ES3011560T3 - Method for manufacturing battery pack - Google Patents

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ES3011560T3 ES18855829T ES18855829T ES3011560T3 ES 3011560 T3 ES3011560 T3 ES 3011560T3 ES 18855829 T ES18855829 T ES 18855829T ES 18855829 T ES18855829 T ES 18855829T ES 3011560 T3 ES3011560 T3 ES 3011560T3
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Se Woo Yang
Yoon Gyung Cho
Yang Gu Kang
Hyun Suk Kim
Hyoung Sook Park
Sang Min Park
Young Jo Yang
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Abstract

La presente solicitud se refiere a un método para la fabricación de un paquete de baterías. Esta solicitud proporciona un método para la fabricación de un paquete de baterías en el que un módulo de batería se somete a una inspección de calidad antes de que la composición de resina inyectada en el módulo para fijar una celda de batería dentro del módulo se cure suficientemente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para fabricar un bloque de baterías
Campo técnico
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad basándose en la solicitud de patente coreana n.° 10-2017-0119811 presentada el 18 de septiembre de 2017.
La presente solicitud se refiere a un método para fabricar un bloque de baterías.
Antecedentes de la técnica
Las baterías secundarias se han usado como fuentes de alimentación para sistemas de almacenamiento de energía (ESS), vehículos eléctricos (EV) o vehículos híbridos eléctricos (HEV), así como dispositivos electrónicos pequeños y avanzados tales como teléfonos móviles, PDA y ordenadores portátiles.
Cuando se requieren grandes cantidades de energía, tal como para el accionamiento del motor de un vehículo eléctrico, generalmente se usa un bloque de baterías modular de gran capacidad en el que se conectan y constituyen módulos de batería que incluyen una pluralidad de celdas de batería de alta potencia.
La celda de batería puede ser una unidad capaz de funcionar como una batería secundaria. El módulo de batería puede significar que la pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente están alojadas en una carcasa de módulo. El bloque de baterías puede fabricarse uniendo una pluralidad de módulos de batería a un material base para que sean desmontables y conectando eléctricamente la pluralidad de módulos de batería.
Para fijar las celdas de batería alojadas en la carcasa de módulo, la composición de resina puede inyectarse en la carcasa de módulo equipada con las celdas de batería. Para liberar el calor generado por las celdas de batería hacia el exterior, así como para fijar las celdas de batería en la carcasa de módulo, puede usarse una composición de resina adhesiva disipadora de calor como composición de resina. Cuando la composición de resina tiene una alta viscosidad, se produce una sobrecarga en un dispositivo de inyección durante un procedimiento de inyección de la composición adhesiva, por lo que se requiere que la composición de resina tenga una baja viscosidad.
Sin embargo, antes de ensamblar un bloque de baterías con módulos de batería, puede realizarse una inspección de calidad, por ejemplo, una prueba en caliente del motor, realizada en el módulo de batería al final de la línea (EOL) en un estado de montaje del módulo de batería de modo que la parte inferior del módulo de batería esté orientada hacia la dirección de la gravedad. En este procedimiento, la composición de resina que tiene una característica de baja viscosidad inyectada a través de una entrada provista en la parte inferior del módulo de batería puede fluir a través de la entrada, y existe el problema de que, para evitar esto, debe esperarse aproximadamente de 3 a 4 horas hasta que la composición de resina inyectada en el módulo de batería esté suficientemente curada antes de la inspección de calidad EOL.
Divulgación
Problema técnico
Un objeto de la presente solicitud es proporcionar un método para fabricar un bloque de baterías.
Solución técnica
El contenido de la presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Entre las propiedades físicas mencionadas en esta memoria descriptiva, cuando la temperatura medida afecta a los resultados, la propiedad física relevante es una propiedad física medida a temperatura ambiente, a menos que se especifique lo contrario. El término temperatura ambiente es una temperatura natural sin calentarse ni enfriarse, que es normalmente una temperatura en un intervalo de 10 °C a 30 °C, o de aproximadamente 23 °C o de aproximadamente 25 °C, más o menos. Además, la unidad de temperatura en el presente documento es °C, a menos que se especifique lo contrario. Entre las propiedades físicas mencionadas en esta memoria descriptiva, cuando la presión medida afecta a los resultados, la propiedad física relevante es una propiedad física medida a presión normal, a menos que se especifique lo contrario. El término presión normal es una presión natural sin presurizarse ni despresurizarse, donde normalmente se hace referencia a aproximadamente 1 atm más o menos como presión normal.
En un ejemplo relacionado con la presente solicitud, la presente solicitud se refiere a un método para fabricar un bloque de baterías.
Un método de fabricación de un bloque de baterías a modo de ejemplo comprende las etapas de: inyectar una composición de resina a través de una entrada formada sobre un lado de un módulo de batería equipado con una celda de batería; formar una capa adhesiva disipadora de calor sobre un lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada; e inspeccionar la calidad del módulo de batería en un estado en el que un lado del módulo de batería, sobre el que se forma la capa adhesiva disipadora de calor, está situado en la parte inferior.
Como un ejemplo, en la etapa de inyectar una composición de resina a través de una entrada formada sobre un lado de un módulo de batería, en un estado en el que un módulo de batería que comprende una carcasa de módulo que tiene una placa superior, una placa inferior y paredes laterales, un espacio interior formado en la misma y una entrada para una composición adhesiva formada sobre la placa inferior; y una celda de batería existente en el espacio interior, se sitúa de modo que la placa inferior esté orientada hacia arriba, la composición adhesiva puede inyectarse a través de la entrada de la placa inferior.
La celda de batería puede estar alojada en la carcasa de módulo. Una o más celdas de batería pueden estar presentes en la carcasa de módulo, y una pluralidad de celdas de batería pueden estar alojadas en la carcasa de módulo. El número de celdas de batería alojadas en la carcasa de módulo se ajusta según el uso o similar, lo cual no está particularmente limitado. Las celdas de batería alojadas en la carcasa de módulo pueden estar conectadas eléctricamente entre sí.
En la carcasa de módulo se forma un espacio interior en el que puede alojarse la celda de batería, donde la carcasa de módulo puede comprender al menos paredes laterales y una placa inferior que forman el espacio interior. La carcasa de módulo puede comprender además una placa superior que sella el espacio interior. La carcasa de módulo puede formarse formando las paredes laterales, la placa inferior y la placa superior entre sí o ensamblando las paredes laterales, la placa inferior y/o la placa superior, que están separadas cada una de ellas. La forma y el tamaño de una carcasa de módulo de este tipo no están particularmente limitados y pueden seleccionarse apropiadamente dependiendo de la aplicación, el tipo y número de celdas de batería alojadas en el espacio interior, y similares.
En esta memoria descriptiva, los términos placa superior y placa inferior son términos con conceptos relativos usados para distinguir las placas que constituyen una carcasa de módulo. La placa inferior puede significar una placa que se opone a la dirección de la gravedad cuando el módulo de batería está unido a un material base de un bloque de baterías y ensamblado al bloque de baterías.
La figura 1 es un diagrama que muestra una carcasa (10) de módulo a modo de ejemplo. La carcasa (10) de módulo a modo de ejemplo puede ser una carcasa (10) en forma de caja que incluye una placa (10a) inferior y cuatro paredes (10b) laterales. La carcasa (10) de módulo puede comprender además una placa (10c) superior que sella el espacio interior.
La figura 2 es un diagrama esquemático, tal como se observa desde arriba, que muestra la carcasa (10) de módulo de la figura 1 en la que están alojadas las celdas (20) de batería.
Puede formarse un orificio en la placa inferior, en las paredes laterales y/o en la placa superior de la carcasa de módulo. Tal como se describe a continuación, cuando se forma una capa de resina mediante un procedimiento de inyección, el orificio puede ser una entrada para inyectar una composición de resina, que es un material de formación de la capa de resina. La forma, el número y la posición de la entrada pueden ajustarse teniendo en cuenta la eficiencia de inyección del material de formación de la capa de resina. En un ejemplo, la entrada puede formarse en la placa inferior.
En un ejemplo, la entrada puede formarse en un punto de aproximadamente 1/4 a 3/4 o un punto de aproximadamente 3/8 a 7/8, o aproximadamente en una parte central, de la longitud total de la pared lateral, placa inferior o placa superior. La capa de resina que tiene un área de contacto amplia puede formarse inyectando la composición de resina a través de la entrada formada en este punto. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 3, el punto 1/4, 3/4, 3/8 ó 7/8 es una razón de la distancia (A) a la posición de formación del orificio con respecto a la longitud total (L) medida basándose en una superficie de extremo (E) cualquiera, tal como la placa inferior. En este caso, el extremo (E) donde se forman la longitud (L) y la distancia (A) también puede ser cualquier extremo (E) siempre que la longitud (L) y la distancia (A) se midan desde el mismo extremo (E). En la figura 3, las entradas (50a) están situadas aproximadamente en la parte central de la placa (10a) inferior.
