batería desde la boquilla 46 de inyección de líquido. Cuando la boquilla 46 de inyección de liquido comienza a inyectar el electrolito 20, el electrolito 20 en el tanque 44 de aeración, a partir de lo cual las moléculas de gas disueltas se han liberado lo suficiente, se suministra a la boquilla 46 de inyección de liquido a través del módulo 45 de desgasificación. Cuando el electrolito 20 pasa a través del módulo 45 de desgasificación, las moléculas de gas disueltas restantes en el liquido se separan aún más del electrolito 20. Como resultado, el electrolito 20 se suministra a la boquilla 46 de inyección de liquido en una condición donde las moléculas de gas han sido removidas de manera sustancialmente completa del mismo.

El electrolito 20 inyectado a la carcasa 12 de batería primer fluye hacia un espacio entre el cuerpo 11 principal de batería y los lados 12d y 12c derecho e izquierdo de un espacio por arriba del cuerpo 11 principal de batería mostrado en la FIG. 4, y se rellena entonces en un espacio vacío entre el cuerpo 11 principal de batería y el lado 12b inferior de la carcasa 12 de batería. Por consiguiente, el electrolito 20 inyectado a la carcasa 12 de batería se infiltra al interior del cuerpo 11 principal de batería desde la periferia del cuerpo 11 principal de batería.

Las moléculas de gas se remueven de manera sustancialmente completa del electrolito 20 inyectado a la carcasa 12 de batería. Además, la presión del electrolito 20 se regula anticipadamente en el tanque 44 de aeración para igualarse a la presión de vacio en la cámara 2 de descompresión.

Por lo tanto, en el electrolito 20 inyectado a la carcasa 12 de batería, una situación en la cual las moléculas de gas disueltas existentes en el líquido se expanden rápidamente, causando que no ocurra la dispersión del líquido, y el electrolito 20 se infiltra al interior del cuerpo 11 principal de batería rápidamente.

El controlador 7 sincroniza una velocidad de inyección de líquido de la boquilla 46 de inyección de líquido con una velocidad de infiltración del electrolito 20 al cuerpo 11 principal de batería. Para este propósito, el controlador 7 realiza la inyección de líquido intermitentemente cerrando la válvula 46a solenoide durante un tiempo predeterminado cuando se completa una cantidad fija de inyección de líquido y vuelve a abrir la válvula 46a solenoide cuando el tiempo predeterminado ha trascurrido. Como resultado, como se muestra en la FIG. 8C, una cantidad del electrolito 20 en la carcasa 12 de batería se incrementa por etapas. Este control preferiblemente se realiza para evitar que el electrolito 20 se inyecte a una velocidad superior a la velocidad de infiltración en el cuerpo 11 principal de batería de tal manera que el electrolito 20 se desborde de la carcasa 12 de batería.

En un tiempo ti, como se muestra en la FIG. 8D, la cantidad del electrolito 20 en la carcasa 12 de batería alcanza una cantidad prescrita. Al inyectar el electrolito 20 a la carcasa 12 de batería a una presión reducida y remover las moléculas de gas disueltas del electrolito 20, un periodo desde el comienzo de la inyección del electrolito 20 mediante la boquilla 46 de inyección de líquido en el tiempo t6 hasta el final de la inyección del electrolito 20 mediante la boquilla 46 de inyección de líquido en el tiempo t7 se puede acortar.

En el tiempo t7, el controlador 7 cierra la válvula 46a solenoide, y como se muestra en la FIG. 8G, abre la válvula 6a en la línea 6 de introducción de aire atmosférico para comenzar a introducir aire atmosférico a la cámara 2 de descompresión.

Como resultado, como se muestra en la FIG. 8C, la presión en la cámara 2 de descompresión se eleva a presión atmosférica. A pesar de que la presión se incrementa en la cámara 2 de descompresión, la presión en el interior del cuerpo 11 principal de batería en la carcasa 12 de batería no se eleva inmediatamente. Una inclinación de presión resultante acelera la infiltración del electrolito 20 en el interior del cuerpo 11 principal de batería de tal manera que la operación de rellenar el electrolito 20 en el cuerpo 11 principal de batería se complete en un tiempo corto.

Cuando la presión en la cámara 2 de descompresión alcanza la presión atmosférica en un tiempo t8, la entrada 21 se abre, como se muestra en la FIG. 8B. En un tiempo t9, como se muestra en la FIG. 8A, la carcasa 12 de batería se remueve a la parte externa de la cámara 2 de descompresión a través de la entrada 21 mientras es sujetada por la guía 3 mecánica de sujeción. Después de esto, un proceso para inyectar el electrolito 20 en otra carcasa 12 de batería se reinicia en la cámara 2 de descompresión.

