BR102018071113A2 - Célula de bateria compósita - Google Patents

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Abstract

trata-se de uma célula de bateria compósita que inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade conectados entre si em série/paralelo para formar os grupos de elementos de suprimento de eletricidade. os grupos de elementos de suprimento de eletricidade são conectados entre si em paralelo/series e empacotados para formar a célula de bateria com alta capacidade e alta tensão. cada elemento de suprimento de eletricidade é um módulo independente e o sistema eletrolítico não circula entre os mesmos. há somente cargas transferidas em vez de reações eletromecânicas entre os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes. portanto, a decomposição de eletrólito não ocorreria em resultado da alta tensão causada por conexão em série. tanto a conexão em série quanto conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote da célula de bateria para obter a alta capacidade e alta tensão.

Description

“CÉLULA DE BATERIA COMPÓSITA” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO [0001 ] A presente invenção refere-se a uma célula de bateria, em particular, a uma célula de bateria compósita formada por elementos modulares independentes de suprimento de eletricidade, das quais tanto a conexão em série quanto a conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote da célula de bateria para obter alta capacidade e alta tensão.
TÉCNICA RELACIONADA [0002] Nos últimos anos, com o aumento da poluição do ar e alerta global, surgiram altas expetativas em relação a veículos elétricos para substituir veículos de combustível inflamáveis para reduzir os efeitos ambientalmente nocivos de dióxido de carbono. Atualmente, o sistema de bateria é ainda o ponto-chave dos veículos elétricos puros. O sistema de bateria para os veículos elétricos é formado por várias células de bateria, conectadas entre si em série, em paralelo ou as combinações para alcançar a capacidade necessária e a tensão para os veículos elétricos.
[0003] Consultar as Figuras 1A e 1B, que é a prática mais comum, uma pluralidade de elementos de bateria 71 é conectada entre si em paralelo. Então, um invólucro 72 é usado para empacotar os elementos de bateria 71 para formar a célula de bateria 73. O fio condutor 74 exposto a partir do invólucro 72 é usado para ser externamente conectado em série para alcançar uma tensão alta o suficiente para formar o sistema de bateria 75 para os veículos elétricos. É um método alternativo usar o invólucro 72 para alojar uma pluralidade de elementos de bateria 71. O eletrólito é preenchido dentro do invólucro 72. Consultar as Figuras 2A e 2B, os elementos de bateria 71 são internamente conectados entre si em série para aumentar a tensão. Então, o fio condutor 74 é usado para ser externamente conectado em paralelo para alcançar capacidade suficiente para formar o sistema de bateria 77 para os veículos elétricos. No entanto, a tensão máxima permissível do eletrólito é geralmente 5V
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2/13 somente. A tensão é aumentada em resultado da internamente conectada em série. E a distribuição de campo elétrico não é uniforme devido à estrutura interna e disposição. Uma vez que a tensão está acima da tensão máxima permissível, a decomposição de eletrólito ocorreria para fazer com que o sistema de bateria 77 falhe. Mais seriamente, isso pode causar a explosão do sistema de bateria 77. Portanto, pode não haver produtos similares no mercado.
[0004] O Pedido de patente no U.S. 2004/0091771 fornece um coletor de corrente comum que é usado pelas duas células adjacentes para formar uma bateria bipolar para superar o problema da decomposição de eletrólito. O projeto carece de flexibilidade devido à conexão em série com o coletor de corrente comum. Isso pode somente ser aplicado em conexão interna em série. Além disso, a conexão externa é necessária para conectar uma pluralidade de baterias bipolares em paralelo para formar o sistema de bateria montado.
[0005] Independentemente do método acima, isso é limitado pelos problemas estruturais da célula de bateria e pela unidade de bateria interna. A conexão externa em série é necessária para alcançar tensão suficiente para formar o sistema de bateria quando a conexão em paralelo dentro da célula de bateria é adaptada. Além disso, a conexão externa em paralelo é necessária para alcançar capacidade alta o suficiente para formar o sistema de bateria quando a conexão em série dentro da célula de bateria é adaptada. A conexão externa é geralmente usada na ligação com fios, o fio de metal, ou a barra de metal, o que pode aumentar a resistência do sistema de bateria e diminuir o desempenho, e a confiabilidade e segurança são reduzidos. Ademais, a densidade de energia volumétrica seria diminuída devido ao espaço ocupado pela conexão externa.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0006] É um objetivo desta invenção fornecer uma célula de bateria compósita para superar os problemas supracitados. Tanto a conexão em série quanto conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote
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3/13 da célula de bateria para obter a alta capacidade e alta tensão. Portanto, os problemas do sistema de bateria convencional, tais como desempenho inferior e densidade de energia volumétrica diminuída causada pela conexão externa, podem ser eliminados.
