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ES2973839T3 - Módulo de batería que incluye una placa base que tiene un paso de descarga de gas, y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo - Google Patents

Módulo de batería que incluye una placa base que tiene un paso de descarga de gas, y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo Download PDF

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ES2973839T3
ES2973839T3 ES20827582T ES20827582T ES2973839T3 ES 2973839 T3 ES2973839 T3 ES 2973839T3 ES 20827582 T ES20827582 T ES 20827582T ES 20827582 T ES20827582 T ES 20827582T ES 2973839 T3 ES2973839 T3 ES 2973839T3
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ES
Spain
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battery module
cover
secondary batteries
cell assembly
battery
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ES20827582T
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English (en)
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Jae-Min Yoo
Jeong-O Mun
Eun-Gyu Shin
Yoon-Koo Lee
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Publication date
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Abstract

Se divulga un módulo de batería que tiene un riesgo reducido de ignición secundaria o explosión y una eficiencia de enfriamiento mejorada. Para lograr el propósito anterior, el módulo de batería según la presente invención comprende: un conjunto de celdas que incluye una pluralidad de baterías secundarias apiladas entre sí en las direcciones delantera y trasera; y una placa base que está configurada de manera que la pluralidad de baterías secundarias del conjunto de celdas estén montadas sobre la misma y que incluye al menos un pasaje de descarga de gas alargado en las direcciones delantera y trasera de manera que una pared lateral de la misma esté en comunicación con el exterior y tiene una unidad de apertura formada en el mismo abriendo parcialmente la pared lateral en una dirección, y al menos una lámina de malla ignífuga que cubre la unidad de apertura. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería que incluye una placa base que tiene un paso de descarga de gas, y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería que incluye una placa base que tiene un paso de descarga de gas, y un paquete de batería y un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería, y más particularmente, a un módulo de batería que reduce el riesgo de ignición secundaria o explosión y aumenta la eficiencia de enfriamiento.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias comercializadas actualmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías secundarias de litio, etcétera. Entre ellas, las baterías secundarias de litio son las más destacadas en comparación con las baterías secundarias a base de níquel debido a ventajas como la carga y descarga libres, causadas por un efecto de memoria sustancialmente nulo, una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética.
La batería secundaria de litio utiliza principalmente óxidos a base de litio y materiales carbonosos como un material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. Además, la batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodo en el que una placa de electrodo positivo recubierta con el material activo de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubierta con el material activo de electrodo negativo están dispuestas con un separador interpuesto entre las mismas, y un exterior, a saber, un exterior de batería, que contiene herméticamente el conjunto de electrodo junto con un electrolito.
En los últimos años, las baterías secundarias se han utilizado ampliamente no solo en dispositivos de pequeño tamaño, como dispositivos electrónicos portátiles, sino también en dispositivos de tamaño medio o grande, como vehículos y dispositivos de almacenamiento de energía. Cuando las baterías secundarias se utilizan en los dispositivos de tamaño medio o grande, se conecta eléctricamente un gran número de baterías secundarias para aumentar la capacidad y la potencia. En particular, las baterías secundarias se utilizan ampliamente en dispositivos de tamaño medio o grande, ya que pueden apilarse fácilmente.
Mientras tanto, recientemente, a medida que aumenta la necesidad de una estructura de gran capacidad junto con la utilización como fuente de almacenamiento de energía, aumenta la demanda de una pluralidad de baterías secundarias conectadas en serie y/o en paralelo, un módulo de batería que aloje las baterías secundarias y un paquete de batería que tenga un sistema de gestión de baterías (BMS).
Además, para proteger una pluralidad de baterías secundarias frente a impactos externos o almacenar la pluralidad de baterías secundarias, el paquete de batería incluye generalmente un alojamiento exterior hecho de metal. Mientras tanto, la demanda de un paquete de batería de alta capacidad ha aumentado recientemente.
Sin embargo, en el paquete de batería de alta capacidad, si alguna batería secundaria de entre la pluralidad de baterías secundarias incluidas en el módulo de batería se enciende o explota, el calor o las llamas pueden transferirse a las baterías secundarias próximas y provocar una explosión secundaria o similares. Por tanto, cada vez se hacen más esfuerzos para aumentar la estabilidad.
Además, dado que el paquete de batería de alta capacidad genera más calor durante la carga y la descarga en comparación con la técnica existente, es necesario aplicar un método de enfriamiento eficaz. Por ejemplo, como método de enfriamiento, se ha utilizado un método de descarga de calor al exterior mediante la circulación de aire enfriado en la pluralidad de baterías secundarias. Sin embargo, en el módulo de batería que utiliza el método de enfriamiento por aire, cuando se enciende una batería secundaria específica entre la pluralidad de baterías secundarias, la llama de la batería secundaria encendida se transfiere a las baterías secundarias próximas más rápidamente a lo largo del viento de enfriamiento, lo que hace más difícil garantizar la estabilidad.
Además, en el módulo de batería convencional, la llama de la batería secundaria encendida también puede propagarse a las baterías secundarias próximas a través de un paso de gas formado para descargar el gas. Por tanto, se requiere desarrollar una técnica capaz de impedir la ignición o explosión secundaria.
