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ES3036357T3 - Battery pack and vehicle comprising same - Google Patents

Battery pack and vehicle comprising same

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Publication number
ES3036357T3
ES3036357T3 ES22736900T ES22736900T ES3036357T3 ES 3036357 T3 ES3036357 T3 ES 3036357T3 ES 22736900 T ES22736900 T ES 22736900T ES 22736900 T ES22736900 T ES 22736900T ES 3036357 T3 ES3036357 T3 ES 3036357T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
lower plate
battery pack
fire
deformation layer
flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES22736900T
Other languages
English (en)
Inventor
Shang-Kyu Lee
Ji-Yong Kim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES3036357T3 publication Critical patent/ES3036357T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Abstract

Se describe un paquete de baterías y un vehículo que lo comprende. Un paquete de baterías, según una realización de la presente invención, comprende: un módulo de batería con varias celdas; una carcasa que aloja el módulo de batería y que incluye una cubierta superior; y material extintor incluido en la cubierta superior de la carcasa, de modo que pueda caer durante un incendio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Paquete de baterías y vehículo que comprende el mismo
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.° 10-2021-0002876 presentada el 8 de enero de 2021 en la República de Corea.
La presente descripción se refiere a un paquete de baterías y a un vehículo que incluye el mismo y, más específicamente, a un paquete de baterías con función extintora de incendios y a un vehículo que incluye el mismo.
Estado de la técnica
A medida que el desarrollo de la tecnología y la demanda de dispositivos móviles aumentan, aumenta rápidamente la demanda de baterías secundarias como fuente de energía. En la técnica relacionada, las baterías de níquelcadmio o las baterías de iones de hidrógeno se han usado como baterías secundarias, pero recientemente se han estado usando ampliamente las baterías secundarias de litio que casi no tienen efecto memoria en comparación con las baterías secundarias basadas en níquel, lo cual resulta en una carga/descarga libre, tasa de autodescarga muy baja y alta densidad energética.
Dicha batería secundaria de litio usa principalmente óxido basado en litio y un material carbonáceo como un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos en el cual una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas con el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo, respectivamente, se disponen con un separador interpuesto entre las mismas, y una carcasas, es decir, una caja de batería, para sellar y alojar el conjunto de electrodos junto con un electrolito.
La batería secundaria de litio incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador interpuesto entre los mismos, y un electrolito, y se clasifica en una batería de iones de litio (LIB, por sus siglas en inglés), una batería de iones de litio de polímero (PLIB, por sus siglas en inglés) y similares dependiendo de qué material activo de electrodo positivo y de electrodo negativo se usará. En general, los electrodos de estas baterías secundarias de litio pueden formarse recubriendo un material activo de electrodo positivo o de electrodo negativo en un colector de corriente como, por ejemplo, una hoja de aluminio o cobre, malla, película, lámina o similar, seguido de secado. Recientemente, el suministro de vehículos eléctricos que usan baterías secundarias se ha extendido con fines de compatibilidad con el medio ambiente, y se han publicado estándares obligatorios para la difusión térmica debida a la fuga térmica de las baterías secundarias en países como, por ejemplo, China.
En este aspecto, la batería secundaria de litio está actualmente llamando la atención debido a sus ventajas como, por ejemplo, alta tensión operativa y densidad energética notablemente alta. Sin embargo, la batería secundaria de litio usa un electrolito orgánico, de modo tal que cuando la batería secundaria de litio se sobrecarga, puede ocurrir una sobrecorriente y un sobrecalentamiento, provocando de este modo un problema de incendio debido a la explosión o ignición en casos graves.
Los documentos US2019/359070 A1, KR2020 0104005 A y EP3107145 A1 se refieren, cada uno, a módulos de batería que tienen medios de extinción de incendios internos.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente descripción está diseñada a resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente descripción está dirigida a proveer un paquete de baterías capaz de retrasar la propagación de la llama o evitar la difusión térmica al extinguir el fuego cuando ocurre una llama en el paquete de baterías, y un vehículo que incluye el mismo.
Solución técnica
En un aspecto de la presente descripción, se provee un paquete de baterías según la reivindicación 1.
Y el material de extinción de incendios puede incluir Novec.
Y el tope puede incluir una primera porción que se extiende hacia arriba desde un extremo de la placa inferior; una segunda porción que se extiende verticalmente desde la primera porción; y una tercera porción que se extiende verticalmente desde la segunda porción, en donde la tercera porción puede proveerse para ser capturada por la porción de fijación.
