ES2985190T3 - Dispositivo de eliminación de gas para batería secundaria, y método de eliminación de gas que usa el mismo - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un dispositivo de eliminación de gas para una batería secundaria, y a un método de eliminación de gas que lo utiliza, comprendiendo el dispositivo de eliminación de gas un brazo de plantilla para presionar una superficie de una bolsa de gas de una celda de batería y la otra superficie orientada hacia una superficie, puesto que una distancia de separación está controlada por el funcionamiento de un motor de accionamiento, y siendo capaz de realizar un proceso de desgasificación y sellado eficaz para la celda de batería sin movimiento posicional de la celda de batería durante la activación de la celda o después de la activación de la celda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de eliminación de gas para batería secundaria, y método de eliminación de gas que usa el mismoSector de la técnica
La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad de la Solicitud de Patente Coreana n.° 10-2019-0094967, presentada el 5 de agosto de 2019.
La presente invención se refiere a un aparato de desgasificación de una batería secundaria para eliminar gas dentro de una celda de batería, y a un método de desgasificación que usa el mismo.
Estado de la técnica
A medida que el precio de las fuentes de energía aumenta debido al agotamiento de combustibles fósiles, y que el interés en la contaminación ambiental se amplifica, la demanda de fuentes de energía alternativas amigables con el medioambiente aumenta. En particular, a medida que el desarrollo de la tecnología y la demanda de dispositivos móviles aumenta, la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía aumenta rápidamente.
Con respecto a la forma de la batería secundaria, existe una alta demanda de una batería secundaria tipo bolsa o una batería secundaria prismática en que puede aplicarse a productos móviles como, por ejemplo, teléfonos móviles con un grosor pequeño. En los últimos años, la demanda de baterías secundarias tipo bolsa está aumentando gradualmente. Las baterías secundarias tipo bolsa se usan ampliamente dado que tienen excelentes propiedades físicas, coste de fabricación y peso relativamente bajos, y propiedades de fácil transformación de forma.
Dicha batería secundaria tipo bolsa tiene una estructura en la cual un conjunto de electrodos tipo pila o tipo pila/plegado se incorpora en una funda de batería en forma de bolsa formada por una hoja laminada de aluminio. De manera específica, en la batería secundaria tipo bolsa, un conjunto de electrodos tipo bolsa o bolsa/plegado en el cual un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo se apilan en secuencia se aloja en la funda de batería. Cada electrodo positivo y electrodo negativo se conecta eléctricamente por lengüetas de electrodos, y conductores de electrodos que se extraen se conectan a las lengüetas de electrodos. Después de que el conjunto de electrodos, al cual se conectan la lengüeta de electrodos y el conductor de electrodos, se aloja en una funda de batería tipo bolsa, se inyecta un electrolito, y la funda de batería se sella con parte del conductor de electrodos expuesto al exterior para, de esta manera, montar una batería secundaria tipo bolsa.
La batería secundaria ensamblada atraviesa un proceso de activación de celda en el proceso de fabricación de la batería. El proceso de activación se lleva a cabo aplicando una corriente a un voltaje predeterminado al conjunto de electrodos impregnado con un electrolito. Durante el proceso de carga/descarga inicial para la activación de la celda, una película protectora se forma en la superficie del electrodo y una parte del electrolito se descompone y, de esta manera, se genera una gran cantidad de gas.
El gas generado en el proceso de activación de celda se elimina a través de un proceso de desgasificación separado. Sin embargo, el proceso de desgasificación se complica, y si no se lleva a cabo una desgasificación suficiente, una batería secundaria puede convertirse en defectuosa.
Técnica anterior adicional se describe en los documentos CN 108808145 A y KR 20140130859 A.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente invención mejora el proceso de desgasificación convencional, y un objeto de la presente invención es proveer un aparato de desgasificación de una batería secundaria para eliminar gas dentro de una celda de batería, y un método de desgasificación que usa el mismo, capaz de eliminar efectivamente el gas dentro de la celda de batería.
Solución técnica
Con el fin de lograr los objetos de más arriba, un aparato de desgasificación de una batería secundaria según la presente invención incluye: un motor de impulsión; y un brazo de plantilla configurado para presurizar una primera superficie de una burbuja de gas de la celda de batería y una segunda superficie de la burbuja de gas opuesta a la primera superficie mediante control de un espacio dentro del brazo de plantilla por el motor de impulsión.
De manera específica, el interior del brazo de plantilla incluye:
una unidad de perforación que incluye un miembro pasante configurado para formar un agujero pasante en la burbuja de gas;
una unidad de sellado configurada para sellar una periferia del agujero pasante formado por el miembro pasante; una unidad de almohadilla que rodea la unidad de sellado y configurada para bloquear un flujo de entrada de gas externo y humedad hacia el agujero pasante cuando está en contacto con la burbuja de gas; y
una unidad de formación de vacío configurada para dicho aire dentro del área encerrada por la unidad de almohadilla cuando está en contacto con la burbuja de gas,
en donde el brazo de plantilla incluye un par de brazos que se extienden desde el motor de impulsión y dispuestos para mirarse entre sí, y la unidad de sellado y la unidad de almohadilla se forman respectivamente en una forma correspondiente entre sí en el par de brazos.