Pueden encontrarse ejemplos de antecedentes en los documentos KR20170107798A, EP3091604A1, US2016/093842A1 y KR20170090261.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada, y por tanto la presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería que reduzca el riesgo de ignición secundaria o explosión y aumente la eficiencia de enfriamiento.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y resultarán más evidentes a partir de las realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación. Asimismo, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de los mismos.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería, que comprende: un conjunto de célula que tiene una pluralidad de baterías secundarias apiladas unas sobre otras en una dirección delantera y trasera; y una placa base configurada de manera que la pluralidad de baterías secundarias del conjunto de célula están montadas en una parte superior de la misma, incluyendo la placa base al menos un paso de descarga de gas que tiene una pared lateral alargada en las direcciones delantera y trasera para comunicarse con el exterior y una parte abierta formada por la apertura de una parte de la pared lateral en una dirección y al menos una lámina de malla antiinflamatoria configurada para cubrir la parte abierta.
Además, la placa base puede incluir un elemento de enfriamiento situado a un lado del paso de descarga de gas, de modo que el conjunto de célula esté montado en una parte superior del mismo, teniendo el elemento de enfriamiento un canal de refrigerante alargado en al menos una dirección para comunicarse con el exterior, un orificio de inyección de refrigerante para inyectar un refrigerante y un orificio de descarga de refrigerante para descargar el refrigerante.
Además, el módulo de batería puede comprender además una almohadilla térmicamente conductora interpuesta entre el elemento de enfriamiento de la placa base y la pluralidad de baterías secundarias.
Además, la almohadilla térmicamente conductora puede tener ranuras de inserción formadas en ubicaciones correspondientes a la pluralidad de baterías secundarias, de modo que la pluralidad de baterías secundarias se insertan parcialmente en las mismas.
Además, el módulo de batería puede comprender además una cubierta superior que tiene una parte de arriba que se extiende en una dirección horizontal para cubrir una parte superior del conjunto de célula y partes laterales acopladas a la placa base y que se extienden hacia abajo desde extremos izquierdo y derecho de la parte de arriba para cubrir las partes laterales izquierda y derecha del conjunto de célula; un conjunto de barra colectora que tiene una barra colectora conectada eléctricamente al conjunto de célula y un armazón de barra colectora acoplado a la parte lateral de modo que la barra colectora esté montada en el mismo; una cubierta delantera acoplada a un extremo delantero de la cubierta superior para cubrir un lado delantero del conjunto de célula; y una cubierta trasera acoplada a un extremo trasero de la cubierta superior para cubrir un lado trasero del conjunto de célula.
Además, la cubierta trasera puede tener orificios abiertos a través de los que el orificio de inyección de refrigerante y el orificio de descarga de refrigerante del elemento de enfriamiento están expuestos al exterior, respectivamente, y la cubierta trasera puede tener un orificio de escape de gas abierto para comunicarse con el paso de descarga de gas. Además, la cubierta trasera puede incluir un elemento de malla insertado en el orificio de escape de gases.
Además, el conjunto de célula puede incluir una lámina antiinflamatoria interpuesta entre la pluralidad de baterías secundarias.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un paquete de batería, que comprende al menos un módulo de batería según la presente divulgación.
En otro aspecto adicional de la presente divulgación, también se proporciona un sistema de almacenamiento de energía, que comprende el paquete de batería según la presente divulgación.
Efectos ventajosos
Según una realización de la presente divulgación, dado que el módulo de batería de la presente divulgación incluye la placa base que tiene al menos una lámina de malla antiinflamatoria configurada para cubrir la parte abierta del paso de descarga de gas, es posible evitar que las llamas se transfieran desde una batería secundaria en la que se produce un incendio o una explosión entre la pluralidad de baterías secundarias a otras baterías secundarias próximas a través del paso de descarga de gas. De este modo, puede aumentarse la seguridad del módulo de batería.
Además, según una realización de la presente divulgación, dado que el módulo de batería de la presente divulgación adopta un método de enfriamiento indirecto utilizando un refrigerante (líquido) en lugar de un método de enfriamiento por aire, es posible resolver el problema de la estructura de enfriamiento por aire en la que se promueve la propagación de la ignición debido a la circulación de aire cuando se produce la ignición en la batería secundaria. En consecuencia, el riesgo de incendio del módulo 200 de batería puede reducirse eficazmente.
Además, según una realización de la presente divulgación, dado que la cubierta trasera incluye el elemento de malla insertado en el orificio de escape de gas, cuando se produce un incendio o una explosión en el conjunto de célula dentro del módulo de batería, es posible evitar que la llama salga por el orificio de escape de gas. En consecuencia, es posible evitar que el fuego se propague a los objetos adyacentes al módulo de batería, aumentando de este modo la seguridad del módulo de batería en uso.
Además, según una realización de la presente divulgación, dado que el conjunto de célula incluye la lámina antiinflamatoria interpuesta entre la pluralidad de baterías secundarias, aunque se produzca un incendio o una explosión en cualquiera de la pluralidad de baterías secundarias, el efecto de la llama sobre las baterías secundarias vecinas puede reducirse por la lámina antiinflamatoria, evitando de este modo que se propague una explosión o un incendio secundario. En consecuencia, la seguridad del módulo de batería puede incrementarse de forma efectiva.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente los componentes del módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una placa base, empleada en el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
La figura 4 es una vista en planta que muestra esquemáticamente una almohadilla térmicamente conductora, empleada en el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
La figura 5 es una vista trasera que muestra esquemáticamente el módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un conjunto de célula, empleado en el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán en detalle realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino interpretarse en base a los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación en base al principio de que al inventor se le permite definir los términos apropiadamente para la mejor explicación.
Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferido a efectos meramente ilustrativos, que no pretende limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras equivalencias y modificaciones de la misma sin alejarse del alcance de la divulgación.
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización de la presente divulgación. Asimismo, la figura 2 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente los componentes del módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, un módulo 200 de batería según una realización de la presente divulgación incluye al menos un conjunto 100 de célula que tiene una pluralidad de baterías 110 secundarias, y una placa 210 base.
Específicamente, el conjunto 100 de célula puede incluir una pluralidad de baterías 110 secundarias apiladas unas sobre otras en las direcciones delantera y trasera. La batería 110 secundaria puede ser de tipo bolsa. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, cada uno de los dos conjuntos 100 de célula puede estar configurado de manera que 21 baterías 110 secundarias de tipo bolsa estén apiladas una al lado de otra en las direcciones delantera y trasera (dirección Y).
En particular, la batería 110 secundaria tipo bolsa puede incluir un conjunto de electrodo (no mostrado), un electrolito (no mostrado) y una bolsa 116.
Cuando se observa en una dirección F (mostrada en la figura 1), cada una de las baterías 110 secundarias puede estar dispuesta para erguirse de manera perpendicular al suelo (dirección Z), de modo que dos superficies anchas están situadas en los lados delantero y trasero, respectivamente, y las partes de sellado están situadas en los lados superior, inferior, izquierdo y derecho. En otras palabras, cada batería 110 secundaria puede estar configurada para erigirse verticalmente. Mientras tanto, en esta memoria descriptiva, a menos que se especifique lo contrario, las direcciones superior, inferior, delantera, trasera, izquierda y derecha se establecerán basándose en el caso en que se observen en la dirección F.
En este caso, los términos que indican direcciones tales como delante, detrás, izquierda, derecha, superior e inferior, utilizados en esta memoria descriptiva, pueden variar dependiendo de la posición de un observador o de la forma de un objeto. Sin embargo, en esta memoria descriptiva, por conveniencia de descripción, las direcciones delantera, trasera, izquierda, derecha, superior e inferior se distinguen basándose en el caso en el que se observen en la dirección F.
En este caso, la bolsa 116 puede estar configurada para tener una parte 115 de alojamiento de forma cóncava. Además, el conjunto de electrodo y el electrolito pueden alojarse en la parte 115 de alojamiento. Además, cada bolsa 116 incluye una capa aislante exterior, una capa metálica y una capa adhesiva interior, y las capas adhesivas interiores de la bolsa se adhieren entre sí en un borde de la bolsa 116 para formar una parte de sellado. Además, puede formarse una parte en saliente en cada extremo en la dirección izquierda y derecha (dirección X) en la que se forman un conductor 111 de electrodo positivo y un conductor 112 de electrodo negativo de la bolsa 116.
Además, el conjunto de electrodo es un conjunto de una placa de electrodo recubierta con un material activo de electrodo y un separador, y al menos una placa de electrodo positivo y al menos una placa de electrodo negativo pueden estar dispuestas con un separador interpuesto entre las mismas. Además, se proporciona una lengüeta de electrodo positivo a la placa de electrodo positivo del conjunto de electrodo, y al menos una lengüeta de electrodo positivo puede estar conectada al cable 111 de electrodo positivo.
En este caso, un extremo del cable 111 de electrodo positivo puede estar conectado a la lengüeta de electrodo positivo, el otro extremo del mismo puede estar expuesto fuera de la bolsa 116, y la parte expuesta puede funcionar como un terminal de electrodo de la batería 110 secundaria, por ejemplo un terminal de electrodo positivo de la batería 110 secundaria.
Además, se proporciona una lengüeta de electrodo negativo a la placa de electrodo negativo del conjunto de electrodo, y al menos una lengüeta de electrodo negativo puede conectarse al cable 112 de electrodo negativo. Además, un extremo del cable 112 de electrodo negativo puede estar conectado a la lengüeta de electrodo negativo, el otro extremo del mismo puede estar expuesto fuera de la bolsa, y la parte expuesta puede funcionar como un terminal de electrodo de la batería 110 secundaria, por ejemplo un terminal de electrodo negativo de la batería 110 secundaria.
Por otra parte, como se muestra en la figura 1, cuando se observa directamente en la dirección F, el cable 111 de electrodo positivo y el cable 112 de electrodo negativo pueden estar formados en los extremos izquierdo y derecho en direcciones opuestas (dirección X) con respecto al centro de la batería 110 secundaria. Es decir, el cable 111 de electrodo positivo puede proporcionarse en un extremo (extremo izquierdo) en base al centro de la batería 110 secundaria. Además, el cable 112 de electrodo negativo puede proporcionarse en el otro extremo (extremo derecho) en el centro de la batería 110 secundaria.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, cada batería 110 secundaria del conjunto 100 de célula puede configurarse de manera que el cable 111 de electrodo positivo y el cable 112 de electrodo negativo 112 sobresalgan en la dirección izquierda y derecha.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, en una batería 110 secundaria, no hay interferencia entre el cable 111 de electrodo positivo y el cable 112 de electrodo negativo, y por tanto el área de los cables de electrodo puede aumentarse.
