UA112644C2 - Пристрій та спосіб зварювання тертям пристрою для зберігання електричної енергії - Google Patents

Пристрій та спосіб зварювання тертям пристрою для зберігання електричної енергії Download PDF

Info

Publication number
UA112644C2
UA112644C2 UAA201313481A UAA201313481A UA112644C2 UA 112644 C2 UA112644 C2 UA 112644C2 UA A201313481 A UAA201313481 A UA A201313481A UA A201313481 A UAA201313481 A UA A201313481A UA 112644 C2 UA112644 C2 UA 112644C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
welding
cover
connecting bridge
energy storage
jumper
Prior art date
Application number
UAA201313481A
Other languages
English (en)
Inventor
Ерван Він'єра
Original Assignee
Блю Солюшнз
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Блю Солюшнз filed Critical Блю Солюшнз
Publication of UA112644C2 publication Critical patent/UA112644C2/uk

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/517—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/38—Conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Винахід належить до способу з'єднання двох пристроїв (10) накопичення енергії, при цьому кожен пристрій накопичення енергії містить герметичний металевий корпус (14), що включає в себе етапи, на яких на кожній з торцевих сторін (24) двох розташованих поруч корпусів розташовують сполучну перемичку (30), розміри якої дозволяють їй контактувати з торцевою стороною кожного з корпусів, кріплять перемичку на кожному з корпусів за допомогою зварювання тертям з перемішуванням.

Description

Галузь техніки, до якої належить винахід
Винахід належить до технічної галузі пристроїв накопичення електричної енергії.
У рамках заявленого винаходу під "пристроєм накопичення електричної енергії" слід розуміти або конденсатор (тобто пасивну систему, що містить електроди й ізолятор), або суперконденсатор (тобто пасивну систему, що містить, щонайменше, два електроди, електроліт і, щонайменше, один роздільник), або батарею (тобто систему, що містить анод, катод і розчин електроліту між анодом і катодом), наприклад, типу літієвої батареї.
Такі пристрої накопичення енергії найчастіше об'єднані в модулі накопичення енергії, що дозволяють виконувати набір вимог, специфічних для кожного застосування.
Рівень техніки
З рівня техніки відомий модуль накопичення енергії, що містить кілька пристроїв накопичення енергії, при цьому кожен пристрій накопичення енергії укладено в циліндричний корпус. Циліндричні корпуси розташовані поруч один з одним у модулі й послідовно електрично з'єднані між собою сполучними перемичками.
Кожна сполучна перемичка встановлена на одній з по суті плоских торцевих стінок циліндра й на відповідній торцевій стінці сусіднього циліндра.
У відомих розв'язках сполучна перемичка закріплена на кожному корпусі способом лазерного зварювання, як описано, наприклад, у документі ЕВ 2 915 626.
Лазерне зварювання є безконтактним зварюванням, при якому створюється локалізована точка плавлення у двох матеріалах, що зварюються. Розплавлені матеріали змішуються, потім з'єднання знову майже моментально затвердіває, враховуючи винятково локальний характер плавлення. Однак виконання зварювання залежить від точного регулювання безлічі параметрів, зокрема, від фокусної відстані лазера, від його потужності і т.д.
З'єднання корпуса пристрою накопичення енергії зі сполучною перемичкою здійснюють після заливання електроліту в корпус і після закупорювання заливального отвору. Тому дуже важливо зберігати герметичність корпуса, щоб уникнути влучення забруднюючих речовин в електроліт пристрою накопичення й, як наслідок, скорочення його терміну служби й навіть його вибракування.
Було встановлено, що спосіб лазерного зварювання, враховуючи його різні параметри, що
Зо впливають на плавлення зони, що зварюється, є важко відтвореним і може привести до перфорації кришки під час процесу плавлення, якщо лазерний промінь є занадто потужним або занадто сфальцьованим.
Тому, щоб підвищити надійність способу зварювання, для пристрою накопичення необхідно передбачити корпус, що має відносно більшу товщину й/або спеціальну конструкцію, щоб уникнути порушення герметичності корпуса при незначному відхиленні регулювальних параметрів лазера, і/або відслідковувати за допомогою надточних засобів різні параметри лазера, що забезпечують кріплення зварюванням перемички на корпусі пристрою накопичення, що призводить до істотного збільшення виробничих витрат.
Завдання винаходу полягає в розробці простого й недорогого способу виготовлення модуля накопичення енергії, що дозволяє, проте, зберігати герметичність кожного з пристроїв накопичення енергії.
Розкриття винаходу
У зв'язку із цим запропонований спосіб з'єднання двох пристроїв накопичення енергії, при цьому кожен пристрій накопичення енергії містить герметичний корпус, згідно з яким: - на кожній з торцевих сторін двох розташованих поруч корпусів розташовують сполучну перемичку, розміри якої дозволяють їй входити в контакт із торцевою стороною кожного з корпусів, - кріплять перемичку на кожному з корпусів за допомогою зварювання тертям з перемішуванням.
