ES3057561T3

ES3057561T3 - Electrode lead made of dissimilar metals and method of manufacturing the same

Info

Publication number: ES3057561T3
Application number: ES21785356T
Authority: ES
Inventors: Ju Hwan Shin; Hyoung Suk Lee; Soon Chang Hong
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2026-03-03
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: US20230065133A1; WO2021206302A1; JP2023503480A; CN114830429A; EP4084208B1; KR20210124763A; JP7391459B2; EP4084208A1; EP4084208A4; CN114830429B; KR102773242B1; PL4084208T3

Abstract

La presente invención se refiere a un cable de electrodo hecho de metal heterogéneo y a un método de fabricación para el mismo y, más particularmente, a un cable de electrodo y a un método de fabricación para el mismo, comprendiendo el cable de electrodo: una primera placa metálica; y una segunda placa metálica, en donde en la segunda placa metálica, un primer metal que constituye la primera placa metálica y un segundo metal que tiene una temperatura de fusión más baja que la del primer metal se mezclan en un estado disperso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Terminal de electrodo hecho de metales distintos y método de fabricación del mismo

[0003] [Sector de la técnica]

[0004] Esta solicitud reivindica los derechos de prioridad de la solicitud de patente coreana n.º 2020-0042213, presentada el 7 de abril de 2020.

[0005] La presente invención se refiere a un terminal de electrodo hecho de metales diferentes y a un método de fabricación del mismo, y más particularmente a un terminal de electrodo que es capaz de cortar de forma segura el flujo de corriente mientras que tiene una alta resistencia al impacto externo y que es capaz de ajustar fácilmente la temperatura de corte de corriente en un módulo de batería y un método de fabricación del mismo.

[0006] [Antecedentes de la invención]

[0007] Con el desarrollo tecnológico de los dispositivos móviles, tales como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, videocámaras y cámaras digitales y un aumento de su demanda, la investigación sobre baterías secundarias, que son capaces de cargarse y descargarse, se ha llevado a cabo activamente. Por lo demás, las baterías secundarias, que son fuentes de energía que sustituyen a los combustibles fósiles causantes de la contaminación del aire, se han aplicado a vehículos eléctricos (VE), vehículos eléctricos híbridos (VEH) y vehículos eléctricos híbridos enchufables (VEH-P), por lo tanto, hay una creciente necesidad de desarrollar baterías secundarias.

[0008] Hay baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidruro, baterías de níquel-zinc y baterías secundarias de litio, como las baterías secundarias comercializadas actualmente. Entre ellas, la batería secundaria de litio está en el punto de mira, ya que la batería secundaria de litio tiene poco efecto memoria, por el que la batería secundaria de litio puede cargarse y descargarse libremente, tiene una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética, en comparación con las baterías secundarias a base de níquel.

[0009] Dichas baterías secundarias se pueden clasificar en una batería cilíndrica que tiene un conjunto de electrodos montado en una cápsula metálica cilíndrica, una batería prismática que tiene un conjunto de electrodos montado en una cápsula metálica prismática y una batería en forma de bolsa que tiene un conjunto de electrodos montado en una carcasa en forma de bolsa hecha de una hoja laminada de aluminio.

[0010] Una batería secundaria usada para dispositivos pequeños incluye varias celdas de batería. Para vehículos, sin embargo, se utiliza un módulo de batería que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí. Es decir, como se muestra en la FIG.1, que es una vista en perspectiva de un módulo de batería convencional que incluye una pluralidad de celdas de bolsa conectadas entre sí, una pluralidad de elementos de batería 10 está conectada entre sí en paralelo y/o en serie a través de terminales de electrodo 11 o de una barra colectora separada (no mostrada).

[0011] Al mismo tiempo, en el caso de que fluya una corriente elevada en una batería secundaria en poco tiempo debido a la exposición a altas temperaturas, una sobrecarga, un cortocircuito externo, penetración de la aguja, o daño local, puede generarse calor en la batería, por lo que la batería podría explotar. Por esta razón, generalmente se monta un fusible configurado para evitar que se produzca el suceso descrito anteriormente, con lo que aumentan los gastos parciales y el volumen de la batería.

[0012] En relación con esto, el documento de patente (publicación de solicitud de patente coreana n.º 2015-0062694) divulga una pieza para baterías secundarias instalada en una trayectoria de corriente que fluye en una batería secundaria, en donde la pieza incluye una placa metálica que tiene una hendidura formada en una dirección lateral y un puente metálico que tiene un punto de fusión inferior al de la placa metálica, el puente metálico que se une a la placa metálica en un estado de relleno de la hendidura.