Además, el cable 111 de electrodo positivo y el cable 112 de electrodo negativo pueden configurarse en forma de placa. En particular, el cable 111 de electrodo positivo y el cable 112 de electrodo negativo pueden sobresalir en una dirección horizontal (dirección X) en un estado en el que sus superficies anchas están erguidas para orientarse en las direcciones delantera y trasera.
En este caso, la dirección horizontal puede referirse a una dirección paralela al suelo cuando la batería 110 secundaria está colocada en el suelo, y también puede referirse a al menos una dirección en un plano perpendicular a las direcciones superior e inferior.
Sin embargo, el módulo 200 de batería según la presente divulgación no se limita a la batería 110 secundaria de tipo bolsa descrita anteriormente, y pueden emplearse varios tipos de baterías 110 secundarias conocidas en el momento de presentar esta solicitud.
La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una placa base, empleada en el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 3 junto con las figuras 1 y 2, la placa 210 base puede incluir al menos un paso 211 de descarga de gas y una lámina 216 de malla antiinflamatoria.
Específicamente, el paso 211 de descarga de gas puede incluir una pared lateral alargada en las direcciones delantera y trasera para comunicarse con el exterior. Por ejemplo, como se muestra en la figura 3, el paso 211 de descarga de gas puede incluir una pared 211a lateral izquierda, una pared 211b lateral derecha, y una pared 211c lateral inferior. Además, puede proporcionarse una parte T1 abierta formada abriendo una parte de la pared lateral del paso 211 de descarga de gas en una dirección. La parte T1 abierta puede ser, por ejemplo, como se muestra en la figura 3, formada abriendo una parte superior del paso 211 de descarga de gas.
Por ejemplo, como se muestra en las figuras 2 y 3, la placa 210 base puede incluir dos pasos 211 de descarga de gas ubicados en ambos lados izquierdo y derecho de la misma. En este momento, los dos pasos 211 de descarga de gas pueden extenderse desde un extremo delantero hasta un extremo trasero de la placa 210 base.
Además, la lámina 216 de malla antiinflamatoria puede estar configurada para cubrir la parte T1 abierta. La lámina 216 de malla antiinflamatoria puede estar configurada para insertarse en un orificio abierto de la parte T1 abierta o para cubrir una parte superior de la parte T1 abierta de modo que cubra completamente la parte T1 abierta del paso 211 de descarga de gas.
En este caso, la lámina 216 de malla antiinflamatoria puede incluir un material no inflamable difícil de quemar. Por ejemplo, el material no inflamable puede ser resina de cloruro de vinilo que contenga cloro, cloruro de parafina, óxido de decabromodifenilo, trióxido de antimonio y similares. La lámina 216 de malla antiinflamatoria puede prepararse recubriendo un tejido en bruto obtenido tejiendo fibras multifilamento como poliéster, nailon y polipropileno con una composición de resina de pasta de cloruro de vinilo retardante de llama, luego procesando y tratando térmicamente el tejido, y luego procesando el mismo para obtener forma de malla.
La lámina 216 de malla antiinflamatoria puede estar configurada para permitir el paso del gas descargado del conjunto 100 de célula, pero no para permitir el paso de la llama. Es decir, la lámina 216 de malla antiinflamatoria puede servir para bloquear que la llama generada se transfiera a las baterías secundarias próximas.
Por ejemplo, la lámina 216 de malla antiinflamatoria puede tener una malla tan densa que permita el paso de gas a su través, pero no el paso de llamas. La lámina 216 de malla antiinflamatoria puede tener un tamaño de malla de 0,1 mm x 0,1 mm a 5 mm x 5 mm, más preferiblemente de 1 mm x 1 mm a 2 mm x 2 mm.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que el módulo 200 de batería de la presente<divulgación incluye la placa base que tiene al menos una lámina>216<de malla antiinflamatoria configurada para>cubrir la parte T1 abierta del paso 211 de descarga de gas, es posible evitar que se transfieran llamas desde una batería secundaria en la que se produce un incendio o una explosión entre la pluralidad de baterías secundarias a otras baterías secundarias próximas a través del paso de descarga de gas. De este modo, puede aumentarse la seguridad del módulo de batería.
Además, la placa 210 base puede incluir un elemento 218 de enfriamiento. Específicamente, el conjunto 100 de célula puede montarse en una parte superior del elemento 218 de enfriamiento. Por ejemplo, como se muestra en las figuras 2 y 3, 42 baterías 110 secundarias pueden montarse en el elemento 218 de enfriamiento. Además, el elemento 218 de enfriamiento puede ser un disipador térmico que tiene un exterior hecho de un material con alta conductividad térmica. Es decir, el elemento 218 de enfriamiento puede estar configurado para absorber el calor generado en el conjunto 100 de célula montado en la parte superior del mismo a través del exterior de una manera conductora.