У рамках заявленого винаходу під "торцевою стороною" слід розуміти верхню або нижню сторону корпуса, яка повинна бути звернена до перемички. У випадку корпуса з поздовжньою віссю (такого як циліндричний корпус) торцеві сторони є, наприклад, сторонами, перпендикулярними до поздовжньої осі корпуса.
Кожен пристрій накопичення переважно містить, щонайменше, два електроди й електроліт.
Пристрої можуть бути ідентичними, тобто можуть мати однакову форму й можуть бути однакового типу (суперконденсатор, батареї і т.д.), або можуть мати різні форми й/або можуть бути різного типу.
Такий спосіб становить великий інтерес. Дійсно, зварювання тертям з перемішуванням є зварювальною технологією, при якій інструмент дуже швидко обертають на деталях, що бо зварюються. Інструмент проникає в матеріал, нагріваючи його до ластовидного стану.
Нагрівання в комбінації з перемішуванням дозволяє зварювати матеріал, з якого виконані деталі, що зварюються. Зварений шов формується при ластовидному стані, і інструмент нагріває тільки матеріал, який входить із ним у контакт.
Таким чином, спосіб легко піддається контролю, тому що немає ніякого ризику забруднення електроліту матеріалом при зварюванні, якщо сам інструмент не проходить крізь корпус.
Контроль над способом зводиться, таким чином, до простої перевірки переміщення інструмента. У цьому випадку немає необхідності в збільшенні товщини кришки, як у випадку лазерного зварювання.
Оскільки зварювання відбувається в ластовидному стані, то відзначається також відсутність ризику утворення тріщин під дією нагрівання, що могло б теж призвести до порушення герметичності корпуса.
Таким чином, спосіб відповідно до винаходу дозволяє просто й економічно з'єднувати між собою різні пристрої накопичення енергії, зберігаючи при цьому герметичність кожного пристрою накопичення.
Спосіб відповідно до винаходу має також ряд інших переваг.
Зокрема, він дозволяє підвищити електричну провідність між різними пристроями накопичення енергії, причому без істотного збільшення часу циклу.
Дійсно, відзначається, що при заявленому способі зварювальний шов відповідає розміру інструмента зварювання тертям з перемішуванням, який не обмежений вимогами потужності інструмента на відміну від відомих розв'язків лазерного зварювання (потужність тісно пов'язана з розміром променя). Тому можна збільшити ширину звареного шва або зварених точок за рахунок збільшення розміру інструмента й, отже, підвищити електричну провідність між перемичкою й кожним корпусом, не прибігаючи до численних проходжень зварювального інструмента в зоні, що зварюється, що дозволяє заощаджувати час виробництва.
По цих же причинах (ширина шва) поліпшується теплопровідність від верхньої частини пристрою накопичення до перемички. Таким чином, спосіб відповідно до винаходу дозволяє оптимізувати видалення тепла.
Крім того, перемичка може бути більш економічною за рахунок спрощення її форми. Дійсно, немає необхідності виконання в перемичці порожнин для локального зменшення товщини, що
Зо було необхідно у відомих розв'язках для полегшення лазерного зварювання. Використання перемички без порожнин дозволяє також максимізувати поверхню перемички, що входить у контакт із провідним покриттям модуля, що теж забезпечує краще видалення тепла назовні модуля.
Нарешті, спосіб відповідно до винаходу здійснюють, нагріваючи матеріал корпуса набагато менше, ніж у відомих розв'язках. Отже, ризик погіршення якості електроліту усередині корпуса або самого елемента накопичення енергії набагато зменшується в порівнянні з лазерним зварюванням.
Спосіб відповідно до винаходу може також мати один або кілька наступних відмітних ознак: - під час етапу зварювання можна вводити в контакт із корпусом і/або перемичкою обертовий зварювальний пристрій, який переміщають поступальним рухом уздовж заздалегідь певної осі таким чином, щоб він проникав в матеріал корпуса й/або перемички. Як правило, вісь відповідає нормалі до торцевої сторони корпуса. Якщо корпус являє собою трубчастий елемент, заздалегідь певна вісь відповідає осі симетрії трубчастого елемента, - кожний корпус може містити трубчастий елемент і, щонайменше, одну кришку, що закриває трубчастий елемент на його кінці. Зокрема, корпус може містити дві кришки, кожна з яких перебуває на одному кінці трубчастого елемента. Переважно перемичку зварюють із кришкою.
