Procedimiento para la preparación de un módulo de bateria secundaria.

Procedimiento para la preparación de un módulo de batería secundaria, que comprende las etapas de: formar orificios pasantes de acoplamiento en terminales de electrodo en forma de placa de una pluralidad de células unitarias;

apilar las células unitarias unas sobre otras; e

insertar elementos de acoplamiento a través de los orificios pasantes de acoplamiento para acoplar las células unitarias entre sí

, en el que

cada uno de los orificios pasantes de acoplamiento está ubicado dentro de un área imaginaria crítica definida por una anchura correspondiente al 80% de la anchura del terminal de electrodo correspondiente y una altura correspondiente al 80% de la altura del terminal de electrodo correspondiente, y la distancia de separación entre la línea de límite más externa de cada uno de los orificios pasantes y al menos uno de los bordes externos de cada uno de los terminales de electrodo es de 3 mm o más, caracterizado porque las células unitarias son células de tipo bolsa, y

en el que el módulo de batería incluye

un elemento aislante montado entre los terminales de electrodo de las células unitarias vecinas para mantener el aislamiento eléctrico entre los terminales de electrodo, teniendo el elemento aislante salientes de acoplamiento que encajan en los orificios pasantes; y

un elemento de conexión acoplado al elemento aislante para conectar eléctricamente los terminales de electrodo de las células unitarias acopladas al elemento aislante en serie o en paralelo entre sí.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/KR2005/004128.

Solicitante: LG CHEM LTD..

Nacionalidad solicitante: República de Corea.

Dirección: 20, YOIDO-DONG YOUNGDUNGPO-GU, SEOUL 150-721 REPUBLICA DE COREA.

Inventor/es: HA,JIN WOONG, KIM,JEEHO702-1802, LEE,HANHO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Detalles de construcción o procesos de fabricación... > H01M2/10 (Monturas; Dispositivos de suspensión; Amortiguadores; Dispositivos de sujeción o de transporte; Soportes (combinación estructural de acumuladores con aparatos para la carga H01M 10/46))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Detalles de construcción o procesos de fabricación... > H01M2/18 (caracterizados por la forma)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Detalles de construcción o procesos de fabricación... > H01M2/26 (Conexiones de electrodos)

PDF original: ES-2482114_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

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DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la preparación de un módulo de batería secundaria Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de un paquete o módulo de batería secundaria, de gran capacidad, de alto rendimiento, y, más particularmente, a un procedimiento para la preparación de un módulo de batería secundaria que puede efectuar el acoplamiento seguro y la conexión eléctrica entre células unitarias formando orificios pasantes de acoplamiento que tienen formas específicas en tomas de electrodo de las células unitarias e insertando elementos de acoplamiento a través de los orificios pasantes de acoplamiento. La presente invención también se refiere a un módulo de batería secundaria preparado usando el mismo.

Antecedentes de la invención Recientemente, una batería secundaria, que puede cargarse y descargarse, se ha usado ampliamente como fuente de energía para dispositivos móviles inalámbricos. Además, la batería secundaria ha atraído una atención considerable como fuente de alimentación para vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos, que se han desarrollado para resolver problemas, tal como la contaminación del aire, provocados por los vehículos diésel y de gasolina existentes que usan combustible fósil. Como resultado, están aumentando los tipos de aplicaciones que usan la batería secundaria debido a las ventajas de la batería secundaria y, en el futuro, se espera que la batería secundaria se aplique a más aplicaciones y productos que ahora.

A medida que aumentan los tipos de aplicaciones y productos a los que puede aplicarse la batería secundaria, también aumentan los tipos de baterías de manera que las baterías pueden proporcionar rendimientos y capacidades que corresponden a las diversas aplicaciones y productos. Además, existe una fuerte necesidad de reducir los tamaños y pesos de las baterías aplicadas a las aplicaciones y productos correspondientes.