El tamaño y la forma de la entrada no están particularmente limitados, donde la entrada puede formarse teniendo en cuenta la eficiencia de inyección de un material de capa de resina que se describirá a continuación. Por ejemplo, la entrada puede ser un círculo, un óvalo, un polígono tal como un triángulo o un cuadrángulo, o un tipo amorfo. El número de entradas y la separación entre ellas no están muy limitados, pudiendo ajustarse de modo que la capa de resina pueda tener un área de contacto amplia con la placa inferior o similar, tal como se describió anteriormente. Puede formarse un agujero de observación (por ejemplo, 50b en la figura 3) en el extremo de la pared lateral, placa inferior o placa superior, y similares, donde se forma la entrada. Por ejemplo, cuando el material de capa de resina se inyecta a través de la entrada, un agujero de observación de este tipo puede ser para observar si el material inyectado se inyecta bien hasta el extremo de la pared lateral, placa inferior o placa superior relevante. La posición, la forma, el tamaño y el número de los agujeros de observación no están limitados siempre que puedan formarse de modo que permitan confirmar si el material inyectado se inyecta correctamente.
La carcasa de módulo puede ser una carcasa térmicamente conductora. El término carcasa térmicamente conductora significa una carcasa en la que la conductividad térmica de toda la carcasa es de 10 W/mK o más, o se incluye al menos una porción que tiene la conductividad térmica anterior. Por ejemplo, al menos una de las paredes laterales, la placa inferior y la placa superior tal como se describió anteriormente pueden tener la conductividad térmica descrita anteriormente. En otro ejemplo, al menos una de las paredes laterales, la placa inferior y la placa superior pueden comprender una porción que tiene la conductividad térmica.
En la estructura del módulo de batería según un ejemplo de la presente solicitud, se incluye una capa de resina en contacto con la placa inferior y la celda de batería y formada por la composición de resina inyectada en el módulo de batería. En una estructura de este tipo, la capa de resina puede ser al menos una capa de resina térmicamente conductora, por lo que al menos la placa inferior puede ser térmicamente conductora o puede comprender una porción térmicamente conductora.
En este caso, en otro ejemplo, la conductividad térmica de la placa superior, la placa inferior o las paredes laterales térmicamente conductoras; o la porción térmicamente conductora puede ser de aproximadamente 20 W/mK o más, de 30 W/mK o más, de 40 W/mK o más, de 50 W/mK o más, de 60 W/mK o más, de 70 W/mK o más, de 80 W/mK o más, de 90 W/mK o más, de 100 W/mK o más, de 110 W/mK o más, de 120 W/mK o más, de 130 W/mK o más, de 140 W/mK o más, de 150 W/mK o más, de 160 W/mK o más, de 170 W/mK o más, de 180 W/mK o más, de 190 W/mK o más, o de aproximadamente 195 W/mK o más. Cuanto mayor sea el valor de la conductividad térmica, más ventajoso será desde el punto de vista de la propiedad de disipación de calor del módulo o similar y, por tanto, el límite superior no está particularmente limitado. En un ejemplo, la conductividad térmica puede ser de aproximadamente 1.000 W/mK o menos, de 900 W/mK o menos, de 800 W/mK o menos, de 700 W/mK o menos, de 600 W/mK o menos, de 500 W/mK o menos, de 400 W/mK o menos, de 300 W/mK, o de aproximadamente 250 W/mK o menos, pero no se limita a los mismos. El tipo de material que presenta la conductividad térmica anterior no está particularmente limitado y, por ejemplo, incluye un material metálico tal como aluminio, oro, plata, tungsteno, cobre, níquel o platino. La carcasa de módulo puede estar compuesta enteramente por un material térmicamente conductor de este tipo, o al menos una parte de la carcasa de módulo puede ser una porción compuesta por el material térmicamente conductor. Por consiguiente, la carcasa de módulo puede tener una conductividad térmica en el intervalo mencionado anteriormente, o puede comprender al menos una porción que tenga la conductividad térmica mencionada anteriormente.
En la carcasa de módulo, la porción que tiene una conductividad térmica en el intervalo anterior puede ser una porción que está en contacto con la capa de resina mencionada anteriormente y/o una capa aislante que puede existir entre la capa de resina y la carcasa de módulo. Además, la porción que tiene la conductividad térmica puede ser una porción que está en contacto con un medio de enfriamiento tal como agua de enfriamiento. Según esta estructura, puede lograrse una estructura capaz de descargar eficazmente el calor generado por la celda de batería hacia el exterior.
El tipo de celdas de batería alojadas en la carcasa de módulo no está particularmente limitado, donde pueden aplicarse todas las diversas celdas de batería conocidas. En un ejemplo, la celda de batería puede ser del tipo bolsa. Haciendo referencia a la figura 4, la celda (100) de batería de tipo bolsa puede comprender normalmente un conjunto de electrodos, un electrolito y un material exterior de bolsa.
El conjunto (110) de electrodos incluido en la celda (100) de tipo bolsa puede tener la forma de una o más placas de electrodo positivo y una o más placas de electrodo negativo dispuestas situando un separador entre ellas. El conjunto (110) de electrodos puede ser de tipo enrollado en el que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo están enrolladas juntas con un separador, o puede estar dividido en un tipo apilado en el que una pluralidad de placas de electrodo positivo y una pluralidad de placas de electrodo negativo están apiladas alternativamente situando cada separador entre ellas, y similares.
El material (120) exterior de bolsa puede estar configurado en una forma equipada con, por ejemplo, una capa aislante externa, una capa metálica y una capa adhesiva interna. Este material (120) exterior protege el conjunto (110) de electrodos y los elementos internos tales como un electrolito. La capa metálica del conjunto (110) de electrodos puede comprender una película delgada metálica, tal como aluminio, para proteger los elementos internos tales como un electrolito, compensar las propiedades electroquímicas por el conjunto (110) de electrodos y considerar la disipación de calor, o similares. Una película delgada metálica de este tipo puede interponerse entre capas aislantes formadas por un material aislante, para garantizar una propiedad de aislamiento eléctrico entre el conjunto (110) de electrodos y elementos tales como un electrolito u otros elementos en el exterior de la batería (100).
En un ejemplo, el material (120) exterior puede comprender una bolsa (121) superior y una bolsa (122) inferior, donde puede formarse un espacio interior de tipo cóncavo (I) en al menos una de la bolsa (121) superior y la bolsa (122) inferior. El conjunto (110) de electrodos puede estar alojado en un espacio interior (I) de este tipo de la bolsa. Se proporcionan partes de sellado (S) sobre las superficies periféricas exteriores de la bolsa (121) superior y la bolsa (122) inferior, donde estas partes de sellado (S) pueden unirse entre sí para sellar el espacio interior en el que está alojado el conjunto (110) de electrodos.
Cada placa de electrodo del conjunto (110) de electrodos está provista de una lengüeta de electrodo, donde una o más lengüetas de electrodo pueden estar conectadas a un cable de electrodo. El cable de electrodo se interpone entre las partes de sellado (S) de la bolsa (121) superior y la bolsa (122) inferior y está expuesto al exterior del material (120) exterior, por lo que puede funcionar como terminal de electrodo de la batería (100) secundaria.
La forma de la celda de tipo bolsa es un ejemplo, y la celda de batería aplicada en la presente solicitud no se limita al tipo mencionado anteriormente. En la presente solicitud, pueden aplicarse diversos tipos de celdas de tipo bolsa conocidas u otros tipos de celdas como celdas de batería.
La composición de resina inyectada en el método de fabricación de un bloque de baterías de la presente solicitud puede ser una composición de resina que contiene carga tal como se describe a continuación. En esta memoria descriptiva, el término composición de resina que contiene carga es una composición que comprende un componente de resina y una carga. La composición de resina puede tener suficiente fluidez para evitar la sobrecarga de un dispositivo de inyección. En este caso, el hecho de tener suficiente fluidez puede significar que la viscosidad está en un intervalo de aproximadamente 400 cP o menos, o de aproximadamente 100 cP a aproximadamente 400 cP. El límite inferior de la viscosidad no está particularmente limitado siempre que la composición de resina tenga una viscosidad suficientemente baja, pero puede ser generalmente de aproximadamente 10 mPas o más. Por otro lado, cuando la viscosidad se mide en un intervalo de velocidad de cizalladura de 0,01 a 10,0/s usando un dispositivo de medición de propiedades reológicas (ARES) a temperatura ambiente, la viscosidad de la composición de resina puede ser un valor de viscosidad medido en el punto de 2,5/s.