En un ejemplo específico, el miembro pasante se configura para moverse hacia atrás y hacia delante en una dirección que penetra la burbuja de gas cuando el brazo de plantilla presiona la burbuja de gas desde lados opuestos.
En otro ejemplo específico, el miembro pasante se configura para sobresalir del interior del brazo de plantilla con el fin de penetrar la burbuja de gas cuando el brazo de plantilla, la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas.
En otro ejemplo específico, el miembro pasante de la unidad de perforación puede tener una sección transversal en forma recta o en forma de cruz, y el miembro pasante rota alrededor de un eje del miembro pasante.
En un ejemplo, la unidad de sellado puede incluir una almohadilla de presurización configurada para rodear la periferia del agujero pasante de la burbuja de gas para presurizar la burbuja de gas y un cable de calentamiento ubicado dentro de la almohadilla de presurización.
En un ejemplo, la unidad de almohadilla se configura para rodear la periferia del agujero pasante cuando está en contacto con la burbuja de gas para bloquear el flujo de entrada del gas externo y humedad cuando el brazo de plantilla presuriza la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas.
En un ejemplo, la unidad de formación de vacío puede incluir: un conducto de descarga de fluido configurado para absorber y descargar gas en el área encerrada por la unidad de almohadilla cuando la unidad de almohadilla contacta la burbuja de gas; y una bomba de despresurización para despresurizar el conducto de descarga de fluido. En un ejemplo específico, la unidad de perforación incluye una porción de recepción en la cual se aloja el miembro pasante, y el conducto de descarga de fluido de la unidad de formación de vacío se conecta a la porción de recepción.
Además, en otro ejemplo, según el aparato de desgasificación de la batería secundaria según la presente invención, la unidad de perforación incluye una porción de recepción en la cual se aloja el miembro pasante, la unidad de formación de vacío incluye un conducto de descarga de fluido, el conducto de descarga de fluido se conecta a la porción de recepción, la unidad de sellado rodea la porción de recepción, y la unidad de almohadilla rodea una periferia de la unidad de sellado.
Además, la presente invención provee un método de desgasificación de una batería secundaria que usa el aparato de desgasificación descrito más arriba.
En un ejemplo, el método de desgasificación de batería secundaria según la presente invención incluye:
una etapa de formación de un agujero pasante en una burbuja de gas de una celda de batería y una etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas cuando el brazo de plantilla primero presuriza una primera superficie de la burbuja de gas y una segunda superficie de la burbuja de gas opuesta a la primera superficie; y
una etapa de sellado de la burbuja de gas por la unidad de sellado que rodea la periferia del agujero pasante de la burbuja de gas formado por el miembro pasante de la unidad de perforación cuando el brazo de plantilla presuriza la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas una segunda vez.
En un ejemplo, la etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas se lleva a cabo cuando el flujo de entrada de gas externo y humedad se bloquea por el contacto entre la unidad de almohadilla y la burbuja de gas.
En un ejemplo específico, la etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas se lleva a cabo descargando el gas dentro de la burbuja de gas a través del agujero pasante mientras el aire dentro del área encerrada por la unidad de almohadilla y la burbuja de gas se despresuriza por la unidad de formación de vacío.
Por ejemplo, en la etapa de eliminación del gas dentro de la burbuja de gas, el gas se descarga a través del agujero pasante de la burbuja de gas de la celda de batería se descarga al exterior a través de un conducto de descarga de fluido de la unidad de formación de vacío.
En otro ejemplo, la etapa de sellado de la celda de batería se lleva a cabo calentando y presionando la burbuja de gas con la unidad de sellado.
Efectos ventajosos
Según un aparato de desgasificación de una batería secundaria para eliminar gas dentro de una celda de batería, y un método de desgasificación que usa el mismo según la presente invención, es posible llevar a cabo un proceso de desgasificación y sellado efectivo para la celda de batería incluso si la ubicación de la celda de batería que ha atravesado el proceso de activación de celda o durante el proceso no se mueve.
Descripción de las figuras
La Figura 1 es un diagrama esquemático que muestra, de forma esquemática, un estado de uso de un aparato de desgasificación de una batería secundaria según una realización de la presente invención.
La Figura 2 es una vista frontal que muestra el interior de un brazo de plantilla de un aparato de desgasificación de batería secundaria según una realización de la presente invención.
Las Figuras 3 a 5 son vistas que muestran un proceso de funcionamiento de un aparato de desgasificación de una batería secundaria según una realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Dado que el concepto de la invención permite varios cambios y numerosas realizaciones, se ilustrarán realizaciones particulares en los dibujos y se describirán en detalle en el texto. Sin embargo, no se pretende limitar la presente invención a la forma específica descrita.
De aquí en adelante, se describirá la presente invención en detalle.
El aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención puede aplicarse a, por ejemplo, un proceso de fabricación de celda de batería tipo bolsa. La batería secundaria tipo bolsa tiene una estructura en la cual un conjunto de electrodos tipo pila o tipo pila/plegado se incorpora en una funda de batería en forma de bolsa formada por una hoja laminada de aluminio. La batería secundaria ensamblada atraviesa un proceso de activación de celda en el proceso de fabricación de la batería. El proceso de activación de celda se lleva a cabo aplicando una corriente a un voltaje predeterminado al conjunto de electrodos impregnado con un electrolito.
Durante el proceso de carga/descarga inicial para la activación de la celda, una película protectora se forma en la superficie del electrodo y una parte del electrolito se descompone y, de esta manera, se genera una gran cantidad de gas. Con el fin de eliminar el gas generado dentro de la celda de batería, una porción de excedencia se forma en un lado de la funda de batería de la celda de batería tipo bolsa. Las burbujas de gas se forman a medida que el gas dentro de la celda de batería se recoge en la porción de excedencia de la funda de batería. Después de abrir un lado de la burbuja de gas para descargar el gas interno, la celda de batería se sella nuevamente.
El aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención lleva a cabo el proceso de descarga del gas dentro de la celda de batería y de sellado del puerto de descarga de gas de la celda de batería al mismo tiempo a través de un proceso simple de contacto del brazo de plantilla a ambos lados de la burbuja de gas de la celda de batería formada durante el proceso de activación de celda. En particular, en el aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención, puede omitirse un proceso de mover una posición de montaje durante un proceso de activación de celda o con el fin de aplicar una celda de batería, en la cual se ha completado el proceso de más arriba, a un proceso de desgasificación.
El aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención incluye un motor de impulsión; y un brazo de plantilla que presiona una superficie de una burbuja de gas de celda de batería y la otra superficie opuesta a la una superficie mediante control de una distancia espaciada conduciendo el motor de impulsión.
De manera específica, el interior del brazo de plantilla en contacto con la celda de batería incluye:
una unidad de perforación que incluye un miembro pasante que forma un agujero pasante en la burbuja de gas de la celda de batería;
una unidad de sellado que sella la periferia del agujero pasante de la celda de batería formado por el miembro pasante;
una unidad de almohadilla que rodea la unidad de sellado y que bloquea el flujo de entrada de gas externo y humedad al estar en contacto cercano con la celda de batería; y
una unidad de formación de vacío que absorbe aire dentro del área encerrada por la unidad de almohadilla en contacto cercano con la celda de batería.
El aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención incluye un motor de impulsión y un brazo de plantilla que presiona una superficie de una burbuja de gas de celda de batería y la otra superficie opuesta a la una superficie mediante control de una distancia espaciada conduciendo el motor de impulsión. El brazo de plantilla está compuesto de un par de brazos que se miran entre sí y, si fuera necesario, múltiples brazos de plantilla pueden disponerse para llevar a cabo, de manera simultánea, un proceso de desgasificación para múltiples celdas de batería.
Los brazos de plantilla tienen estructuras que se miran entre sí para presionar ambos lados de la celda de batería y, de manera específica, presionar la burbuja de gas de la celda de batería desde ambos lados. El interior del brazo de plantilla en contacto con la celda de batería tiene una estructura que incluye una unidad de perforación; una unidad de sellado; una unidad de almohadilla; y una unidad de formación de vacío.
La unidad de perforación incluye un miembro pasante que forma un agujero pasante en una burbuja de gas de la celda de batería, y el gas dentro de la celda de batería se descarga a través del agujero pasante formado por el miembro pasante. El gas dentro de la celda de batería contiene varias sustancias químicas y también contiene componentes que son dañinos para el cuerpo humano. Por lo tanto, existe la necesidad de una estructura de protección que evite que el gas interno de la celda de batería descargada entre en contacto con el aire exterior. La unidad de almohadilla tiene una estructura que rodea el agujero pasante de la celda de batería, y la unidad de almohadilla está en contacto cercano con la celda de batería para bloquear el flujo de entrada de gas externo y humedad, y también evitar que el gas interno descargado de la celda de batería se fugue al exterior.
La unidad de formación de vacío sirve para despresurizar el espacio interior particionado por el contacto cercano entre la celda de batería y la unidad de almohadilla. El gas dentro de la celda de batería se descarga a través del agujero pasante formado por el miembro pasante, y el gas interno de la celda de batería descargado se recoge a través de una unidad de formación de vacío y se separa y descarga en un estado bloqueado del aire exterior.
Una unidad de sellado se ubica entre la unidad de perforación y la unidad de almohadilla. Cuando la descarga del gas dentro de la celda de batería se completa, la unidad de sellado lleva a cabo el rol de sellar la periferia del agujero pasante formado en la burbuja de gas de la celda de batería. El sellado se lleva a cabo calentando y presionando las celdas de batería alrededor de los agujeros pasantes desde ambos lados.
