Batería secundaria cilíndrica con carga y descarga a alta velocidad.

Una batería secundaria cilíndrica (100) que incluye un conjunto (400) de caperuza construido con una estructura en la que un conducto (420),

el cual intercepta la corriente eléctrica y descarga el gas a presión cuando aumenta la presión interior de la batería debido al funcionamiento anormal de la batería, está en contacto con una caperuza superior (410) que tiene una parte central que sobresale, en donde el extremo del conducto (420) está curvado para rodear la superficie circunferencial exterior (414) de la caperuza superior (410), y una acanaladura (416) para impedir la fuga de un electrolito e impedir la ocurrencia de defectos en la batería durante el montaje de la batería está formada en las interfaces entre el conducto (420) y la caperuza superior (410) de modo que la acanaladura (416) está de forma continua dispuesta en paralelo con la superficie circunferencial exterior (414) de la caperuza superior (410).

Batería secundaria cilindrica con carga y descarga a alta velocidad Campo técnico

La presente invención se refiere a una batería secundaria cilindrica que tiene una alta velocidad de carga y descarga, y, más particularmente, a una batería secundaria cilindrica que incluye un conjunto de la caperuza construido con una estructura en la que un conducto, que intercepta la corriente eléctrica y descarga un gas a presión cuando la presión interior de la batería ha aumentado debido al funcionamiento anormal de la batería, está en contacto con una caperuza superior que tiene una parte central que sobresale, en donde el extremo del conducto está curvado para rodear la superficie circunferencial exterior de la caperuza superior, y está formada una acanaladura en las interfaces entre el conducto y la caperuza superior para impedir la fuga de un electrolito e impedir que ocurra un defecto en la batería durante el montaje de la batería, llevando a cabo de este modo una conexión eléctrica estable entre el conducto y la caperuza superior, que proporciona instantáneamente una alta salida, que proporciona una salida estable incluso en el caso de que se apliquen a la batería impactos externos, tales como vibraciones, que impide la fuga de un electrolito debido a una presión en la superficie que se debe a la forma de la acanaladura, y que impide que ocurra un defecto en la batería durante el montaje de la batería.

Técnica anterior

A medida que los dispositivos móviles se han desarrollado cada vez más, y la demanda de tales dispositivos médicos ha aumentado, la demanda de baterías secundarias también ha aumentado fuertemente como una fuente de energía para los dispositivos móviles. Entre ellos está una batería secundaria de litio que tiene una alta densidad de energía y un alto voltaje de descarga, sobre la cual se ha realizado mucha investigación y que ahora se usa de una forma comercial y amplia.

Cuando se usa una batería secundaria como fuente de potencia para teléfonos móviles u ordenadores portátiles es necesario que la batería secundaria proporcione de forma estable una salida uniforme. Cuando una batería secundaria se usa como una fuente de potencia para herramientas eléctricas, tales como taladradoras eléctricas, por otra parte, es necesario que la batería secundaria proporcione instantáneamente una alta salida en tanto que la batería secundaria es estable frente a los impactos físicos externos, tales como vibraciones o caídas.

A este respecto, la estructura de una batería secundaria cilindrica se muestra en la Figura 1. Generalmente, una batería secundaria 1 incluye un contenedor cilindrico 2, un conjunto 3 de electrodos de tipo lámina de gelatina montados en el contenedor 2, y un conjunto 4 de la caperuza acoplado a la parte superior del contenedor 2.

El conjunto 3 de los electrodos está construido con una estructura en la que un cátodo 31 y un ánodo 32 están arrollados en una forma de lámina de gelatina en tanto que un separador 33 está interpuesto entre el cátodo 31 y el ánodo 32. Al cátodo 31 está unido un tapón 34 del cátodo, que está conectado al conjunto 4 de la caperuza. Al ánodo está unido un tapón del ánodo (no mostrado), que está conectado al extremo Inferior del contenedor 2.

