MXPA00007030A - Caja de bateria para celdas de pelicula de metal delgado. - Google Patents

Abstract

Una caja de bateria y bateria donde la caja de bateria incluye un alojamiento (12) que tiene una tapa (14) y una base(16) y donde el alojamiento define una pluralidad de cavidades (40) que son generalmente octagonales en corte transversal. La bateria incluye un alojamiento que define cavidades configuradas octagonales, una terminal acoplada al alojamiento, una tapa y base acopladas selladamente a la cavidad, y una pluralidad de celdas de bateria (18) dispuestas dentro de las cavidades e interconectadas electricamente en serie con la terminal.

Description

CAJA DE BATERÍA PARA CELDAS DE PELÍCULA DE METAL DELGADO CAMPO DE LA INVENCIÓN 1. Campo Técnico La presente invención se relaciona a baterías de almacenamiento eléctrico, y más particularmente, a un contenedor para celdas de película de metal delgado. 2. Discusión La tecnología de batería de celda de metal delgado (TMF) proporciona una celda de batería compacta de alto poder.. Las celdas de este tipo son bien conocidas y su construcción y manufactura ha sido descrita en, por ejemplo, Patentes de Estados Unidos Nos. 3,494,800; 5,045,086; 5,047,300; 5,198,313 y 5,368,961 las revelaciones de las cuales están incorporadas aquí por referencia. Una celda de batería de película de metal delgado incluye placas de película de metal selladas dentro de un contenedor de celda sellado el cual es regulado por válvula. Las celdas incluyen tecnología separadora glass-mat absorbente (AGM) en un sistema despojado de electrolitos. Las placas de película de metal delgado son hechas de chapa de plomo muy delgado de aproximadamente alrededor de 0.0005 pulgadas de grosor, empastado con un material activo que forma una placa REF.: 121845 empastada de aproximadamente alrededor de 0.012 pulgadas de grosor. Las placas están enrolladas en espiral con material separador, y las terminaciones están empezadas o soldadas a las terminales del rollo de espiral. El rollo está encapsulado en un contenedor el cual es llenado con electrolito y después sellado excepto para la ventilación. Las características de realización de las celdas de película de metal delgado incluyen un alto porcentaje poder/peso y rápida capacidad de recarga.