La composición de resina puede ser, por ejemplo, una composición adhesiva. La composición adhesiva puede comprender uno o más seleccionados de componentes de resina que se sabe que pueden usarse habitualmente como adhesivos. La resina puede ejemplificarse mediante una resina acrílica, una resina de uretano, una resina de silicona y una resina epoxídica, y similares. Entre los componentes de resina, se sabe que la resina acrílica, la resina de uretano y la resina de silicona tienen propiedades de conducción de calor similares, la resina epoxídica tiene una excelente conductividad térmica con respecto a ellas y la resina de olefina tiene una conductividad térmica mayor que la de la resina epoxídica. Por tanto, es posible seleccionar una que tenga una excelente conductividad térmica entre las resinas, si es necesario. Sin embargo, apenas se garantiza una conductividad térmica deseada con un componente de resina solo, y tal como se describe a continuación, también puede aplicarse un método de inclusión de un componente de carga que tenga una excelente conductividad térmica en una composición de resina en una razón adecuada.
La composición de resina puede ser una composición de resina térmicamente conductora, y el producto curado (por ejemplo: capa de resina) de la composición de resina térmicamente conductora puede tener una conductividad térmica de aproximadamente 1,5 W/mK o más, de 2 W/mK o más, de 2,5 W/mK o más, de 3 W/mK o más, de 3.5 W/mK o más, o de aproximadamente 4 W/mK o más. La conductividad térmica puede ser de aproximadamente 50 W/mK o menos, de 45 W/mK o menos, de 40 W/mK o menos, de 35 W/mK o menos, de 30 W/mK o menos, de 25 W/mK o menos, de 20 W/mK o menos, de 15 W/mK o menos, de 10 W/mK o menos, de 5 W/mK o menos, de 4.5 W/mK o menos, o de aproximadamente 4,0 W/mK o menos. Cuando la composición de resina es una composición de resina térmicamente conductora como la anterior, la placa inferior o similar en la que se inyecta la composición de resina puede ser una porción que tiene la conductividad térmica descrita anteriormente de 10 W/mK o más. En este momento, la porción de la carcasa de módulo que representa la conductividad térmica puede ser una porción que está en contacto con un medio de enfriamiento, por ejemplo, agua de enfriamiento o similar. La conductividad térmica de la composición de resina térmicamente conductora es, por ejemplo, un valor numérico medido según la norma ASTM D5470 o la norma ISO 22007-2.
Por ejemplo, después de situar una capa de resina formada por una composición de resina entre dos barras de cobre según la norma ASTM D 5470, una de las dos varillas de cobre entra en contacto con un calentador, la otra entra en contacto con un enfriador, y entonces puede crearse un estado de equilibrio térmico (un estado que muestra un cambio de temperatura de aproximadamente 0,1 °C o menos cada 5 minutos) manteniendo el calentador a temperatura constante y ajustando la capacidad del enfriador. La temperatura de cada varilla de cobre puede medirse en el estado de equilibrio térmico, y la conductividad térmica (K, unidad: W/mK) puede evaluarse según la siguiente ecuación de conductividad térmica. Cuando se evalúa la conductividad térmica, la presión aplicada a la capa de resina puede ajustarse a aproximadamente 11 kg/25 cm2 más o menos, y cuando el grosor de la capa de resina cambia durante la medición, la conductividad térmica puede calcularse basándose en el grosor final.
<Ecuación de conductividad térmica>
K = (Q x dx) / (A x dT)
En la ecuación anterior, K es la conductividad térmica (W/mK), Q es el calor (unidad: W) movido por unidad de tiempo, dx es el grosor de la capa de resina (unidad: m), A es el área de sección transversal (unidad: m2) de la capa de resina, y dT es la diferencia de temperatura (unidad: K) de las varillas de cobre.
El método de ajuste de la conductividad térmica de la composición de resina térmicamente conductora al intervalo anterior no está particularmente limitado. Por ejemplo, la conductividad térmica de la composición de resina térmicamente conductora puede ajustarse usando una carga térmicamente conductora que se describirá a continuación en la composición de resina.
La composición de resina puede ser, por ejemplo, una composición de resina de uretano. La composición de resina de uretano puede ser de tipo bicomponente que comprende una composición principal que contiene al menos un poliol o similar; y una composición de agente de curado que contiene al menos un compuesto de isocianato, que puede curarse para formar una capa de resina.
Como composición de resina de uretano, puede aplicarse una composición de resina que comprende un poliol que tiene una naturaleza amorfa o una naturaleza cristalina suficientemente baja como el poliol contenido en al menos la composición principal para garantizar las propiedades físicas.
En este caso, el término naturaleza amorfa significa el caso en el que no se observan una temperatura de cristalización (Tc) y una temperatura de fusión (Tm) en un análisis de DSC (calorimetría diferencial de barrido) que se describirá a continuación, en donde el análisis de DSC puede realizarse a una velocidad de 10 °C/min en un intervalo de -80 °C a 60 °C, y por ejemplo, puede medirse mediante un método de elevar la temperatura de desde 25 °C hasta 60 °C a esa velocidad, y luego reducir la temperatura hasta -80 °C nuevamente y elevar la temperatura hasta 60 °C nuevamente. En este caso, el hecho de tener una naturaleza cristalina suficientemente baja también significa el caso en el que el punto de fusión (Tm) observado en el análisis de DSC es de aproximadamente 20 °C o menos, de aproximadamente 15 °C o menos, de aproximadamente 10 °C o menos, de aproximadamente 5°C o menos, de aproximadamente 0 °C o menos, de aproximadamente -5 °C o menos, de aproximadamente -10 °C o menos, o de aproximadamente -20 °C o menos, más o menos. En este caso, el límite inferior del punto de fusión no está particularmente limitado y, por ejemplo, el punto de fusión puede ser de aproximadamente -80 °C o más, de aproximadamente -75 °C o más, o de aproximadamente -70 °C o más, más o menos.
Un poliol de este tipo puede ejemplificarse mediante un poliol de ácido carboxílico y un poliol de caprolactona, o específicamente, un poliol que tiene una estructura que se describirá a continuación.
El poliol de ácido carboxílico puede formarse haciendo reaccionar un ácido carboxílico con un componente que incluye un poliol (por ejemplo, un diol o un triol, y similares), y el poliol de caprolactona puede formarse haciendo reaccionar caprolactona con un componente que incluye un poliol (por ejemplo, un diol o un triol, y similares). En este momento, el ácido carboxílico puede ser un ácido dicarboxílico.
En este momento, puede constituirse un poliol que satisfaga las propiedades físicas descritas anteriormente controlando el tipo y la razón de cada componente.
En un ejemplo, el poliol puede ser un poliol representado por la fórmula 1 ó 2 a continuación.
[Fórmula 1]
En las fórmulas 1 y 2, X es una unidad derivada de ácido carboxílico, e Y es una unidad derivada de poliol. La unidad derivada de poliol puede ser, por ejemplo, una unidad de triol o una unidad de diol. Además, n y m pueden ser cualquier número y, por ejemplo, n es un número natural en un intervalo de 2 a 10, y m es un número natural en un intervalo de 1 a 10.
Tal como se usa en el presente documento, el término “unidad derivada de ácido carboxílico” puede significar un resto que excluye grupos carboxilo en un compuesto de ácido carboxílico. De manera similar, tal como se usa en el presente documento, el término “unidad derivada de poliol” puede significar un resto que excluye grupos hidroxilo en una estructura de compuesto de poliol.
Es decir, si el grupo hidroxilo del poliol reacciona con el grupo carboxilo del ácido carboxílico, la molécula de agua (H2O) se elimina mediante una reacción de condensación para formar un enlace éster. Por tanto, cuando el ácido carboxílico forma el enlace éster mediante la reacción de condensación, la unidad derivada de ácido carboxílico puede significar un resto de la estructura de ácido carboxílico que no participa en la reacción de condensación. Además, la unidad derivada de poliol puede significar un resto de la estructura de poliol que no participa en la reacción de condensación.
Además, Y en la fórmula 2 también representa un resto en el que el poliol forma un enlace éster con caprolactona y luego se excluye el enlace éster. Es decir, cuando el poliol y la caprolactona forman un enlace éster, la unidad derivada de poliol, Y en la fórmula 2 puede significar un resto de la estructura de poliol que no participa en la formación del enlace éster. Los enlaces éster están representados en las fórmulas 1 y 2, respectivamente.
Por otro lado, cuando la unidad derivada de poliol de Y en lo anterior es una unidad derivada de un poliol que tiene tres o más grupos hidroxilo tal como una unidad triol, puede lograrse una estructura en la que el resto Y está ramificado y formado en la estructura de la fórmula anterior.