[0013] El documento de patente anterior tiene una ventaja, en caso de sobrecorriente en la batería secundaria, la pieza instalada en la trayectoria de la corriente que circula por la batería secundaria se rompe rápidamente, de modo que se interrumpe la sobrecorriente y, por lo tanto, se garantiza la seguridad en el uso de la batería secundaria, pero tiene el problema de que no es fácil unir la placa metálica y el puente metálico entre sí, ya que la placa metálica y el puente metálico son metales distintos y, por lo tanto, el puente metálico debe unirse a la placa metálica para envolver las regiones de la superficie superior y la superficie inferior de la placa metálica que son adyacentes a la hendidura, por lo que la pieza es estructuralmente inestable, tiene poca resistencia a los impactos externos y no es fácil de fabricar.

[0014] (Documento de la técnica anterior)

[0015] (Documento de Patente 1) La publicación de solicitud de patente coreana n.º 2015-0062694 EP 2793296 A1 divulga un terminal de electrodo que incluye una primera placa metálica y una segunda placa metálica separadas entre sí con un espacio entre ellas y que tienen capas de revestimiento formadas en las superficies de las mismas excepto en las superficies de sus porciones extremas enfrentadas entre sí, y un puente metálico hecho de material que tiene un punto de fusión más bajo que la primera placa metálica y la segunda placa metálica y enterrado en el espacio de modo que las porciones extremas no están expuestas. En este caso, si circula una sobrecorriente por el terminal de electrodo, se rompe rápidamente una porción de la placa metálica en la que se forma un puente metálico para interrumpir irreversiblemente la sobrecorriente que fluye en la batería secundaria sin influir sustancialmente en su temperatura. El documento US 2014/0065467 A1 divulga un paquete de baterías que incluye una pluralidad de módulos de baterías, cada uno con al menos una celda unitaria, una carcasa para alojar la celda unitaria y una barra colectora conectada eléctricamente a la celda unitaria, y una barra de conexión para conectar módulos de batería adyacentes entre sí entre la pluralidad de módulos de batería, en donde al menos una de las barras de conexión incluye una primera placa metálica, una segunda placa metálica separada de la primera placa metálica, y un puente metálico configurado para conectar la primera placa metálica y la segunda placa metálica y que tiene un punto de fusión inferior al de la placa metálica. En esta configuración, si se produce una sobrecorriente en el paquete de batería, la barra de conexión se rompe fácilmente, garantizando así la seguridad del paquete de batería durante su uso.

[0016] [Explicación de la invención]

[0017] [Problema técnico]

[0018] La presente invención se ha hecho en vista de los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proporcionar un terminal de electrodo capaz de cortar de forma segura el flujo de corriente, incluso en caso de que la temperatura de un módulo de batería se incremente anormalmente y un método de fabricación del mismo.

[0019] Otro objeto de la presente invención es proporcionar un terminal de electrodo que tiene una alta resistencia al impacto externo y que es fácil de fabricar y un método de fabricación del mismo.

[0020] [Solución técnica]

[0021] Con el fin de lograr los objetos anteriores, un terminal de electrodo de una celda de batería de acuerdo con la presente invención se define en el juego de reivindicaciones adjuntas, el terminal de electrodo incluye una primera placa metálica y una segunda placa metálica, en donde un primer metal que constituye la primera placa metálica y segundos metales que tienen una temperatura de fusión inferior a la del primer metal se mezclan en la segunda placa metálica de forma que los segundos metales se dispersan.

[0022] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, la superficie superior y la superficie inferior de cada uno de los segundos metales están expuestas fuera de la segunda placa metálica, y la superficie lateral de cada uno de los segundos metales está presente en estrecho contacto con el primer metal.

[0023] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, los segundos metales pueden tener superficies exteriores diferentes entre sí.

[0024] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, la segunda placa metálica está configurada de tal manera que, cuando se calienta a una temperatura predeterminada o superior, los segundos metales pueden fundirse, reduciendo así el área seccional de la segunda placa metálica.

[0025] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, la segunda placa metálica está configurada de tal manera que, cuando se calienta a la temperatura predeterminada o superior, puede formarse una porción de ruptura en la segunda placa metálica.

[0026] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, el primer metal puede ser cobre o aluminio, y cada uno de los segundos metales puede ser un metal que tenga una temperatura de fusión inferior a la del primer metal.

[0027] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, cada uno de los segundos metales puede incluir al menos uno de indio (In), estaño (Sn), o una aleación de los mismos.