En el presente estado de la técnica, las celdas TMF son empacadas y selladas individualmente en contenedores de plástico. Estas celdas son entonces eléctricamente acopladas en series para hacer la batería TMF. Mientras el empacamiento individual de las celdas TMF es aceptable para baterías celdadas solas o baterías de celdado múltiple usadas en ambientes donde la integridad estructural de las celdas no es de gran importancia, es deseable proporcionar integridad estructural más grande para las celdas TMF conectadas en serie. El estado de la técnica previo ha fallado en dirigirse adecuadamente a esta necesidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En consecuencia, la presente invención está dirigida a una caja de batería para celdas de película de metal delgado. La caja incluye un diseño de panal modificado que define una pluralidad de cavidades de celda generalmente configuradas de manera octagonal. El diseño de panal modificado proporciona un contenedor con una solidez estructural que está mejorada sobre los contenedores para celdas múltiples TMF del estado de la técnica previo. El diseño de panal modificado también calcula el grosor uniforme de la pared de celda a través de la caja con lo cual incrementa la expansión o contracción uniforme durante la operación de la batería y que reduce la distorsión que sigue al proceso de moldeo. Adicionalmente, la configuración de la caja proporciona una superficie lisa dentro de cada cavidad para facilitar el alineamiento de las celdas dentro de la cavidad y la interconexión eléctrica de las celdas. El panal modificado también proporciona la maleabilidad de la caja por eliminación de los filos de navaja dentro de la ánima del molde.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los objetivos y características de esta invención llegarán a ser evidentes de una lectura de la siguiente descripción detallada tomada en conjunción con los dibujos en los cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de la batería de celda de película de metal delgado de conformidad con la presente invención; La Figura 2 es una vista esquemática de la batería de celda de película de metal delgado ilustrada en la Figura 1; La Figura 3 es una vista de plano de base para la caja de batería ilustrada en la Figura 1 con la base removida para claridad; La Figura 4 es una vista de plano de tapa de la batería mostrada en la Figura 1 con la tapa de la caja y las celdas de batería removidas para claridad; La Figura 5 es una vista en sección transversal de la batería tomada a lo largo del plano 5-5-5 mostrado en la Figura 1; La Figura 6 es una vista en sección transversal de la tapa de la caja de batería tomada a lo largo de la línea 6-6 ilustrada en la figura 2; y La Figura 7 es una vista en sección transversal de la base de la caja de batería tomada a lo largo de la línea 7-7 mostrada en la Figura 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se ilustró en la Figura 1 la batería 8 incluye una caja 10 que tiene un cuerpo 12 con una tapa 14 y una base 16 cada una acoplada al cuerpo en una manera conocida en el estado de la técnica tal como por sellado a calor. La caja 10 está configurada para acomodar una pluralidad de celdas de película de metal delgado 18 (Figura 2) que incluye una película de metal delgado 20 enrollado en una manera generalmente conocida en el estado de la técnica. La película 20 define un área de superficie cilindrica más externa generalmente indicada por referencia numérica 21, una primera terminal 22, y una segunda terminal 24. Los primero y segundo plomos o guías de conducción 26 y 28 están acopladas a sus respectivas primera y segunda terminales 22 y 24 de la película de metal delgado enrollada 20 tal como por soldadura o una técnica equivalente conocida en el estado de la técnica. Como las celdas de batería de película de metal delgado (TMF) son generalmente conocidas en el estado de la técnica, no serán descritas aquí las técnicas reconocidas para manufacturación de celdas TMF y la manera en la cual estas generan electricidad. Para una descripción general de tales celdas, puede ser hecha referencia a la Patente de Estados Unidos Números de Serie 08/879, 803, publicada el 6 de Junio, 1997, intitulada "Modular Electric Storage Battery", y asignada a la cesionaria de la presente invención, la revelación de la cual es incorporada aquí por referencia.

Con referencia a las Figuras 2 y 3, el cuerpo 12 incluye paredes laterales exteriores 30 y 32 y paredes terminales exteriores 34 y 36 así como una pluralidad de paredes de partición generalmente indicada por referencia numérica 38. Las paredes de partición 38 interconectan las paredes laterales exteriores 30 y 32 y las paredes terminales exteriores 34 y 36 en una configuración de panal modificada que incluye una pluralidad de cavidades de celda configuradas de manera octagonal 40. Esta configuración de panal proporciona una caja de batería robusta estructuralmente capaz de resistir las presiones internas generadas durante la operación, generalmente en el orden de alrededor de veinte libras por pulgada cuadrada de presión (20 psig), sin distorsión.

En la modalidad ilustrada, las paredes exteriores 30, 32, 34, y 36, así como cada una de las pluralidades de las paredes de partición 38, tienen el mismo grosor de pared 41 (Figura 3) con lo cual simplifican la manufactura de la caja 10. Adicionalmente, la configuración de panal modificado y la uniformidad de grosor de pared de las varias paredes externas y de partición incrementa la uniformidad de expansión y contracción durante la operación de la batería y reduce la distorsión que sigue al proceso de moldeo. De conformidad, la caja 10 más consistentemente mantiene la integridad estructural a través de su vida operacional. Además, la configuración de panal incluye una superficie lisa dentro de cada cavidad y la interconexión eléctrica de las celdas tal como por soldadura. Todavía una ventaja adicional de la presente invención es que la configuración de panal mejora la maleabilidad de la caja por eliminación de los filos de navaja dentro del ánima del molde.