El conjunto 4 de la caperuza incluye una caperuza superior 41 que constituye un terminal del cátodo, un elemento 42 de coeficiente de temperatura positivo (PTC) para interceptar la corriente eléctrica por medio del aumento de la resistencia de la batería cuando aumenta la temperatura del interior de la batería, un conducto 43 para interceptar la corriente eléctrica y/o el gas de descarga cuando aumenta la presión interior de la batería, una junta 44 para aislar eléctricamente el conducto 43 de una placa 45 de la caperuza que excluye una parte específica y que sella el interior de la batería, y la placa 45 de la caperuza conectada al tapón 34 del cátodo, que está unido al cátodo 31. El conjunto 4 de la caperuza está construido con una estructura en la que la caperuza superior 41, el elemento PTC 42, el conducto 43, la junta 44, y la placa 45 de la caperuza están apilados secuencialmente uno sobre otro.

No obstante, se ha probado que es difícil para la batería secundaria con la construcción antes expuesta proporcionar instantáneamente una alta salida, y la resistencia de las superficies de contacto de la batería secundaria aumenta cuando se aplican impactos externos, tales como vibraciones, a la batería secundaria, por lo que es difícil para la batería secundaria proporcionar una salida uniforme. Específicamente, el elemento PCT 42 tiene una resistencia eléctrica de aproximadamente 7 a 32 mü a temperatura ambiente, y la resistencia del elemento PCT 42 aumenta fuertemente cuando se aumenta la temperatura. Por consiguiente, el elemento PCT 42 puede servir como un factor para detener la provisión de una salida alta instantáneamente. Por este motivo, es necesaria una estructura que excluya el elemento PCT 42.

Sin embargo, la batería secundaria con la construcción antes expuesta tiene un problema en que, cuando a la batería secundaria se aplican impactos externos, tales como vibraciones, la resistencia en las superficies de contacto entre la caperuza superior 41, el elemento PCT 42, el conducto 43, y la placa 4 de la caperuza cambia grandemente, y por lo tanto, la batería secundaria no puede proporcionar una salida uniforme. Por ejemplo la resistencia en las superficies de contacto entre la caperuza superior 41 y el elemento PCT 42 o el conducto 43 aumenta en aproximadamente de 2 a 3 mü.

El aumento de la resistencia interior produce la generación de calor de una batería secundaria de alta intensidad usada como una fuente de potencia para herramientas eléctricas. Como consecuencia, la seguridad de la batería puede bajar, y por lo tanto, la calidad del funcionamiento de la batería puede disminuir.

A este respecto, la Publicación Japonesa de Patentes no Examinadas N° 23-187773 describe una tecnología para curvar el extremo de un conducto, de modo que la superficie circunferencial exterior de una caperuza superior pueda ser rodeada por el extremo curvado del conducto y fijar el extremo curvado del conducto a la caperuza superior mediante una soldadura para impedir que la resistencia de contacto entre el conducto y la caperuza superior aumente debido a las vibraciones o impactos externos aplicados a una batería y la degradación de una junta que resulta del uso a largo plazo de la batería.

Aun cuando hay una diferencia en cuanto a fin y efecto, una tecnología para rodear la caperuza superior mediante el uso de un miembro, tal como un conducto, se describe en la Publicación Japonesa de Patentes no Examinadas N° 24-15277, y una tecnología para unir el extremo de un contenedor de una batería y una parte de unión entre sí mediante soldadura por láser se describe en la Publicación Japonesa de Patentes No Examinadas N° 23-51294.

