Una batería (10) que comprende:

a) un primer terminal (26) en comunicación eléctrica con un primer electrodo (12) de la batería;

b) un segundo terminal (40) en comunicación eléctrica con un segundo electrodo (14) de la batería;

c) una carcasa (21) de batería que incluye aluminio y está aislada eléctricamente del primer terminal, en donde al menos una parte de la carcasa de batería es al menos un componente del segundo terminal, o está conectada eléctricamente al segundo terminal, incluyendo la carcasa de batería un contenedor (22) de celdas y una tapa (24) que están en comunicación eléctrica entre sí;

y d) al menos un dispositivo (28) de interrupción de la corriente en comunicación eléctrica con la carcasa de la batería, incluyendo el dispositivo de interrupción de la corriente,

i) una primera placa conductora (30) en comunicación eléctrica con el segundo electrodo; y

ii) una segunda placa conductora (32) en comunicación eléctrica con la primera placa conductora, en donde la segunda placa conductora se separa de la primera placa conductora cuando la presión en el interior de la batería es mayor que un valor determinado previamente, interrumpiendo de este modo una flujo de corriente entre el segundo electrodo y el segundo terminal, caracterizada por que el primer terminal es un terminal negativo, el segundo terminal es un terminal positivo y cada una de las placas conductoras primera y segunda del dispositivo de interrupción de la corriente incluye aluminio.

Dispositivo integrado de interrupción de la corriente para celdas de ión de litio.

Antecedentes de la invención

En general, las baterías de ión de litio en dispositivos electrónicos portátiles pasan por diferentes ciclos de carga, descarga y almacenamiento en función de su utilización. Las baterías que utilizan química de celdas de ión de litio pueden producir gas cuando se cargan de forma inadecuada, se cortocircuitan o se exponen a altas temperaturas. Este gas puede ser combustible y puede comprometer la fiabilidad y seguridad de dichas baterías. En general, se utiliza un dispositivo de interrupción de la corriente (CID) para proporcionar protección contra el incremento excesivo de la presión en el interior de una batería, mediante la interrupción del circuito de la corriente desde la batería cuando la presión en el interior de la misma es mayor de un valor fijado previamente. En general, el CID incluye unas placas conductoras primera y segunda en comunicación eléctrica entre sí. Las placas conductoras primera y segunda están, a su vez, en comunicación eléctrica con un electrodo y un terminal de la batería, respectivamente. La segunda placa conductora se separa de (por ejemplo se deforma separándose o se desprende de) la primera placa conductora del CID cuando la presión dentro de la batería es mayor de un valor fijado previamente, por medio de lo cual se interrumpe el flujo de corriente entre el electrodo y el terminal.

Sin embargo, en general, los CID que se han incorporado dentro de las baterías limitan de forma significativa la capacidad de las baterías al utilizar una gran cantidad de espacio en el interior de las baterías. Además, en general, sobre el CID también se coloca una capa con un coeficiente térmico positivo (PTC) que está en comunicación eléctrica con un terminal negativo de la batería y también ocupa espacio en el interior de las baterías. Las capas PTC se utilizan, típicamente, en baterías para proporcionar protección frente a corto circuitos externos a las baterías, i.e. mediante la interrupción del circuito de corriente cuando se suministra una corriente o una tensión excesivas.

Somos conscientes de que, en el mecanismo de corte del circuito de corriente en una celda de acuerdo con la patentes de los Estados Unidos US 6165637 (Azema y otros) se forma un circuito de corriente entre una tapa de la celda y un elemento generador de potencia a través de una porción D de diafragma y un terminal interno, y se inserta una porción de la base del terminal interno en un miembro aislante mediante una moldura de inserción de modo que una parte de contacto del terminal interno se descarga con la superficie de la cara D de la porción de diafragma del miembro aislante. Se afirma que por lo tanto, es posible reducir las variaciones en la posición de la parte de contacto del terminal interno y, en consecuencia, es posible reducir las variaciones en la fuerza de fijación entre el terminal interno y la porción de diafragma.

No obstante, existe una necesidad de un nuevo diseño de batería para incorporar un CID para la seguridad de la batería pero minimizando al mismo tiempo el espacio ocupado por el CID en el interior de la batería.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona una batería que comprende:

a) un primer terminal en comunicación eléctrica con un primer electrodo de la batería;

b) un segundo terminal en comunicación eléctrica con un segundo electrodo de la batería;

c) una carcasa de batería que incluye aluminio y está aislada eléctricamente del primer terminal, en donde al menos una porción de la carcasa de la batería es al menos un componente del segundo terminal, o está conectada eléctricamente al segundo terminal, incluyendo la carcasa de la batería un contenedor de las celdas y una tapa que están en comunicación eléctrica entre sí; y d) al menos un dispositivo de interrupción de la corriente en comunicación eléctrica con la carcasa de la batería; incluyendo el dispositivo de interrupción de la corriente, i) una primera placa conductora en comunicación eléctrica con el segundo electrodo; y ii) una segunda placa conductora en comunicación eléctrica con la primera placa conductora, en donde la segunda placa conductora se separa de la primera placa conductora cuando la presión en el interior de la batería es mayor que un valor definido previamente, gracias a lo cual se interrumpe un flujo de corriente entre el segundo electrodo y el segundo terminal, caracterizado por que, el primer terminal es un terminal negativo, el segundo terminal es un terminal positivo y cada una de las placas conductoras primera y segunda del dispositivo de interrupción de la corriente incluye aluminio.