La configuración de panal modificada será descrita ahora en detalle. Las paredes de partición 38 incluyen una pluralidad de primeros segmentos planos 46 y segundos segmentos planos 48 orientados ortogonales a los primeros segmentos planos 46. Los segundos segmentos planos 48 son además ortogonales a la primera y segunda extremos de paredes exteriores 36 y paralelo a la primera y segunda paredes laterales exteriores 30 y 32. De manera similar, cada uno de los primeros segmentos planos 46 son paralelos a el primero y segundo extremo de paredes terminales exteriores 34 y 36 y perpendicular a las paredes laterales 30 y 32. Una pluralidad de segmentos conectores arqueados 50 interconectan los primeros y segundos segmentos planos 46 y 48 así como acoplar los segmentos planos para el respectivo lado exterior y paredes extremas 30, 32, 34, y 36. Cada uno de los segmentos conectores arqueados 50 son integrales con uno u otros tres segmentos conectores arqueados para definir una" pluralidad de pasajes 52 conformados en forma de un diamante áspero o pasajes 53 conformados en forma de medio diamante, cada uno con esquinas redondeadas como se muestra.

Los segmentos planos 46 y 48, el lateral exterior y paredes terminales, y los segmentos conectores aislados cooperan para definir las cavidades de celda de manera octagonal 40 para el acomodamiento de las celdas 18. Como se ilustró mejor en la Figura 3, las celdas 18a-18f están cada una dispuesta en una cavidad 40 (Figura 2) del cuerpo 12. La configuración arqueada de los segmentos 50 está predeterminada para retener seguramente las celdas dentro de cada cavidad 40. Más particularmente, en la modalidad preferida, la talla total de cada cavidad así como la configuración de los segmentos arqueados 50 están predeterminados de manera que durante la inserción de cada celda 18 dentro' de cada cavidad 40, los segmentos arqueados 50 se acoplan de manera ajustada a la celda 18 junto con el exceso del cincuenta por ciento (50%) del área de superficie exterior 21 de la película 20. El grosor uniforme de las paredes exteriores de la caja 30, 32, 34 y 36 y cada pared de partición 38 comprimen uniformemente la celda durante la inserción tal como por compresión de separadores de fibra de vidrio normalmente incluidos allí dentro. De conformidad, las celdas 18 son seguramente depositadas y retenidas dentro de las cavidades 40. Finalmente, como se ilustró en la Figura 5, la tapa 14 y topes 62 retienen longitudinalmente a las celdas dentro de las cavidades como se muestra.

Como se ilustró, las paredes terminales exteriores, paredes laterales exteriores, y paredes de partición del cuerpo 12 son integrales una con otra con lo cual además incrementan lo robusto del cuerpo 12. Es preferido que las paredes estén formadas de un material plástico resistente térmicamente tal como polipropileno a través de procesos conocidos en el estado de la técnica tal como troquelado, fundición o moldeo de inyección.

A fin de además definir generalmente las cavidades de celda octagonal 40, paredes laterales exteriores 30 y 32 están conectadas a las paredes terminales exteriores 34 y 36 vía los segmentos 54 de esquina, planos truncados. Como se ilustró mejor en la Figura 2, las paredes exteriores 30, 32, 34, y 36 del cuerpo 12 son de una longitud uniforme 56 que define un extremo superior 58 y un extremo inferior 60. La tapa 14 está acoplada a la caja 12 próxima al extremo superior 58 y la base 16 está acoplada próxima al extremo inferior 60 de esta (Figura 1) • Además de lo robusto, características de retención, y maleabilidad de la configuración de panal modificada de la presente invención, las superficies lisas proporcionadas por los segmentos planos 46 y 48 facilitan el alineamiento característico de cada celda dentro de su respectiva cavidad y proporciona una superficie lisa para interconexión eléctrica completa de las celdas por soldadura como fue descrito aquí antes. Más particularmente, como se ilustró mejor en las Figuras 3 y 4, las lengüetas rectas 27a-27f de las celdas 18a-18f están dispuestas dentro de las celdas 40 adyacentes a una de las superficies planas 46 y 48. La soldadura de interconexión entre las lengüetas adyacentes dentro de la caja de batería ocurre a través de un orificio 71 formado en los segmentos planos 46 y 48 como se describió antes aquí y como se ilustró en la Figura 5. Aquellos habilitados en el estado de la técnica apreciarán que una conexión soldada completa entre las lengüetas adyacentes es facilitada por la configuración plana de las superficies 46 y 48.