El tipo de la unidad derivada de ácido carboxílico de X en la fórmula 1 anterior no está particularmente limitado, pero para garantizar las propiedades físicas deseadas, puede ser una unidad cualquiera seleccionada del grupo que consiste en una unidad de ácido Itálico, una unidad de ácido isoftálico, una unidad de ácido tereftálico, una unidad de ácido trimelítico, una unidad de ácido tetrahidroftálico, una unidad de ácido hexahidroftálico, una unidad de ácido tetracloroftálico, una unidad de ácido oxálico, una unidad de ácido adípico, una unidad de ácido azelaico, una unidad de ácido sebácico, una unidad de ácido succínico, una unidad de ácido málico, una unidad de ácido glutárico, una unidad de ácido malónico, una unidad de ácido pimélico, una unidad de ácido subérico, una unidad de ácido 2,2-dimetilsuccínico, una unidad de ácido 3,3-dimetilglutárico, una unidad de ácido 2,2-dimetilglutárico, una unidad de ácido maleico, una unidad de ácido fumárico, una unidad de ácido itacónico y una unidad de ácido graso, donde una unidad derivada de ácido carboxílico alifático es más ventajosa que una unidad derivada de ácido carboxílico aromático teniendo en cuenta la temperatura de transición vítrea de la capa de resina.
Por otro lado, el tipo de la unidad derivada de poliol de Y en las fórmulas 1 y 2 no está particularmente limitado, pero para garantizar las propiedades físicas deseadas, puede ser una cualquiera o dos o más seleccionadas del grupo que consiste en una unidad de etilenglicol, una unidad de propilenglicol, una unidad de 1,2-butilenglicol, una unidad de 2,3-butilenglicol, una unidad de 1,3-propanodiol, una unidad de 1,3-butanodiol, una unidad de 1,4-butanodiol, una unidad de 1,6-hexanodiol, una unidad de neopentilglicol, una unidad de 1,2-etilhexildiol, una unidad de 1,5-pentanodiol, una unidad de 1,10-decanodiol, una unidad de 1,3-ciclohexanodimetanol, una unidad de 1,4-ciclohexanodimetanol, una unidad de glicerina y una unidad de trimetilolpropano.
Por otro lado, n en la fórmula 1 anterior es cualquier número natural, y el intervalo puede seleccionarse teniendo en cuenta las propiedades físicas deseadas. Por ejemplo, puede ser de 2 a 10 o de 2 a 5.
Además, m en la fórmula 2 anterior es cualquier número natural, donde el intervalo puede seleccionarse teniendo en cuenta las propiedades deseadas y, por ejemplo, puede ser de 1 a 10 o de 1 a 5.
Si n y m están fuera de los intervalos anteriores en las fórmulas 1 y 2, puede mejorarse la expresión de la naturaleza cristalina del poliol.
El peso molecular de un poliol de este tipo puede controlarse teniendo en cuenta las características de baja viscosidad, la durabilidad o la adhesividad deseadas, y similares, y, por ejemplo, puede estar en un intervalo de aproximadamente 300 a aproximadamente 2000. El peso molecular mencionado en el presente documento puede ser, por ejemplo, un peso molecular promedio en peso medido usando CPG (cromatografía de permeación en gel), y en esta memoria descriptiva, el peso molecular del polímero significa un peso molecular promedio en peso, a menos que se especifique lo contrario. Si está fuera del intervalo anterior, la fiabilidad de la capa de resina puede ser deficiente o puede producirse un problema relacionado con los componentes volátiles.
Por otro lado, el tipo de poliisocianato contenido en la composición de agente de curado no está particularmente limitado, pero puede ser ventajoso que sea una serie alicíclica para garantizar las propiedades físicas deseadas. Es decir, como poliisocianato, pueden usarse un compuesto de poliisocianato aromático tal como diisocianato de tolileno, diisocianato de difenilmetano, diisocianato de fenileno, poliisocianato de polietilen-fenileno, diisocianato de xileno, diisocianato de tetrametilxileno, diisocianato de trizina, diisocianato de naftaleno y triisocianato de trifenilmetano; un poliisocianato alifático tal como diisocianato de hexametileno, diisocianato de trimetilhexametileno, diisocianato de lisina, metilo de diisocianato de norbornano, diisocianato de etileno, diisocianato de propileno o diisocianato de tetrametileno; un poliisocianato alicíclico tal como transciclohexano-1,4-diisocianato, diisocianato de isoforona, diisocianato de bis(isocianatometil)ciclohexano o diisocianato de diciclohexilmetano; o poliisocianatos modificados con carbodiimida o poliisocianatos modificados con isocianurato de uno o más de los anteriores; y similares. También puede usarse una mezcla de dos o más de los compuestos enumerados anteriormente.
La razón del poliol con respecto al poliisocianato en la composición de resina no está particularmente limitada, que se controla apropiadamente para permitir la reacción del uretano del mismo.
Para incorporar otros componentes tales como una carga y un retardante de llama que se describirán a continuación en la composición de resina, puede combinarse un aditivo deseado con la composición principal y/o la composición de agente de curado de la composición de resina y curarse.
La composición de resina puede comprender una carga teniendo en cuenta las propiedades físicas tales como la conductividad térmica tal como se describió anteriormente. Si es necesario, pueden garantizarse la conductividad térmica y similares en el intervalo mencionado anteriormente mediante el uso de una carga adecuada. En un ejemplo, la carga incluida en la composición de resina puede ser una carga térmicamente conductora. En la presente solicitud, el término carga térmicamente conductora significa un material que tiene una conductividad térmica de aproximadamente 1 W/mK o más, de aproximadamente 5 W/mK o más, de aproximadamente 10 W/mK o más, o de aproximadamente 15 W/mK o más. La conductividad térmica de la carga térmicamente conductora puede ser de aproximadamente 400 W/mK o menos, de aproximadamente 350 W/mK o menos, o de aproximadamente 300 W/mK o menos. El tipo de carga térmicamente conductora que puede usarse no está particularmente limitado, pero puede aplicarse una carga cerámica teniendo en cuenta la propiedad de aislamiento y similares. Por ejemplo, pueden usarse partículas cerámicas tales como alúmina, AlN (nitruro de aluminio), BN (nitruro de boro), nitruro de silicio, SiC o BeO. Además, si puede garantizarse la propiedad de aislamiento de la capa de resina formada por la composición de resina, también puede considerarse la aplicación de una carga de carbono tal como grafito. El tipo o la razón de la carga contenida en la composición de resina no está particularmente limitado, y puede seleccionarse teniendo en cuenta la viscosidad de la composición de resina, la posibilidad de sedimentación en la composición de resina, la resistencia al calor o conductividad térmica deseada, la propiedad de aislamiento, el efecto de llenado o la dispersibilidad, y similares. Generalmente, cuanto mayor sea el tamaño de la carga, mayor será la viscosidad de la composición de resina, por lo que existe una alta posibilidad de que la carga se hunda en la composición de resina. Además, cuanto menor sea el tamaño, mayor tiende a ser la resistencia térmica. Por tanto, puede seleccionarse un tipo apropiado de carga teniendo en cuenta tales puntos y, si es necesario, también pueden usarse dos o más tipos de cargas. Además, teniendo en cuenta la cantidad de llenado, es ventajoso usar una carga esférica, pero teniendo en cuenta la formación de red o la conductividad, y similares, también puede usarse una carga en forma de aguja o en forma de placa. En un ejemplo, la composición de resina puede comprender una carga térmicamente conductora que tiene un diámetro de partícula promedio en un intervalo de 0,001 |im a 80 |im. En otro ejemplo, el diámetro de partícula promedio de la carga puede ser de aproximadamente 0,01 |im o más, de 0,1 |im o más, de 0,5 |im o más, de 1 |im o más, de 2 |im o más, de 3 |im o más, de 4 |im o más, de 5 |im o más, o de aproximadamente 6 |im o más. En otro ejemplo, el diámetro de partícula promedio de la carga puede ser de aproximadamente 75 |im o menos, de 70 |im o menos, de 65 |im o menos, de 60 |im o menos, de 55 |im o menos, de 50 |im o menos, de 45 |im o menos, de 40 |im o menos, de 35 |im o menos, de 30 |im o menos, de 25 |im o menos, de 20 |im o menos, de 15 |im o menos, de 10 |im o menos, o de aproximadamente 5 |im o menos.
La razón de la carga contenida en la composición de resina térmicamente conductora puede seleccionarse de modo que puedan garantizarse las propiedades mencionadas anteriormente, por ejemplo, conductividad térmica y similares. Por ejemplo, la carga puede estar contenida en un intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 2.000 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de los componentes de resina en la composición de resina. En otro ejemplo, la parte en peso de la carga puede ser de aproximadamente 100 partes en peso o más, de 150 partes en peso o más, de 200 partes en peso o más, de 250 partes en peso o más, de 300 partes en peso o más, de 350 partes en peso o más, de 400 partes en peso o más, de 500 partes en peso o más, de 550 partes en peso o más, de 600 partes en peso o más, o de aproximadamente 650 partes en peso o más.