Mientras tanto, en otro aspecto de la presente descripción, se provee un vehículo que incluye el paquete de baterías.Efectos ventajosos
Según las realizaciones de la presente descripción, existe el efecto de retrasar la propagación de la llama o evitar la difusión térmica al extinguir el incendio cuando ocurre una llama en el paquete de baterías, en virtud del material de extinción de incendios provisto en la cubierta superior de la caja que se permitirá que caiga en una llama.
Descripción de las figuras
La FIG. 1 es una vista en perspectiva del despiece que muestra, de manera esquemática, un paquete de baterías según la primera realización de la presente descripción.
La FIG. 2 es una vista en sección transversal que muestra, de manera esquemática, una cubierta superior en un paquete de baterías, según la primera realización de la presente descripción.
La FIG. 3 es una vista en sección transversal que muestra, de manera esquemática, una cubierta superior en un paquete de baterías, según la segunda realización de la presente descripción.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva que muestra, de manera esquemática, una capa de deformación en la cual se forma una porción de fijación en un paquete de baterías según la segunda realización de la presente descripción.
La FIG. 5 es una vista en perspectiva que muestra, de manera esquemática, una placa inferior en la cual un tope se forma en un paquete de baterías según la segunda realización de la presente descripción.
Descripción detallada de la invención
De aquí en adelante, realizaciones preferidas de la presente descripción se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos. Debe comprenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que, más bien, deben interpretarse según los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente descripción según el principio de que el inventor puede definir términos de manera apropiada para una mejor explicación. Por lo tanto, la descripción propuesta en la presente memoria es solo un ejemplo preferible en aras de la ilustración solamente, que no pretende limitar el alcance de la descripción, de modo que debe comprenderse que otros equivalentes y modificaciones pueden realizarse a la misma sin apartarse del alcance de la descripción.
En los dibujos, el tamaño de cada componente o una porción específica que constituye el componente se exagera, omite o ilustra esquemáticamente en aras de la claridad de la descripción. Por lo tanto, el tamaño de cada componente no refleja completamente el tamaño real. Cuando se determina que una descripción detallada de una función o configuración conocida relacionada puede oscurecer innecesariamente la esencia de la presente descripción, se omitirá dicha descripción.
Según su uso en la presente memoria, el término 'acoplado' o 'conectado' se refiere no solo a un caso en el cual un miembro y otro miembro se acoplan directamente o se conectan directamente, sino también a un caso en el cual un miembro se acopla indirectamente o se conecta indirectamente a otro miembro a través de un miembro de junta.
La FIG. 1 es una vista en perspectiva del despiece que muestra esquemáticamente un paquete de baterías según la primera realización de la presente descripción, y la FIG. 2 es una vista en sección transversal que muestra, de manera esquemática, una cubierta superior en un paquete de baterías, según la primera realización de la presente descripción.
Con referencia a las FIGS. 1 y 2, un paquete 10 de baterías según una realización de la presente descripción incluye un módulo 100 de batería, una caja 200 y un material 300 de extinción de incendios.
El módulo 100 de batería incluye múltiples celdas de batería (no se muestran). La celda de batería puede proveerse en varios tipos, por ejemplo, en un tipo cilíndrico, un tipo prismático o un tipo bolsa. En lo sucesivo, en aras de la descripción, se describirá principalmente un caso donde la celda de batería es de tipo bolsa.
Las múltiples celdas de batería pueden apilarse una sobre otra en varias formas. Por ejemplo, una celda de batería se aloja en un conjunto de cartucho (no se muestra) y múltiples conjuntos de cartuchos pueden apilarse unos sobre otros. Sin embargo, el método de apilamiento de las múltiples celdas de batería no se limita a ello y puede variar.
Además, el conjunto de cartucho que aloja la celda de batería puede fabricarse mediante moldeo por inyección de plástico. Un elemento conector o un elemento terminal pueden proveerse en el conjunto de cartucho. El elemento conector puede incluir, por ejemplo, varios tipos de partes de conexión eléctrica o miembros de conexión que se conectarán a un sistema de gestión de batería (BMS, por sus siglas en inglés) capaz de proveer datos sobre la tensión o temperatura de la celda de batería.
Además, el elemento terminal, como un terminal principal conectado a la celda de batería, incluye un terminal de electrodo positivo y un terminal de electrodo negativo, y un perno de terminal se provee en el elemento terminal para conectarse eléctricamente al exterior. Mientras tanto, la celda de batería puede tener una variedad de formas.