En un ejemplo, el brazo de plantilla incluye un par de brazos que se extienden desde un motor de impulsión y se miran entre sí. Además, la unidad de sellado y la unidad de almohadilla pueden formarse en una forma correspondiente entre sí en el par de brazos. La unidad de sellado y la unidad de almohadilla se forman respectivamente en una forma correspondiente entre sí en los dos brazos, y el sellado y la protección del aire exterior se llevan a cabo, respectivamente, mientras el brazo de plantilla presiona la celda de batería.
El aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención incluye una unidad de perforación que incluye un miembro pasante que forma un agujero pasante en una burbuja de gas de una celda de batería. El miembro pasante no está en particular limitado y puede modificarse en varias formas siempre que pase a través de la burbuja de gas de celda de batería y forme un agujero para descargar el gas interno.
En un ejemplo, el miembro pasante tiene una estructura que se mueve hacia atrás y hacia delante en una dirección que penetra la burbuja de gas de la celda de batería mientras el brazo de plantilla presiona la burbuja de gas de la celda de batería desde ambos lados. Por ejemplo, en un estado en el que el brazo de plantilla primero presiona la burbuja de gas de la celda de batería desde ambos lados, el miembro pasante avanza para formar un agujero pasante en la burbuja de gas de la celda de batería. Entonces, el miembro pasante se separa del agujero pasante a través del movimiento hacia atrás.
En otro ejemplo, el miembro pasante tiene una estructura que sobresale para penetrar la burbuja de gas de la celda de batería en un estado en el que el brazo de plantilla presuriza un lado de la celda de batería y el otro lado que mira al un lado. De manera específica, cuando el brazo de plantilla primero presiona la burbuja de gas de la celda de batería desde ambos lados, el miembro pasante sobresaliente forma un agujero pasante en la burbuja de gas de la celda de batería. El miembro pasante puede tener una estructura hueca en la cual se forma una hendidura en una superficie lateral, o puede tener una sección transversal en forma recta o en forma de cruz.
En otro ejemplo, el miembro pasante puede tener una estructura en sección transversal en forma recta o en forma de cruz, y el miembro pasante puede tener una estructura que rota alrededor del eje del miembro pasante mientras penetra la burbuja de gas de la celda de batería. Por ejemplo, cuando el miembro pasante que tiene una sección transversal recta penetra la burbuja de gas de la celda de batería y rota en la dirección axial en este estado, un agujero pasante circular se forma en la burbuja de gas de la celda de batería.
En la presente invención, la unidad de sellado sirve para sellar la periferia del agujero pasante de la celda de batería formado por el miembro pasante. En un ejemplo, la unidad de sellado puede incluir una almohadilla de presurización que rodea el agujero pasante de la burbuja de gas de celda de batería y presuriza la celda de batería en contacto cercano con la celda de batería; y un cable de calentamiento formado dentro de la almohadilla de presurización. En este caso, la unidad de sellado presuriza la periferia del agujero pasante de la celda de batería por la almohadilla de presurización y, al mismo tiempo, calienta la porción presurizada a través del cable de calentamiento construido en la almohadilla de presurización. En la presente invención, para la celda de batería en la cual el gas interno se ha eliminado, la periferia del agujero pasante de la celda de batería se sella a través de la unidad de sellado. Por consiguiente, el aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención no requiere un proceso o miembro separado para sellar el conducto de descarga de gas después del proceso de desgasificación para la celda de batería.
El aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención aísla el interior del área encerrada por la unidad de almohadilla en contacto cercano con la celda de batería a través de la unidad de almohadilla, desde el exterior. Además, el gas dentro del área particionada por la celda de batería y la unidad de almohadilla se absorbe y descarga, por separado, a través de la unidad de formación de vacío.
En un ejemplo, la unidad de almohadilla tiene una estructura que rodea la periferia del agujero pasante de la burbuja de gas de celda de batería y está en contacto cercano con la celda de batería para bloquear el flujo de entrada de gas externo y humedad, en un estado en el que el brazo de plantilla presuriza un lado de la burbuja de gas de celda de batería y el otro lado que mira al un lado. La unidad de almohadilla está en contacto cercano con la celda de batería para bloquear el flujo de entrada de gas externo y humedad y, al mismo tiempo, evitar que el gas dentro de la celda de batería fluya hacia fuera.
En otro ejemplo, la unidad de formación de vacío puede incluir: un conducto de descarga de fluido para absorber y descargar gas en un área particionada por una celda de batería y una unidad de almohadilla en contacto cercano con la celda de batería; y una bomba de despresurización para formar una despresurización en el conducto de descarga de fluido. Por ejemplo, la unidad de perforación incluye una porción de recepción en la cual se aloja el miembro pasante, y el conducto de descarga de fluido de la unidad de formación de vacío se conecta a la porción de recepción en la cual se aloja el miembro pasante. A través de esto, cuando el gas dentro de la celda de batería se descarga a través del agujero pasante de la burbuja de gas de celda de batería formado por el miembro pasante, el gas descargado se absorbe y descarga, de forma separada, a través del conducto de descarga de fluido conectado al miembro pasante. Además, la bomba de despresurización puede usarse sin limitación especial, siempre que la despresurización interna se forme a través de un conducto de descarga de fluido y, por ejemplo, puede aplicarse una bomba giratoria.