Un canal de refrigerante (no mostrado) configurado para permitir que un refrigerante se mueva a su través puede proporcionarse dentro del elemento 218 de enfriamiento. Además, el canal de refrigerante puede tener una pluralidad de partes rectas (no mostradas) alargadas en las direcciones delantera y trasera y una parte curva (no mostrada) que conecta la pluralidad de partes rectas. Sin embargo, el canal de refrigerante no está limitado a una forma específica, y la forma y la ubicación del canal de refrigerante pueden diseñarse y cambiarse adecuadamente en consideración de la distribución de calor del conjunto de célula. Además, un orificio 219a de inyección de refrigerante y un orificio 219b de descarga de refrigerante pueden proporcionarse en ambos extremos del canal de refrigerante.
Por ejemplo, como se muestra en las figuras 2 y 3, la placa 210 base puede incluir un elemento 218 de enfriamiento proporcionado entre dos pasos 211 de descarga de gas ubicados a ambos lados izquierdo y derecho de la placa base. En este caso, el orificio 219a de inyección de refrigerante y el orificio 219b de descarga de refrigerante pueden proporcionarse en un extremo trasero del elemento 128 de enfriamiento.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que el módulo 200 de batería de la presente divulgación adopta un método de enfriamiento indirecto utilizando un refrigerante (líquido) en lugar de un método de enfriamiento por aire, es posible resolver el problema de la estructura de enfriamiento por aire en la que se promueve la propagación de la ignición debido a la circulación de aire (viento de enfriamiento) cuando se produce la ignición en la batería secundaria. En consecuencia, el riesgo de incendio del módulo 200 de batería puede reducirse eficazmente.
Además, el módulo 200 de batería puede incluir una almohadilla 240 térmicamente conductora interpuesta entre el elemento 218 de enfriamiento de la placa 210 base y la pluralidad de baterías 110 secundarias. La almohadilla 240 térmicamente conductora puede incluir una resina polimérica o una resina de silicona con alta conductividad térmica. Por ejemplo, la resina polimérica puede ser una resina de polisiloxano o una resina de base epoxi.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, la almohadilla 240 térmicamente conductora puede estar situada en toda la superficie superior del elemento 218 de enfriamiento y recubierta de un grosor predeterminado.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que el elemento 218 de enfriamiento incluye la almohadilla 240 térmicamente conductora, el calor generado en el conjunto 100 de célula puede transferirse eficazmente al elemento 218 de enfriamiento.
La figura 4 es una vista en planta que muestra esquemáticamente una almohadilla térmicamente conductora, empleada en el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 4 junto con la figura 3, la almohadilla 240A térmicamente conductora según otra realización puede tener una ranura G1 de inserción para que una parte de cada una de la pluralidad de baterías 110 secundarias se inserte en la misma. La ranura G1 de inserción puede tener una forma indentada hacia el interior para que una parte de la parte de sellado de la pluralidad de baterías 110 secundarias se inserte en la misma. La ranura G1 de inserción puede estar formada en una ubicación correspondiente a cada una de la pluralidad de baterías 110 secundarias. Por ejemplo, como se muestra en la figura 4, pueden formarse 42 ranuras G1 de inserción de manera que las partes de sellado de las 42 baterías 110 secundarias se inserten parcialmente en las mismas. Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, puesto que la almohadilla 240A térmicamente conductora tiene la ranura G1 de inserción de manera que una parte de cada una de la pluralidad de baterías 110 secundarias se inserta en la misma, se incrementa un área de contacto entre la almohadilla 240A térmicamente conductora y la pluralidad de baterías 110 secundarias, absorbiendo de este modo eficazmente el calor generado en el conjunto 100 de célula. Además, la ranura G1 de inserción puede servir como guía para guiar cada una de la pluralidad de baterías 110 secundarias apiladas en una dirección para ser dispuestas en una ubicación regular. Haciendo referencia de nuevo a las figuras 1 y 2, el módulo 200 de batería según una realización de la presente divulgación puede incluir una cubierta 220 superior, un conjunto 270 de barra colectora, una cubierta 250 delantera y una cubierta 260 trasera.
Específicamente, la cubierta 220 superior puede incluir una parte 224 de arriba y partes 226 laterales. La parte 224 de arriba puede tener una forma de placa que se extiende en una dirección horizontal para cubrir la parte superior del conjunto 100 de célula. Las partes 226 laterales pueden tener una forma de placa que se extiende hacia abajo desde ambos extremos izquierdo y derecho de la parte 224 de arriba para cubrir ambas partes laterales izquierda y derecha del conjunto 100 de célula.
Además, la parte 226 lateral puede estar acoplada a una parte de la placa 210 base. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, la cubierta 220 superior puede tener una parte 224 de arriba con una forma de placa que se extiende en las direcciones delantera, trasera, izquierda y derecha. La cubierta 220 superior puede tener dos partes 226 laterales que se extienden hacia abajo desde ambos extremos izquierdo y derecho de la parte 224 de arriba. Además, los extremos inferiores de las dos partes 226 laterales pueden acoplarse respectivamente a ambos extremos izquierdo y derecho de la placa 210 base. En este momento, el método de acoplamiento puede ser acoplamiento macho-hembra o soldadura.