La celda de batería incluye un conductor de electrodos (no se muestra) y el conductor de electrodos provisto en la celda de batería es un tipo de terminal expuesto al exterior y conectado a un dispositivo externo, y puede estar hecho de un material conductor.
El conductor de electrodos puede incluir un conductor de electrodo positivo y un conductor de electrodo negativo. El conductor de electrodo positivo y el conductor de electrodo negativo pueden disponerse en direcciones opuestas con respecto a la dirección longitudinal de la celda de batería, o el conductor de electrodo positivo y el conductor de electrodo negativo pueden disponerse en la misma dirección con respecto a la dirección longitudinal de la celda de batería.
El conductor de electrodo positivo y el conductor de electrodo negativo pueden estar hechos de varios materiales. Por ejemplo, el conductor de electrodo positivo puede estar hecho de un material de aluminio y el conductor de electrodo negativo puede estar hecho de un material de cobre.
El conductor de electrodos puede estar acoplado eléctricamente a una barra colectora (no se muestra). La celda de batería puede tener una estructura en la cual múltiples unidades de celda dispuestas en el orden de placa de electrodo positivo-separador-placa de electrodo negativo o múltiples biceldas dispuestas en el orden de placa de electrodo positivo-separador-placa de electrodo negativo-separador-placa de electrodo positivo-separador-placa de electrodo negativo se apilan según la capacidad de la batería.
El módulo 100 de batería se aloja en la caja 200. La caja 200 puede proveerse de varias maneras. Por ejemplo, con referencia a la FIG. 1, la caja 200 puede incluye una cubierta 220 inferior en la cual se inserta el módulo 100 de batería, y una cubierta 210 superior que se acopla a la cubierta 220 inferior para cerrar el módulo 100 de batería. La cubierta 210 superior incluye una placa 211 inferior, una capa 217 de deformación y una placa 219 superior. Con referencia a la FIG. 2, la placa 211 inferior se provee como una placa que tiene varias formas, y al menos un orificio 212 se forma en la placa 211 inferior. Entonces, cuando se genera una llama y la capa 217 de deformación que se describirá más adelante se funde, el material 300 de extinción de incendios cae a través del orificio 212 de la placa 211 inferior.
La placa 211 inferior puede estar hecha de varios materiales, por ejemplo, un material metálico como, por ejemplo, acero, para mantener la forma del orificio 212 incluso en una llama. Sin embargo, el material de la placa 211 inferior no se limita a ello.
La capa 217 de deformación se posiciona sobre un lado superior de la placa 211 inferior y se provee para deformarse por la llama. La deformación por la llama puede variar, por ejemplo, la forma puede deformarse por fusión por la llama.
Además, la capa 217 de deformación está hecha de vinilo o plástico, que es un material que se funde por la llama. En lo sucesivo, en aras de la descripción, se describirá principalmente un caso donde la capa 217 de deformación es de vinilo.
Cuando la llama se inicia en el módulo 100 de batería dentro del paquete 10 de baterías, la llama funde la capa 217 de deformación hecha de vinilo a través del orificio 212 de la placa 211 inferior. Entonces, cuando se genera una llama y la capa 217 de deformación se funde completamente, el orificio 212 de la placa 211 inferior bloqueado por la capa 217 de deformación se abre completamente y, por consiguiente, el material 300 de extinción de incendios ubicado en la capa 217 de deformación cae a través del orificio 212 de la placa 211 inferior para eliminar la llama. La placa 219 superior se acopla a la placa 211 inferior para cubrir el material 300 de extinción de incendios. Es decir, el material 300 de extinción de incendios se dispone en un espacio cerrado entre la placa 219 superior y la placa 211 inferior. Aquí, dado que la capa 217 de deformación hecha de vinilo se ubica en el lado superior de la placa 211 inferior, el material 300 de extinción de incendios se dispone en la capa 217 de deformación hecha de vinilo.
El material 300 de extinción de incendios se provee en la cubierta 210 superior de la caja 200. Por ejemplo, el material 300 de extinción de incendios se dispone en un espacio cerrado entre la placa 219 superior y la placa 211 inferior de la cubierta 210 superior, y cuando ocurre una llama en la celda de batería o en el módulo 100 de batería dentro del paquete 10 de baterías, el material 300 de extinción de incendios cae al punto donde ocurre la llama para eliminar la llama.
