ES3062084T3 - Manufacturing method of a battery cell - Google Patents

Manufacturing method of a battery cell

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ES3062084T3 ES21872685T ES21872685T ES3062084T3 ES 3062084 T3 ES3062084 T3 ES 3062084T3 ES 21872685 T ES21872685 T ES 21872685T ES 21872685 T ES21872685 T ES 21872685T ES 3062084 T3 ES3062084 T3 ES 3062084T3
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Hangjune Choi
Jeong Oh Moon
Ho June Chi
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Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Método de fabricación de una celda de batería
[0003] [Sector de la técnica]
[0004] La presente divulgación se refiere a un método de fabricación de una celda de batería y, más particularmente, a un método de fabricación de una celda de batería de tipo bolsa.
[0005] [Antecedentes de la invención]
[0006] Las baterías secundarias han recibido mucha atención como fuentes de energía en diversos productos, tales como dispositivos móviles y vehículos eléctricos. Las baterías secundarias son un potente recurso energético que puede sustituir el uso de productos actuales que usan combustibles fósiles, y están en el punto de mira como fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente porque no generan subproductos debido al consumo de energía.
[0007] Recientemente, junto con un aumento continuo de la necesidad de tener una estructura de batería secundaria de gran capacidad, incluida la utilización de la batería secundaria como fuente de almacenamiento de energía, existe una demanda creciente de un paquete de baterías con una estructura multimódulo, que es un conjunto de módulos de batería en el que una pluralidad de baterías secundarias están conectadas en serie / paralelo.
[0008] Por otro lado, cuando se conecta una pluralidad de celdas de batería en serie / paralelo para configurar un paquete de baterías, es habitual un método para configurar un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería y, luego, añadir otros componentes a al menos un módulo de batería para configurar un paquete de baterías.
[0009] La celda de batería insertada para apilarse sobre el módulo de batería incluye un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador, y una envoltura de bolsa en la que está formada una parte rebajada para alojar el conjunto de electrodos.
[0010] En el caso de una celda de batería de tipo bolsa, se aplicó, usando un molde, una forma de conformación por estirado para que el conjunto de electrodos pudiera insertarse en una envoltura de bolsa formada a partir de una placa delgada de aluminio o metal, formándose así una parte rebajada en la envoltura de bolsa. En el proceso de formación de la parte rebajada, la envoltura de bolsa a la que se aplica la conformación por estirado se dobla 180 grados, y, luego, la parte exterior plana se sella para formar de manera estanca y hermética la celda de batería.
[0011] En ese momento puede producirse una tensión residual en la parte de borde periférica cuando se aplica la conformación a la envoltura de bolsa, y en el proceso de doblado de la bolsa, la tensión residual puede provocar una deformación de una forma diferente a la del diseño. Esto se puede denominar la llamada parte de oreja de murciélago. Además, el grado de protrusión a un lado a través de la parte de oreja de murciélago puede denominarse largo de borde.
[0012] La figura 1 es una vista que muestra el estado de fabricación de una envoltura de bolsa de una celda de batería convencional.
[0013] El proceso de fabricación de la envoltura de bolsa convencional se describirá más detalladamente con referencia a la figura 1. En el momento de fabricar una envoltura de bolsa 20, se forma una parte rebajada 21 por conformación, y luego se dobla 180 grados sobre la base de una línea de doblado 21a de la envoltura de bolsa 20 para cubrir la parte rebajada 21, completándose así la estructura de envoltura de bolsa. El conjunto de electrodos 10 se inserta en la parte rebajada 21.
[0014] En ese momento, la línea de doblado 21a de la envoltura de bolsa 20 puede formarse en una parte espaciada (G) de la línea de borde de la parte rebajada 21. Por lo tanto, cuando la envoltura de bolsa 20 se dobla sobre la base de la línea de doblado 21a, la parte plegada de la línea de doblado 21a que es adyacente a la línea de borde no se forma de manera uniforme, sino que puede formar una parte P que sobresale hacia fuera, tal y como se muestra en la figura 1. Esta parte puede denominarse parte de oreja de murciélago.
