ES3036659T3 - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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ES3036659T3
ES3036659T3 ES20940670T ES20940670T ES3036659T3 ES 3036659 T3 ES3036659 T3 ES 3036659T3 ES 20940670 T ES20940670 T ES 20940670T ES 20940670 T ES20940670 T ES 20940670T ES 3036659 T3 ES3036659 T3 ES 3036659T3
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Hun Hee Lim
Sang Hun Kim
Min Hyeong Kang
Hyung Kyun Yu
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Abstract

La presente invención se refiere a una batería secundaria que comprende una bolsa cuyo borde se sella al encapsular un conjunto de electrodos y un electrolito. La batería secundaria comprende una válvula montada en la bolsa, de modo que un extremo se encuentra dentro y el otro fuera de la bolsa, y que permite descargar el gas generado en su interior. La válvula comprende un tubo interior con adhesivo, fabricado con un material que se deforma al hincharse. Cuando la presión dentro de la bolsa aumenta debido al hinchamiento, se forma una grieta en la zona donde se encuentra el adhesivo y el gas se descarga al exterior a través de ella. La presente invención, con las características mencionadas, evita fugas del electrolito y la penetración de humedad externa, ya que el adhesivo se encuentra en el tubo interior, y previene eficazmente el hinchamiento, ya que solo cuando aumenta la presión dentro de la bolsa se forma la grieta y se descarga el gas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Batería secundaria
Referencia cruzada a solicitud relacionada
La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.° 10 2020-0072596, presentada el 15 de junio de 2020.
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a una batería secundaria en la cual un conjunto de electrodos y un electrolito se incorporan en una bolsa y, más en particular, a una batería secundaria tipo bolsa que tiene una válvula capaz de descargar un gas al exterior cuando el gas se genera en la bolsa.
Estado de la técnica
La demanda de baterías secundarias de alta eficiencia está aumentando rápidamente en los campos de los dispositivos móviles y los vehículos eléctricos. Entre dichas baterías secundarias, una batería secundaria de litio que tiene alta densidad energética, que mantiene una tensión relativamente alta y que tiene una tasa de autodescarga baja se usa comercialmente de forma extendida, y se están llevando a cabo investigaciones y desarrollos para mejorar su rendimiento.
La batería secundaria tiene una estructura en la cual un conjunto de electrodos y un electrolito se incorporan en una caja como, por ejemplo, una lata o una bolsa. El conjunto de electrodos tiene una estructura en la cual se apilan electrodos positivos, separadores y electrodos negativos de manera repetida. En general, el conjunto de electrodos puede clasificarse en un conjunto de electrodos tipo bobinado en el cual los electrodos positivos, los separadores y los electrodos negativos, que se encuentran en el estado apilado, se enrollan para incorporarse en la caja y un conjunto de electrodos tipo pila (apilado) en el cual los electrodos positivos, los separadores y los electrodos negativos se apilan, cada uno de los cuales está cortado en un tamaño predeterminado.
Dado que el conjunto de electrodos tipo bobinado tiene una estructura enrollada en espiral, el conjunto de electrodos tipo bobinado es adecuado para montarse en una batería cilíndrica, pero es desventajoso en la utilización del espacio para una batería tipo prismática o bolsa. Por otro lado, dado que el conjunto de electrodos tipo pila se ajusta en tamaño cuando el electrodo y el separador se cortan, la forma prismática encajada con la caja se obtiene fácilmente, pero un proceso de fabricación se complica relativamente, y el conjunto de electrodos tipo pila es relativamente vulnerable a un impacto externo. Asimismo, un método de pila & plegado se ha desarrollado para combinar las ventajas del tipo bobinado y tipo pila. En el método pila & plegado, una bicelda tipo C (una bicelda que tiene una estructura de pila de un electrodo positivo/separador/electrodo negativo/separador/electrodo positivo) y una bicelda tipo A (una bicelda que tiene una estructura de pila de un electrodo negativo/separador/electrodo positivo/separador/electrodo negativo) se colocan en un separador de plegado para plegar las biceldas, fabricando de este modo el conjunto de electrodos.
El conjunto de electrodos fabricado en varias maneras como se describe más arriba se monta en una caja como, por ejemplo, una lata o una bolsa.