La tecnología para rodear la superficie circunferencial exterior de la caperuza superior con el extremo del conducto tiene la ventaja de que se limita el aumento de la resistencia de contacto debida a las vibraciones o impactos en comparación con la estructura en la que el conducto y la caperuza superior están en contacto superficial entre sí, y por lo tanto, una batería que adopta esta tecnología puede ser usada como una fuente de potencia de alta intensidad. No obstante, se ha comprobado que, cuando se usa la batería que adopta esta tecnología en dispositivos que provocan grandes vibraciones, tales como las herramientas eléctricas, las superficies de contacto entre el conducto y la caperuza superior se separan instantáneamente una de otra a pesar de la estructura antes descrita, y un electrolito se fuga de la batería a través del espacio que resulta. Además, se ha comprobado que el estado fijado de la caperuza superior fijada al conducto no es estable, a pesar de la estructura curva del extremo del conducto, con el resultado de que se provoca el movimiento relativo entre la caperuza superior y el conducto, y por lo tanto, durante el proceso de montaje, específicamente, cuando un miembro que intercepta la corriente se une al extremo inferior del conducto mediante una soldadura o el conducto y la caperuza superior se unen entre sí mediante una soldadura, las operaciones de soldadura no se realizan en unas posiciones predeterminadas (posiciones correctas), lo que provoca deficiencias en la batería.

Por otra parte, se ha comprobado que, aunque la tecnología para unir el extremo curvado del conducto a la caperuza superior mediante una soldadura proporciona una excelente fuerza de acoplamiento, las partes soldadas están expuestas al exterior de la batería, y las partes expuestas se degradan debido al... [Seguir leyendo]

1. Una batería secundaria cilindrica (1) que incluye un conjunto (4) de caperuza construido con una estructura en la que un conducto (42), el cual intercepta la corriente eléctrica y descarga el gas a presión cuando aumenta la presión interior de la batería debido al funcionamiento anormal de la batería, está en contacto con una caperuza superior (41) que tiene una parte central que sobresale, en donde el extremo del conducto (42) está curvado para rodear la superficie circunferencial exterior (414) de la caperuza superior (41), y una acanaladura (416) para impedir la fuga de un electrolito e impedir la ocurrencia de defectos en la batería durante el montaje de la batería está formada en las interfaces entre el conducto (42) y la caperuza superior (41) de modo que la acanaladura (416) está de forma continua dispuesta en paralelo con la superficie circunferencial exterior (414) de la caperuza superior (41).

2. La batería secundaria (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la acanaladura (416) es una acanaladura que sobresale, una acanaladura escalonada (en forma de escalera), una acanaladura rebajada, o una combinación de ellas, y la acanaladura está formada en una Interfaz superior de la caperuza superior (41) y/o en una interfaz inferior de la caperuza superior (41).

3. La batería secundaria (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la acanaladura (416) está formada en la interfaz inferior de la caperuza superior (41) de tal manera que sobresale una parte de la caperuza superior

(41).

4. La batería secundaria (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la altura de la acanaladura (416) es del 5 al 8% del espesor del conducto (42).

5. La batería secundaria (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conducto (42) está hecho de un aluminio con una alta conductividad, flexibilidad y maleabilidad.

6. La batería secundaria (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la longitud de la caperuza superior (41) rodeada por el conducto (42) es aproximadamente del 5 al 4% del radio de la caperuza (41).

7. Un método para fabricar la batería secundaria (1) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende los pasos que consisten en:

curvar en primer lugar el extremo (428) del conducto (42) de modo que el extremo (428) del conducto (42) forme un ángulo de 3 a 6 grados con el eje central de la caperuza superior (41), y, después de que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado para que la tensión se haya dispersado desde una zona extrema

(A),

curvar en segundo lugar el extremo (428) curvado en primer lugar del conducto (42), de modo que el extremo curvado del conducto (42) es llevado a un contacto estanco con la superficie del extremo superior de la caperuza superior (41), y

presionar el extremo (428) curvado en segundo lugar del conducto (42).

8. El método de la reivindicación 7, en donde se realiza una operación de soldadura en una o más partes de las interfaces de contacto entre el conducto y la caperuza superior (41) contigua a la superficie circunferencial exterior (414) de la caperuza superior (41).

9. El uso de una batería secundaria de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o la fabricación de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8 como una fuente de potencia para herramientas eléctricas.