Además, la parte 226 lateral puede tener una parte B1 de reborde elevada hacia el interior de la batería secundaria. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, en una parte 226 lateral pueden formarse siete partes B1 de reborde elevadas hacia el interior del conjunto 100 de célula.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que la placa 210 base tiene una estructura capaz de proteger de forma estable la pluralidad de baterías 110 secundarias frente a impactos externos, es posible aumentar la seguridad del módulo 200 de batería frente a impactos externos.
El conjunto 270 de barra colectora puede incluir barras 272 colectoras y armazones 276 de barras colectoras situados a ambos lados izquierdo y derecho del conjunto 100 de célula.
Específicamente, la barra 272 colectora puede incluir un metal conductor, por ejemplo cobre, aluminio, níquel o similar. La barra 272 colectora puede estar configurada para conectar eléctricamente la pluralidad de baterías 110 secundarias del conjunto 100 de célula entre sí. La barra 272 colectora puede tener una hendidura 272h abierta de manera que el cable de electrodo de cada una de la pluralidad de baterías 110 secundarias se inserte en la misma. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, la barra 272 colectora puede estar conectada al cable 112 de electrodo negativo de la batería 110 secundaria y al cable 111 de electrodo positivo de otra batería 110 secundaria insertada en una pluralidad de hendiduras, respectivamente.
Además, el armazón 276 de barra colectora puede estar configurado de manera que una pluralidad de barras 272 colectoras estén montadas en el mismo. Una parte 276h de comunicación abierta puede formarse en el armazón 276 de barra colectora de modo que la pluralidad de baterías 110 secundarias se comunique con la barra 272 colectora. Por tanto, la barra 272 colectora puede entrar en contacto con el cable 111 de electrodo positivo o el cable 112 de electrodo negativo de la pluralidad de baterías 110 secundarias a través de la parte 276h de comunicación del armazón 276 de barra colectora. El armazón 276 de barra colectora puede estar hecho de un material eléctricamente aislante. Por ejemplo, el armazón 276 de barra colectora puede incluir un material de plástico. Más específicamente, el material de plástico puede ser cloruro de polivinilo.
Además, la cubierta 250 delantera puede estar configurada para cubrir la superficie delantera de la pluralidad de baterías 110 secundarias. Por ejemplo, la cubierta 250 delantera puede tener forma de placa con un tamaño mayor que el de la superficie delantera de la pluralidad de baterías 110 secundarias. La forma de placa puede erigirse en la dirección vertical.
Además, una parte de la circunferencia exterior de la cubierta 250 delantera puede estar acoplada a la placa 210 base. Por ejemplo, una parte inferior de la circunferencia exterior de la cubierta 250 delantera puede estar acoplada a un extremo delantero de la placa 210 base. Además, una parte superior de la circunferencia exterior de la cubierta 250 delantera puede acoplarse a un extremo delantero de la cubierta 220 superior. En este caso, el acoplamiento puede realizarse mediante pernos.
Además, la cubierta 260 trasera puede estar configurada para cubrir un lado trasero del conjunto 100 de célula. Por ejemplo, la cubierta 260 trasera puede tener una forma de placa con un tamaño mayor que el de la superficie trasera de la pluralidad de baterías 110 secundarias.
Además, una parte de la circunferencia exterior de la cubierta 260 trasera puede estar acoplada a la placa 210 base. Por ejemplo, una parte inferior de la circunferencia exterior de la cubierta 260 trasera puede estar acoplada a un extremo trasero de la placa 210 base. Además, una parte superior de la circunferencia exterior de la cubierta 260 trasera puede acoplarse a un extremo trasero de la cubierta 220 superior. En este caso, el acoplamiento puede realizarse mediante pernos.
La figura 5 es una vista trasera que muestra esquemáticamente el módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 5, junto con las figuras 2 y 3, la cubierta 260 trasera puede tener un orificio 262h abierto, que se abre de modo que el orificio 219a de inyección de refrigerante y el orificio 219b de descarga de refrigerante del elemento 218 de enfriamiento queden respectivamente expuestos al exterior a su través. El orificio 262h abierto puede tener un tamaño correspondiente a la sección transversal del orificio 262h abierto o más de modo que el orificio 219a de inyección de refrigerante y el orificio 219b de descarga de refrigerante puedan quedar expuestos, respectivamente.
Además, el orificio 219a de inyección de refrigerante y el orificio 219b de descarga de refrigerante pueden insertarse respectivamente en dos orificios 262h abiertos para sobresalir hacia el exterior. Por tanto, el orificio 219a de inyección de refrigerante y el orificio 219b de descarga de refrigerante expuestos a través de los orificios 262h abiertos pueden conectarse fácilmente a un dispositivo externo que inyecta y recupera un refrigerante.
Además, la cubierta 260 trasera puede tener un orificio 264h de escape de gas abierto para comunicarse con el paso 211 de descarga de gas. El extremo más trasero del paso 211 de descarga de gas puede estar conectado al orificio 264h de escape de gas. Por tanto, el gas que se mueve a través del paso 211 de descarga de gas puede descargarse al exterior a través del orificio 264h de escape de gas.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que el gas que se mueve en el paso de descarga de gas se descarga al exterior a través de la parte abierta de la cubierta trasera, el dispositivo electrónico situado en la parte delantera del módulo de batería o el conjunto de barra colectora situado en los lados izquierdo y derecho del mismo pueden evitar la influencia del gas generado, previniendo de este modo de antemano accidentes secundarios o fallos de funcionamiento como una desconexión o un cortocircuito.