El método de fabricación de un bloque de baterías de la presente solicitud comprende una etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor sobre un lado de un módulo de batería sobre el que se forma una entrada. Un lado puede significar una placa inferior, una placa superior o una pared lateral, sobre la que se forma una entrada. Como un ejemplo, puede formarse una capa adhesiva disipadora de calor sobre la placa inferior del módulo de batería. El hecho de formar una capa disipadora de calor sobre la placa inferior del módulo de batería puede significar que, cuando el módulo de batería se une a un material base de un bloque de baterías y se ensambla al bloque de baterías, se forma sobre una placa provista sobre el lado opuesto a la dirección de la gravedad.
Por tanto, cuando la capa adhesiva disipadora de calor se forma sobre la placa inferior sobre la que se forma la entrada del módulo de batería inyectada por la composición de resina, puede evitarse que la composición de resina fluya a través de la entrada en el procedimiento de ensamblaje del bloque de baterías, de modo que puede realizarse un procedimiento de inspección que se describirá a continuación sin esperar aproximadamente de 3 a 4 horas.
La conductividad térmica de la capa adhesiva disipadora de calor es de aproximadamente 2 W/mK o más, de 2,5 W/mK o más, de 3 W/mK o más, de 3,5 W/mK o más, o de aproximadamente 4 W/mK o más. La conductividad térmica puede ser de aproximadamente 50 W/mK o menos, de 45 W/mK o menos, de 40 W/mK o menos, de 35 W/mK o menos, de 30 W/mK o menos, de 25 W/mK o menos, de 20 W/mK o menos, de 15 W/mK o menos, de 10 W/mK o menos, de 5 W/mK o menos, de 4,5 W/mK o menos, o de aproximadamente 4,0 W/mK o menos. La conductividad térmica de la capa adhesiva disipadora de calor es, por ejemplo, un valor numérico medido según la norma ASTM D5470 o la norma ISO 22007-2.
Por ejemplo, después de situar una capa adhesiva disipadora de calor entre dos placas de cobre según la norma ASTM D 5470, una de las dos placas de cobre entra en contacto con un calentador, la otra entra en contacto con un enfriador, y entonces puede crearse un estado de equilibrio térmico (un estado que muestra un cambio de temperatura de aproximadamente 0,1 °C o menos cada 5 minutos) manteniendo el calentador a temperatura constante y ajustando la capacidad del enfriador. La temperatura de cada placa de cobre puede medirse en el estado de equilibrio térmico, y la conductividad térmica (K, unidad: W/mK) puede evaluarse según la siguiente ecuación de conductividad térmica. Cuando se evalúa la conductividad térmica, la presión aplicada a la capa disipadora de calor puede ajustarse a aproximadamente 11 kg/25 cm2 más o menos, y cuando el grosor de la capa disipadora de calor cambia durante la medición, la conductividad térmica puede calcularse basándose en el grosor final.
<Ecuación de conductividad térmica>
K = (Q x dx) / (A x dT)
En la ecuación anterior, K es la conductividad térmica (W/mK), Q es el calor (unidad: W) movido por unidad de tiempo, dx es el grosor de la capa disipadora de calor (unidad: m), A es el área de sección transversal (unidad: m2) de la capa disipadora de calor, y dT es la diferencia de temperatura (unidad: K) de las placas de cobre.
El método de ajuste de la conductividad térmica de la capa adhesiva disipadora de calor al intervalo anterior no está particularmente limitado. Por ejemplo, la conductividad térmica de la capa adhesiva disipadora de calor puede ajustarse usando una carga térmicamente conductora como carga incluida en la capa adhesiva disipadora de calor. La etapa de formar la capa adhesiva disipadora de calor sobre la que se forma la entrada puede comprender, como un ejemplo, una etapa de unir una lámina adhesiva disipadora de calor que comprende una película desprendible y una capa adhesiva disipadora de calor sobre un lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada. Por otro lado, un lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada puede ser un lado de la placa inferior sobre el que se forma la entrada. Es decir, la capa adhesiva disipadora de calor puede formarse incluyendo una etapa de unir una lámina adhesiva disipadora de calor que comprende una película desprendible y una capa adhesiva disipadora de calor sobre una placa inferior de un módulo de batería sobre la que se forma una entrada.
La lámina adhesiva disipadora de calor puede comprender al menos una película desprendible y una capa adhesiva disipadora de calor. Por ejemplo, la lámina adhesiva disipadora de calor puede tener una estructura laminada en el orden de una película desprendible/una capa adhesiva disipadora de calor/una película desprendible, y puede tener una estructura laminada en el orden de una capa adhesiva disipadora de calor/una película desprendible.
Después de desprender una película desprendible de la lámina adhesiva disipadora de calor que comprende dos películas desprendibles, la capa disipadora de calor de la que se desprende la película desprendible puede unirse a la placa inferior del módulo de batería. En la lámina disipadora de calor que comprende una película desprendible, la capa adhesiva disipadora de calor puede unirse a la placa inferior del módulo de batería sin desprender la película desprendible.
Por otro lado, en la etapa de ensamblar el módulo de batería al bloque de baterías, puede retirarse la película desprendible existente sobre la capa adhesiva disipadora de calor de la lámina adhesiva disipadora de calor, lo que puede servir para proteger la capa adhesiva disipadora de calor incluida en la lámina adhesiva disipadora de calor hasta que el módulo de batería se ensamble al bloque de baterías.
La capa adhesiva disipadora de calor sobre la lámina adhesiva disipadora de calor puede estar formada por una composición adhesiva disipadora de calor. El método de formación de la capa adhesiva disipadora de calor sobre la lámina adhesiva disipadora de calor no está particularmente limitado y puede formarse mediante un método conocido. Como un ejemplo, una composición adhesiva disipadora de calor puede recubrirse sobre una película base y curarse para formar una capa adhesiva disipadora de calor. Como otro ejemplo, una composición adhesiva disipadora de calor puede impregnarse sobre una película base y curarse para formar una capa adhesiva disipadora de calor.
La composición adhesiva disipadora de calor para formar la capa adhesiva disipadora de calor sobre la lámina adhesiva disipadora de calor puede comprender uno o más seleccionados de componentes de resina que se sabe que pueden usarse habitualmente. La resina puede ejemplificarse mediante una resina acrílica, una resina de uretano, una resina de silicona y una resina epoxídica, y similares. Entre los componentes de resina, se sabe que la resina acrílica, la resina de uretano y la resina de silicona tienen propiedades de conducción de calor similares, la resina epoxídica tiene una excelente conductividad térmica con respecto a ellas y la resina de olefina tiene una conductividad térmica mayor que la de la resina epoxídica. Por tanto, es posible seleccionar una que tenga una excelente conductividad térmica entre las resinas, si es necesario. Sin embargo, apenas se garantiza una conductividad térmica deseada de la capa adhesiva disipadora de calor con un componente de resina solo, y también puede aplicarse un método de inclusión de un componente de carga, que se describe a continuación, en una composición adhesiva disipadora de calor en una razón adecuada.
Como un ejemplo, la composición adhesiva disipadora de calor para formar la capa adhesiva disipadora de calor sobre la lámina adhesiva disipadora de calor puede ser, por ejemplo, una composición adhesiva disipadora de calor de uretano. La composición adhesiva disipadora de calor de uretano puede comprender al menos un poliol y un poliisocianato. Un poliol de este tipo puede ejemplificarse mediante un poliol de ácido carboxílico o un poliol de caprolactona.
El poliol de ácido carboxílico puede formarse haciendo reaccionar un ácido carboxílico con un componente que incluye un poliol (por ejemplo, un diol o un triol, y similares), y el poliol de caprolactona puede formarse haciendo reaccionar caprolactona con un componente que incluye un poliol (por ejemplo, un diol o un triol, y similares). En este momento, el ácido carboxílico puede ser un ácido dicarboxílico.
El tipo de poliisocianato contenido en la composición adhesiva disipadora de calor de uretano no está particularmente limitado, pero puede ser ventajoso que sea una serie alicíclica para garantizar las propiedades físicas deseadas.
Es decir, como poliisocianato, pueden usarse un compuesto de poliisocianato aromático tal como diisocianato de tolileno, diisocianato de difenilmetano, diisocianato de fenileno, poliisocianato de polietilen-fenileno, diisocianato de xileno, diisocianato de tetrametilxileno, diisocianato de trizina, diisocianato de naftaleno y triisocianato de trifenilmetano; un poliisocianato alifático tal como diisocianato de hexametileno, diisocianato de trimetilhexametileno, diisocianato de lisina, metilo de diisocianato de norbornano, diisocianato de etileno, diisocianato de propileno o diisocianato de tetrametileno; un poliisocianato alicíclico tal como transciclohexano-1,4-diisocianato, diisocianato de isoforona, diisocianato de bis(isocianatometil)ciclohexano o diisocianato de diciclohexilmetano; o poliisocianatos modificados con carbodiimida o poliisocianatos modificados con isocianurato de uno o más de los anteriores; y similares. También puede usarse una mezcla de dos o más de los compuestos enumerados anteriormente.