Entre ellas, la batería tipo bolsa tiene ventajas como, por ejemplo, mayor densidad energética por unidad de peso y volumen, permite una batería más delgada y más ligera, así como un coste de material inferior como un exterior y, por tanto, se ha desarrollado activamente en años recientes. Como se ilustra en la FIG. 1, que ilustra un estado en el cual un conjunto 3 de electrodo se monta en un estado en el cual una bolsa 1 se abre, la batería secundaria tipo bolsa se fabrica de modo tal que el conjunto 3 de electrodos se asienta en la bolsa 1 en un estado en el cual porciones superior e inferior de la bolsa 1 están separadas una de otra, y cuando un electrolito se inyecta, las porciones 2a y 2b de sellado formadas en bodes de las porciones superior e inferior se sellan. Aquí, un extremo de un conductor 3a de electrodos extraído del conjunto 3 de electrodos se sella en un estado de estar dispuesto para sobresalir al exterior.
La batería tipo bolsa tiene el problema de que ocurre un hinchamiento durante la carga/descarga en el proceso de fabricación y durante el uso como un dispositivo de carga/descarga después de llevar a cabo la fabricación.
Dicho hinchamiento es un fenómeno en el cual un gas se genera dentro de la bolsa 1 debido a la vaporización del electrolito para deformar una apariencia exterior de la bolsa 1 y deteriorar el rendimiento de la carga/descarga de la batería secundaria y, en casos graves, existe el riesgo de explosión.
Por lo tanto, cuando el gas se genera dentro de la bolsa, es necesario eliminar el gas.
El documento US 2003/232236 describe un paquete de baterías según el preámbulo de la reivindicación 1, que permite que el gas generado dentro del paquete de baterías escape de forma segura a través de una ventilación.Objeto de la invención
Problema técnico
Con el fin de resolver el problema descrito anteriormente, un objeto de la presente invención es proveer una batería secundaria que tenga una válvula capaz de descargar un gas al exterior cuando el gas se genera dentro de una bolsa para aumentar la presión interna.
Solución técnica
La presente invención para lograr el objeto descrito anteriormente provee una batería secundaria como se define en las reivindicaciones anexas.
La presente invención puede proveer además un módulo de batería secundaria.
Efectos ventajosos
En la presente invención que tiene la configuración anterior, el adhesivo puede llenarse en el tubo interior para evitar que el electrolito se fugue y evitar que la humedad externa penetre, pero solo cuando la presión dentro de la bolsa aumenta, el espacio puede generarse para descargar el gas, evitando de este modo, de manera eficiente, que ocurra el hinchamiento.
Dado que el tubo interior se dispone en el tubo exterior de modo tal que el tubo interior se deforma para expandirse en diámetro, el tubo interior puede protegerse del impacto externo.
Puede inyectarse nitrógeno gaseoso en la cámara formada entre el tubo interior y el tubo exterior para proteger el tubo interior, y el nitrógeno gaseoso puede contraerse mientras el tubo interior se expande para facilitar la generación del espacio en el adhesivo.
Además, los múltiples ganchos pueden instalarse en cada una de una superficie y la otra superficie, que se miran entre sí, dentro del tubo interior de modo tal que los ganchos se acoplen físicamente entre sí en la manera de sujetador de gancho y bucle para ajustar el estándar de presión interna dentro de la bolsa, en la cual el espacio se genera en el adhesivo, y la velocidad de expansión del espacio.
Descripción de las figuras
La FIG. 1 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el cual un conjunto de electrodos se monta en un estado en el cual se abre una bolsa.
La FIG. 2 es una vista que ilustra un estado en el cual una válvula según una primera realización de la presente invención se monta en una batería secundaria tipo bolsa.
La FIG. 3 es una vista en sección transversal transversal de la válvula según la primera realización de la presente invención.
La FIG. 4 es una vista en sección transversal transversal que ilustra un estado en el cual un espacio g se genera en un adhesivo en la válvula según la primera realización de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista en sección transversal longitudinal y una vista en sección transversal transversal (dibujo izquierdo) cuando la válvula según la primera realización de la presente invención está en un estado normal y una vista en sección transversal longitudinal y una vista en sección transversal transversal (dibujo derecho) cuando un gas se genera dentro de la bolsa para aumentar una presión interna.
La FIG. 6 es una vista en sección transversal transversal de una válvula según una segunda realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de tal manera que la idea técnica de la presente invención se pueda llevar a cabo fácilmente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a la cual pertenece la invención. Sin embargo, la presente invención puede realizarse en formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones establecidas en la presente memoria.
Con el fin de describir claramente la presente invención, se omiten partes irrelevantes para la descripción, y los mismos numerales de referencia se asignan a componentes iguales o similares a lo largo de la memoria descriptiva. Asimismo, los términos o las palabras usadas en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones no deben interpretarse de forma restrictiva como significados ordinarios o significados basados en diccionarios, sino que deben interpretarse como significados y conceptos que se adaptan al alcance de la presente invención según el principio de que el inventor puede definir, de manera adecuada, el concepto de un término para describir y explicar su invención de la mejor manera.