Aquí, el material 300 de extinción de incendios incluye un líquido de extinción de incendios o polvo de extinción de incendios. Es decir, el material 300 de extinción de incendios puede ser líquido o polvo siempre que sea capaz de extinguir el incendio. Por ejemplo, el material 300 de extinción de incendios puede configurarse para incluir Novec. Sin embargo, el material 300 de extinción de incendios no se limita a ello, y pueden incluirse varios materiales tipo líquido o polvo siempre que sea posible la función de extinción de incendios.
En lo sucesivo, se describirán el funcionamiento y efecto del paquete 10 de baterías según la presente descripción con referencia a los dibujos.
La caja 200 del paquete 10 de baterías incluye la cubierta 210 superior, en donde la cubierta 210 superior incluye la placa 211 inferior, la capa 217 de deformación y la placa 219 superior. El orificio 212 se forma en la placa 211 inferior. Asimismo, la capa 217 de deformación está hecha de vinilo o similar para deformarse por la llama y se coloca sobre la placa 211 inferior, y la placa 219 superior se acopla a la placa 211 inferior para formar un espacio cerrado.
El material 300 de extinción de incendios incluye un líquido extintor de incendios o un polvo extintor de incendios, y se ubica sobre la capa 217 de deformación en un espacio cerrado entre la placa 219 superior y la placa 211 inferior. Además, cuando un incendio se inicia dentro del paquete 10 de baterías y se genera una llama, el vinilo que es la capa 217 de deformación se funde por el calor de la llama, abriendo de este modo completamente el orificio 212 de la placa 211 inferior bloqueado por la capa 217 de deformación.
En este momento, el material 300 de extinción de incendios cae por la gravedad al punto donde hay una llama a través del orificio 212 de la placa 211 inferior para llevar a cabo la función de extinción del incendio.
Por consiguiente, existe el efecto de retrasar la propagación de la llama o de evitar la difusión térmica al extinguir el incendio cuando ocurre una llama en el paquete 10 de baterías.
La FIG. 3 es una vista en sección transversal que muestra, de manera esquemática, la cubierta 210 superior en el paquete 10 de baterías según la invención de la presente descripción, y la FIG. 4 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente la capa 217 de deformación en la cual se forma la porción 218 de fijación en el paquete 10 de baterías según la invención de la presente descripción. Asimismo, la FIG 5 es una vista en perspectiva que muestra, de manera esquemática, la placa 211 inferior en la cual el tope 213 se forma en el paquete 10 de baterías según la invención de la presente descripción.
En lo sucesivo, se describirán el funcionamiento y efecto del paquete 10 de baterías según la invención de la presente descripción con referencia a los dibujos. Sin embargo, las descripciones comunes con las descritas en el paquete 10 de baterías según la presente descripción se reemplazarán por las descripciones descritas más arriba. Con referencia a las FIGS. 3 a 5, la porción 218 de fijación se forma en la capa 217 de deformación y el tope 213 se forma en la placa 211 inferior.
Si el tamaño del orificio 212 formado en la placa 211 inferior es pequeño, la capa 217 de deformación no desciende a través del orificio 212 de la placa 211 inferior a pesar del hecho de que la capa 217 de deformación hecha de vinilo esté ubicada sobre la placa 211 inferior y el líquido extintor de incendios o polvo extintor de incendios esté ubicado sobre la capa 217 de deformación.
Sin embargo, si el tamaño del orificio 212 formado en la placa 211 inferior es mayor que en un rango predeterminado, una porción de la capa 217 de deformación desciende al orificio 212 formado en la placa 211 inferior debido al peso del líquido extintor de incendios o polvo extintor de incendios colocado sobre la capa 217 de deformación.
Para evitar esto, se requiere una estructura capaz de tirar de la capa 217 de deformación desde ambos lados de la capa 217 de deformación. Con tal fin, en la invención, la porción 218 de fijación se forma en la capa 217 de deformación y el tope 213 se forma en la placa 211 inferior.
Con referencia a las FIGS. 3 y 4, las porciones 218 de fijación se forman en ambos extremos de la capa 217 de deformación. Aquí, la porción 218 de fijación puede estar hecha del mismo material que la capa 217 de deformación o puede estar hecha de un material diferente. Por ejemplo, cuando la capa 217 de deformación está hecha de vinilo, la porción 218 de fijación está hecha de plástico y puede acoplarse, de manera fija, al vinilo.
Además, la porción 218 de fijación se provee para tener un espesor mayor que el de la capa 217 de deformación y se forma para sobresalir hacia arriba más alta que la capa 217 de deformación. Es decir, el espesor de la porción 218 de fijación en la dirección de altura es más grueso que el espesor de la capa 217 de deformación en la dirección de altura.