Como se mostró en las Figuras 3 y 5, el cuerpo 12 además incluye una pluralidad de topes semicirculares integrales 62 y que se extiende hacia adentro de los segmentos conectores arqueados 50 y segmentos de esquina planos truncados 54. Los topes 62 son están suspendidos del extremo inferior 60 (Figura 5) de estos segmentos respectivos para posicionar celdas de TMF 18 dentro de las cavidades de celda 40 con lo cual facilitan la interconexión eléctrica de las celdas de TMF 18 como se describió aquí antes.

La configuración de la tapa 14 será ahora descrito con referencia a las Figuras 1, 5 y 6. La tapa 14 está preferentemente formada del mismo material plástico que el cuerpo 12 a través de troquelado, fundición, moldeo de inyección, u otro método conocido en el estado de la técnica. La tapa 14 incluye un miembro plano superior 64, un reborde de conexión 66 que se extiende hacia abajo desde la periferia del miembro superior 64, y una pluralidad de aberturas 68 (Figura 6) disponibles dentro de las cavidades 40 de la celda cuando la tapa 14 está conectada al cuerpo 12 (Figura 5) . Las aberturas 68 están configuradas en una manera generalmente conocida en el estado de la técnica y permiten la disipación de gases generados dentro de la caja 10 durante los ciclos de carga y descarga de las celdas TMF. Las aberturas 68 también incluyen pasajes de ventilación 70 que proporcionan selectivamente acceso a las cavidades de la celda 40 para colocación de un electrolito dentro de cada una de las cavidades de la celda.

Las aberturas 28 están parcialmente definidas por una pared de conexión cilindrica 72 interconectada con el miembro plano superior 64 y un miembro inferior 73. Las paredes de conexión cilindrica 72 de las aberturas adyacentes 68 están separadas entre sí para definir una cavidad separada que acomode la lengüeta recta 27 en los plomos o guías de conducción 26 o 28 para interconectar eléctricamente las celdas TMF 18 como se describió aquí antes.

Como se ilustró en la figura 7, la base 16 está configurada en una manera sustancialmente similar a la tapa 14 e incluye un miembro plano inferior 78, un reborde de conexión 80, y miembros superiores 82 separados del miembro plano inferior 78 y conectado además vía paredes conectoras 84 cilindricas ahusadas. La base 16 no incluye la disposición de la abertura formada en la tapa 14.

La tapa y la base 14 y 16, respectivamente, están conectadas al cuerpo 12 tal como por sellado de calor u otro método conocido en el estado de la técnica. Más particularmente, los rebordes de conexión 66 y 80 de la tapa 14 y la base 16, respectivamente, están configurados para encajar operativamente en el lado exterior y las paredes extremas 30, 32, 34, y 36 sobre las cuales la tapa 14 y la base 16 son selladas a calor al cuerpo 12 para proporcionar una caja sellada que es ventilada a través de aberturas 68 en la tapa 14.

La interconexión eléctrica de celdas TMF18 dentro de la caja 10 será descrita ahora con referencia en las Figuras 3 y 4. Como se ilustró, las celdas TMF adyacentes están orientadas opuestamente en una manera generalmente conocida en el estado de la técnica para conexión en serie. Así, la celda 18a está eléctricamente conectada a la terminal exterior 86 por el segundo plomo o guía de conducción 28a (Figura 3) y está eléctricamente conectada a la celda 18b vía la conexión del respectivo primer plomo o guía de conducción 26a y 26b. La conexión eléctrica en serie de las celdas que permanecen 18b-18f es cumplida en una manera sustancialmente similar y es ilustrada en los dibujos.

Como se ilustró en la Figura 5, el segmento plano 46 que separa a las celdas 18c y 18d es proporcionada con un orificio 71 para lengüetas rectas que conectan eléctricamente 27c y 27d en una manera generalmente conocida en el estado de la técnica tal como soldadura. Aquellos habilitados en el estado de la técnica apreciarán que las interconexiones eléctricas de cada una de la pluralidad de celdas 18a-18f que ocurren a través de los segundos segmentos planos 48 están hechas sustancialmente en una manera igual a aquella ilustrada en la Figura 5 para conexión del primer segmento plano 46. Como se mostró en la Figura 3, la conexión eléctrica serial de las celdas 18a-18f es completada por conectar eléctricamente el segundo plomo de la celda 18f en una manera generalmente conocida en el estado de la técnica a la terminal 88 la cual está acoplada al exterior de la caja de batería 12 y, más particularmente, a la pared terminal 34.