[0028] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, puede haber al menos dos primeras placas metálicas, una o más segundas placas metálicas pueden estar provistas en una, y la segunda placa metálica puede estar situada entre las primeras placas metálicas.

[0029] Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, la primera placa metálica y la segunda placa metálica pueden estar situadas alternativamente en una dirección longitudinal, y las primeras placas metálicas pueden estar situadas en bordes opuestos en la dirección longitudinal.

[0030] Por lo demás, un método de fabricación de un terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención se define en el juego de reivindicaciones adjuntas, el método incluye una primera etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas a un primer polvo metálico mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica; una segunda etapa consistente en aplicar una temperatura y una presión predeterminadas a una mezcla de polvo metálico de un primer polvo metálico y un segundo polvo metálico mientras se suministra continuamente la mezcla de polvo metálico durante un tiempo predeterminado para formar una segunda placa metálica; y una tercera etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas a un primer polvo metálico mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica. Además, en el método de fabricación del terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, el primer polvo metálico puede ser cobre o aluminio, y el segundo polvo metálico puede ser un metal que tenga una temperatura de fusión inferior a la del primer polvo metálico.

[0031] Además, en el método de fabricación del terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención, el tamaño de las partículas del segundo polvo metálico puede ser mayor que el tamaño de las partículas del primer polvo metálico. Por lo demás, el método de fabricación de terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención puede incluir además una cuarta etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas a una mezcla de polvo metálico de un primer polvo metálico y un segundo polvo metálico mientras se suministra continuamente la mezcla de polvo metálico durante un tiempo predeterminado para formar una segunda placa metálica; y una quinta etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas a un primer polvo metálico mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica.

[0032] Por lo demás, la presente invención proporciona un módulo de batería que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas entre sí, en donde cada una de las celdas de la batería incluye el terminal de electrodo.

[0033] [Efectos ventajosos]

[0034] En un terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención y un método de fabricación del mismo, una segunda placa metálica, que está hecha de una mezcla de un primer metal y un segundo metal que tiene una temperatura de fusión inferior a la del primer metal, se encuentra entre las primeras placas metálicas, cada una de las cuales está hecha de un primer metal, de modo que la primera placa metálica y la segunda placa metálica están fuertemente acopladas entre sí y, por lo tanto, el terminal de electrodo tiene una resistencia al impacto externo relativamente alta. Además, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención y el método de fabricación del mismo, cuando la temperatura en un módulo de batería aumenta hasta una temperatura de fusión del segundo metal, se rompe una región predeterminada de la segunda placa metálica, de modo que se interrumpe el flujo de corriente. En consecuencia, es posible ajustar fácilmente la temperatura de corte de corriente cambiando el tipo del segundo metal. Asimismo, en el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención y el método de fabricación del mismo, el terminal de electrodo también sirve de fusible, de modo que no es necesario montar un fusible separado en el módulo de la batería, y por tanto es posible reducir los costes de fabricación junto con la mejora de la densidad de energía.

[0035] [Breve descripción de los dibujos]

[0036] La FIG.1 es una vista en perspectiva de un módulo de batería convencional que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas entre sí.

[0037] La FIG.2 es una vista conceptual de un módulo de batería configurado de tal manera que una pluralidad de celdas de batería, cada una de las cuales incluye un terminal de electrodo según una primera realización preferida de la presente invención, se conectan entre sí una al lado de la otra en dirección vertical.

[0038] La FIG.3 es una vista conceptual de un módulo de batería configurado de tal manera que una pluralidad de celdas de batería, cada una de las cuales incluye el terminal de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención, se conectan entre sí en dirección horizontal.

[0039] La FIG.4 es una vista conceptual del terminal de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención.

[0040] La FIG. 5 es una vista conceptual que ilustra la ruptura del terminal de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención.

[0041] La FIG.6 es una vista conceptual de un módulo de batería configurado de tal manera que una pluralidad de celdas de batería, cada una de las cuales incluye un terminal de electrodo según una segunda realización preferida de la presente invención, se conectan entre sí una al lado de la otra en dirección vertical.

[0042] La FIG.7 es una vista conceptual del terminal de electrodo según la segunda realización preferida de la presente invención.

[0043] La FIG.8 es un diagrama de flujo que ilustra un método de fabricación del terminal de electrodo de acuerdo con la segunda realización preferida de la presente invención.

[0044] La FIG.9 es una vista esquemática de un aparato para fabricar el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención.