У цьому випадку сторона кришки утворює торцеву сторону пристрої, - довжина звареного шва при зварюванні перемички з корпусом, становить, щонайменше, 1 см, що дозволяє підвищити електричну провідність пристрою. Разом з тим, можна робити точкове зварювання перемички на кришці, - торцева сторона може містити один або кілька виступів, що утворюють засіб позиціонування на ній перемички. Виступ може бути, наприклад, виконаний у вигляді центрувального штифта, при цьому перемичка містить, щонайменше, один відповідний отвір; виступ може бути утворено одним або декількома штифтами, призначеними для обмеження контуру перемички, - корпус і перемичку можна розташовувати один над іншим уздовж поверхні контакту, нормалі до заздалегідь визначеної осі, зокрема, уздовж торцевої сторони, щоб під час етапу зварювання проходити крізь перемичку для досягнення корпуса, - перемичка й корпус можуть входити в контакт уздовж контактної поверхні, що містить бо заздалегідь певну вісь, щоб зварювати у стик перемичку й корпус. У цьому випадку інструмент може проникати одночасно в матеріал корпуса й перемички. Цей варіант здійснення звичайно застосовують, якщо корпус містить виступ, що утворює засоби позиціонування перемички, - перемичка може бути виконана із провідного матеріалу, зокрема, з міді, - перемичка може бути, щонайменше, частково виконана з металевого матеріалу, зокрема, з алюмінію, - торцева сторона корпуса може бути виконана з першого матеріалу, при цьому перемичку виконують із другого матеріалу, відмінного від першого матеріалу. Дійсно, спосіб відповідно до винаходу дозволяє використовувати перемичку й корпус, виконані з різних матеріалів. Оскільки зварювання відбувається при ластовидному стані матеріалу, спосіб дозволяє без проблем зварювати два різні матеріали, що мають різні властивості. У відомих розв'язках (за допомогою технології лазерного зварювання) важко зварювати два різні матеріали, зокрема, якщо їх відповідні температури плавлення набагато відрізняються. Це є проблемою, зокрема, якщо необхідно зварювати алюміній, що звичайно використовують для виготовлення корпуса з урахуванням його властивостей твердості й легкості, 3 міддю, що має відмінні властивості електричної провідності й що переважно використовують для виготовлення перемички. Значна різниця температур плавлення може створити істотні проблеми, зокрема, різницю усадки, яка не дозволяє одержати надійний і довговічний шов зварювання двох матеріалів. Завдяки заявленому способу, можна оптимізувати вибір матеріалів для різних елементів, що з'єднуються (наприклад, міді для перемички й алюмінію для корпуса), тому що цей спосіб не висуває ніяких вимог, що обмежують цей вибір.
Точно так само, спосіб відповідно до винаходу можна застосовувати для зварювання алюмінієвих сплавів (наприклад, типу серії 6000), що мають гарні механічні властивості, але піддаються лазерному зварюванню із труднощами.
Об'єктом винаходу є також модуль, щонайменше, із двох пристроїв накопичення енергії, при цьому кожен пристрій накопичення енергії містить герметичний корпус, при цьому пристрої з'єднані попарно за допомогою сполучної перемички за допомогою описаного вище способу.
Зварений шов з'єднання перемички з корпусом має розміри, що перевищують З мм, зокрема, що перевищують 5 мм у всіх напрямках площини торцевої сторони.
Короткий опис креслень
Інші відмітні ознаки, завдання й переваги заявленого винаходу будуть більш очевидні з нижченаведеного опису, представленого в якості необмежуючого прикладу, з посиланнями на прикладені креслення.
На Фіг. 1 показано пристрої накопичення енергії, що входить до складу модуля, згідно з варіантом здійснення винаходу, вид у радіальному розрізі; на Фіг. 2 показаний модуль, що містить два пристрої накопичення енергії, згідно з першим варіантом здійснення, вид зверху; на Фіг. З показано пристрій зварювання тертям з перемішуванням, що дозволяє застосовувати спосіб згідно з варіантом виконання винаходу, вид у радіальному розрізі; на Фіг. 4А і 48 представлені границі розділу між пристроєм накопичення й сполучною перемичкою після зварювання, детальний вид у розрізі; на Фіг. БА-5С показані модулі згідно з варіантами здійснення винаходу, вид у перспективі.
Здійснення винаходу
Далі випливає більш докладний опис способу з'єднання двох пристроїв накопичення, зокрема, суперконденсаторів, згідно з варіантом здійснення винаходу.
На Фіг. 1 представлений приклад виконання суперконденсатора, для якого застосовують заявлений спосіб.
Суперконденсатор 10 містить обмотку 12, поміщену в корпус 14, виконаний в описаному варіанті у вигляді кожуха 16, що містить бічну циліндричну стінку 16А і дно 168, а також кришку 18, що закриває зверху кожух 16. Корпус містить також рідкий електроліт, не показаний на фігурі з метою її спрощення.
Кожух 16 і кришка 18 з'єднані по всій своїй периферії для забезпечення герметичності суперконденсатора. Як правило, кожух 16 і кришку виконують із алюмінію. Вони ізольовані друг від друга за допомогою суцільного валика клею, який забезпечує їхнє з'єднання, але при цьому дозволяє уникати короткого замикання.