La segunda placa conductora está, preferiblemente, en comunicación fluida con la atmósfera del exterior de la batería. La batería puede incluir, además, una placa final dispuesta sobre la segunda placa conductora y definiendo al menos un orificio a través del cual la segunda placa conductora está en comunicación con la atmósfera del exterior de la batería. Preferiblemente, la placa terminal es una parte de la carcasa de la batería, y en donde las placas conductoras primera y segunda se encuentran en el interior de la carcasa de la batería. La placa final puede encontrarse en la carcasa de la batería. Al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente puede colocarse dentro de un hueco en la carcasa de la carcasa de la batería.

Al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente puede ser un componente de la carcasa de la batería.

Al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente puede ser una parte de la carcasa de la batería.

Al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente puede estar troquelado o grabado en la carcasa de la batería.

El primer terminal puede estar en la tapa de la carcasa de la batería o en la parte inferior del contenedor de las celdas. El dispositivo de interrupción de la corriente puede estar en la tapa de la carcasa de la batería. La batería puede incluir, además, una placa final dispuesta sobre la segunda placa conductora y definiendo al menos un orificio a través del cual la segunda placa conductora puede estar en comunicación fluida con la atmósfera del exterior de la batería. La placa final puede ser una parte de la tapa de la carcasa de la batería, y en donde las placas conductoras primera y segunda se encuentran dentro de la carcasa de la batería.

Al menos una de las placas conductoras primera y segunda tiene al menos un saliente mediante el que las placas conductoras primera y segunda están en comunicación eléctrica entre sí.

El dispositivo de interrupción de la corriente incluye preferiblemente, además, un aislante entre una parte de la primera placa conductora y una parte de la segunda placa conductora.

Al menos uno entre la primera placa conductora y el aislante incluye, preferiblemente, al menos un orificio a través del cual el gas del interior de la batería puede estar en comunicación fluida con la segunda placa conductora.

Preferiblemente, las placas conductoras primera y segunda están conectadas entre sí mediante al menos una conexión soldada o estampada.

Preferiblemente, el contenedor de las celdas incluye al menos un medio de ventilación a través del cual se puede liberar el gas del interior de la celda cuando la presión en el interior de la batería llegue a ser mayor que un valor determinado previamente.

La carcasa de la batería incluye aluminio.

Preferiblemente, el contenedor de las celdas de la carcasa de la batería tiene forma de prisma en un corte transversal.

La capacidad de la batería puede ser mayor o igual de aproximadamente 3, 3 Ah/celda.

La batería puede ser recargable.

Preferiblemente, la batería incluye, además, una capa con un coeficiente térmico positivo en comunicación eléctrica bien con el primer terminal o bien con el segundo terminal. La capa con un coeficiente térmico positivo puede estar en comunicación eléctrica con el primer terminal. La capa con un coeficiente térmico positivo puede encontrarse entre una primera capa conductora y una segunda capa conductora y en donde al menos una parte de la segunda capa conductora puede ser al menos un componente del primer terminal, o puede estar conectada eléctricamente al primer terminal. La capa con... [Seguir leyendo]

1. Una batería (10) que comprende:

a) un primer terminal (26) en comunicación eléctrica con un primer electrodo (12) de la batería;

b) un segundo terminal (40) en comunicación eléctrica con un segundo electrodo (14) de la batería;

c) una carcasa (21) de batería que incluye aluminio y está aislada eléctricamente del primer terminal, en donde al menos una parte de la carcasa de batería es al menos un componente del segundo terminal, o está conectada eléctricamente al segundo terminal, incluyendo la carcasa de batería un contenedor (22) de celdas y una tapa (24) que están en comunicación eléctrica entre sí; y d) al menos un dispositivo (28) de interrupción de la corriente en comunicación eléctrica con la carcasa de la batería, incluyendo el dispositivo de interrupción de la corriente, i) una primera placa conductora (30) en comunicación eléctrica con el segundo electrodo; y ii) una segunda placa conductora (32) en comunicación eléctrica con la primera placa conductora, en donde la segunda placa conductora se separa de la primera placa conductora cuando la presión en el interior de la batería es mayor que un valor determinado previamente, interrumpiendo de este modo una flujo de corriente entre el segundo electrodo y el segundo terminal, caracterizada por que el primer terminal es un terminal negativo, el segundo terminal es un terminal positivo y cada una de las placas conductoras primera y segunda del dispositivo de interrupción de la corriente incluye aluminio.