[0015] Como consecuencia, una tensión residual actúa en las proximidades de la parte de borde de la parte P en el momento del doblado, y puede producirse una deformación con una forma diferente de la forma de bolsa originalmente diseñada, tal y como se muestra en la figura 1. La deformación morfológica de la parte P puede dar lugar a diversas e innecesarias deformaciones morfológicas dependiendo de la dirección y de la magnitud de la tensión residual. En el documento KR 20200103473 A se divulga una bolsa para una envoltura de batería secundaria, una batería secundaria y un método de fabricación de la batería secundaria.
[0016] El documento EP 3321991 A1 se refiere a un revestimiento de bolsa para una batería secundaria.
[0017] El documento KR 20180083124 A corresponde a un método de conformación de bolsas de batería secundaria.
[0018] [Explicación de la invención]
[0019] [Problema técnico]
[0020] Es un objetivo de la presente divulgación proporcionar un método de fabricación de una celda batería que impida que se produzca una deformación morfológica de la envoltura de bolsa debido a una tensión residual.
[0021] El objetivo de la presente divulgación no está limitado al objeto mencionado anteriormente, y los expertos en la técnica deberían entender claramente otros objetivos que no se describen en el presente documento a partir de la siguiente descripción detallada.
[0022] [Solución técnica]
[0023] Para lograr el objetivo anterior, se proporciona, según la presente divulgación, un método de fabricación de una celda de batería según la reivindicación 1.
[0024] [Efectos ventajosos]
[0025] Un método de fabricación de la misma según unas realizaciones de la presente divulgación proporciona el efecto de impedir una deformación innecesaria de la envoltura de bolsa durante la fabricación de la envoltura de bolsa a través del molde y una forma de bolsa capaz de eliminar la parte de oreja de murciélago.
[0026] Los efectos de la presente divulgación no están limitados a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la técnica entenderán claramente otros efectos adicionales no descritos anteriormente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas.
[0027] [Breve descripción de los dibujos]
[0028] La figura 1 es una vista que muestra el estado de fabricación de una envoltura de bolsa de una celda de batería convencional;
[0029] la figura 2 es una vista que muestra un estado en el que se está asentando una envoltura de bolsa en un molde según una realización de la presente divulgación;
[0030] la figura 3 es una vista que ilustra un estado en el que se está formando una parte rebajada en una envoltura de bolsa según una realización de la presente divulgación;
[0031] la figura 4 es una vista que muestra un estado en el que se está doblando la envoltura de bolsa según una realización de la presente divulgación; y
[0032] la figura 5 es una vista que muestra un estado en el que se ha fabricado la parte de borde de la envoltura de bolsa con una forma previamente diseñada sin deformación.
[0033] [Realización preferente de la invención]
[0034] Cabe apreciar que los ejemplos de realización, los cuales se describirán a continuación, se han descrito ilustrativamente para ayudar a entender la presente divulgación, y que la presente divulgación puede modificarse de diversas maneras para llevarse a cabo de manera diferente a los ejemplos de realización descritos en el presente documento. Sin embargo, en la descripción de la presente divulgación se omitirán descripciones e ilustraciones específicas de funciones o elementos constitutivos públicamente conocidos cuando se determine que las descripciones e ilustraciones específicas podrían oscurecer innecesariamente la materia objeto de la presente divulgación. Además, con el fin de ayudar a entender la presente divulgación, los dibujos adjuntos no se han ilustrado basándose en escalas reales, sino que partes de los elementos constitutivos podrían tener un tamaño exagerado. Tal y como se usan en el presente documento, términos como primero, segundo y similares pueden usarse para describir diversos componentes, y los componentes no están limitados por los términos. Los términos se usarán únicamente para discriminar un componente de otro componente.
[0035] Además, los términos usados en el presente documento se usan únicamente para describir realizaciones ilustrativas específicas y no pretenden limitar el alcance de la presente divulgación. Una expresión en singular incluye una expresión en plural a menos que tengan significados indudablemente opuestos en el contexto. Cabe entender que los términos "comprende", "incluye" y "tiene", tal y como se usan en el presente documento, pretenden designar la presencia de características, números, etapas, elementos constitutivos indicados o de combinaciones de los mismos, pero cabe entender que no excluyen la posibilidad de que existan o se añadan una o más características, números, etapas, elementos constitutivos o combinaciones de los mismos.
[0036] La celda de batería según una realización de la presente divulgación se describirá ahora detalladamente con referencia a las figuras 2 a 5.