Por otro lado, la composición adhesiva disipadora de calor para formar la capa adhesiva disipadora de calor sobre la lámina adhesiva disipadora de calor puede comprender una carga teniendo en cuenta las propiedades físicas tales como la conductividad térmica tal como se describió anteriormente. En un ejemplo, la carga incluida en la composición adhesiva disipadora de calor puede ser una carga térmicamente conductora.
La conductividad térmica de la carga térmicamente conductora puede ser de aproximadamente 400 W/mK o menos, de aproximadamente 350 W/mK o menos, o de aproximadamente 300 W/mK o menos. El tipo de carga térmicamente conductora que puede usarse no está particularmente limitado, pero puede aplicarse una carga cerámica teniendo en cuenta la propiedad de aislamiento y similares. Por ejemplo, pueden usarse partículas cerámicas tales como alúmina, AlN (nitruro de aluminio), BN (nitruro de boro), nitruro de silicio, SiC o BeO. Además, si puede garantizarse la propiedad de aislamiento de la capa disipadora de calor formada por la composición adhesiva disipadora de calor, también puede considerarse la aplicación de una carga de carbono tal como grafito. El tipo o la razón de la carga contenida en la composición adhesiva disipadora de calor no está particularmente limitado, y puede seleccionarse teniendo en cuenta la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor, la posibilidad de sedimentación en la composición adhesiva disipadora de calor, la conductividad térmica deseada, y similares. Generalmente, cuanto mayor sea el tamaño de la carga, mayor será la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor, por lo que existe una alta posibilidad de que la carga se hunda en la composición adhesiva disipadora de calor. Además, cuanto menor sea el tamaño, mayor tiende a ser la resistencia térmica. Por tanto, puede seleccionarse un tipo apropiado de carga teniendo en cuenta tales puntos y, si es necesario, también pueden usarse dos o más tipos de carga. Además, teniendo en cuenta la cantidad de llenado, es ventajoso usar una carga esférica, pero teniendo en cuenta la formación de red o la conductividad, y similares, también puede usarse una carga en forma de aguja o en forma de placa. En un ejemplo, la composición adhesiva disipadora de calor puede comprender una carga térmicamente conductora que tiene un diámetro de partícula promedio en un intervalo de 0,001 |im a 80 |im. En otro ejemplo, el diámetro de partícula promedio de la carga puede ser de aproximadamente 0,01 |im o más, de 0,1 |im o más, de 0,5 |im o más, de 1 |im o más, de 2 |im o más, de 3 |im o más, de 4 |im o más, de 5 |im o más, o de aproximadamente 6 |im o más. En otro ejemplo, el diámetro de partícula promedio de la carga puede ser de aproximadamente 75 |im o menos, de 70 |im o menos, de 65 |im o menos, de 60 |im o menos, de 55 |im o menos, de 50 |im o menos, de 45 |im o menos, de 40 |im o menos, de 35 |im o menos, de 30 |im o menos, de 25 |im o menos, de 20 |im o menos, de 15 |im o menos, de 10 |im o menos, o de aproximadamente 5 |im o menos.
La razón de la carga contenida en la composición adhesiva disipadora de calor térmicamente conductora puede seleccionarse de modo que puedan garantizarse las propiedades mencionadas anteriormente, por ejemplo, conductividad térmica y similares. Por ejemplo, la carga puede estar contenida en un intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 2.000 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de los componentes adhesivos en la composición adhesiva disipadora de calor. El componente adhesivo puede significar, por ejemplo, un poliol y un poliisocianato. En otro ejemplo, la parte en peso de la carga puede ser de aproximadamente 100 partes en peso o más, de 150 partes en peso o más, de 200 partes en peso o más, de 250 partes en peso o más, de 300 partes en peso o más, de 350 partes en peso o más, de 400 partes en peso o más, de 500 partes en peso o más, de 550 partes en peso o más, de 600 partes en peso o más, o de aproximadamente 650 partes en peso o más.
Siempre que la película desprendible pueda desprenderse fácilmente de la capa adhesiva disipadora de calor cuando la capa adhesiva disipadora de calor está unida a la placa inferior del módulo de batería o pueda desprenderse fácilmente en una etapa de fabricación del bloque de baterías que se describirá a continuación después de unirse a y simultáneamente proteger la capa adhesiva disipadora de calor hasta la etapa de fabricación del bloque de baterías, el material no está particularmente limitado. En un ejemplo, como película desprendible, puede usarse una película de poliéster (POET), cuyos uno o ambos lados se han sometido a un tratamiento superficial. Como se usa una lámina adhesiva disipadora de calor provista de la película desprendible, incluso si la capa adhesiva disipadora de calor de la lámina adhesiva disipadora de calor está unida a la placa inferior del módulo de batería y, por tanto, el módulo de batería está montado de modo que la placa inferior del módulo de batería está orientada opuesta a la dirección de la gravedad en un procedimiento de inspección de calidad que se describirá a continuación, es posible evitar que la capa adhesiva disipadora de calor mencionada anteriormente se dañe por el contacto con el suelo durante el procedimiento de inspección de calidad.
La etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor sobre la que se forma la entrada puede comprender, como otro ejemplo, una etapa de aplicar la composición adhesiva disipadora de calor a un lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada. Por otro lado, un lado del módulo de batería, sobre el que se forma la entrada, puede ser un lado de la placa inferior sobre el que se forma la entrada. Es decir, la capa adhesiva disipadora de calor puede formarse incluyendo una etapa de aplicar la composición adhesiva disipadora de calor sobre la placa inferior del módulo de batería sobre la que se forma la entrada. Por otro lado, el método de aplicación de la composición adhesiva disipadora de calor sobre la placa inferior no está particularmente limitado, y puede aplicarse sobre la placa inferior mediante un método conocido.
Siempre que la composición adhesiva disipadora de calor para formar la capa adhesiva disipadora de calor pueda satisfacer la conductividad térmica descrita anteriormente o la tixotropía que se describirá a continuación, y similares, su tipo no está particularmente limitado. En un ejemplo, la composición adhesiva disipadora de calor que satisface las propiedades físicas anteriores puede ser una composición adhesiva disipadora de calor de uretano.
La composición adhesiva disipadora de calor de uretano puede ser de tipo bicomponente que comprende una composición principal que contiene al menos un poliol o similar; y una composición de agente de curado que contiene al menos un compuesto de isocianato, que puede curarse para formar una capa adhesiva disipadora de calor.
La composición adhesiva disipadora de calor puede comprender una carga teniendo en cuenta las propiedades físicas tales como la conductividad térmica tal como se describió anteriormente. Si es necesario, la conductividad térmica y similares en el intervalo mencionado anteriormente pueden garantizarse mediante el uso de una carga adecuado. En un ejemplo, la carga incluida en la composición adhesiva disipadora de calor puede ser una carga térmicamente conductora.
La conductividad térmica de la carga térmicamente conductora puede ser de aproximadamente 400 W/mK o menos, de aproximadamente 350 W/mK o menos, o de aproximadamente 300 W/mK o menos. El tipo de carga térmicamente conductora que puede usarse no está particularmente limitado, pero puede aplicarse una carga cerámica teniendo en cuenta la propiedad de aislamiento y similares. Por ejemplo, pueden usarse partículas cerámicas tales como alúmina, AlN (nitruro de aluminio), BN (nitruro de boro), nitruro de silicio, SiC o BeO. Además, si puede garantizarse la propiedad de aislamiento de la capa disipadora de calor formada por la composición adhesiva disipadora de calor, también puede considerarse la aplicación de una carga de carbono tal como grafito. El tipo o la razón de la carga contenida en la composición adhesiva disipadora de calor no está particularmente limitado, y puede seleccionarse teniendo en cuenta la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor, la posibilidad de sedimentación en la composición adhesiva disipadora de calor, la conductividad térmica deseada, y similares. Generalmente, cuanto mayor sea el tamaño de la carga, mayor será la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor, por lo que existe una alta posibilidad de que la carga se hunda en la composición adhesiva disipadora de calor. Además, cuanto menor sea el tamaño, mayor tiende a ser la resistencia térmica. Por tanto, puede seleccionarse un tipo apropiado de carga teniendo en cuenta tales puntos y, si es necesario, también pueden usarse dos o más tipos de carga. Además, teniendo en cuenta la cantidad de llenado, es ventajoso usar una carga esférica, pero teniendo en cuenta la formación de red o la conductividad, y similares, también puede usarse una carga en forma de aguja o en forma de placa. En un ejemplo, la composición adhesiva disipadora de calor puede comprender una carga térmicamente conductora que tiene un diámetro de partícula promedio en un intervalo de 0,001 |im a 80 |im. En otro ejemplo, el diámetro de partícula promedio de la carga puede ser de aproximadamente 0,01 |im o más, de 0,1 |im o más, de 0,5 |im o más, de 1 |im o más, de 2 |im o más, de 3 |im más, de 4 |im o más, de 5 |im o más, o de aproximadamente 6 |im o más. En otro ejemplo, el diámetro de partícula promedio de la carga puede ser de aproximadamente 75 |im o menos, de 70 |im o menos, de 65 |im o menos, de
60 |im o menos, de 55 |im o menos, de 50 |im o menos, de 45 |im o menos, de 40 |im o menos, de 35 |im o menos, de 30 |im o menos, de 25 |im o menos, de 20 |im o menos, de 15 |im o menos, de 10 |im o menos, o de aproximadamente 5 |im o menos.