La presente invención se refiere a una batería secundaria provista de una bolsa 1 en la cual porciones 2a y 2b de sellado formadas en un borde 2 se sellan cuando un conjunto 3 de electrodos y un electrolito están encerrados y, más en particular, a una batería secundaria provista de una válvula 10 de modo tal que cuando un gas se genera dentro de la bolsa 1 para aumentar la presión interna, el gas se descarga al exterior. A continuación, se describirán realizaciones según la presente invención con referencia a los dibujos anexos.
Primera realización
La FIG. 2 es una vista que ilustra un estado en el cual una válvula según una primera realización de la presente invención se monta en una batería secundaria tipo bolsa, la FIG. 3 es una vista en sección transversal transversal de la válvula según la primera realización de la presente invención, y la FIG. 4 es una vista en sección transversal transversal que ilustra un estado en el cual un espacio g se genera en un adhesivo en la válvula según la primera realización de la presente invención.
Con referencia a los dibujos, como se ilustra en la FIG. 2, una batería secundaria según la presente memoria descriptiva comprende una válvula 10. La válvula 10 se monta de modo tal que un extremo de la válvula 10 se dispone dentro de una bolsa, y el otro extremo de la válvula 10 se dispone fuera de la bolsa (en mayor detalle, la válvula 10 se monta entre porciones de sellado que se adhieren entre sí). Es decir, la válvula 10 se dispone en paralelo a un conductor 3a de electrodos que se extrae del conjunto de electrodos para sobresalir fuera de la bolsa en un intervalo.
La válvula 10 tiene la función de descargar un gas generado dentro de la bolsa 1 al exterior y tiene una estructura en la cual un paso se bloquea por un adhesivo 13 en un tubo 11 en el cual el paso se forma para comunicarse entre el interior y el exterior.
Es decir, como se ilustra en la FIG. 3, la válvula 10 comprende un tubo 11 interior que tiene un extremo dispuesto dentro de la bolsa 1 y el otro extremo dispuesto fuera de la bolsa 1, y está lleno del adhesivo 13 y un tubo 12 exterior montado en una porción de sellado de modo tal que un extremo del mismo se dispone dentro de la bolsa 1, y el otro extremo del mismo se dispone fuera de la bolsa 1, y también montado de modo tal que el tubo 11 interior se inserta en una dirección longitudinal dentro del tubo 12 exterior.
El tubo 11 interior está hecho de un material que es capaz de deformarse cuando se genera un hinchamiento en la bolsa para aumentar la presión. Por consiguiente, cuando la presión interna aumenta, un espacio g se genera en una porción que se llena del adhesivo 13, y cuando el espacio g abre el adhesivo 13 en la dirección longitudinal del tubo 11 interior, el gas dentro de la bolsa se descarga al exterior a través del espacio g.
Aquí, ambos extremos del tubo 12 exterior y del tubo 11 interior se conectan entre sí para sellarse de modo tal que una cámara C que es un espacio sellado se forma entre el tubo 12 exterior y el tubo 11 interior. El tubo 11 interior puede deformarse dentro del tubo 12 exterior en una dirección en la cual un diámetro del mismo se expande.
El tubo 12 exterior está hecho de un material que no se deforma incluso cuando ocurre el hinchamiento. Por consiguiente, cuando ocurre el hinchamiento para aumentar la presión dentro de la bolsa 1, el tubo 11 interior se deforma de modo tal que se contrae un volumen de la cámara C.
Es decir, cuando la presión del gas actúa sobre el extremo del tubo 11 interior dentro de la bolsa 1, el estrés actúa sobre una superficie del adhesivo 13 y, por consiguiente, al menos uno o más espacios g se generan como se ilustra en la FIG. 4 (un espacio puede generarse en una porción de borde o un centro, a diferencia de la forma de la FIG.
4). Es decir, aunque múltiples espacios g se forman en la FIG. 4, y un paso a través del cual pasa el gas se ilustra mediante una única flecha en la FIG. 5, los múltiples espacios g o un espacio g pueden formarse en una pluralidad según el tipo de adhesivo y, también, el espacio puede tener varios tamaños.
Como se ilustra en la FIG. 5, que ilustra una vista en sección transversal longitudinal y una vista en sección transversal transversal (dibujos superior e inferior a la izquierda) cuando la válvula 10 está en un estado normal y una vista en sección transversal longitudinal y una vista en sección transversal transversal (dibujos superior e inferior a la derecha) cuando el gas se genera dentro de la bolsa para aumentar la presión interna, dado que la presión se aplica continuamente al espacio g, el espacio g se expande en la dirección longitudinal de la válvula 11 interior y se abre al exterior de la válvula 11 interior.