En un ejemplo específico, según el aparato de desgasificación de batería secundaria según la presente invención, en el lado interior donde el brazo de plantilla contacta la celda de batería, la unidad de perforación incluye un miembro pasante y una porción de recepción en la cual el miembro pasante se aloja, la unidad de formación de vacío incluye un conducto de descarga de fluido, y el conducto de descarga de fluido se conecta a una porción de recepción en la cual se aloja el miembro pasante. Además, la unidad de sellado tiene una forma que rodea la porción de recepción en la cual se aloja la unidad de perforación, y la unidad de almohadilla tiene una forma que rodea la unidad de sellado.
Además, la presente invención provee un método de desgasificación de una batería secundaria que usa el aparato de desgasificación descrito más arriba.
En un ejemplo, el método de desgasificación de batería secundaria según la presente invención incluye: formar un agujero pasante en una burbuja de gas de una celda de batería y eliminar el gas dentro de la celda de batería de allí, en un estado en el que el brazo de plantilla primero presuriza una superficie de la burbuja de gas y la otra superficie opuesta a la una superficie; y
sellar la celda de batería calentando y presionando la celda de batería en una forma en la que la unidad de sellado rodea la periferia del agujero de la celda de batería formado por el miembro pasante de la unidad de perforación, en un estado en el que el brazo de plantilla, en segundo lugar, presuriza un lado de la burbuja de gas de celda de batería y el otro lado opuesto al un lado.
En la presente invención, el par de brazos que forman el brazo de plantilla tiene una estructura que se extiende desde el motor de impulsión, y el par de brazos son opuestos entre sí para presionar ambos lados de la burbuja de gas de celda de batería. De manera específica, el par de brazos tiene una estructura sujetada para compartir un eje en un extremo cerca del motor de impulsión, y un extremo del lado opuesto tiene una estructura que cambia su posición para alejarse o acercarse mientras cambia el ángulo alrededor del eje.
Además, en la presente invención, primera y segunda presurizaciones se dividen según el grado de presurización. La segunda presurización se refiere a un caso donde el grado de presurización es más alto que el de la primera presurización. Durante la primera presurización, el par de brazos presuriza ambos lados de la burbuja de gas de la celda de batería con una presión relativamente baja. Durante la segunda presurización, el par de brazos presuriza ambos lados de la burbuja de gas de la celda de batería con una presión relativamente alta. Por ejemplo, el ángulo formado por el par de brazos durante la primera presurización está en el rango de alrededor de 3 a 5°, y el ángulo formado por el par de brazos durante la segunda presurización está en el rango de 1,5° o menos. El ángulo formado por el par de brazos al momento de la segunda presurización es sustancialmente cercano a 0°. Por ejemplo, el ángulo es mayor que 0° e igual a o menor que 1,5°.
En un ejemplo, la etapa de eliminación de gas dentro de la batería secundaria se lleva a cabo en un estado en el cual el flujo de entrada de gas externo y humedad se bloquea debido al contacto cercano entre la unidad de almohadilla y la celda de batería.
De manera específica, en la etapa de eliminación de gas dentro de la batería secundaria, el interior del área particionada por el contacto cercano entre la unidad de almohadilla y la celda de batería se despresuriza por la unidad de formación de vacío. Además, un agujero pasante se forma en la burbuja de gas de celda de batería por el miembro pasante de la unidad de perforación, y el gas dentro de la celda de batería se descarga a través del agujero pasante.
Por ejemplo, en la etapa de eliminación del gas dentro de la batería secundaria, el gas dentro de la celda de batería descargado a través del agujero pasante de la burbuja de gas de la celda de batería se descarga al exterior a través del conducto de descarga de fluido de la unidad de formación de vacío.
En otro ejemplo, la etapa de sellado de la celda de batería se lleva a cabo calentando y presionando en una forma que rodea el agujero pasante de la burbuja de gas de la celda de batería.
De aquí en adelante, la presente invención se describirá en mayor detalle a través de dibujos y similares, pero el alcance de la presente invención no se limita a ello. Además, al describir los dibujos, se usan numerales de referencia similares para elementos similares. En los dibujos anexos, las dimensiones de las estructuras se muestran en una escala ampliada en aras de la claridad de la invención. Los términos usados para describir varios componentes son para la compresión, y los componentes no deben limitarse por los términos. Los términos se usan solo para distinguir un componente de otro. Por ejemplo, sin apartarse del alcance de la presente invención, puede hacerse referencia a un primer componente como un segundo componente y, de manera similar, también puede hacerse referencia al segundo componente como el primer componente. Expresiones singulares incluyen expresiones plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
La Figura 1 es un diagrama esquemático que muestra, de forma esquemática, un estado de uso de un aparato de desgasificación de una batería secundaria según una realización de la presente invención. Con referencia a la Figura 1, el aparato 100 de desgasificación de batería secundaria según la presente invención puede aplicarse a un proceso de fabricación de una celda 10 de batería tipo bolsa. La celda 10 de batería tipo bolsa tiene una estructura en la cual un conjunto de electrodos se incorpora en una funda de batería tipo bolsa formada por una hoja laminada de aluminio. De manera específica, la funda de batería incluye una porción 11 de recepción del conjunto de electrodos en la cual el conjunto de electrodos se aloja en un lado. Además, una porción 12 de excedencia de funda de batería se forma en un lado de la funda de batería opuesto a la porción 11 de recepción del conjunto de electrodos con el fin de recoger gas generado durante el proceso de activación de la celda 10 de batería.