Como se indicó antes, la posición de cada celda TMF 18a- 18f dentro de su respectiva cavidad 40 está dictada por el posicionamiento de los topes 62 como es mejor ilustrado en la Figuras 3 y 5. Más particularmente, cada una de las celdas TMF están dispuestas dentro de la respectiva cavidad 40 hasta uno de los primeros y segundos plomos o guías 26 y 28 conectados a ellos que encaja con los topes 62 que se proyectan internamente dentro de la cavidad. Los topes facilitan el posicionamiento adecuado de las celdas TMF en relación una con la otra para permitir la interconexión eléctrica precisa, como se describió antes, con relativa facilidad y simplicidad.

Cuando la batería TMF 8 es construida conforme con la presente invención como se describió aquí e ilustró en los dibujos anexados, la batería está contenida dentro de una caja robusta estructuralmente 10 a fin de retener seguramente las celdas TMF allí dentro. Mientras la caja de batería 10 es ilustrada y descrita aquí como una configuración de seis celdas, aquellos habilitados en el estado de la técnica apreciarán que el cuerpo 12, tapa 14, y base 16 de la caja 10 puede ser modificada para proporcionar una batería con virtualmente cualquier número de celdas TMF a fin de encontrar capacidad y restricciones de espacio para una solicitud específica. Más aún, mientras la interconexión eléctrica de las celdas a través de los plomos o guías de conexión 26 y 28 es contemplada para la presente invención, otras técnicas generalmente conocidas en el estado de la técnica pueden ser usadas sin salir del alcance de la invención como es definido por las reivindicaciones anexadas .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Habiéndose descrito la invención como antecede se declara como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Una caja de batería caracterizada porque comprende: un alojamiento que tiene una tapa y una base, dicho alojamiento que tiene una configuración de panal modificado que define una pluralidad de cavidades que son generalmente octagonales en sección transversal.

2. La caja de la reivindicación 1, caracterizada porque dicho alojamiento incluye primera y segunda paredes laterales, primera y segunda paredes terminales, y una pluralidad de paredes de partición que definen dicha pluralidad de cavidades.

3. La caja de la reivindicación 2 caracterizada porque dichas primera y segunda paredes laterales, primera y segunda paredes terminales, y dicha pluralidad de paredes de partición tiene cada una el mismo grosor.

4. La caja de la reivindicación 2 caracterizada porque dicha pluralidad de paredes de partición incluye paredes planas y paredes arqueadas.

5. La caja de la reivindicación 4 caracterizada porque cada una de dichas paredes arqueadas tiene una primera terminal integral con una de dichas paredes planas y una segunda terminal integral con una de otra de dichas paredes planas, dichas primera y segunda paredes terminales, y dicha primera y segunda paredes laterales.

6. La caja de la reivindicación 2 caracterizada porque además incluye una pluralidad de topes acoplados a la envoltura, una de dicha pluralidad de topes que se extienden dentro de cada una de dicha pluralidad de cavidades .

7. La caja de batería de la reivindicación 6 caracterizada porque cada una de dicha pluralidad de topes está formada integral con una de dichas primera y segunda paredes laterales, primera y segunda paredes terminales, y dicha pluralidad de paredes de partición.

8. La caja de batería de la reivindicación 6 caracterizada porque además incluye paredes de conexión acanaladas interconectando dichas primera y segunda paredes y dichas primera y segunda paredes terminales o estremos.

9. La caja de batería de la reivindicación 8 caracterizada porque dichas paredes de conexión acanaladas definen al menos parcialmente una de dicha pluralidad de cavidades .

10. La batería de la reivindicación 8 caracterizada porque dichas primera y segunda paredes laterales, primera y segunda paredes terminales, y dicha pluralidad de paredes de partición, y dichas paredes de conexión acanaladas son integrales una con la otra.