Con referencia a las FIGS. 3 y 5, el tope 213 se forma en la placa 211 inferior.
Los topes 213 se forman en ambos extremos de la placa 211 inferior y están en contacto con la porción 218 de fijación como se muestra en la FIG. 3. Es decir, al menos una porción del tope 213 se provee para ser capturada por la porción 218 de fijación.
Por ejemplo, el tope 213 puede configurarse para incluir una primera porción 214, una segunda porción 215 y una tercera porción 216.
La primera porción 214 se extiende hacia arriba desde el extremo de la placa 211 inferior. Asimismo, la segunda porción 215 se extiende desde la primera porción 214 en un ángulo predeterminado, por ejemplo, verticalmente. Y la tercera porción 216 se extiende desde la segunda porción 215 en un ángulo predeterminado, por ejemplo, verticalmente.
Aquí, con referencia a la FIG. 5, se forma un espacio predeterminado en el cual el lado de la tercera porción 216 se abre por la primera porción 214, la segunda porción 215 y la tercera porción 216 del tope 213, y con referencia a la FIG. 3, las porciones 218 de fijación formadas en ambos extremos de la capa 217 de deformación se configuran para insertarse en el espacio.
Por consiguiente, la tercera porción 216 es capturada por la porción 218 de fijación, e incluso si el líquido extintor de incendios o polvo extintor de incendios se coloca sobre la capa 217 de deformación, se evita que una porción de la capa 217 de deformación descienda hacia el orificio 212 formado en la placa 211 inferior.
Mientras tanto, un vehículo (no se muestra) según una realización de la presente descripción puede incluir el paquete 10 de baterías descrito más arriba. El paquete 10 de baterías puede usarse en varias máquinas o dispositivos que usan electricidad y, por ejemplo, puede disponerse en un vehículo eléctrico, en particular, las partes bajas de un vehículo eléctrico. Aquí, el vehículo eléctrico puede incluir no solo un vehículo eléctrico accionado puramente mediante electricidad, sino también un vehículo híbrido que usa otra energía junto con la energía eléctrica.
La presente descripción se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe comprenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la descripción, se proveen solo a modo de ilustración.
Aplicabilidad industrial
La presente descripción se refiere a un paquete de baterías y a un vehículo que incluye el mismo y, en particular, puede usarse en industrias relacionadas con las baterías secundarias.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un paquete (10) de baterías que comprende:
un módulo (100) de batería que comprende múltiples celdas de batería;
una caja (200) configurada para alojar el módulo (100) de batería en la misma, y que comprende una cubierta (210) superior; y
un material (300) de extinción de incendios, que comprende un líquido extintor de incendios o polvo extintor de incendios, y provisto en la cubierta (210) superior de la caja (200) para caer cuando ocurre una llama; en donde la cubierta (210) superior comprende una placa (211) inferior que tiene al menos un orificio (212) formado en la misma; una capa (217) de deformación posicionada en un lado superior de la placa (211) inferior y deformada por la llama; y una placa (219) superior acoplada a la placa (211) inferior para cubrir el material (300) de extinción de incendios, en donde el material (300) de extinción de incendios se dispone sobre la capa (217) de deformación; en donde
la capa (217) de deformación está hecha de vinilo o plástico, que es un material que se funde en una llama con el fin de permitir que el material (300) de extinción de incendios caiga a través del orificio (212) de la placa (211) inferior cuando ocurre una llama; en donde
porciones (218) de fijación se forman en ambos extremos de la capa (217) de deformación, y topes (213) en contacto con las porciones (218) de fijación se forman en la placa (211) inferior; en donde
la porción (218) de fijación se forma para sobresalir hacia arriba al tener un espesor mayor que el de la capa (217) de deformación; y en donde
los topes (213) se forman en ambos extremos de la placa (211) inferior y se proveen de modo tal que al menos una porción de los topes (213) es capturada por la porción (218) de fijación.
2. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1,
en donde el material (300) de extinción de incendios comprende Novec.
3. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1,
en donde los topes (213) comprenden una primera porción (214) que se extiende hacia arriba desde un extremo de la placa (211) inferior; una segunda porción (215) que se extiende verticalmente desde la primera porción (214); y una tercera porción (216) que se extiende verticalmente desde la segunda porción (215), en donde la tercera porción (216) se provee para ser capturada por la porción (218) de fijación.
4. Un vehículo que comprende el paquete (10) de baterías según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
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