Обмотка 12 складається з комплексу, що містить два електродні листа 20, 21 і ізолюючий роздільник 22, накладені один на одного, при цьому роздільник розташовано між двома електродними листами 20, 21.
Кожний електродний лист містить колектор і електрод, виконаний з активного матеріалу, зокрема, на основі активованого вугілля й нанесений на дві протилежні сторони колектора. бо Колектор кожного з електродів з'єднаний відповідно з кожухом 16 і із кришкою 18, при цьому кожух і кришка утворюють відповідно позитивний і негативний полюси пристрою накопичення енергії.
Кришка 18 містить верхню сторону 2 4 і циліндричний борт 2 6, спрямований униз уздовж контуру кожуха 16. Верхня сторона 24 кришки й дно 168 кожуха утворюють торцеві сторони корпуса. Кришка містить також центральний виступ 28, надалі названий центрувальним штифтом.
Як було зазначено вище, пристрої накопичення енергії часто з'єднують послідовно для утворення модуля, призначеного для конкретного застосування. Для послідовного з'єднання різних пристроїв, як правило, з одного боку, з'єднують кожух 16 пристрою, щонайменше, з одним суміжним пристроєм і, з іншого боку, з'єднують кришку 18 з іншим суміжним пристроєм.
Пристрої, пов'язані з контактами модуля, з'єднані тільки із суміжним пристроєм.
На Фіг. 2 представлений вид зверху модуля із двох пристроїв накопичення, показаних на Фіг. 1.
Як показано на фігурі, кришки 18 цих двох пристроїв з'єднані сполучною перемичкою 30, розташованою на верхній стороні 24 кожної із кришок. Сполучна перемичка 30 має подовжену форму, є плоскою й поблизу кожного зі своїх кінців у поздовжньому напрямку містить отвір 32, розмір якого відповідає розміру штифта 28 центрування перемички на кришці 14. Зрозуміло, перемичка має довжину, що перевищує діаметр пристрою накопичення. Зокрема, її довжина перебуває в межах величини від одного до трьох діаметрів пристрою. Проміжок між двома отворами 32 теж перевищує діаметр пристрою.
Як показано на фігурі, перемичка є суцільною, але вона може також мати порожнини, і її форма не є обмежуючою. Далі випливає опис способу з'єднання перемички із кришками.
На першому етапі перемичку 30 розташовують на кришках, зокрема, позиціонуючи кожен з отворів 32 на центрувальному штифті 28 кришок 18 пристроїв 10 накопичення енергії. Розміри центрувальних штифтів 28 передбачені таким чином, щоб вони мали в основному таку ж товщину, що й перемичка.
Після встановлення на місце перемички її кріплять зварюванням на кожній із кришок за допомогою способу зварювання тертям з перемішуванням або ЕБМУ, скорочено від англійського виразу Егісіоп 5їіг М/еїдіпд.
Зо Для цього використовують описаний нижче пристрій зварювання тертям з перемішуванням.
Цей етап зварювання тертям з перемішуванням буде розглянутий у ході опису зварювального пристрою.
Зварювальний пристрій містить корпус 50 циліндричної форми уздовж осі тіла обертання А-
А Матеріалом корпуса 50 є, наприклад, сталь або будь-який матеріал, твердість якого перевищує твердість деталі, що зварюється.
Зварювальний пристрій містить також голівку 51 на одному з осьових кінців корпуса 50.
Голівка містить наконечник 52 у вигляді усіченого конуса й периферичний заплечик 54, розташований у площині, по суті перпендикулярної до осі тіла обертання А-А' корпуса 50.
Корпус 50 і голівка 51 зварювального пристрою виконані з можливістю обертання навколо осі обертання, відповідно до осі тіла обертання А-А" корпуса 50. Під час операції зварювання голівка пристрою проникає в матеріал, нагріваючи його до ластовидного стану. Нагрівання в комбінації з перемішуванням дозволяє зварювати матеріал деталей, що підлягають зварюванню, у цьому випадку перемички 30 і кришки 18. Після охолодження одержують зварений шов.
Завдяки зварювальному обладнанню відповідно до винаходу, нагрів деталі є обмеженим, тому що зварювання відбувається в ластовидному стані. Це зменшує ризики ушкодження пристрою накопичення.
Форма у вигляді усіченого конуса голівки зварювального пристрою дозволяє ізолювати матеріал і обмежувати, таким чином, утворення стружок. Ця форма у вигляді усіченого конуса дозволяє також направляти нагрітий матеріал до заплічка для закупорювання отвору, одержуваного при русі голівки зварювального пристрою.
Зварювальний пристрій містить також мотор (не показаний) для приведення в обертання корпуса 50 і голівки 51 пристрою. Мотор виконаний, наприклад, з можливістю обертання корпуса й голівки пристрою зі швидкістю від 500 до 5000 обертів у хвилину, переважно рівною 1000 об/хв.