La celda 10 de batería ensamblada atraviesa un proceso de activación de celda de aplicación de una corriente a un voltaje predeterminado a un conjunto de electrodos impregnado con un electrolito. Normalmente, la celda 10 de batería tipo bolsa atraviesa un proceso de activación mientras se monta verticalmente sobre un soporte 20. Durante el proceso de carga/descarga inicial para la activación de la celda, una película protectora se forma en la superficie del electrodo y una parte del electrolito se descompone y, de esta manera, se genera una gran cantidad de gas. El gas generado dentro de la celda 10 de batería se recoge en la porción 12 de excedencia de funda de batería para formar una burbuja de gas. De manera convencional, después de abrir un lado de la burbuja de gas para descargar el gas interno, la celda de batería se sella nuevamente.
Sin embargo, el aparato 100 de desgasificación de batería secundaria según la presente invención puede eliminar, de manera efectiva, el gas interno de la celda de batería durante o después de atravesar un proceso de activación de celda. De manera específica, el aparato 100 puede llevar a cabo un proceso de descarga del gas dentro de la celda 10 de batería a través de un proceso simple de contacto del brazo de plantilla, y un proceso de sellado del agujero pasante formado en el proceso de descarga del gas interno de la celda 10 de batería, por vez. En particular, en el aparato 100 de desgasificación de batería secundaria según la presente invención, puede omitirse el proceso de mover la posición de montaje con el fin de aplicar la celda 10 de batería, en la cual se ha completado el proceso de activación de celda, al proceso de desgasificación.
La Figura 2 es una vista frontal que muestra el interior de un brazo de plantilla de un aparato de desgasificación de batería secundaria según una realización de la presente invención. Con referencia a la Figura 2, el interior del brazo 110 de plantilla en contacto con la celda de batería incluye un miembro 111 pasante que forma un agujero pasante en una burbuja de gas de una celda de batería, un bloque 113 de sellado que sella la periferia del agujero pasante de la celda de batería formado por el miembro 111 pasante, una almohadilla 114 de vacío que rodea el bloque 113 de sellado y está en contacto cercano con la celda de batería para bloquear el flujo de entrada de gas externo y humedad, y un agujero 112 de vacío para absorber aire dentro del área encerrada por la almohadilla 114 de vacío en contacto cercano con la celda de batería.
Primera realización de la presente invención
En una realización de la presente invención, el miembro pasante de la unidad de perforación tiene una estructura de cuchilla que tiene una sección transversal recta. El miembro pasante penetra la burbuja de gas de la celda de batería mientras el brazo de plantilla presiona una superficie de la celda de batería y la otra superficie opuesta a la una superficie. El miembro pasante forma un agujero pasante en la burbuja de gas de la celda de batería llevando a cabo un movimiento hacia atrás y hacia delante o un movimiento giratorio mientras penetra la burbuja de gas de la celda de batería.
Por ejemplo, cuando un miembro pasante que tiene una sección transversal recta pasa a través de una burbuja de gas de celda de batería y entonces se repliega a la parte posterior de la dirección de penetración a través de un movimiento hacia delante y hacia atrás, el agujero pasante permanece en la porción correspondiente. En otro ejemplo, cuando un miembro pasante que tiene una sección transversal recta penetra la burbuja de gas de celda de batería y rota en la dirección axial en este estado, un agujero pasante circular se forma en la burbuja de gas de celda de batería.
Segunda realización de la presente invención
En otra realización de la presente invención, el miembro pasante de la unidad de perforación tiene una estructura hueca en la cual se forma una hendidura en una superficie lateral en una dirección longitudinal. El miembro pasante penetra la burbuja de gas de la celda de batería mientras el brazo de plantilla presiona una superficie de la celda de batería y la otra superficie opuesta a la una superficie. Dado que el miembro pasante tiene una estructura hueca y una hendidura se forma en la dirección longitudinal, el gas dentro de la celda de batería se descarga al exterior de la celda de batería a través de la hendidura del miembro pasante.
Las Figuras 3 a 5 son vistas que muestran un proceso de funcionamiento de un aparato de desgasificación de una batería secundaria según una realización de la presente invención. Las Figuras 3 a 5 se revisan de manera secuencial de la siguiente manera.