Por ejemplo, los dispositivos móviles de tamaño pequeño, tales como teléfonos móviles, asistentes digitales personales (PDA) , cámaras digitales y ordenadores portátiles, usan una o varias células ligeras, de tamaño pequeño para cada dispositivo según la reducción de tamaño y peso de los productos correspondientes. Por otro lado, los dispositivos de tamaño mediano o grande, tales como bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos, usan un módulo de batería (o paquete de batería) que tiene una pluralidad de células conectadas eléctricamente entre sí porque es necesaria una gran capacidad y un alto rendimiento para los dispositivos de tamaño mediano y grande. El tamaño y el peso del módulo de batería están directamente relacionados con el espacio de alojamiento y el rendimiento del dispositivo de tamaño mediano o grande correspondiente. Por este motivo, los fabricantes de baterías están intentando fabricar módulos de batería ligeros, de tamaño pequeño. Además, los dispositivos que se someten a un gran número de impactos externos y vibraciones, tales como las bicicletas eléctricas y los vehículos eléctricos, requieren una conexión eléctrica y una conexión física estables entre los componentes que constituyen el módulo de batería. Además, se usan una pluralidad de células para conseguir un alto rendimiento y una gran capacidad y, por tanto, se considera importante la seguridad del módulo de batería.

Generalmente, un módulo de batería de tamaño mediano o grande se prepara montando una pluralidad de células unitarias en una carcasa (alojamiento) que tiene un tamaño predeterminado y conectando eléctricamente las células unitarias. Como células unitarias se usan células secundarias rectangulares o células secundarias de tipo bolsa, que pueden apilarse con integración alta. Preferiblemente, las células de tipo bolsa se usan como células unitarias, puesto que las células de tipo bolsa son ligeras y baratas.

La figura 1 es una vista en planta típica que ilustra una célula de tipo bolsa 100 convencional. Haciendo referencia a la figura 1, la célula de tipo bolsa 100 incluye un conjunto de electrodo (no mostrado) , que comprende un cátodo, una película de separación y un ánodo, montados junto con un electrolito en una carcasa 110 de tipo bolsa sellada, que está hecha de una hoja laminada de aluminio. Desde el conjunto de electrodo se extienden tomas de electrodo, que sobresalen del extremo superior de la célula para constituir terminales de electrodo 120 y 130 en forma de placa. Alternativamente, los terminales de electrodo 120 y 130 en forma de placa pueden estar constituidos por cables de electrodo unidos a las tomas de electrodo, que sobresalen del extremo superior de la célula.

Sin embargo, surgen varios problemas cuando se prepara un módulo de batería usando la célula descrita anteriormente como célula unitaria.

Específicamente, la resistencia mecánica de la funda (carcasa) de la célula es menor y, por tanto, es difícil preparar un módulo de batería estructuralmente fuerte usando una pluralidad de tales células. Además, la propia célula no incluye una estructura para acoplar las células entre sí y, por tanto, es necesario un elemento de acoplamiento adicional para preparar el módulo de batería.

En la técnica convencional, las células se montan en un cartucho, que puede alojar de una a tres células, una pluralidad de cartuchos se apilan (amontonan) unos sobre otros y los cartuchos apilados se montan en una carcasa

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de módulo para preparar un módulo de batería. En otras palabras, la pluralidad de cartuchos y la carcasa de módulo se usan para preparar el módulo de batería que incluye la pluralidad de células. Por consiguiente, aumenta el tamaño del módulo de batería y se complica el procedimiento para la preparación del módulo de batería.

Además, es difícil conectar eléctricamente los terminales de electrodo en forma de placa en serie o en paralelo entre sí. Por consiguiente, también es complicado un procedimiento para una conexión eléctrica entre los terminales de electrodo. Generalmente, los terminales de electrodo se conectan entre sí usando cables, placas o barras conductoras mediante soldadura. Por este motivo, los terminales de electrodo en forma de placa se doblan parcialmente, y las placas o las barras conductoras se conectan a las partes dobladas de los terminales de electrodo en forma de placa mediante soldadura, lo que requiere técnicas especializadas. Además, este proceso de conexión es muy complicado. Además, las partes conectadas pueden separarse entre sí debido a impactos externos, lo que da como resultado un aumento en el número de productos defectuosos.

Sumario de la invención Por consiguiente, un objeto de la presente invención es evitar sustancialmente los problemas mencionados anteriormente de las técnicas convencionales así como los problemas técnicos que se han producido en el pasado.