[0045] [Realización preferente de la invención]

[0046] En la presente solicitud, se debe entender que los términos "comprende", "tiene", "incluye", etc. especifican la presencia de características declaradas, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones de los mismos, pero no excluyen la presencia o adición de una u otras características más, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones de los mismos.

[0047] Por lo demás, se usarán los mismos números de referencia a lo largo de todos los dibujos para hacer referencia a partes que realizan funciones u operaciones similares. En el caso en el que se diga que una parte está conectada a otra parte en la memoria descriptiva, no solo puede estar la una parte conectada directamente a la otra parte, sino también, la una parte puede estar conectada indirectamente a la otra pieza mediante una parte adicional. Por lo demás, que un cierto elemento esté incluido no significa que otros elementos estén excluidos, sino que significa que tales elementos pueden incluirse, además, a menos que se mencione lo contrario.

[0048] En lo sucesivo en el presente documento, se describirá un terminal de electrodo hecho de metales distintos de acuerdo con la presente invención y un método de fabricación del mismo.

[0049] La FIG.2 es una vista conceptual de un módulo de batería configurado de tal manera que una pluralidad de celdas de batería, cada una de las cuales incluye un terminal de electrodo según una primera realización preferida de la presente invención, se conectan entre sí una al lado de la otra en dirección vertical.

[0050] Haciendo referencia a la FIG. 2, una pluralidad de celdas de batería, como una pluralidad de celdas de bolsa, está dispuesta en una dirección vertical, y los terminales de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención están conectados entre sí. Específicamente, los terminales de electrodo 200 que se extienden desde los conjuntos de electrodos (no mostrados) recibidos en las carcasas 100 se doblan en un ángulo predeterminado y a continuación se conectan entre sí, de modo que las celdas de batería adyacentes se conectan entre sí en serie o en paralelo.

[0051] En este caso, cada uno de los terminales de electrodo 200 incluye una primera placa metálica 210 y una segunda placa metálica 220 configuradas para romperse cuando la temperatura de la segunda placa metálica aumenta hasta una temperatura predeterminada. En una porción se forma una porción de unión 250, es decir, el extremo distal, de la primera placa metálica 210 mediante un método de unión convencional. A continuación se describirá en detalle la construcción del terminal de electrodo 200.

[0052] Al mismo tiempo, una celda de batería, concretamente una celda de batería en forma de bolsa, incluye un conjunto de electrodos (no mostrado) y una carcasa 100. El conjunto de electrodos puede ser un conjunto de electrodos tipo jellyroll, que está configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo de tipo hoja larga y un electrodo negativo de tipo hoja larga se enrollan en un estado en el que se interpone un separador entre ellos, un conjunto de electrodos de tipo apilado que incluye celdas unitarias, cada una de las cuales está configurada para tener una estructura en la que un electrodo positivo rectangular y un electrodo negativo rectangular están apilados en un estado en el que un separador se interpone entre ellos, un conjunto de electrodos de tipo apilado y plegado, que está configurado para tener una estructura en la que las celdas unitarias se enrollan usando una película de separación larga, o un conjunto de electrodos de tipo laminado y apilado, que está configurado para tener una estructura en la que celdas unitarias están apiladas en el estado en el que un separador se interpone entre ellas y luego se unen entre sí. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello.

[0053] El conjunto de electrodos está montado en la carcasa. La carcasa está generalmente configurada para tener una estructura de lámina que incluye una capa interior, una capa metálica y una capa exterior. La capa interior está dispuesta en contacto directo con el conjunto de electrodos y, por lo tanto, la capa interior debe presentar altas propiedades de aislamiento y alta resistencia a una solución electrolítica. Por lo demás, la capa interior debe presentar alta capacidad de sellado, con el fin de sellar herméticamente la carcasa. La capa interior puede estar hecha de un material seleccionado de entre una resina a base de poliolefina, tal como polipropileno, polietileno, acrilato de polietileno o polibutileno, una resina de poliuretano y una resina de poliimida.

[0054] La capa metálica, que está dispuesta de modo que linde con la capa interior, corresponde a una capa de barrera configurada para impedir que la humedad o diversos tipos de gas penetren en la batería desde el exterior. El papel de aluminio, que es un material liviano y fácil de moldear, puede utilizarse como material preferido para la capa metálica. La capa exterior está provista en la otra superficie de la capa metálica. La capa exterior puede estar hecha de un polímero resistente al calor que presente una excelente resistencia a la tracción, resistencia a la permeación de la humedad y resistencia a la transmisión del aire, de tal manera que la capa exterior presente una elevada resistencia al calor y a los productos químicos, protegiendo al mismo tiempo el conjunto de electrodos. A modo de ejemplo, la capa exterior puede estar hecha de nailon o de tereftalato de polietileno. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello.