La carcasa 12 de batería se remueve de la carcasa 12 de batería se sella adhiriendo térmicamente la porción de abertura, y como resultado, se completa el ensamble de la batería secundaria de ion de litio.

De acuerdo al dispositivo 1 de inyección de electrolito descrito anteriormente, el electrolito 20 se descomprime exponiendo el electrolito 20 a la atmósfera en la cámara 2 de descompresión a través del tanque 44 de aeración. Como resultado, disminuye la densidad de las moléculas de gas disueltas en el electrolito 20, permitiendo a las moléculas de gas moverse a través del líquido más fácilmente. Las moléculas de gas se expanden en volumen para formar burbujas de aire que suben a través del líquido rápidamente hasta alcanzar el nivel de líquido del electrolito 20, y se liberan hacia el espacio de la porción superior del tanque 44 de aeración. Al proveer el tanque 44 de aeración que expone el electrolito 20 a la atmósfera en la cámara 2 de descompresión de esta manera, se propicia la separación de gas-liquido en el electrolito 20, llevando a una mejora en la eficiencia de desgasificación. Como resultado, se puede reducir el tiempo requerido para inyectar el electrolito 20 en la carcasa 12 de batería.

Además, al combinar el tanque 44 de aeración con el módulo 45 de desgasificación empleando membranas permeables al gas, el electrolito 20 se puede desgasificar completamente.

Como resultado, se puede prevenir las situaciones en las cuales el gas que queda en el electrolito 20 se expande rápidamente en volumen, causando que el líquido se disperse, y las burbujas de aire generadas en el electrolito 20 causan que el electrolito se derrame del contenedor de la batería durante la inyección del electrolito 20 en la carcasa 12 de batería desde la boquilla 46 de inyección de líquido, llevando a una mejora en la eficacia con la cual el electrolito 20 se inyecta a la carcasa 12 de batería.

En la modalidad descrita anteriormente, una cantidad predeterminada del electrolito 20 se almacena en el tanque 44 de aeración en la cámara 2 de descompresión anticipadamente, y las moléculas de gas disueltas en el electrolito 20 se separan exponiendo el electrolito 20 almacenado en el tanque 44 de aeración a la atmósfera en la cámara 2 de descompresión descomprimida. Sin embargo, el electrolito 20 puede suministrarse al tanque 44 de aeración desde la bomba 43 de alimentación en paralelo con la inyección del electrolito 20 a la carcasa 12 de batería mediante la boquilla 46 de inyección de líquido.

En este caso, la bomba 43 de alimentación se opera en el tiempo t4 cuando la entrada 21 de la cámara 2 de descompresión se cierra o el tiempo t5 cuando la descompresión comienza, mediante lo cual comienza el suministro del electrolito 20 desde el tanque 41 de almacenamiento al tanque 44 de aeración. Como se muestra por una línea A punteada en la FIG. 8E, el electrolito 20 se suministra desde el tanque 41 de almacenamiento al tanque 44 de aeración continuamente a una relación de flujo sustancialmente sincrónica con la cantidad de inyección de líquido a través de la boquilla 46 de inyección de líquido hasta que se completa la inyección de líquido a través de la boquilla 46 de inyección de líquido.

El electrolito 20 en la condición presurizada obtenida agregando la presión de suministro de la bomba 43 de alimentación a la presión atmosférica en el tanque 41 de almacenamiento se descomprime al exponerse a la atmósfera descomprimida de la cámara 2 de descompresión en el tanque 44 de aeración. De acuerdo con esto, las moléculas de gas disueltas en el electrolito 20 se expanden para formar burbujas de aire que se separan desde el electrolito 20. Por lo tanto, con respecto a la separación de las moléculas de gas disueltas en el electrolito 20, se pueden obtener efectos favorables similares a los de la modalidad descrita anteriormente .

Refiriéndose a la FIG. 9, se describirá otra modalidad de esta invención.

En el dispositivo 1 de inyección de electrolito de acuerdo a esta modalidad, se provee un solo conjunto del tanque 44 de aeración y el módulo 45 de desgasificación y una pluralidad de boquillas 46 de inyección de liquido conectadas en paralelo al mismo en la cámara 2 de descompresión. Una guia 3 mecánica de sujeción sujeta un número idéntico de carcasas 12 de batería respecto al número de boquillas 46 de inyección de líquido de tal manera que las carcasas 12 de batería se apilen en una dirección horizontal. Todos estos dispositivos se alojan dentro de la cámara 2 de descompresión mostrada en la FIG. 1. Una configuración externa de la cámara 2 de descompresión es idéntica a la de la primera modalidad.