Los inventores han realizado diversos experimentos e investigación sobre un procedimiento para la preparación de un módulo de batería, y han encontrado que, cuando se forman orificios pasantes de acoplamiento que tienen formas específicas en terminales de electrodo que sobresalen de cuerpos de célula de células unitarias que constituyen el módulo de batería, y se insertan elementos de acoplamiento a través de los orificios pasantes de acoplamiento, el módulo de batería puede prepararse mientras que la pluralidad de células unitarias están acopladas de manera segura entre sí en el módulo de batería sin usar cartuchos convencionales, y los terminales de electrodo de las células unitarias, que se apilan unas sobre otras para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Procedimiento para la preparación de un módulo de batería secundaria, que comprende las etapas de:

formar orificios pasantes de acoplamiento en terminales de electrodo en forma de placa de una pluralidad de células unitarias; apilar las células unitarias unas sobre otras; e insertar elementos de acoplamiento a través de los orificios pasantes de acoplamiento para acoplar las células unitarias entre sí, en el que cada uno de los orificios pasantes de acoplamiento está ubicado dentro de un área imaginaria crítica definida por una anchura correspondiente al 80% de la anchura del terminal de electrodo correspondiente y 15 una altura correspondiente al 80% de la altura del terminal de electrodo correspondiente, y la distancia de separación entre la línea de límite más externa de cada uno de los orificios pasantes y al menos uno de los bordes externos de cada uno de los terminales de electrodo es de 3 mm o más, caracterizado porque las células unitarias son células de tipo bolsa, y en el que el módulo de batería incluye un elemento aislante montado entre los terminales de electrodo de las células unitarias vecinas para mantener el aislamiento eléctrico entre los terminales de electrodo, teniendo el elemento aislante salientes de acoplamiento que encajan en los orificios pasantes; y un elemento de conexión acoplado al elemento aislante para conectar eléctricamente los terminales de electrodo de las células unitarias acopladas al elemento aislante en serie o en paralelo entre sí.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las células unitarias son células secundarias de litio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada uno de los orificios pasantes tiene un área menor

del 60% de la del terminal de electrodo correspondiente. 35

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada uno de los orificios pasantes tiene un área menor del 40% de la del terminal de electrodo correspondiente.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada uno de los orificios pasantes tiene forma de círculo

o de óvalo, cuya superficie de límite más externa está cerrada.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los salientes de acoplamiento también están dotados de orificios pasantes que tienen un diámetro 45 interno menor que el de los orificios pasantes de los terminales de electrodo, y en el que las células unitarias están apiladas unas sobre otras mientras que el elemento aislante está dispuesto entre las células unitarias vecinas, y luego los elementos de acoplamiento se insertan a través de los orificios pasantes de los salientes de acoplamiento, mediante lo cual las células unitarias se acoplan entre sí.

7. Módulo de batería secundaria de gran capacidad, de alto rendimiento preparado acoplando una pluralidad de células unitarias entre sí y conectando eléctricamente la pluralidad de células unitarias entre sí usando el procedimiento según la reivindicación 1.

8. Módulo de batería según la reivindicación 7, en el que el módulo de batería comprende:

una placa, sobre la que la pluralidad de células unitarias, que son células secundarias cargables y descargables, están apiladas unas sobre otras; y unidades de circuito para controlar el funcionamiento de la batería.

9. Módulo de batería según la reivindicación 8, en el que el módulo de batería comprende: 65 la pluralidad de células unitarias, que son células secundarias cargables y descargables;

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una carcasa inferior rectangular que tiene una parte de alojamiento inferior, a la que está unido un conjunto de tarjeta principal, y una parte de alojamiento superior, sobre la que las células unitarias están apiladas secuencialmente unas sobre otras;

una carcasa superior rectangular que tiene una parte de alojamiento inferior para cubrir el extremo superior de las células unitarias apiladas sobre la carcasa inferior;

una primera unidad de circuito para realizar la conexión eléctrica entre las células unitarias apiladas, incluyendo la primera unidad de circuito un conjunto de tarjeta de detección para detectar la tensión, la 10 corriente y la temperatura de la batería, estando la primera unidad de circuito montada en una superficie lateral del módulo de batería adyacente a los terminales de electrodo de las células unitarias;

una segunda unidad de circuito conectada eléctricamente a la primera unidad de circuito, incluyendo la segunda unidad de circuito un conjunto de tarjeta principal para controlar el módulo de batería, estando la 15 segunda unidad de circuito montada en la parte de alojamiento inferior de la carcasa inferior; y una tercera unidad de circuito conectada eléctricamente a la segunda unidad de circuito, estando también la tercera unidad de circuito conectada a un terminal de salida externo mientras se impide una sobrecarga de corriente, estando la tercera unidad de circuito montada en la otra superficie lateral del módulo de manera que la tercera unidad de circuito sea opuesta a la primera unidad de circuito.