En primer lugar, la Figura 3 muestra un caso en el cual el aparato de desgasificación de batería secundaria se encuentra en un estado de espera. El aparato de desgasificación de batería secundaria incluye un motor de impulsión (no se muestra) y brazos 110 y 120 de plantilla cuya distancia espaciada se controla por la conducción del motor de impulsión. Los brazos 110 y 120 de plantilla están compuestos de dos brazos que se miran entre sí, y cada brazo presuriza un lado de la burbuja de gas de la celda de batería y el otro lado que mira al un lado. Los brazos 110 y 120 de plantilla están compuestos de un par de brazos que se miran entre sí, y múltiples brazos 110 y 120 de plantilla se disponen según sea necesario para llevar a cabo, de manera simultánea, un proceso de desgasificación para múltiples celdas de batería. El extremo superior del par de brazos 110 y 120 de plantilla tiene una estructura que se sujeta para compartir un eje, y un extremo del lado opuesto tiene una estructura que cambia su posición para alejarse o acercarse mientras cambia el ángulo alrededor del eje.
El lado interior del brazo 110 de plantilla izquierdo en contacto con la celda de batería incluye: una unidad de perforación que incluye un miembro 111 pasante; una unidad de formación de vacío que incluye un agujero 112 de vacío formado para comunicarse con la unidad de perforación; una unidad de sellado que incluye un bloque 113 de sellado que tiene una estructura que rodea la unidad de perforación; y una unidad de almohadilla que incluye una almohadilla 114 de vacío que tiene una estructura que rodea la unidad de sellado. El brazo 120 de plantilla derecho tiene una estructura en la cual un bloque de bloqueo para evitar el avance del miembro 111 pasante se forma en una posición correspondiente a la unidad de perforación. Además, una unidad de sellado que incluye un bloque 123 de sellado del brazo 120 de plantilla derecho; y una unidad de almohadilla que incluye una almohadilla 124 de vacío se forman en posiciones correspondientes al brazo 110 de plantilla izquierdo, respectivamente.
La Figura 4 muestra un estado en el cual el aparato de desgasificación de batería secundaria primero presiona la burbuja de gas de la celda de batería. En la Figura 4, un par de brazos 110 y 120 de plantilla del aparato de desgasificación de batería secundaria que se miran entre sí están en un estado que está distanciado en alrededor de 4°. El ángulo espaciado entre los brazos 110 y 120 de plantilla puede variar dependiendo del tamaño de la celda de batería, del volumen de la burbuja de gas y de las condiciones del aire exterior como, por ejemplo, temperatura y humedad.
Cuando los brazos 110 y 120 de plantilla contactan la celda de batería, el espacio interior se particiona por el contacto cercano entre la almohadilla 114 de vacío y la celda de batería. El flujo de entrada de gas externo o humedad se bloquea en el espacio interior particionado y, al mismo tiempo, el flujo de salida de gas del espacio interior particionado al exterior también se bloquea. Dado que la almohadilla 114 de vacío está en contacto cercano con la celda de batería, el miembro 111 pasante forma un agujero pasante que penetra la burbuja de gas de la celda de batería. En este caso, el agujero 112 de vacío tiene una estructura conectada a la porción de recepción en la cual se aloja el miembro 111 pasante. El gas dentro de la celda de batería descargado a través del agujero pasante se absorbe a través del agujero 112 de vacío.
La Figura 5 muestra un estado en el cual el aparato de desgasificación de batería secundaria presiona, en segundo lugar, la burbuja de gas de la celda de batería. Cuando la descarga del gas dentro de la celda de batería se completa, el par de brazos 110 y 120 de plantilla que se miran entre sí del aparato de desgasificación de batería secundaria además se presurizan. En este caso, el ángulo espaciado entre los brazos 110 y 120 de plantilla es de alrededor de 1,5° o menos, y se convierte sustancialmente en un nivel de 0°. En el segundo estado de presurización, los bloques 113 y 123 de sellado de los brazos 110 y 120 de plantilla están en contacto cercano entre sí en un estado donde la funda de batería se interpone entre ellos. Los bloques 113 y 123 de sellado tienen una estructura en la cual se incorpora un cable de calentamiento. La funda de batería es en la forma donde dos hojas laminadas de aluminio se superponen entre sí. La funda de batería en el área, con respecto a la cual los bloques 113 y 123 de sellado están en cercano contacto, atraviesa un proceso de sellado mientras se presiona y calienta. A través de esto, la periferia del agujero pasante de la funda de batería se sella.