Por consiguiente, el gas dentro de la bolsa 1 se descarga al exterior a lo largo del paso abierto por el espacio g. Simultáneamente con la formación del espacio g y la expansión del espacio, el tubo 11 interior aumenta en diámetro de modo tal que la cámara C se contrae.
Aquí, dado que no ocurre deformación alguna en la forma de la válvula 12 exterior, la contracción del gas en la cámara C y la expansión de la válvula 11 interior pueden llevarse a cabo al mismo tiempo. Dado que la contracción del aire dentro de la cámara C y el aumento de diámetro del tubo 11 interior se llevan a cabo al mismo tiempo, el espacio g que permite que un volumen libre del adhesivo 13 aumente puede aumentar en tamaño para formar el paso a través del cual se descarga el gas.
Es preferible que cada uno del tubo 12 exterior y el tubo 11 interior esté hecho de polipropileno, que es un material contenido en la bolsa de modo tal que la bolsa 1 se sella cuando ocurre el sellado.
Sin embargo, el tubo 12 exterior se fabrica con flexibilidad relativamente baja y alta rigidez en comparación con el tubo 11 interior, y el tubo 11 interior se fabrica con flexibilidad relativamente alta y baja rigidez en comparación con el tubo 12 exterior. La flexibilidad y la rigidez pueden ajustarse controlando las condiciones de moldeo o la adición de aditivos.
Además, nitrógeno gaseoso (N<2>) puede inyectarse en la cámara C, u otros gases estables pueden inyectarse en lugar del nitrógeno gaseoso.
Es preferible que cada uno del tubo 12 exterior y el tubo 11 interior tenga una sección transversal circular o elíptica de modo tal que una presión relativamente uniforme se aplique en todas las direcciones, pero puede fabricarse para tener una sección transversal cuadrada u otra sección transversal poligonal. Asimismo, cada uno del tubo 12 exterior y el tubo 11 interior puede fabricarse de modo tal que una porción dentro de la bolsa 1 tenga un diámetro relativamente grande, y una porción opuesta tenga un diámetro relativamente pequeño para aplicar, de manera eficiente, la presión del gas.
Además, el adhesivo 13 puede ser un material que contiene un aglutinante epoxi o un material que contiene un aglutinante acrílico. El adhesivo 13 puede seleccionarse de una variedad de materiales que no reaccionan con el electrolito y puede llevarse en el tubo 11 interior como gel o en la forma de un gel así como un estado sólido suave. Asimismo, en la presente invención, el espacio g formado en el tubo 11 interior puede llenarse nuevamente después de descargar el gas. Por consiguiente, la válvula 10 según la presente invención puede proveer repetidamente una función de sellado después de descargar repetidamente el gas hasta que la vida útil de la batería secundaria se haya agotado.
Segunda realización
La FIG. 6 es una vista en sección transversal transversal de una válvula según una segunda realización de la presente invención. Una válvula 10 según la presente realización tiene una estructura en la cual un tubo 11 interior se dispone dentro de un tubo 12 exterior, y un adhesivo 13 se llena en el tubo 11 interior, como en la primera realización. Asimismo, con el fin de aumentar la fuerza de unión física, múltiples ganchos 14 se instalan adicionalmente como se ilustra en la FIG. 6.
Es decir, una superficie circunferencial interior del tubo 11 interior está provista de múltiples ganchos 14 emparejados para aumentar la fuerza de unión en una dirección específica.
Dado que los ganchos 14 se acoplan físicamente entre sí en un método de sujetador de gancho y bucle (es decir, un método de acoplamiento de cinta Velcro), una presión a la cual un espacio g se genera y una velocidad de expansión del espacio pueden reducirse.
En la presente invención que tiene la configuración anterior, el adhesivo 13 puede llenarse en el tubo 11 interior para evitar que el electrolito se fugue y evitar que la humedad externa penetre, pero solo cuando la presión dentro de la bolsa aumenta, el espacio g puede generarse para descargar el gas, evitando de este modo, de manera eficiente, que ocurra el hinchamiento.
Dado que el tubo 11 interior se dispone en el tubo 12 exterior de modo tal que el tubo 11 interior se deforma para expandirse en diámetro, el tubo 11 interior puede protegerse por el tubo 12 exterior del impacto externo.