Además, la cubierta 260 trasera puede incluir un elemento 266 de malla insertado en el orificio 264h de escape de gas. El elemento 266 de malla puede tener un tamaño correspondiente o mayor que el área de sección transversal del orificio 264h de escape de gas. El elemento 266 de malla puede estar configurado para cubrir el orificio 264h de escape de gas en su totalidad. El elemento 266 de malla puede estar configurado para permitir el paso del gas descargado del conjunto 100 de célula pero no para permitir el paso de llamas. Es decir, el elemento 266 de malla puede servir para bloquear que las llamas internas se transfieran al exterior.
Por ejemplo, el elemento 266 de malla puede tener una malla tan densa que permita el paso de gas a su través, pero no el paso de llamas. El elemento 266 de malla puede tener un tamaño de malla de 0,1 mm x 0,1 mm a 5 mm x 5 mm, más preferiblemente de 1 mm x 1 mm a 2 mm x 2 mm.
En este caso, el elemento 266 de malla puede incluir un material no inflamable difícil de quemar. Por ejemplo, el material no inflamable puede ser resina de cloruro de vinilo que contenga cloro, cloruro de parafina, óxido de decabromodifenilo, trióxido de antimonio y similares. El elemento 266 de malla puede prepararse recubriendo un tejido en crudo obtenido tejiendo fibras multifilamento como poliéster, nailon y polipropileno con una composición de resina de pasta de cloruro de vinilo retardante de llama, luego procesando y tratando térmicamente el tejido, y luego procesando la misma para dar forma de malla.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 5, la cubierta 260 trasera puede tener dos orificios 264h de escape de gas. Un elemento 266 de malla puede insertarse en cada uno de los dos orificios 264h de escape de gas.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que la cubierta 260 trasera incluye el elemento 266 de malla insertado en el orificio 264h de escape de gas, cuando se produce un incendio o una explosión en el conjunto 100 de célula dentro del módulo 200 de batería, es posible evitar que la llama salga a través del orificio 264h de escape de gas. En consecuencia, es posible evitar que el fuego se propague a los objetos adyacentes al módulo 200 de batería, aumentando de este modo la seguridad del módulo 200 de batería en uso.
La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un conjunto de célula, empleado en el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 6, el conjunto 100A de célula según una realización de la presente divulgación puede incluir una lámina 120 antiinflamatoria interpuesta entre la pluralidad de baterías 110 secundarias. La lámina 120 antiinflamatoria puede tener un tamaño igual o mayor que la superficie de la pluralidad de baterías 110 secundarias enfrentadas entre sí. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, 20 láminas 120 antiinflamatorias pueden interponerse entre 21 baterías 110 secundarias. En este momento, la lámina 120 antiinflamatoria puede tener un tamaño menor o igual al área de la batería 110 secundaria en las direcciones delantera y trasera. Es decir, es conveniente que la lámina 120 antiinflamatoria esté formada de manera que no sobresalga fuera de las partes de sellado formadas en los lados izquierdo y derecho.
Por ejemplo, la lámina 120 antiinflamatoria puede tener una malla tan densa que permita el paso del gas a su través, pero no de las llamas. La lámina 120 antiinflamatoria puede tener un tamaño de malla de 0,1 mm x 0,1 mm a 5 mm x 5 mm, más preferiblemente de 1 mm x 1 mm a 2 mm x 2 mm.
En este caso, la lámina 120 antiinflamatoria puede incluir un material no inflamable difícil de quemar. Por ejemplo, el material no inflamable puede ser resina de cloruro de vinilo que contenga cloro, cloruro de parafina, óxido de decabromodifenilo, trióxido de antimonio y similares. La lámina 120 antiinflamatoria puede prepararse recubriendo un tejido en bruto obtenido tejiendo fibras multifilamento como poliéster, nailon y polipropileno con una composición de resina de pasta de cloruro de vinilo retardante de llama, luego procesando y tratando térmicamente el tejido, y luego procesando el mismo para dar forma de malla.
Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, dado que el conjunto 100 de célula incluye la lámina 120 antiinflamatoria interpuesta entre la pluralidad de baterías 110 secundarias, aunque se produzca un incendio o una explosión en cualquiera de la pluralidad de baterías 110 secundarias, el efecto de la llama a las baterías 110 secundarias próximas puede reducirse por la lámina 120 antiinflamatoria, evitando de este modo que se propague una explosión o un incendio secundario. En consecuencia, la seguridad del módulo de batería puede incrementarse eficazmente.
Mientras tanto, un paquete de batería (no mostrado) según una realización de la presente divulgación incluye al menos un módulo 200 de batería. Además, el paquete de batería puede incluir varios dispositivos (no mostrados) para controlar la carga y descarga de la pluralidad de baterías 110 secundarias, por ejemplo, un sistema de gestión de baterías (BMS), un sensor de corriente y un fusible.
Además, un sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación incluye el paquete de batería. El sistema de almacenamiento de energía puede incluir además una unidad de control con un conmutador capaz de controlar el funcionamiento de encendido/apagado de la batería.