11. La caja de batería de la reivindicación 1 caracterizada porque dicha tapa incluye una pluralidad de aberturas.

12. Una batería caracterizada porque comprende: un alojamiento que tiene una configuración de panal modificada que define cavidades que son generalmente configuradas octagonales en sección transversal; una terminal acoplada a dicho alojamiento; una tapa acoplada con sello a dicho alojamiento; una base acoplada de manera sellante al alojamiento; y celdas de batería dispuestas en dichas cavidades, dichas celdas de batería estando eléctricamente interconectadas en serie con dicha terminal.

13. La batería de la reivindicación 12 caracterizada porque dicha cavidad incluye paredes laterales, paredes terminales y paredes de partición, donde dichas paredes terminales, laterales y de partición definen dichas cavidades .

14. La batería de la reivindicación 13 caracterizada porque dichas paredes terminales, laterales y de partición tiene cada una el mismo grosor.

15. La batería de la reivindicación 13 caracterizada porque dichas paredes de partición incluyen paredes planas y paredes arqueadas.

16. La batería de la reivindicación 15 caracterizada porque cada una de dichas paredes arqueadas tiene una primera terminal integral con una de dichas paredes planas y una segunda terminal integrales con una de otra de dichas paredes planas, dichas paredes terminales, y dichas paredes laterales.

17. La batería de la reivindicación 12 caracterizada porque dichas celdas de batería incluyen cada una un cuerpo de película de metal delgado enrollado que define una primera terminal y una segunda terminal, donde dicha batería además incluye un primer plomo o guía de conducción acoplado a dicha primera terminal de dichos cuerpos y un segundo plomo de conducción acoplado a dicha segunda terminal de dichos cuerpos.

18. La batería de la reivindicación 17 caracterizada porque dicho primer y segundo plomos o guías de conducción son adyacentes a una de dichas paredes planas, paredes terminales, y paredes laterales.

19. La batería de la reivindicación 12 caracterizada porque además incluye una pluralidad de topes acoplados a dicho alojamiento, uno de dicha pluralidad de topes extendiéndose dentro de cada una de dichas cavidades.

20. Una caja de batería que caracterizada porque comprende : un cuerpo y una tapa y una base acopladas al cuerpo, el cuerpo que tiene paredes exteriores y particiones interiores las cuales definen juntas un modelo de cavidades separadas que se extienden entre la tapa y la base, donde las paredes de cavidades separadas y particiones incluyen secciones planas y arqueadas alternantes loas cuales cooperan para definir la separación de las cavidades.

21. La caja de batería de la reivindicación 20 caracterizada porque las particiones y paredes exteriores son integrales con cada una de las otras y de grosor uniforme.

22. La caja de batería de la reivindicación 20 caracterizada porque el cuerpo incluye extensiones terminales que proyectan exteriormente desde una pared exterior.

23. Una batería caracterizada porque comprende: una caja que incluye un cuerpo y una tapa y una base acopladas al cuerpo, el óuerpo que tiene paredes exteriores y particiones interiores las cuales definen juntas un modelo de cavidades separadas que se extienden entre la tapa y la base, donde las paredes de cavidades y particiones incluyen secciones planas y arqueadas alternantes las cuales cooperan para definir las cavidades separadas; una terminal que se extiende de la caja; y una celda de batería dispuesta en cada cavidad, las celdas estando eléctricamente conectadas a cada una de las otras y a la terminal. E PEL CULA DE METAL DELGADO RESUMEN Una caja de batería y batería donde la caja de batería incluye un alojamiento (12) que tiene una tapa (14) y una base (16) y donde el alojamiento define una pluralidad de cavidades (40) que son generalmente octagonales en corte transversal. La batería incluye un alojamiento que define cavidades configuradas octagonales, una terminal acoplada al alojamiento, una tapa y base acopladas selladamente a la cavidad, y una pluralidad de celdas de batería (18) dispuestas dentro de las cavidades e interconectadas eléctricamente en serie con la terminal.