Таким чином, під час цього етапу зварювання запускають пристрій 50 і поміщають його на пристрої накопичення таким чином, щоб вісь тіла обертання А-А' інструмента збігалася з віссю симетрії пристрою накопичення. Спочатку зварювальний пристрій 50 розташовують таким чином, щоб його голівка 51 перекривала одночасно центрувальний штифт 2 8 кришки й бо перемичку 30 поблизу отвору 32.
Оскільки обидві деталі (перемичка 30 і центрувальний штифт 28) перебувають на одному рівні, як показано на Фіг. 4А, пристрій 50 переміщають уздовж осі А-А" таким чином, щоб він по суті одночасно проникав у обидві деталі. За рахунок свого руху обертання він робить матеріал ластовидним і перемішує матеріал перемички й центрувального штифта. Таким чином, центрувальний штифт 28 і перемичка 30 виявляються звареними у стик за допомогою зварювального шва 60.
Після проникнення пристрою 50 в обидві деталі його направляють таким чином, щоб він переміщувався уздовж контуру центрувального штифта 28, потім зварювальний пристрій витягають. Після завершення цих етапів матеріал охолоджується, і одержують зварений шов.
Шов 60 має ширину голівки інструмента, тобто ширину 3-5 мм, і його слід показаний на Фіг. 2 пунктирною лінією.
Потім для посилення зварювального з'єднання перемички й кришки пристрій 50 поміщають на рівні контуру перемички 30. На голівку пристрою натискають таким чином, щоб вона пройшла через перемичку після нагрівання матеріалу останньої й досягла верхньої сторони 24 кришки, потім проникла також у цю кришку. При цьому матеріали кришки й перемички теж перемішуються за рахунок руху пристрою 50, як показано на Фіг. 4В, і пристрій 50 переміщають уздовж контуру перемички в її частині, розташованій над кришкою. Зварювальний шов 62, теж показаний на Фіг. 2 пунктирною лінією, є суцільним і може мати довжину в кілька сантиметрів.
Після завершення з'єднання зварюванням перемички 30 з пристроєм 10 накопичення операцію повторюють для іншого пристрою накопичення.
Спосіб відповідно до винаходу становить винятковий інтерес, оскільки дозволяє робити зварювання, не нагріваючи матеріал і, отже, без ризику ушкодження електроліту, що перебуває усередині корпуса.
Крім того, він дозволяє одержувати зварені шви більшого розміру, ніж при лазерному зварюванні, що становить інтерес для зниження електричного опору модуля.
Слід зазначити, що винахід не обмежується описаним варіантом виконання.
Наприклад, пристрій накопичення енергії не обов'язково є таким, як описано вище. Він може мати не циліндричну форму паралелепіпеда й/або може містити дві кришки на кожному кінці відкритої трубки. Кришка може теж являти собою плоску торцеву сторону й може не містити
Зо центрувального штифта, як показано у варіантах на Фіг. БА-5С. Центрувальний штифт можна замінити іншими засобами центрування, такими як виступи по зовнішньому контуру перемички.
Сполучна перемичка може відрізнятися від описаної. Вона може не містити отвору, як показано у варіантах на Фіг. 5БА-5С. Вона може також з'єднувати два кожухи разом або один кожух із кришкою.
Точно так само, спосіб не обмежений описаним варіантом здійснення. Перемичка може містити тільки один з описаних вище двох зварених швів. Її можна також кріпити зварюванням на кришці в інших місцях, відмінних від описаних. Наприклад, її можна кріпити зварюванням за допомогою точок зварювання 70 (як показано на Фіг.5А), за допомогою кільцевого й суцільного звареного шва 80, що утворює окружність із радіусом, приблизно рівним половині радіуса кришки (як показано на Фіг. 5), або за допомогою множинних швів 80А, 808, 80С, 800 М-
Образної форми, рівномірно розподілених на торцевій стороні кришки пристрою накопичення (як показано на Фіг. 5С). Слід зазначити, що у варіантах, показаних на Фіг. 5А-5С, зварені шви проходять крізь перемичку, досягаючи кришки пристрою накопичення, і, отже, аналогічні шву, показаному на Фіг. 4В.
Можна також передбачити здійснення способу відповідно до винаходу за допомогою зварювального пристрою, що має конфігурацію, відмінну від описаної.
Нарешті, у рамках винаходу можна, природно, передбачити модуль, що містить більше двох пристроїв накопичення енергії. Пристрої накопичення можуть бути також батареями й/або конденсаторами або можуть бути різного типу (при цьому один пристрій є батареєю, а інший, наприклад, суперконденсатором).