2. La batería de la Reivindicación 1, en donde la segunda placa conductora está en comunicación fluida con la atmósfera del exterior de la batería.

3. La batería de la Reivindicación 1, en donde al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente es un componente de la carcasa de la batería.

4. La batería de la Reivindicación 1, en donde al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente es una parte de la carcasa de la batería.

5. La batería de la Reivindicación 1, en donde al menos una parte del dispositivo de interrupción de la corriente está troquelado o grabado en la carcasa de la batería.

6. La batería de la Reivindicación 1, en donde el primer terminal está en la tapa de la carcasa de la batería o en la parte inferior del contenedor de las celdas.

7. La batería de la Reivindicación 1, en donde al menos una de las placas conductoras primera y segunda tiene al menos un saliente en el que las placas conductoras primera y segunda están en comunicación eléctrica entre sí.

8. La batería de la Reivindicación 1, en donde el dispositivo de interrupción de la corriente incluye, además, un aislante entre una parte de la primera placa conductora y una parte de la segunda placa conductora.

9. La batería de la Reivindicación 1, en donde al menos uno entre la primera placa conductora y el aislante incluye al menos un orificio a través del cual el gas del interior de la batería está en comunicación fluida con la segunda placa conductora.

10. La batería de la Reivindicación 1, en donde las placas conductoras primera y segunda están conectadas entre sí a través de al menos una conexión soldada o estampada.

11. La batería de la Reivindicación 1, en donde el contenedor de las celdas incluye al menos un medio (56) de ventilación a través del cual se puede liberar el gas del interior de la celda cuando la presión en el interior de la batería es mayor que un valor determinado previamente.

12. La batería de la Reivindicación 1, en donde el contenedor de las celdas de la carcasa de la batería tiene una forma prismática en corte transversal.

13. La batería de la Reivindicación 1, que incluye, además, una capa de coeficiente térmico positivo en comunicación eléctrica con el primer terminal o con el segundo terminal.

14. Un paquete de baterías que comprende una pluralidad de celdas, siendo cada una de las celdas una batería de acuerdo con la reivindicación 1 ó 12.

15. El paquete de baterías de la Reivindicación 14, en donde las celdas están en serie y no existen celdas

conectadas en paralelo.

16. Un método de fabricación de una batería que comprende los pasos de:

a) disponer un primer electrodo y un segundo electrodo en el interior de una cubierta de batería que incluye un contenedor de celdas y una tapa que están en comunicación eléctrica entre sí, incluyendo la carcasa de la batería aluminio y estando en comunicación eléctrica con el segundo electrodo;

b) formar un primer terminal en comunicación eléctrica con el primer electrodo y aislado eléctricamente de la carcasa de la batería;

c) formar un segundo terminal, en donde al menos una parte de la carcasa de la batería es un componente del segundo terminal, o está conectada eléctricamente al segundo terminal; y d) formar un dispositivo de interrupción de la corriente en comunicación eléctrica con la carcasa de la batería, incluyendo el dispositivo de interrupción de la corriente:

i) una primera placa conductora en comunicación eléctrica con el segundo electrodo; y ii) una segunda placa conductora en comunicación eléctrica con la primera placa conductora, separándose la segunda placa conductora de la primera placa conductora cuando la presión en el interior de la batería es mayor que un valor determinado previamente, interrumpiendo de este modo un flujo de corriente entre el segundo electrodo y el segundo terminal, caracterizado por que el primer terminal es un terminal negativo, el segundo terminal es un terminal positivo y cada una de las placas conductoras primera y segunda del dispositivo de interrupción de la corriente incluye aluminio.

17. El método de la Reivindicación 16, en donde el dispositivo de interrupción de la corriente incluye, además, un aislante entre una parte de la primera placa conductora y una parte de la segunda placa conductora.

18. El método de la Reivindicación 16, en donde el dispositivo de interrupción de la corriente incluye, además, una placa final que define al menos un orificio, estando la tapa conductora en comunicación eléctrica con la segunda placa conductora.

19. El método de la Reivindicación 16, en donde el primer terminal se forma en la tapa de la carcasa de la batería o en la parte inferior del contenedor de las celdas de la carcasa de la batería.

20. El método de la Reivindicación 16, en donde el dispositivo de interrupción de la corriente se forma en la tapa de la carcasa de la batería.

21. El método de la Reivindicación 16, en donde la segunda placa conductora está en comunicación con la atmósfera del exterior de la batería.

22. El método de la Reivindicación 16, que incluye, además, el paso de disponer una capa de coeficiente térmico positivo sobre la carcasa de la batería, estando la capa de coeficiente térmico positivo en comunicación eléctrica con el primer terminal o con el segundo terminal.