[0055] Al mismo tiempo, los terminales de electrodo 200, que incluyen un terminal de electrodo positivo y un terminal de electrodo negativo, pueden estar configurados para tener una estructura en la que los terminales de electrodo están expuestos hacia el exterior de la carcasa en el estado en el que las lengüetas de los electrodos positivos y las lengüetas de los electrodos negativos del conjunto de electrodos están conectadas eléctricamente a los terminales de electrodo, respectivamente. La celda de batería descrita anteriormente corresponde a construcciones comúnmente conocidas y, por ello, se omitirá una descripción más detallada de la misma.

[0056] La FIG.3 es una vista conceptual de un módulo de batería configurado de tal manera que una pluralidad de celdas de batería, cada una de las cuales incluye el terminal de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención, se conectan entre sí en dirección horizontal.

[0057] En la FIG.3, dos celdas de batería están dispuestas una al lado de la otra en dirección horizontal, a diferencia de la FIG. 2. La FIG. 3 es similar en construcción a la FIG. 2 excepto por que las celdas de batería adyacentes están dispuestas en serie o en paralelo.

[0058] La FIG. 4 es una vista conceptual del terminal de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención, y la FIG.5 es una vista conceptual que ilustra la rotura del terminal de electrodo según la primera realización preferida de la presente invención.

[0059] El terminal de electrodo 200, que conecta eléctricamente los terminales de los módulos de batería entre sí, está configurado en una forma plana que tiene un espesor predeterminado (dirección del eje Y), una anchura predeterminada (dirección del eje X), y una longitud predeterminada (dirección del eje Z), e incluye una primera placa metálica 210 correspondiente a una región no cortante y una segunda placa metálica 220 correspondiente a una región cortante.

[0060] Además de un metal que constituye la primera placa metálica 210, la segunda placa metálica 220 incluye además un segundo metal que tiene una temperatura de fusión diferente del metal que constituye la primera placa metálica. Es decir, los segundos metales 221 que tienen la misma superficie exterior o superficies exteriores diferentes están presentes en la segunda placa metálica 220 en estado disperso.

[0061] En este caso, que los segundos metales 221 están dispersos en la segunda placa metálica 220 significa que los segundos metales 221 que tienen tamaños y superficies predeterminados están completamente insertados o impregnados en una dirección de espesor de la segunda placa metálica 220 (dirección del eje Y) de forma regular o irregular. Es decir, los segundos metales 221 están expuestos hacia el exterior desde la superficie superior y la superficie inferior de la segunda placa metálica 220, mientras que la superficie lateral de cada uno de los segundos metales está en contacto totalmente estanco con el metal que constituye la primera placa metálica 210.

[0062] Por supuesto, las porciones de los segundos metales 221 expuestas de las superficies superior e inferior de la segunda placa metálica 220 están presentes en un estado plano, aunque los segundos metales pueden mantener la forma original en el momento de su fabricación, como una forma esférica o de aguja.

[0063] Para el terminal de electrodo positivo, es preferible que la primera placa metálica 210 esté hecha de un material de aluminio (Al). La razón para ello es que es posible mejorar la soldabilidad y minimizar la resistencia de contacto en una porción de acoplamiento. Para el terminal de electrodo negativo, por otro lado, la primera placa metálica 210 será de cobre (Cu) o de un material de cobre recubierto de níquel (Ni).

[0064] La segunda placa metálica 220 no está particularmente restringida siempre y cuando la segunda placa metálica esté hecha de un metal que tenga una temperatura de fusión más baja que el aluminio (Al) o el cobre (Cu) que constituyen la primera placa metálica 210. A modo de ejemplo, la segunda placa metálica puede ser de indio (In), estaño (Sn), o una aleación de los mismos. La razón para esto es que, en caso de sobrecalentamiento del módulo de batería por cortocircuito o sobrecarga, es necesario romper rápidamente el terminal de electrodo 200 para liberar la conexión eléctrica en el módulo de la batería. Los segundos metales pueden cambiarse libremente en función de una temperatura de corte actual deseada.