Claims (9)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб з'єднання двох пристроїв (10) накопичення енергії при цьому кожен пристрій накопичення енергії містить герметичний корпус (14), причому кожний корпус (14) містить трубчастий елемент (16) і щонайменше одну кришку (18), що закриває трубчастий елемент на його кінці, що включає в себе етапи, на яких: - установлюють на торцевих сторонах (24) кожної кришки (18) двох розташованих поруч корпусів (14) сполучну перемичку (30), розміри якої дозволяють їй контактувати з торцевою стороною кожної із кришок (18), і - кріплять сполучну перемичку (30) на кожній із кришок за допомогою зварювання тертям з перемішуванням, вводячи у контакт із кришками (18) і/або сполучною перемичкою (30) обертовий зварювальний пристрій (50), переміщуючи його поступальним рухом уздовж заздалегідь визначеної осі, що відповідає, зокрема, нормалі до торцевої сторони (24) так, щоб він проникав в матеріал кришки й/або сполучної перемички, щоб їх зварювати і формувати зварний шов (60, 62) між вказаною сполучною перемичкою (30) і кришкою (18).
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що довжина зварного шва при зварюванні сполучної перемички (30) з кришкою (18) становить щонайменше 1 см.
3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що торцева сторона (24) містить один або кілька виступів (28), що утворюють засоби позиціонування на ній сполучної перемички (30).
4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що засоби позиціонування виконані у вигляді центрувального штифта (28), при цьому сполучна перемичка (30) містить щонайменше один відповідний отвір (32) для її позиціонування на центрувальному штифті (28).
5. Спосіб за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що кришку (18) і сполучну перемичку (30) розташовують одну над одною уздовж поверхні контакту, нормальної до заздалегідь визначеної осі так, щоб під час етапу зварювання проходити крізь сполучну перемичку (30) для досягнення кришки (18).
6. Спосіб за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що сполучна перемичка (30) і кришка (18) входять у контакт уздовж контактної поверхні, що містить заздалегідь визначену вісь, для зварювання у стик сполучної перемички (30) й кришки (18). Зо
7. Спосіб за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що торцеву сторону кришки (18) виконують із першого матеріалу, а сполучну перемичку (30) виконують із другого матеріалу, відмінного від першого матеріалу.
8. Модуль щонайменше із двох пристроїв (10) накопичення енергії, при цьому кожен пристрій (10) накопичення енергії містить герметичний корпус (14), причому кожен корпус (14) містить трубчастий елемент (16) і щонайменше одну кришку (18), що закриває трубчастий елемент на його кінці, при цьому пристрої з'єднані попарно за допомогою сполучної перемички (30) відповідно до способу за будь-яким із пп. 1-7.
9. Модуль за п. 8, який відрізняється тим, що щонайменше один зварний шов (60, 62) має розміри, що перевищують З мм, зокрема, що перевищують 5 мм, у всіх напрямках площини торцевої сторони (24).
Я» хх ФІ ЩІ ту 24 ко й яв у ра В гу А Н я СОТ нн Ж БУ Тут сом ше Кок ин КТ ПЕНЯ й | ! т м | х хі ши с щ І щ ГУ 4 А А ї 1 їх. ї вх, ОА у ! і о ТЕ Е і Я чн В Ті СЯ , ГУ хх 5 ще до й | | З -1й щі ше та їх : | хх ве шк КМ ! Е Кк оч | | їв КІ | х т Ше ка і Й КА х ША І ТЯ де КК КК кож і т НО ФІГ ТЕ же зп ях 3О ІВ пл Зв ел ; м йо З В - ч КЕ І , ! / і , х р поолсею, Р ра Кк ен т Ж й - р Й р т, з о є ех Є х хо, й й й НК дян ї / « Н й хо ке І, рони х ж ж у, ; -х, ях й Ух ех х ту Н Щй У НК са у Б 24 ох т ! р за: й й и НЕ ще ш пе чн на КАК й; хх ЛИШ 88 ик их а цу. час сан ий шк одини? ; Ша де" Лу слияя КО, ну м чи пери У Ї і Вона Лади и нон вн Й ра гугх » й Й ох а тал в. с Шо о