[0037] La figura 2 es una vista que muestra un estado en el que se está asentando una envoltura de bolsa en un molde según una realización de la presente divulgación. La figura 3 es una vista que ilustra un estado en el que se está formando una parte rebajada en una envoltura de bolsa según una realización de la presente divulgación. La figura 4 es una vista que muestra un estado en el que se está doblando la envoltura de bolsa molde según una realización de la presente divulgación. La figura 5 es una vista que muestra un estado en el que se ha fabricado la parte de borde de la envoltura de bolsa con una forma previamente diseñada sin deformación.
[0038] Haciendo referencia a las figuras 2 a 5, una celda de batería según una realización de la presente divulgación incluye un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador, y una envoltura de bolsa 200 en la que está formada una parte rebajada 210 para alojar el conjunto de electrodos, en donde la envoltura de bolsa 200 se dobla y forma sobre la base de al menos una línea de borde entre los bordes formados por la parte rebajada 210.
[0039] El conjunto de electrodos se apila siguiendo el orden de un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo y puede estar formado en una estructura de tipo apilamiento, de tipo rollo de gelatina o de tipo plegado-apilado, aunque, según la presente realización, puede formarse en un tipo de apilamiento con forma de paralelepípedo rectangular. La solución electrolítica puede insertarse dentro de la envoltura de bolsa 200, y el conjunto de electrodos puede sellarse junto con la solución electrolítica dentro de la envoltura de bolsa 200. Según la presente realización, la envoltura de bolsa puede estar formada de aluminio.
[0040] La parte rebajada 210 puede formarse en la envoltura de bolsa 200. La parte rebajada 210 puede formarse a través de un proceso de conformación. La parte rebajada 210 puede formarse rebajándose con forma hexaédrica, y el conjunto de electrodos puede insertarse dentro de la parte rebajada 210.
[0041] La envoltura de bolsa 200 puede formarse para cubrir la parte rebajada 210 por doblado. La envoltura de bolsa 200 doblada puede sellar el conjunto de electrodos formado dentro de la parte rebajada 210 poniendo las superficies de envoltura en contacto la una con la otra.
[0042] Según la presente realización, la envoltura de bolsa 200 puede doblarse y formarse sobre la base de una línea de borde de entre los doce bordes de la forma hexaédrica de la parte rebajada 210. Convencionalmente, la envoltura de bolsa se doblaba sobre la base de la línea de doblado de la parte que está separada de la línea del borde de la parte rebajada, pero, en ese caso, la forma de la parte plegada se deformaba debido a la tensión residual de la parte plegada, tal como la formación de una parte de oreja de murciélago en la parte plegada de la envoltura de bolsa doblada, dificultando así la fabricación de la celda de bolsa según la forma de la celda de bolsa previamente diseñada.
[0043] Así, según la presente realización, de entre las líneas de borde de la parte rebajada, la línea de borde que es adyacente a la parte plegada se establece como línea de doblado, y se dobla la envoltura de bolsa 200, por lo cual se minimiza la tensión residual de la parte plegada, se puede fabricar la celda de bolsa según la forma de la celda de bolsa previamente diseñada, se puede mejorar la calidad de celda de batería y se puede garantizar la productividad. En lo sucesivo, se describirá un método de fabricación de una celda de batería según una realización de la presente divulgación con referencia a las figuras 2 a 5.
[0044] Haciendo referencia a las figuras 2 a 5, el método de fabricación de la celda de batería según una realización de la presente divulgación incluye una etapa de asentamiento de una primera envoltura de bolsa doblada 200 en un molde M que incluye una parte escalonada y una parte de formación rebajada F, y al menos una línea de borde de entre los bordes de la parte de formación F forma una línea escalonada L en la parte escalonada, en donde la primera envoltura de bolsa doblada se dobla sobre la base de una línea de doblado 210a correspondiente a la línea escalonada L, tal y como se muestra en la figura 2.
[0045] Luego, el método incluye una etapa de formación de la envoltura de bolsa 200 mostrada en la figura 3 presionando un elemento de formación A para que tenga la forma de la parte de formación F mostrada en la figura 2 para así formar una parte rebajada 210, y una etapa de doblado por segunda vez la envoltura de bolsa 200 mostrada en la figura 4 sobre la base de la línea de doblado 210a para poner las superficies de envoltura de la envoltura de bolsa 200 en contacto la una con la otra.