[0065] Es decir, como se muestra en la FIG.5, cuando el módulo de batería funciona normalmente, la corriente fluye a través del electrodo plano 200 (FIG.5(a)). Cuando el módulo de batería se sobrecalienta hasta una temperatura de fusión o superior de los segundos metales 221 debido a un cortocircuito en el módulo de batería, sin embargo, los segundos metales 221, cada uno de los cuales tiene una temperatura de fusión relativamente baja, se funden primero, por lo que se forman poros 230 en las porciones en las que estaban presentes los segundos metales 221 (véase FIG.5(b)). Como resultado, se forma una porción de ruptura 240 en una región predeterminada, es decir, una región en la que los segundos metales 221 se encuentran adyacentes entre sí, por lo que el terminal de electrodo 200 se rompe (véase FIG.5(c)).

[0066] En este caso, el principio técnico por el que se produce la rotura basado en los poros 230, en los que estaban presentes los segundos metales 221, se describirá brevemente. Al fundirse los segundos metales 221 se forman los poros 230, la superficie en la que se desplaza la corriente se reduce en las proximidades de los poros 230, con lo que aumenta la resistencia. En consecuencia, se genera bruscamente calor en función de la región en la que se forman los poros 230, de modo que se incrementa la temperatura del primer metal 211 hasta la temperatura de fusión del mismo. Como resultado, el primer metal que conecta los poros 230 entre sí también se funde, por lo que se forma la porción de ruptura 240 en la segunda placa metálica 220 y, por lo tanto, la segunda placa metálica se corta.

[0067] Al mismo tiempo, es preferible que los segundos metales 221 estén presentes de manera que tengan una superficie equivalente del 20 al 90 % de la superficie del terminal de electrodo 200 en la región del mismo en la dirección lateral (dirección del eje X), la dirección longitudinal (dirección del eje Z), y la dirección del espesor (dirección del eje Y) del terminal de electrodo. En el caso en que la superficie de los segundos metales sea inferior al 20 % de la superficie del terminal de electrodo, el tiempo transcurrido hasta que se rompe el terminal de electrodo es demasiado largo. En el caso en que la superficie de los segundos metales sea superior al 90 % de la superficie del terminal de electrodo, por otro lado, el terminal de electrodo 200 puede romperse por sobrecalentamiento temporal. En consecuencia, es deseable el intervalo anterior.

[0068] En este caso, los segundos metales 221 pueden estar situados dentro de un intervalo de 5 a 10 mm en la dirección longitudinal (dirección del eje Z) del terminal de electrodo 200.

[0069] La FIG.6 es una vista conceptual de un módulo de batería configurado de tal manera que una pluralidad de celdas de batería, cada una de las cuales incluye un terminal de electrodo según una segunda realización preferida de la presente invención, están conectadas entre sí una al lado de la otra en dirección vertical, y la FIG. 7 es una vista conceptual del terminal de electrodo según la segunda realización preferida de la presente invención.

[0070] El terminal de electrodo según la segunda realización preferida de la presente invención es idéntico en su construcción al terminal de electrodo según la primera realización, excepto por que dos segundas placas metálicas 220 están separadas entre sí por una distancia predeterminada. En lo sucesivo en el presente documento, por lo tanto, solo se describirán diferentes construcciones.

[0071] En el caso en que dos segundas placas metálicas 220, cada una de las cuales incluye segundos metales 221, estén separadas entre sí por una distancia predeterminada, es posible aumentar aún más el factor de seguridad. Es decir, en el caso en que se disponga de una segunda placa metálica 220, se produce un tiempo relativamente largo hasta que se rompe el terminal de electrodo o se puede inhibir la aparición de un cortocircuito. En el caso en el que dos segundas placas metálicas 220 están presentes en el terminal de electrodo 200, sin embargo, es posible inducir con mayor seguridad la ruptura del terminal de electrodo. Aunque en las FIGS. 6 y 7 se muestran dos segundas placas metálicas 220, que no es más que una ilustración, es obvio que pueden preverse tres o más segundas placas metálicas.

[0072] A continuación, se describirán un método y un aparato para fabricar el terminal de electrodo según la segunda realización de la presente invención descrita anteriormente.

[0073] La FIG. 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método de fabricación del terminal de electrodo según la segunda realización preferida de la presente invención, y la FIG. 9 es una vista esquemática de un aparato para fabricar el terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención.

[0074] El método de fabricación del terminal de electrodo según la segunda realización de la presente invención puede incluir una primera etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas al primer polvo metálico 212 mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica, una segunda etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas a una mezcla de polvo metálico de primer polvo metálico 212 y segundo polvo metálico 222 mientras se suministra continuamente la mezcla de polvo metálico durante un tiempo predeterminado para formar una segunda placa metálica, una tercera etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas al primer polvo metálico 212 mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica, una cuarta etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas a una mezcla de polvo metálico de primer polvo metálico 212 y segundo polvo metálico 222 mientras se suministra continuamente la mezcla de polvo metálico durante un tiempo predeterminado para formar una segunda placa metálica, y una quinta etapa de aplicación de una temperatura y presión predeterminadas al primer polvo metálico 212 mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica.