ще й ке покоокекннннетния Ши нн ик ФГ З х «АЙ з ! чу Ї дян т чення шенні Ше ! і ГА ' я 7 Й слой І ! і і і 1 м і З ект о я Н жив ви поч з р те меч мете 5 ! ра ле 7 й з ! ЩІ і к 4 | КЗ Н 7 чел з ленстной з А ФІГ А ж вчи яв з 2 В -в -х ог Ї й І і У ра / ШИ / ща й ще і Ура крою. й Ї и МО КА соми жи ! Му Ки иетт литий ЖК ранню ши : Гр ЕЙ Й Й М у ще й Не Кт пики и т у сехнмнхжнкнютя Ї ! УК У но он і ПИ синя Й кет ки ОК ея ДИНИ Кия Я г і ик ооня те ВУ и ий кет, що ух і а Ин и ковий их ННІ пе пи вис су с жи и ші Ї НІ І х КЕ ; МЕ куки нак да Сх тик, м, МО пебужти й І: ПОСТ свя сис к МЕН Мн і жан пяти Ко тить, ОЙ лик и Як Е це СИ мови Ин ин ис ака ! ис А ААЯ пок, ОНИ ан ЕК, я ях ПИ ан ркя МИ Ти си У НЕ Ин В МЕ ся ІВ ше и МИ док пк нт - Кия, я дике ФІ АВ еВ ех що й бе у : й Й ІІ ий Ех и ун ЕХ / й ИНА ИН МК ши : я лиж» вин Ка с Ми Кен КОХ й х ко. і і ПО я Її Пд і ПКЕЕ | С ; дО ше ЕЕ 3 су покине й, НЬ; ї І а й скит Кт, її і її панки ОО БИЙ Ой ун Ми Кр Є СЕК дили и скит но тя г ОМАН НИ шо Ох й р; тити ПИ с дит Ми НИ ль ях й сонник нки и пох МИ ня я к й Й данини пли ДО я ОО я ПДК ЕЕ й КК в я Кан т Креовнй Аж ан жу, оо сн нн х й нн, Фо Хм Мед й ше ач ее а че ще не о ЛИ ща. що Є; не се с якккм х Дає ей АСЗЧЕОС Л Укл є с не жов в и сих воля КІ се сх ей хі я: а ни а а оон ий Н ж в ще ще о я КН бе, ки І аа о о вия ї х и НИ М ше і ож НЕ: "жк Ши і ФІГ ОА от пн р сл Та 7 і ' і ; і | і і Й і Ка / х /
с. ще іЬ и М ж ри це й й пий х щ--- І дув х ши Мих У й й ее і СЕЗ її ві | ХУ Й і м А хх Й у Ж и і ; че Ю джек : КОНКУ х 6 ше их ди Мк о Б Уж, КІ у ся по нн ду» по Ми ше СЕ повне я КЗ МАНе У ДЯ В сни с а нн х М: НМ х в МН я Ї ! я і: ' м в й й | | що о
ФІГ. 5В пен | шт ї Ї І М ей "Чен Шо нн Й Мен ак СП жид с ЩІ С К я її м ЦО М І Я і неон С зов НЩИСЯ й чу Си рінинннн й чу ши ро я » ее Кай і сто й А лї р ї СМ К З Сер) цк В: х сих Й І й ЗАТЕ я жа пакета ше Я й і ! У Ко длчяждо х с а ра ва В Й. й жд: зн нн ШК В ВКА а ТУ чалнллою, вони у у В нн я ! МАК Мем а Пекло жжлтчлтьть Ки Ще ї не сю ; окмюдя шен І склі кдкюючем ; вна «і й ку т |. Й ж ау леж ай ! пекжленх джин з, її гфі й ттютельтьтють чну ФІ ; | й Ме й й к ло ко ди о ж дод ни й УКОЛ
UAA201313481A 2011-04-20 2012-04-19 Пристрій та спосіб зварювання тертям пристрою для зберігання електричної енергії UA112644C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1153430A FR2974317B1 (fr) 2011-04-20 2011-04-20 Dispositif et procede de soudage par friction malaxage d'un ensemble de stockage d'energie electrique
PCT/EP2012/057112 WO2012143414A1 (fr) 2011-04-20 2012-04-19 Dispositif et procede de soudage par friction malaxage d'un ensemble de stockage d'energie electrique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA112644C2 true UA112644C2 (uk) 2016-10-10

Family

ID=46001222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201313481A UA112644C2 (uk) 2011-04-20 2012-04-19 Пристрій та спосіб зварювання тертям пристрою для зберігання електричної енергії

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9390865B2 (uk)
EP (1) EP2699376B1 (uk)
JP (1) JP6475016B2 (uk)
KR (1) KR101894026B1 (uk)
CN (1) CN103561897B (uk)
AU (1) AU2012244760B2 (uk)
BR (1) BR112013026932A2 (uk)
CA (1) CA2833133C (uk)
ES (1) ES2752898T3 (uk)
FR (1) FR2974317B1 (uk)
IL (1) IL228785B (uk)
RU (1) RU2627135C2 (uk)
UA (1) UA112644C2 (uk)
WO (1) WO2012143414A1 (uk)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015213129A1 (de) 2015-07-14 2017-01-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Akkumulatoranordnung mit einer verbesserten Schweißtechnik für ein Zellverbinderelement
CN105140430B (zh) * 2015-09-15 2017-08-29 昆山斯格威电子科技有限公司 大功率叠片式锂电池铝壳体结构和制造方法
US20190067652A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Apple Inc. Electrically Isolated Battery Can Assembly