[0007] Além disso, é outro objetivo desta invenção fornecer uma célula de bateria compósita composta pelos elementos de suprimento de eletricidade. A transferência de carga ocorre entre os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes sem reações eletromecânicas. A célula de bateria compósita poderia ser formada pelos elementos de suprimento de eletricidade eletricamente conectados entre si tanto em série quanto em paralelo. Portanto, alta tensão é obtida sem ser limitada pela tensão máxima permissível do sistema eletrolítico para aumentar densidade de energia volumétrica e tensão.
[0008] De modo a implantar o supracitado, esta invenção revela uma célula de bateria compósita, que inclui uma pluralidade de grupos de elementos de suprimento de eletricidade. Os grupos de elementos de suprimento de eletricidade são conectados entre si em paralelo/série e empacotados por um invólucro de pacote para formar a célula de bateria compósita. Cada grupo de elementos de suprimento de eletricidade é formado por uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade conectados entre si em série/paralelo. E o elemento de suprimento de eletricidade inclui um separador, duas camadas de material ativo, dois coletores atuais, o sistema eletrolítico e uma camada de vedação. As camadas de material ativo são dispostas nos dois lados do separador, respectivamente, e os coletores atuais são dispostos em lados externos das camadas de material ativo, respectivamente. O sistema eletrolítico impregnado dentro das camadas de material ativo, e a camada de vedação é disposta entre as bordas dos dois coletores atuais para aderir os dois coletores atuais e vedar o sistema eletrolítico entre os mesmos. Cada elemento de suprimento de eletricidade é um módulo independente e o sistema eletrolítico não circula entre os mesmos. Há somente
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4/13 cargas transferidas em vez de reações eletromecânicas entre os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes. Portanto, tanto a conexão em série quanto a conexão em paralelo poderiam ser realizadas dentro do pacote da célula de bateria sem ser limitadas pela tensão máxima permissível do sistema eletrolítico.
[0009] Por outro lado, os elementos de suprimento de eletricidade são conectados entre si por meio dos coletores atuais e os grupos de elementos de suprimento de eletricidade são conectados entre si por meio dos coletores atuais. A área de contato é muito maior do que a área de contato de método convencional, tal como ligação com fios. Portanto, a resistência interna da célula de bateria é amplamente reduzida. A perda de desempenho da célula de bateria quase pode ser ignorada e seria considerado que o desempenho da célula de bateria não diminui. Além disso, devido ao fato de que a resistência interna é muito baixa, a excelente eficiência de velocidade de carregamento/descarregamento e baixa geração de calor são obtidas. Portanto, o mecanismo de dissipação de calor poderia ser simplificado. O sistema inteiro é fácil de gerenciar e controlar, e confiabilidade e segurança são aprimoradas.
[0010] Um escopo de aplicabilidade adicional da presente invenção se tornará evidente a partir da descrição detalhada dada doravante. Entretanto, deve ser entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, embora indiquem modalidades preferenciais da invenção, são fornecidos por meio de ilustração somente, uma vez que várias alterações e modificações dentro do espírito e escopo da invenção irão se tornar evidentes aos elementos versados na técnica a partir desta descrição detalhada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] A presente invenção se tornará mais totalmente entendida a partir da descrição detalhada fornecida no presente documento abaixo a título de ilustração somente e, desse modo, não são limitativos da presente invenção, e nos quais:
[0012] As Figuras 1A e 1B ilustram a primeira
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5/13 modalidade da célula de bateria convencional e sistema de bateria.
[0013] As Figuras 2A e 2B ilustram a segunda modalidade da célula de bateria convencional e sistema de bateria.
[0014] A Figura 3 ilustra a vista em corte transversal do elemento de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0015] A Figura 4 ilustra a vista em corte transversal de outra modalidade da camada de vedação do elemento de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0016] A Figura 5A ilustra a primeira modalidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0017] A Figura 5B ilustra a segunda modalidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0018] A Figura 6A ilustra a primeira modalidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0019] A Figura 6B ilustra a segunda modalidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0020] A Figura 7 ilustra a respectiva vista da célula de bateria compósita desta invenção, que é conectada a um módulo de PCB.
[0021] A Figura 8A ilustra a respectiva vista da primeira modalidade da célula de bateria compósita desta invenção, que é integrada ao módulo de PCB no invólucro de pacote.
[0022] A Figura 8B ilustra a respectiva vista da segunda modalidade da célula de bateria compósita desta invenção, que é integrada ao módulo de PCB no invólucro de pacote.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0023] A invenção fornece uma célula de bateria compósita que inclui uma pluralidade de grupos de elementos de suprimento de
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6/13 eletricidade eletricamente conectados entre si em paralelo ou em série. Cada grupo de elementos de suprimento de eletricidade inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade eletricamente conectados entre si em série ou em paralelo. Portanto, tanto a conexão em série quanto a conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote da célula de bateria. Isso é bem diferente da célula de bateria convencional, que pode somente realizar tanto conexão em série como conexão em paralelo dentro do pacote e realizar conexão em paralelo e em série fora da célula de bateria para formar sistema de bateria necessário. Ademais, o elemento de suprimento de eletricidade da presente invenção serve como um módulo independente. E o sistema eletrolítico de cada elemento de suprimento de eletricidade não circula entre os mesmos.