[0075] El aparato de fabricación del terminal de electrodo de acuerdo con la presente invención puede incluir una cinta transportadora 300, una bandeja 400, un depósito de suministro de partículas metálicas 500, un rodillo 600, y un medio de calentamiento (no representado).

[0076] Específicamente, en la primera etapa, se suministra continuamente el primer polvo metálico 212 de un primer depósito de suministro 510 a la bandeja 400, que se encuentra en la cinta transportadora 300, y al mismo tiempo el primer polvo metálico se calienta a una temperatura predeterminada mientras que el primer polvo metálico se prensa utilizando el rodillo 600 para formar una primera placa metálica 210 correspondiente a una región plana no cortante.

[0077] En la segunda etapa, el suministro del primer polvo metálico 212 desde el primer depósito de suministro 510 se interrumpe temporalmente, y una mezcla de polvo metálico de primer polvo metálico 212 y segundo polvo metálico 222 en un segundo depósito de suministro 520 se calienta y se prensa utilizando el rodillo 600 mientras la mezcla de polvo metálico se suministra continuamente a la bandeja 400 para formar una segunda placa metálica 220 correspondiente a una región de corte plana.

[0078] En este caso, el tamaño de las partículas del segundo polvo metálico 222 puede modificarse en función de una cantidad de corriente de ruptura objetivo del terminal de electrodo 200. A modo de ejemplo, el tamaño de las partículas del primer polvo metálico 212 y del segundo polvo metálico 222 puede oscilar entre varios nm y varios mm. Es preferible que el tamaño de partícula del segundo polvo metálico 222 sea mayor que el tamaño de partícula del primer polvo metálico 212. El tamaño de partícula del segundo polvo metálico 222 puede ser de 2 a 10 veces el tamaño de partícula del primer polvo metálico 212. Es decir, la tamaño de partícula del primer polvo metálico 212, que tiene un punto de fusión relativamente alto, se reduce para ajustar las temperaturas de sinterización del primer polvo metálico 212 y del segundo polvo metálico 222 de forma que sean similares entre sí. En el caso en que las temperaturas de sinterización del primer polvo metálico 212 y del segundo polvo metálico 222 sean similares entre sí, la relación de tamaño de partícula entre ellos no se limita a la relación de tamaño de partícula definida anteriormente.

[0079] Por lo demás, la temperatura de calentamiento en la primera etapa y en la segunda no está particularmente restringida. Se admite cualquier temperatura capaz de sinterizar el primer polvo metálico 212 y el segundo polvo metálico 222 en función del tamaño de las partículas del primer polvo metálico y del segundo polvo metálico.

[0080] En la tercera etapa, el suministro de la mezcla de polvo metálico desde el segundo depósito de suministro 520 se interrumpe temporalmente, y el primer polvo metálico 212 del primer depósito de suministro 510 se prensa y calienta mientras el primer polvo metálico se suministra continuamente a la bandeja 400 para formar una primera placa metálica 210 correspondiente a la región no cortante.

[0081] Una vez realizadas las etapas primera a tercera, una segunda placa metálica 220, que está hecha de la mezcla del primer polvo metálico 212 y del segundo polvo metálico 222 y que corresponde a la región de corte, se proporciona en el centro del terminal de electrodo, y las primeras placas metálicas 210, cada una de las cuales está compuesta únicamente del primer polvo metálico 212 y cada una de las cuales corresponde a la región no cortante, se disponen en los lados opuestos de la segunda placa metálica 220.

[0082] La cuarta etapa y la quinta etapa son repeticiones de la segunda etapa y de la tercera etapa, y se forma otra segunda placa metálica 220 mediante la cuarta etapa y la quinta etapa.

[0083] Aunque se han descrito detalladamente los detalles específicos de la presente invención, los expertos en la materia comprenderán que la descripción detallada de la misma solo divulga las realizaciones preferidas de la presente invención y, por lo tanto, no limita el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversos cambios y modificaciones, sin apartarse de la categoría y la idea técnica de la presente invención.