La razón de la carga contenida en la composición adhesiva disipadora de calor térmicamente conductora puede seleccionarse de modo que puedan garantizarse las propiedades mencionadas anteriormente, por ejemplo, conductividad térmica y similares. Por ejemplo, la carga puede estar contenida en un intervalo de aproximadamente
50 a aproximadamente 2.000 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de los componentes adhesivos en la composición adhesiva disipadora de calor. Por otro lado, el componente adhesivo puede significar un poliol y un poliisocianato. En otro ejemplo, la parte en peso de la carga puede ser de aproximadamente 100 partes en peso o más, de 150 partes en peso o más, de 200 partes en peso o más, de 250 partes en peso o más, de 300 partes en peso o más, de 350 partes en peso o más, de 400 partes en peso o más, de 500 partes en peso o más, de
550 partes en peso o más, de 600 partes en peso o más, o de aproximadamente 650 partes en peso o más.
Como un ejemplo, la composición adhesiva disipadora de calor que puede usarse puede ser una composición que tenga una excelente tixotropía. En esta memoria descriptiva, la tixotropía significa una propiedad que no tiene fluidez en un estado estático pero que tiene fluidez cuando vibra. El método de medición de la tixotropía no está particularmente limitado, y puede medirse a través de un instrumento de reología conocido en la técnica. Por ejemplo, puede usarse un viscosímetro Brookfield DV-II Pro como instrumento de reología. Al usar la composición adhesiva que tiene una excelente tixotropía, puede suprimirse la generación de burbujas en la capa adhesiva disipadora de calor formada por la composición adhesiva disipadora de calor para formar la capa adhesiva disipadora de calor que tiene un excelente rendimiento de disipación de calor. En un ejemplo, la composición adhesiva disipadora de calor puede tener un índice tixotrópico (T) en un intervalo de 1 a 8 según la ecuación 1 a continuación.
[Ecuación 1]
T = V<q,5>/ V<5>
En la ecuación 1 anterior, V05 es la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor tal como se mide mediante un viscosímetro Brookfield a una temperatura de 25 °C, una velocidad de rotación de 0,5 rpm y un husillo
CPA-52Z, y V5 representa la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor tal como se mide mediante un viscosímetro Brookfield a una temperatura de 25 °C, una velocidad de rotación de 5 rpm y un husillo CPA-52Z.
En un ejemplo, el límite inferior del índice tixotrópico de la composición adhesiva disipadora de calor puede ser de aproximadamente 1,5 o más, o de aproximadamente 2 o más. El límite superior del índice tixotrópico de la composición adhesiva disipadora de calor puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 6 o menos, o de aproximadamente 4 o menos.
El método para permitir que la composición disipadora de calor tenga el índice tixotrópico mencionado anteriormente puede incluir, por ejemplo, añadir un agente que confiere tixotropía a la composición adhesiva disipadora de calor.
Un ejemplo del agente que confiere tixotropía puede incluir carbonato de calcio (CaCO3), alúmina, talco o sílice pirógena, y similares.
La etapa de aplicar la composición adhesiva disipadora de calor sobre la placa inferior del módulo de batería puede realizarse de modo que la razón del área aplicada con la composición adhesiva disipadora de calor sea del 70 % al
99 % del área de la placa inferior del módulo de batería. Al ajustar la razón del área aplicada con la composición adhesiva disipadora de calor tal como se describió anteriormente, el módulo de batería puede separarse fácilmente después de ensamblar el bloque de baterías con el módulo de batería y puede evitarse que el adhesivo disipador de calor aplicado se contamine en un procedimiento de inspección que se describirá a continuación. El límite inferior de la razón de área puede ser, por ejemplo, de aproximadamente el 75 % o más, del 80 % o más, o de aproximadamente el 85 % o más. El límite superior de la razón de área puede ser, por ejemplo, de aproximadamente el 95 % o menos, o de aproximadamente el 90 % o menos.
La etapa de formar la capa adhesiva disipadora de calor sobre la que se forma la entrada puede comprender además una etapa de aplicar la composición adhesiva disipadora de calor y luego curarla. El curado de la composición adhesiva disipadora de calor incluye curado por calor, curado por luz, curado a temperatura ambiente, y similares, donde el método de curado no está particularmente limitado, y puede curarse mediante un método conocido.
Mediante la etapa de curado, puede acelerarse la velocidad de curado de la composición adhesiva disipadora de calor aplicada sobre la placa inferior del módulo de batería y, por tanto, puede realizarse la inspección de calidad del módulo de batería antes, de modo que puede mejorarse la productividad del bloque de baterías.
El método de fabricación de un bloque de baterías de la presente solicitud puede comprender una etapa de inspeccionar la calidad del módulo de batería en un estado en el que un lado del módulo de batería sobre el que se forma la capa adhesiva disipadora de calor está situado en la parte inferior.
Como un ejemplo, la etapa de inspeccionar la calidad del módulo de batería puede ser una etapa de realizar el procedimiento de inspección en un estado en el que la placa inferior del módulo de batería está orientada hacia abajo. En esta memoria descriptiva, el estado en el que la placa inferior está orientada hacia abajo puede significar un estado en el que el módulo de batería está montado de modo que la placa inferior del módulo de batería está orientada hacia la dirección de la gravedad.
Por otro lado, la inspección de calidad del módulo de batería puede ser, por ejemplo, una prueba en caliente del motor. Tal inspección de calidad del módulo de batería puede realizarse al final de la línea (EOL) antes de ensamblar el bloque de baterías con el módulo de batería.
Cuando el módulo de batería se aplica a un vehículo eléctrico (EV) o a un vehículo híbrido eléctrico (HEV), y similares, se aplica en un estado en el que la placa inferior del módulo de batería está orientada hacia abajo y, por tanto, también se monta en un estado en el que la placa inferior del módulo de batería está orientada hacia abajo para realizar la inspección de calidad del módulo de batería.
Como un ejemplo, cuando el adhesivo disipador de calor se aplica a una parte sobre un lado del módulo de batería, por ejemplo, sobre la placa inferior, tal como se describió anteriormente, la etapa de inspeccionar la calidad del módulo de batería de la presente solicitud puede comprender además una etapa de montar un elemento de soporte de modo que, en el módulo de batería en el que se aplica la composición adhesiva disipadora de calor a un lado, soporte una porción del módulo de batería del lado al que no se aplica la composición adhesiva disipadora de calor. Cuando el adhesivo disipador de calor se aplica a algún área de un lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada tal como antes, la forma del área aplicada con el adhesivo disipador de calor no está particularmente limitada, y puede ser, por ejemplo, una forma rectangular, circular, o a rayas, y similares.
Por otro lado, el material y la forma del elemento de soporte no están particularmente limitados siempre que pueda soportar el módulo de batería en el procedimiento de inspección, que pueden seleccionarse teniendo en cuenta la durabilidad y el área de contacto con el módulo de batería.
Cuando la capa adhesiva disipadora de calor se forma sobre la placa inferior del módulo de batería mediante la aplicación de la composición adhesiva disipadora de calor, la razón del área aplicada con la composición adhesiva disipadora de calor puede ser de aproximadamente el 70 % a aproximadamente el 99 % del área sobre la placa inferior del módulo de batería, tal como se describió anteriormente, y una parte de la placa inferior puede quedar expuesta sin la composición adhesiva disipadora de calor aplicada. Por tanto, cuando el módulo de batería está situado sobre el elemento de soporte de modo que la placa inferior está orientada hacia abajo, la composición adhesiva disipadora de calor aplicada puede no entrar en contacto con el elemento de soporte. Por consiguiente, es posible evitar que se dañe el adhesivo disipador de calor aplicado sobre un lado del módulo de batería.
El método de fabricación de un bloque de baterías de la presente solicitud puede comprender una etapa de ensamblaje de unir la placa inferior del módulo de batería a un sumidero de calor. El bloque de baterías puede comprender una pluralidad de módulos de batería dependiendo de la aplicación, y los módulos de batería pueden estar conectados eléctricamente entre sí.