Descripción de símbolos
10: celda de batería
11: porción de recepción del conjunto de electrodos
12: porción de excedencia de funda de batería
20: soporte
100: aparato de desgasificación
110, 120: brazo de plantilla
111: miembro pasante
112: agujero de vacío
113, 123: bloque de sellado
114, 124: almohadilla de vacío
Claims (14)
1. Un aparato (100) de desgasificación de una batería secundaria, el aparato (100) de desgasificación comprendiendo:
un motor de impulsión; y
un brazo (110, 120) de plantilla configurado para presurizar una primera superficie de una burbuja de gas de la celda (10) de batería y una segunda superficie de la burbuja de gas opuesta a la primera superficie mediante control de un espacio dentro del brazo (110, 120) de plantilla por el motor de impulsión, en donde un interior del brazo (110, 120) de plantilla comprende:
una unidad de perforación que incluye un miembro (111) pasante configurado para formar un agujero pasante en la burbuja de gas;
una unidad (113, 123) de sellado configurada para sellar una periferia del agujero pasante formado por el miembro (111) pasante; y
una unidad (114, 124) de almohadilla que rodea la unidad (113, 123) de sellado, la unidad (114, 124) de almohadilla estando configurada para bloquear un flujo de entrada de gas externo y humedad hacia el agujero pasante cuando está en contacto con la burbuja de gas; y
una unidad (112) de formación de vacío configurada para absorber aire dentro de un área encerrada por la unidad (114, 124) de almohadilla cuanto está en contacto con la burbuja de gas,
caracterizado por que el brazo (110, 120) de plantilla incluye un par de brazos que se extienden desde el motor de impulsión, los brazos disponiéndose para mirarse entre sí, y
en donde la unidad (113, 123) de sellado y la unidad (114, 124) de almohadilla se forman respectivamente en una forma correspondiente entre sí en el par de brazos.
2. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde el miembro (111) pasante se configura para moverse hacia atrás y hacia delante en una dirección que penetra la burbuja de gas cuando el brazo (110, 120) de plantilla presiona la burbuja de gas desde lados opuestos.
3. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde el miembro (111) pasante se configura para sobresalir del interior del brazo (110, 120) de plantilla con el fin de penetrar la burbuja de gas cuando el brazo (110, 120) de plantilla presiona la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas.
4. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde el miembro (111) pasante tiene una sección transversal en forma recta o en forma de cruz, el miembro (111) pasante configurándose para rotar alrededor de un eje del miembro (111) pasante.
5. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde la unidad (113, 123) de sellado incluye: una almohadilla de presurización configurada para rodear la periferia del agujero pasante de la burbuja de gas para presurizar la burbuja de gas; y
un cable de calentamiento ubicado dentro de la almohadilla de presurización.
6. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde la unidad (114, 124) de almohadilla se configura para rodear la periferia del agujero pasante cuando está en contacto con la burbuja de gas para bloquear el flujo de entrada de gas externo y humedad cuando el brazo (110, 120) de plantilla presuriza la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas.
7. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde la unidad (112) de formación de vacío incluye: un conducto de descarga de fluido configurado para absorber y descargar gas en el área encerrada por la unidad (114, 124) de almohadilla cuando la unidad (114, 124) de almohadilla contacta la burbuja de gas; y
una bomba de despresurización para despresurizar el conducto de descarga de fluido.
8. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 7, en donde la unidad de perforación incluye una porción de recepción en la cual se aloja el miembro (111) pasante, y el conducto de descarga de fluido de la unidad (112) de formación de vacío se conecta a la porción de recepción.
9. El aparato (100) de desgasificación de la reivindicación 1, en donde la unidad de perforación incluye una porción de recepción en la cual se aloja el miembro (111) pasante,
en donde la unidad (112) de formación de vacío incluye un conducto de descarga de fluido,
en donde el conducto de descarga de fluido se conecta a la porción de recepción,
en donde la unidad (113, 123) de sellado rodea la porción de recepción, y
en donde la unidad (114, 124) de almohadilla rodea una periferia de la unidad (113, 123) de sellado.
10. Un método de desgasificación de una batería secundaria que usa el aparato (100) de desgasificación según la reivindicación 1, el método de desgasificación comprendiendo:
una etapa de formación del agujero pasante en la burbuja de gas de la celda (10) de batería y una etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas cuando el brazo (110, 120) de plantilla primero presuriza la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas; y
una etapa de sellado de la celda (10) de batería por la unidad (113, 123) de sellado que rodea la periferia del agujero pasante de la burbuja de gas formado por el miembro (111) pasante de la unidad de perforación cuando el brazo (110, 120) de plantilla presuriza la primera superficie de la burbuja de gas y la segunda superficie de la burbuja de gas una segunda vez.
11. El método de desgasificación de la reivindicación 10, en donde la etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas se lleva a cabo cuando el flujo de entrada de gas externo y humedad se bloquea por el contacto entre la unidad (114, 124) de almohadilla y la burbuja de gas.
12. El método de desgasificación de la reivindicación 11, en donde la etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas se lleva a cabo descargando el gas dentro de la burbuja de gas a través del agujero pasante mientras el aire dentro del área encerrada por la unidad (114, 124) de almohadilla y la burbuja de gas se despresuriza por la unidad (112) de formación de vacío.
13. El método de desgasificación de la reivindicación 12, en donde, en la etapa de eliminación de gas dentro de la burbuja de gas, el gas se descarga a través del agujero pasante de la burbuja de gas de la celda (10) de batería al exterior a través de un conducto de descarga de fluido de la unidad (112) de formación de vacío.
14. El método de desgasificación de la reivindicación 10, en donde la etapa de sellado de la celda (10) de batería se lleva a cabo calentando y presionando la burbuja de gas con la unidad (113, 123) de sellado.
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