Puede inyectarse nitrógeno gaseoso en una cámara C formada entre el tubo 11 interior y el tubo 12 exterior para proteger (amortiguar) el tubo 11 interior, y el nitrógeno gaseoso puede contraerse mientras el tubo 11 interior se expande para facilitar la generación del espacio en el adhesivo.
Además, los múltiples ganchos 14 pueden instalarse en cada una de una superficie y la otra superficie, que se miran entre sí, dentro del tubo 11 interior de modo tal que los ganchos se acoplen físicamente entre sí en la manera de sujetador de gancho y bucle para ajustar el estándar de presión interna dentro de la bolsa, en la cual el espacio g se genera en el adhesivo 13, y la velocidad de expansión del espacio.
Aunque las realizaciones de la presente invención se han descrito con referencias a las realizaciones específicas, será aparente para las personas con experiencia en la técnica que se pueden llevar a cabo varios cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención según se define en las siguientes reivindicaciones.
Descripción de los símbolos
10: válvula
11: tubo interior
12: tubo exterior
13: adhesivo
14: gancho
C: cámara
g: espacio

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una batería secundaria provista de una bolsa (1), en la cual una porción (2a, 2b) de sellado formada en un borde (2) de la misma se sella cuando un conjunto (3) de electrodos y un electrolito se encierran, la batería secundaria comprendiendo:
una válvula (10) que se monta en una porción (2a, 2b) de sellado de modo tal que un extremo de la misma se dispone dentro de la bolsa (1), y el otro extremo de la misma se dispone fuera de la bolsa y descarga un gas generado dentro de la bolsa al exterior,
caracterizada por que
la válvula (10) comprende un tubo (11) interior lleno de un adhesivo (13) y hecho de un material que se deforma cuando ocurre el hinchamiento, y
cuando ocurre el hinchamiento debido al aumento de presión dentro de la bolsa (1), un espacio se genera en una porción que está llena del adhesivo (13), y el gas dentro de la bolsa (1) se descarga al exterior a través del espacio.
2. La batería secundaria de la reivindicación 1, en donde la válvula (10) comprende un tubo (12) exterior que se monta en la porción (2a, 2b) de sellado de modo que un extremo del mismo se dispone dentro de la bolsa (1), y el otro extremo del mismo se dispone fuera de la bolsa (1) y se monta de manera tal que el tubo (11) interior se inserta en una dirección longitudinal dentro del tubo (12) exterior,
ambos extremos del tubo (12) exterior y del tubo (11) interior se conectan entre sí para sellarse de modo tal que una cámara (C) que es un espacio sellado se forma entre el tubo (12) exterior y el tubo (11) interior, y
el tubo (11) interior se deforma dentro del tubo (12) exterior.
3. La batería secundaria de la reivindicación 2, en donde el tubo (12) exterior está hecho de un material que no se deforma incluso cuando ocurre el hinchamiento, y
cuando ocurre el hinchamiento para aumentar la presión dentro de la bolsa, el tubo (11) interior se deforma de modo tal que se contrae el volumen de la cámara (C).
4. La batería secundaria de la reivindicación 3, en donde cada uno del tubo (12) exterior y el tubo (11) interior está hecho de polipropileno, que es un material contenido en la bolsa,
en donde el tubo (12) exterior tiene flexibilidad relativamente baja y alta rigidez en comparación con el tubo (11) interior, y el tubo (11) interior tiene flexibilidad relativamente alta y baja rigidez en comparación con el tubo 12) exterior.
5. La batería secundaria de la reivindicación 2, que además comprende nitrógeno gaseoso (N2) en la cámara (C).
6. La batería secundaria de la reivindicación 2, en donde cada uno del tubo (12) exterior y el tubo (11) interior tiene una sección transversal circular o elíptica.
7. La batería secundaria de la reivindicación 1, en donde el adhesivo (13) contiene un aglutinante epoxi.
8. La batería secundaria de la reivindicación 1, en donde el adhesivo (13) contiene un aglutinante de acrilato.
9. La batería secundaria de la reivindicación 1, en donde múltiples ganchos (14) se instalan en cada una de una superficie y la otra superficie, que se miran entre sí, dentro del tubo (11) interior de modo que los ganchos (14) se acoplan físicamente entre sí en una manera de sujetador de gancho y bucle.
10. La batería secundaria de la reivindicación 1, en donde la válvula (10) se dispone en paralelo a un conductor (3a) de electrodos que se extrae del conjunto (3) de electrodos para sobresalir fuera de la bolsa.
11. Un módulo de batería secundaria que comprende múltiples baterías secundarias de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 acopladas entre sí.
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