[0046] En ese momento, el primer doblez y el segundo doblado se doblan a 90 grados, respectivamente. Esto se debe a que el ángulo de la parte escalonada está formado a 90 grados, y la envoltura de bolsa 200 puede asentarse verticalmente para corresponder a la parte escalonada mientras se forma el primer doblez de 90 grados hacia el molde M, y, luego, se forma un ángulo de doblado de 180 grados a través de un segundo doblado de 90 grados adicional, de manera que las superficies de envoltura de la envoltura de bolsa 200 pueden plegarse completamente la una con la otra. Cuando se fabrica una celda de batería de tipo bolsa a través de las etapas anteriores, se puede confirmar que la parte de oreja de murciélago P que se muestra en la figura 1 no se forma en la parte de la línea de doblado 210a de la envoltura de bolsa 200, tal y como se muestra en la figura 5.
[0047] Según la presente realización, el método puede incluir además una etapa de inserción del conjunto de electrodos 100 en la parte rebajada 210 después de la etapa de formación de la envoltura de bolsa 200 para formar una parte rebajada 210. Además, el método puede incluir además una etapa de sellado de las superficies de envoltura en contacto después de poner las superficies de envoltura de la envoltura de bolsa 200 en contacto la una con la otra.
[0048] Además, en la etapa de formación de la envoltura de bolsa 200 para formar una parte rebajada 210, la parte rebajada 210 puede formarse para que la línea de doblado L se convierta en uno de los bordes de la parte rebajada 210. La línea de doblado L y la línea de esquina de la parte rebajada se forman íntegramente, de manera que, durante el proceso de doblado de la envoltura de bolsa 200, no se puede producir una deformación morfológica en la parte plegada.
[0049] Las celdas de batería pueden reunirse mediante una pluralidad de números para constituir un módulo de batería. Además, se puede formar una estructura de paquete de baterías en la que esté ensamblada una pluralidad de módulos de batería. El paquete de baterías puede tener una estructura en la que uno o más de los módulos de batería, según la realización de la presente divulgación, están reunidos, y empaquetados junto con un sistema de gestión de baterías (SGB) y un dispositivo de refrigeración que controlan y gestionan la temperatura, la tensión, etc. de la batería.
[0050] El paquete de baterías se puede aplicar a diversos dispositivos. Un dispositivo así puede aplicarse a un medio vehicular, tal como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no está limitada a los mismos y es aplicable a diversos dispositivos que pueden usar un módulo de batería, lo cual pertenece también al alcance de la presente divulgación.
[0051] Aunque antes se hayan mostrado y descrito unas realizaciones preferidas de la presente invención, el alcance de la presente divulgación no está limitado a las mismas, y los expertos en la técnica pueden concebir numerosas modificaciones y realizaciones diferentes sin salirse del alcance de la invención descrita en las reivindicaciones adjuntas.
[0052] [Descripción de los números de referencia]
[0053] 100: conjunto de electrodos
[0054] 200: envoltura de bolsa
[0055] 200a: superficie de envoltura
[0056] 210: parte rebajada
[0057] 210a: línea de doblado
[0058] M: molde
[0059] F: parte de formación
[0060] L: línea escalonada

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES
1. Método de fabricación de una celda de batería que comprende las etapas de:
asentar una primera envoltura de bolsa doblada 200 en un molde M que incluye una parte escalonada y una parte de formación rebajada F, y al menos una línea de borde de entre los bordes de la parte de formación F forma una línea escalonada L en la parte escalonada, en donde la primera envoltura de bolsa doblada 200 se dobla sobre la base de una línea de doblado 210a correspondiente a la línea escalonada L; luego, formar la envoltura de bolsa (200) para que tenga la forma de la parte de formación (F) para así formar una parte rebajada (210), formándose la parte rebajada (210) para que la línea de doblado (210a) se convierta en uno de los bordes de la parte rebajada (210);
luego, insertar un conjunto de electrodos (100) en la parte rebajada (210);
luego, doblar por segunda vez la envoltura de bolsa (200) sobre la base de la línea de doblado (210a) para poner las superficies de envoltura de la envoltura de bolsa (200) en contacto la una con la otra; y,
luego, sellar las superficies de envoltura en contacto,
en donde:
el primer doblez y el segundo doblado se doblan a 90 grados, respectivamente.
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