[0084] (Descripción de los números de referencia)

[0085] 100: Carcasa

[0086] 200: Terminal de electrodo

[0087] 210: Primera placa metálica

[0088] 211: Primer metal 212: Primer polvo metálico

[0089] 220: Segunda placa metálica

[0090] 221: Segundo metal 222: Segundo polvo metálico

[0091] 230: Poro

[0092] 240: Porción de ruptura

[0093] 250: Porción de unión

[0094] 300: Cintas transportadora

[0095] 400: Bandeja

[0096] 500: Depósito de suministro de partículas metálicas

[0097] 510: Primer depósito de suministro

[0098] 520: Segundo depósito de suministro

[0099] 600: Rodillo

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un terminal de electrodo (200) adecuado para una celda de batería, el terminal de electrodo (200) que está configurado de forma plana y que comprende:

una primera placa metálica (210); y

una segunda placa metálica (220),

en donde un primer metal (211) que constituye la primera placa metálica (210) y segundos metales (221) que tienen una temperatura de fusión inferior a la del primer metal (211) se mezclan en la segunda placa metálica (220) de forma que los segundos metales (221) se dispersan,

una superficie superior y una superficie inferior de cada uno de los segundos metales (221) están expuestas fuera de la segunda placa metálica (220), y una superficie lateral de cada uno de los segundos metales (221) está presente en estrecho contacto con el primer metal (211).

2. El terminal de electrodo según la reivindicación 1, en donde los segundos metales tienen áreas de superficie exterior diferentes entre sí.

3. El terminal de electrodo según la reivindicación 2, en donde, la segunda placa metálica (220) está configurada de tal manera que, cuando se calienta a una temperatura predeterminada o superior, se funden los segundos metales (221), reduciendo así un área seccional de la segunda placa metálica (220).

4. El terminal de electrodo según la reivindicación 3, en donde, la segunda placa metálica (220) está configurada de tal manera que, cuando se calienta a la temperatura predeterminada o superior, se forma una porción de ruptura en la segunda placa metálica (220).

5. El terminal de electrodo según la reivindicación 1, en donde

el primer metal (211) es cobre o aluminio, y

cada uno de los segundos metales (221) es un metal cuya temperatura de fusión es inferior a la del primer metal (211).

6. El terminal de electrodo según la reivindicación 5, en donde cada uno de los segundos metales (221) comprende al menos uno de indio (In), estaño (Sn), o una aleación de los mismos.

7. El terminal de electrodo según la reivindicación 1, en donde

se proporcionan dos primeras placas metálicas,

se proporciona una segunda placa metálica, y

la segunda placa metálica está situada entre las primeras placas metálicas.

8. El terminal de electrodo según la reivindicación 7, en donde se proporcionan al menos dos primeras placas metálicas y una o más segundas placas metálicas, y las primeras placas metálicas y la una o más segundas placas metálicas están situadas alternativamente en una dirección longitudinal, y

en donde las primeras placas metálicas están situadas en bordes opuestos en la dirección longitudinal.

9. Un método de fabricación de un terminal de electrodo según la reivindicación 1, comprendiendo el método: una primera etapa de aplicación de una primera temperatura y presión predeterminadas a un primer polvo metálico mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una primera placa metálica; una segunda etapa de aplicación de una segunda temperatura y presión predeterminadas a una mezcla de polvo metálico del primer polvo metálico y un segundo polvo metálico mientras se suministra continuamente la mezcla de polvo metálico durante un tiempo predeterminado para formar una segunda placa metálica; y

una tercera etapa de aplicación de la primera temperatura y presión predeterminadas al primer polvo metálico mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una tercera placa metálica, en donde la segunda placa metálica está situada entre la primera placa metálica y la tercera placa metálica. 10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el primer polvo metálico es de cobre o aluminio, y en donde el segundo polvo metálico es un metal cuya temperatura de fusión es inferior a la del primer polvo metálico.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde un tamaño de partícula del segundo polvo metálico es mayor que un tamaño de partícula del primer polvo metálico.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 9, comprendiendo además:

una cuarta etapa de aplicación de la segunda temperatura y presión predeterminadas a la mezcla de polvo metálico del primer polvo metálico y el segundo polvo metálico mientras se suministra continuamente la mezcla de polvo

metálico durante el tiempo predeterminado para formar una cuarta placa metálica; y

una quinta etapa de aplicación de la primera temperatura y presión predeterminadas al primer polvo metálico mientras se suministra continuamente el primer polvo metálico para formar una quinta placa metálica, en donde la cuarta placa metálica está situada entre la tercera placa metálica y la quinta placa metálica.

13. Un módulo de batería que comprende una pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí, en donde cada una de las celdas de la batería comprende el terminal de electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.