Al proveer la pluralidad de boquillas 46 de inyección de líquido en la cámara 2 de descompresión de esta manera, el electrolito 20 se puede inyectar simultáneamente en la pluralidad de carcasas 12 de batería, que llevan a una mejora adicional en la eficiencia de operación. En vez de la guía 30 de sujeción, puede alinearse una pluralidad de guías 3 de sujeción similares a los de la primera modalidad. Además, el electrolito 20 puede inyectarse a la pluralidad de carcasas 12 de batería secuencialmente utilizando una sola boquilla 46 de inyección de liquido similar a la de la primera modalidad.

El contenido de Tokugan 2010-88696, con una fecha de presentación de 7 de Abril de 2010 en Japón, se incorpora en la presente como referencia.

Aunque la invención ha sido descrita anteriormente con referencia a ciertas modalidades, la invención no se limita a las modalidades descritas anteriormente. Las modificaciones y variaciones de las modalidades descritas anteriormente se darán para aquellos expertos en la técnica, dentro del alcance de las reivindicaciones.

Por ejemplo, en las modalidades descritas anteriormente, esta invención se aplica a un dispositivo que inyecta un electrolito a una batería secundaria de ion de litio, aunque esta invención también puede aplicarse a un dispositivo que inyecte un electrolito a un capacitor de doble capa eléctrico o un capacitor electrolítico.

Además, el tanque 44 de aeración no necesariamente tiene que situarse en la cámara 2 de descompresión. Al conectar la porción 44a de abertura en el tanque 44 de aeración a la cámara 2 de descompresión a través de un tubo, el tanque 44 de aeración puede situarse en la parte externa de la cámara 2 de descompresión .

CAMPO DE APLICACIÓN INDUSTRIAL Como se describe anteriormente, esta invención produce un efecto favorable al mejorar la eficiencia de una operación que inyecta un electrolito a una carcasa de batería, y puede aplicarse a varias estructuras de batería.

Las modalidades de esta invención en la cual se reivindica una propiedad exclusiva o privilegio se definen como sigue:

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1.- Un dispositivo de inyección de electrolito para inyectar un electrolito en una carcasa de batería, caracterizado porque comprende: una cámara de descompresión sellada; una boquilla de inyección de líquido que inyecta el electrolito a la carcasa de batería situada en la cámara de descompresión; un tanque de aireación que expone el electrolito suministrado a la boquilla de inyección de líquido a una presión en la cámara de descompresión; y un módulo de desgasificación provisto entre el tanque de aireación y la boquilla de inyección de líquido par separar el gas y el líquido utilizando una membrana permeable al gas.

2.- El dispositivo de inyección de electrolito que se define en la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque de aireación comprende: un orificio de flujo entrante a través del cual el electrolito fluye hacia adentro; una porción de abertura que es formada para quedar frente a una fase gaseosa por arriba de un nivel de líquido del electrolito y que se comunica con una atmósfera en la cámara de descompresión; y un orificio de flujo de salida que se forma para quedar frente a una fase liquida del electrolito y que se comunica con el modulo de desgasificación.

3. - El dispositivo de inyección de electrolito que se define en la reivindicación 2, caracterizado porque el tanque de aireación se sitúa en la cámara de descompresión, y el dispositivo de inyección de electrolito comprende además una bomba de alimentación situada en una parte externa de la cámara de descompresión para suministrar el electrolito al orificio de flujo entrante.

4. - El dispositivo de inyección de electrolito que se define en cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, y 3, caracterizado porque la cámara de descompresión comprende una entrada a través de la cual se introduce la carcasa de batería a y se remueve de la cámara de descompresión.

5. - El dispositivo de inyección de electrolito que se define en cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, y 4, caracterizado porque comprende una pluralidad de boquillas de inyección de líquido.

6.- Un método de inyección de electrolito para inyectar un electrolito a una carcasa de batería, caracterizado porque comprende : sellar una cámara de descompresión: exponer el electrolito a una presión en la cámara de descompresión dentro de un tanque de aireación; inyectar el electrolito en el tanque de aireación a la carcasa de batería situada en la cámara de descompresión a través de una boquilla de inyección de líquido; y separar el electrolito en gas y líquido utilizando un módulo de desgasificación que se provee entre el tanque de aireación y la boquilla de inyección de líquido y comprende una membrana permeable al gas. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Una carcasa de batería que se sitúa en una cámara de descompresión. Un electrolito en un tanque de aireación se inyecta en la carcasa de batería en la cámara de descompresión utilizando una boquilla de inyección de líquido. Al exponer el electrolito a una presión ambiental en la cámara de descompresión dentro del tanque de aireación antes de suministrar el electrolito a la boquilla de inyección de líquido, se regula una presión del electrolito a una presión en la cámara de descompresión, y las moléculas de gas en el electrolito se separan del mismo. Al proveer el tanque de aireación, se mejora la eficiencia con la cual las moléculas de gas separan del electrolito, y como resultado, el electrolito se inyecta a la carcasa de batería suavemente.