Mientras tanto, aunque los términos que indican direcciones como superior, inferior, izquierda, derecha, delantera y trasera se utilizan en la memoria descriptiva, es obvio para los expertos en la técnica que estos simplemente representan posiciones relativas para la conveniencia en la explicación y pueden variar en función de la posición de un observador o un objeto.
La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones preferidas de la divulgación, se proporcionan solo a modo de ilustración, ya que varios cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de esta descripción detallada.
Signos de referencia
200: módulo de batería 100: conjunto de célula
110: batería secundaria 210: placa base
211: paso de descarga de gas 216: lámina de malla antiinflamatoria
218: elemento de enfriamiento 219a, 219b: orificio de inyección de refrigerante, orificio de descarga de refrigerante
240: almohadilla térmicamente conductora G1: ranura de inserción
220: cubierta superior 224, 226: parte de arriba, parte lateral
250: cubierta superior 260: cubierta trasera
262h: orificio abierto 264h: orificio de escape de gas
266: elemento de malla 120: malla antiinflamatoria
270: conjunto de barra colectora 272, 276: barra colectora, armazón de barra colectoraAplicabilidad industrial
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería que incluye una cubierta interior. Además, la presente divulgación está disponible para las industrias asociadas a un paquete de batería que incluya al menos un módulo de batería y un vehículo que incluya el paquete de batería.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo (200) de batería, que comprende:
un conjunto (100) de célula que tiene una pluralidad de baterías (110) secundarias apiladas unas sobre otras en direcciones delantera y trasera; y
una placa (210) base configurada de manera que la pluralidad de baterías (110) secundarias del conjunto (100) de célula están montadas en una parte superior de la misma, incluyendo la placa (210) base al menos un paso (211) de descarga de gas que tiene una pared (211c) lateral alargada en las direcciones delantera y trasera para comunicarse con el exterior y una parte (T1) abierta formada abriendo una parte de la pared (211c) lateral en una dirección y al menos una lámina (216) de malla antiinflamatoria configurada para cubrir la parte (T1) abierta.
2. El módulo (200) de batería según la reivindicación 1,
en el que la placa (210) base incluye un elemento (218) de enfriamiento situado a un lado del paso (211) de descarga de gas de modo que el conjunto (100) de célula está montado en una parte superior del mismo, teniendo el elemento (218) de enfriamiento un canal de refrigerante alargado en al menos una dirección para comunicarse con el exterior, un orificio (219a) de inyección de refrigerante para inyectar un refrigerante y un orificio (219b) de descarga de refrigerante para descargar el refrigerante.
3. El módulo (200) de batería según la reivindicación 2, que comprende además:
una almohadilla (240) térmicamente conductora interpuesta entre el elemento (218) de enfriamiento de la placa (210) base y la pluralidad de baterías (110) secundarias.
4. El módulo (200) de batería según la reivindicación 3,
en el que la almohadilla (240) térmicamente conductora tiene ranuras (G1) de inserción formadas en ubicaciones correspondientes a la pluralidad de baterías (110) secundarias de modo que la pluralidad de baterías (110) secundarias se insertan parcialmente en las mismas.
5. El módulo (200) de batería según la reivindicación 2, que comprende además:
una cubierta (220) superior que tiene una parte (224) de arriba que se extiende en una dirección horizontal para cubrir una parte (220) superior del conjunto (100) de célula y partes (226) laterales acopladas a la placa (210) base y que se extienden hacia abajo desde ambos extremos izquierdo y derecho de la parte de arriba para cubrir ambas partes laterales izquierda y derecha del conjunto (100) de célula;
un conjunto (270) de barra colectora que tiene una barra (272) colectora conectada eléctricamente al conjunto (100) de célula y un armazón (276) de barra colectora acoplado a la parte (226) lateral para que la barra (272) colectora esté montada en la misma;
una cubierta (250) delantera acoplada a un extremo delantero de la cubierta (220) superior para cubrir un lado delantero del conjunto (100) de célula; y
una cubierta (260) trasera acoplada a un extremo trasero de la cubierta (220) superior para cubrir un lado trasero del conjunto (100) de célula.
6. El módulo (200) de batería según la reivindicación 5,
en el que la cubierta (260) trasera tiene orificios (262h) abiertos a través de los que el orificio (219a) de inyección de refrigerante y el orificio (219b) de descarga de refrigerante del elemento (218) de enfriamiento están expuestos al exterior, respectivamente, y
la cubierta (260) trasera tiene un orificio (264h) de escape de gas abierto para comunicarse con el paso (211) de descarga de gas.
7. El módulo (200) de batería según la reivindicación 6,
en el que la cubierta (260) trasera incluye un elemento (266) de malla insertado en el orificio (264h) de escape de gas.
8. El módulo (200) de batería según la reivindicación 1,
en el que el conjunto (100) de célula incluye una lámina (120) antiinflamatoria interpuesta entre la pluralidad de baterías (110) secundarias.
9. Un paquete de batería, que comprende al menos un módulo (200) de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Un sistema de almacenamiento de energía, que comprende el paquete de batería según la reivindicación 9.
ES20827582T 2019-06-17 2020-05-27 Módulo de batería que incluye una placa base que tiene un paso de descarga de gas, y paquete de batería y sistema de almacenamiento de energía que incluye el mismo Active ES2973839T3 (es)

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