US11522254B2 (en) * 2017-10-25 2022-12-06 Blue Energy Co., Ltd. Energy storage apparatus
US20220145650A1 (en) * 2019-02-15 2022-05-12 Advantage Engineering Inc. Collapsible toilet enclosure
AT523338B1 (de) * 2020-01-09 2022-10-15 Miba Battery Systems Gmbh Batterie
AT525198A1 (de) * 2021-06-29 2023-01-15 Stirtec Gmbh Verfahren zum Verbinden übereinander angeordneter Bauteile, Verbundbauteil sowie Vorrichtung zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164981A (ja) * 2001-11-28 2003-06-10 Hitachi Ltd 摩擦攪拌接合方法及び密閉型電池
JP4135516B2 (ja) * 2003-01-23 2008-08-20 ソニー株式会社 リード端子及び電源装置
JP4586339B2 (ja) * 2003-06-19 2010-11-24 新神戸電機株式会社 密閉型電池
JP2005095978A (ja) * 2003-08-21 2005-04-14 Showa Denko Kk 中空体およびその製造方法
DE102006050709B3 (de) * 2006-10-24 2008-05-08 Auto Kabel Managementgesellschaft Mbh Kraftfahrzeugbatterieleitung
FR2915626B1 (fr) * 2007-04-24 2010-10-29 Batscap Sa Module pour ensemble de stockage d'energie electrique
JP5200420B2 (ja) * 2007-05-16 2013-06-05 ソニー株式会社 バッテリパック
JP5309555B2 (ja) * 2007-06-06 2013-10-09 パナソニック株式会社 電池構造体
KR100986934B1 (ko) * 2007-07-13 2010-10-08 현대자동차주식회사 연료전지의 금속분리판 용접장치
EP2210301A4 (en) * 2007-12-25 2012-07-18 Byd Co Ltd OPTIMIZED DIMENSIONAL RELATIONS FOR AN ELECTROCHEMICAL CELL HAVING A CUR WRAP
RU75506U1 (ru) * 2008-03-27 2008-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") Аккумуляторная батарея
JP5074456B2 (ja) * 2009-06-03 2012-11-14 本田技研工業株式会社 車両用強度部材
US8460818B2 (en) * 2009-10-05 2013-06-11 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
US9196890B2 (en) * 2009-10-05 2015-11-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module with welded portion between terminals
CA2787431C (en) * 2009-10-14 2015-12-01 Micro Power Electronics, Inc. Temporary insulator for battery packs and associated systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
CA2833133A1 (fr) 2012-10-26
IL228785B (en) 2018-05-31
KR20140023998A (ko) 2014-02-27
FR2974317A1 (fr) 2012-10-26
CA2833133C (fr) 2019-08-20
CN103561897A (zh) 2014-02-05
BR112013026932A2 (pt) 2016-12-27
IL228785A0 (en) 2013-12-31
CN103561897B (zh) 2016-08-24
FR2974317B1 (fr) 2013-04-26
EP2699376B1 (fr) 2019-08-07
JP6475016B2 (ja) 2019-02-27
AU2012244760A1 (en) 2013-10-31
KR101894026B1 (ko) 2018-10-04
US9390865B2 (en) 2016-07-12
AU2012244760B2 (en) 2016-02-18
JP2014519412A (ja) 2014-08-14
EP2699376A1 (fr) 2014-02-26
RU2627135C2 (ru) 2017-08-03
US20140045039A1 (en) 2014-02-13
ES2752898T3 (es) 2020-04-06
WO2012143414A1 (fr) 2012-10-26
RU2013151421A (ru) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA112644C2 (uk) Пристрій та спосіб зварювання тертям пристрою для зберігання електричної енергії
US8440348B2 (en) Sealed battery
JP5013772B2 (ja) 電気二重層キャパシタ
KR101943105B1 (ko) 전기 화학 셀 및 그 제조 방법
US20210194007A1 (en) Energy storage device and method for manufacturing the same
US10276888B2 (en) Lithium electrochemical accumulator having a terminal directly connected to the electrochemical assembly and associated production methods
CN1855599A (zh) 罐型锂离子二次电池
CN108470857A (zh) 覆膜电池
CN106537651B (zh) 二次电池
JP6117927B2 (ja) 二次電池
CN105591047B (zh) 电化学电池
JP6445805B2 (ja) 二次電池
EP2479816B1 (en) Secondary battery and method of manufacturing the same
JP6785431B2 (ja) 捲回型電池
US20130052500A1 (en) Prismatic secondary battery
US20130157094A1 (en) Secondary battery and method for producing the same
JP6647775B2 (ja) 二次電池
JP2010080140A (ja) 密閉型電池及びその製造方法
KR20050080516A (ko) 캔형 이차 전지 및 캔형 이차 전지 용접 방법
CN107195957B (zh) 正负极同侧布置的锂离子电池及其制法
EP2985815B1 (en) Electricity storage element and method for manufacturing electricity storage element
JP5423431B2 (ja) 蓄電モジュールの連結構造及び蓄電モジュールの製造方法
CN105960722B (zh) 蓄电装置和蓄电装置制造方法
JP6204829B2 (ja) エネルギー貯蔵アセンブリの注入開口部を密封するための方法
CN105047833A (zh) 一种方形电池的盖板安装方法