El sumidero de calor puede significar un medio capaz de promover la liberación del calor generado en el módulo de batería, que puede ser, por ejemplo, una tubería equipada con una trayectoria de flujo a través de la que fluye un medio de enfriamiento. El medio de enfriamiento no está particularmente limitado siempre que pueda absorber el calor generado en el módulo de batería, pero, por ejemplo, puede usarse agua.
Al unir la placa inferior del módulo de batería al sumidero de calor en la etapa de ensamblaje, el calor generado en la celda de batería puede transferirse a la capa adhesiva disipadora de calor formada sobre la placa inferior del módulo de batería a través de la capa de composición adhesiva térmicamente conductora formada sobre el lado de la placa inferior del módulo de batería, y el calor puede transferirse desde la capa adhesiva disipadora de calor formada sobre la placa inferior del módulo de batería al sumidero de calor.
La figura 7 es un diagrama esquemático de un bloque de baterías a modo de ejemplo fabricado mediante el método de fabricación de un bloque de baterías de la presente solicitud. Según la figura 7, el bloque (700) de baterías comprende un sumidero (730) de calor, donde los módulos (710) de batería que tienen una capa (720) adhesiva disipadora de calor formada sobre la placa inferior pueden estar unidos al sumidero de calor.
Efectos ventajosos
La presente solicitud puede proporcionar un método de fabricación de un bloque de baterías capaz de fabricar eficientemente un bloque de baterías.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama que muestra una carcasa de módulo a modo de ejemplo de la presente solicitud.
La figura 2 es un diagrama que muestra la forma en la que las celdas de batería están alojadas en la carcasa de módulo de la figura 1.
La figura 3 es un diagrama de una placa inferior a modo de ejemplo en la que se forman entradas y agujeros de observación.
La figura 4 es un diagrama que muestra una bolsa de batería a modo de ejemplo de la presente solicitud.
La figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un método de fabricación de un bloque de baterías que comprende una etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor, sobre la que se forma una entrada, mediante la lámina adhesiva disipadora de calor de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un método de fabricación de un bloque de baterías que comprende una etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor, sobre la que se forma una entrada, mediante la composición adhesiva disipadora de calor de la presente invención.
La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente la estructura de un bloque de baterías de la presente invención.
Modo de la invención
A continuación en el presente documento, se describirá en detalle el método de fabricación de un bloque de baterías con referencia a los dibujos adjuntos y los ejemplos, pero el alcance del método de fabricación de un bloque de baterías no está limitado por los siguientes ejemplos. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.
Ejemplo experimental 1. Medición del índice tixotrópico
Se midió el índice tixotrópico del adhesivo disipador de calor usado en el ejemplo de producción 2 según la ecuación 1 a continuación.
[Ecuación 1]
T = V<q,5>/ V<5>
En la ecuación 1 anterior, V05 es la viscosidad de la composición adhesiva tal como se mide mediante un viscosímetro Brookfield a una temperatura de 25 °C, una velocidad de rotación de 0,5 rpm y un husillo CPA-52Z, y V5 representa la viscosidad de la composición adhesiva tal como se mide mediante un viscosímetro Brookfield a una temperatura de 25 °C, una velocidad de rotación de 5 rpm y un husillo CPA-52Z.
Ejemplo de producción 1. Método de fabricación de un bloque de baterías usando una lámina adhesiva disipadora de calor
Se fabricó un bloque de baterías según el procedimiento mostrado en la figura 5. Se inyectó una composición de resina de tipo bicomponente de la serie de uretano rellena con una carga cerámica a través de las entradas de la placa inferior del módulo de batería que comprende la carcasa de módulo mostrada en la figura 1, en donde las entradas y los agujeros de observación se formaron sobre la placa inferior del módulo de batería como en la figura 3. Se unió la capa adhesiva disipadora de calor de una lámina adhesiva disipadora de calor que comprende secuencialmente una película (530) desprendible y una capa (520) adhesiva disipadora de calor que tiene una conductividad térmica de 2,0 w/mK a la placa inferior del módulo de batería, sobre la que se formaron las entradas, 20 minutos después de la inyección de la composición de resina para sellar las entradas. Se orientó hacia abajo la placa inferior del módulo de batería y luego se realizó la inspección de calidad del módulo de batería. A pesar de que el módulo de batería estaba situado de modo que la placa inferior del módulo de batería estuviera orientada hacia abajo solamente 20 minutos después de la inyección de la composición de resina en el módulo de batería y luego se realizó la inspección de calidad del módulo de batería, no fluyó la composición de resina inyectada en el módulo de batería a través de las entradas.
Ejemplo de producción 2. Método de fabricación de un bloque de baterías usando un adhesivo disipador de calor Se fabricó el bloque de baterías según el procedimiento mostrado en la figura 6. Se inyectó una composición de resina de tipo bicomponente de la serie de uretano rellena con una carga cerámica a través de las entradas de la placa inferior del módulo de batería que comprende la carcasa de módulo mostrada en la figura 1, sobre la que se formaron entradas y agujeros de observación como en la figura 3. 20 minutos después de la inyección de la composición de resina, se aplicó una composición (620) adhesiva disipadora de calor de tipo bicomponente de la serie de uretano que tenía un índice tixotrópico de 3 y una conductividad térmica de 3 W/mK sobre la placa inferior del módulo de batería, sobre la que se formaron entradas, para sellar las entradas. Se realizó la aplicación de la composición (620) adhesiva disipadora de calor excepto en las porciones donde los pasadores estaban en contacto con el módulo de batería mientras soportaban el módulo de batería en un procedimiento de montaje del módulo de batería que se describirá a continuación. El área a la que se aplicó la composición adhesiva disipadora de calor fue de aproximadamente el 85 % del área total de la placa inferior del módulo de batería a la que se aplicó la composición adhesiva disipadora de calor. Se montó el módulo de batería en los cuatro pasadores de modo que la placa inferior estuviera orientada hacia abajo y luego se realizó la inspección de calidad del módulo de batería. A pesar de que el módulo de batería estaba situado de modo que la placa inferior del módulo de batería estuviera orientada hacia abajo solamente 20 minutos después de la inyección de la composición de resina en el módulo de batería y luego se realizó la inspección de calidad del módulo de batería, no fluyó la composición de resina inyectada en el módulo de batería a través de las entradas.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Método de fabricación de un bloque de baterías que comprende las etapas de
    inyectar una composición de resina a través de una entrada (50a) formada sobre un lado de un módulo (10, 710) de batería equipado con una pluralidad de celdas (20) de batería;
    formar una capa (720) adhesiva disipadora de calor sobre el lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada, para sellar la entrada; e
    inspeccionar la calidad del módulo de batería en un estado en el que el lado del módulo de batería sobre el que se forma la capa adhesiva disipadora de calor es el lado inferior y está orientado hacia abajo;
    en donde la capa adhesiva disipadora de calor tiene una conductividad térmica de 2 W/mK o más.
  2. 2. Método de fabricación de un bloque de baterías según la reivindicación 1, en donde la etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor sobre el lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada comprende unir una lámina adhesiva disipadora de calor que comprende una película (530) desprendible y una capa (520) adhesiva disipadora de calor al lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada.
  3. 3. Método de fabricación de un bloque de baterías según la reivindicación 1, en donde la etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor sobre el lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada comprende aplicar una composición (620) adhesiva disipadora de calor sobre el lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada.
  4. 4. Método de fabricación de un bloque de baterías según la reivindicación 3, en donde la composición (620) adhesiva disipadora de calor tiene un índice tixotrópico (T) en un intervalo de 1 a 8 según la ecuación 1: [Ecuación 1]
    T = V<q,5>/ V<5>
    en donde, V05 es la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor tal como se mide mediante un viscosímetro Brookfield a una temperatura de 25 °C, una velocidad de rotación de 0,5 rpm y un husillo CPA-52Z, y V5 representa la viscosidad de la composición adhesiva disipadora de calor tal como se mide mediante un viscosímetro Brookfield a una temperatura de 25 °C, una velocidad de rotación de 5 rpm y un husillo CPA-52Z.
  5. 5. Método de fabricación de un bloque de baterías según la reivindicación 3, en donde la razón del área aplicada con la composición (620) adhesiva disipadora de calor es del 70 % al 99 % del área del lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada.
  6. 6. Método de fabricación de un bloque de baterías según la reivindicación 3, en donde la etapa de formar una capa adhesiva disipadora de calor sobre el lado del módulo de batería sobre el que se forma la entrada comprende además curar la composición (620) adhesiva disipadora de calor aplicada.
  7. 7. Método de fabricación de un bloque de baterías según la reivindicación 3, en donde la etapa de inspeccionar la calidad del módulo de batería comprende montar el módulo de batería usando un elemento (640) de soporte de modo que, sobre el lado del módulo de batería al que se aplica la composición (620) adhesiva disipadora de calor, el elemento de soporte soporta una porción a la que no se aplica la composición adhesiva disipadora de calor.
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