[0024] A Figura 3 ilustra a vista em corte transversal do elemento de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção. O elemento de suprimento de eletricidade 10 desta invenção inclui um separador 11, duas camadas de material ativo 12, 13, dois coletores atuais 14, 15, um sistema eletrolítico e uma camada de vedação 16. Os materiais do separador 11 incluem os polímeros, a cerâmica ou as fibras de vidro. Além disso, o separador 11 tem os furos para permitir a migração de íon. Os furos são formados por furos atravessantes, furos de formiga, ou material poroso, e pode ser adicionalmente preenchido com materiais de isolamento de cerâmica. Os materiais de isolamento de cerâmica incluem particulados de TiO2, Al2O3, SiO2 com nanômetro e escala de micrômetro, ou alquilação. Os furos podem ser adicionalmente preenchidos com um adesivo de polímero, que podem ser fluoreto de polivinilideno (PVDF), co-hexafluoropropileno de fluoreto de polivinilideno (PVDF-HFP), Politetrafluoroetano (PTFE), cola ácida acrílica, resina epóxi, óxido de polietileno (PEO), poliacrilonitrila (PAN), e poli-imida (PI).
[0025] As camadas de material ativo 12, 13 são dispostas em dois lados do separador 11 respectivamente, e o sistema eletrolítico impregnados nas mesmas. O sistema eletrolítico é um eletrólito sólido, um eletrólito líquido, um eletrólito gelificado, ou a combinação dos
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7/13 mesmos. Portanto, os processos nos quais a energia química é convertida em energia elétrica, descarregando, e a energia elétrica é convertida em energia química, carregando, podem ser realizados. A migração e transporte de íon são obtidos. As cargas elétricas são transmitidas por meio dos coletores atuais 14, 15, que são dispostos em lados externos das camadas de material ativo 12, 13, respectivamente. Os materiais dos coletores atuais 14, 15 são cobre (Cu), Alumínio (Al), ou níquel (Ni), estanho (Sn), cobre (Ag), ouro (Au), ou uma liga compreendida por pelo menos um dos metais precedentes.
[0026] Os materiais da camada de vedação 16 incluem o epóxi, polietileno (PE), polipropileno (PP), poliuretano (PU), poli-imida termoplástica (TPI), silicone, resina acrílica e/ou adesivo de cura de luz ultravioleta. A camada de vedação 16 é disposta entre as bordas dos dois coletores atuais 14, 15 para aderir os dois coletores atuais 14, 15 e vedar o sistema eletrolítico entre os mesmos para evitar vazamento e prevenir circulação entre elementos de suprimento de eletricidade adjacentes 10. Portanto, o elemento de suprimento de eletricidade 10 serve como um módulo independente, vedado e completo, que pode gerar potência independentemente.
[0027] Para intensificar a adesão da camada de vedação 16, a camada de vedação 16 pode incluir duas camadas de silicone modificadas 161, 162 e uma camada de silicone 163 disposta entre as duas camadas de silicone modificadas 161, 162. As camadas de silicone modificadas 161, 162 podem ser modificadas ajustando-se uma proporção de silicone de tipo condensação e silicone de tipo adição para acentuar a adesão de diferentes materiais, isto é, os materiais dos coletores atuais 14, 15 e a camada de silicone 163. Portanto, a adesão entre as interfaces dos coletores atuais 14, 15 e a camada de vedação 16 é acentuada. A aparência geral é mais completa e o rendimento de produção é aprimorado. Além disso, devido ao fato de que a camada de vedação 16 é feita de silicone, a umidificação pode ser bloqueada do exterior e o solvente polar e o agente de complexidade podem ser bloqueados do interior para tornar a estrutura de pacote mais completa.
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8/13 [0028] O grupo de elementos de suprimento de eletricidade inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si. Consultar a Figura 5A que ilustra a primeira modalidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção.
[0029] O grupo de elementos de suprimento de eletricidade 21 inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em série. Devido ao fato de que a camada mais externa dos elementos de suprimento de eletricidade 10 é os coletores atuais 14, 15, os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes podem formar eletricamente conexão por contato direto, tal como sobreposição, dos coletores atuais 14, 15. Os coletores atuais 14, 15 com polaridade diferente são colocados em contato para formar a conexão elétrica em série. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 5A, quando o coletor atual é um coletor de corrente positiva e o coletor atual 15 é um coletor de corrente negativa, o coletor atual 15 dos elementos de suprimento de eletricidade 10 mais externos pode entrar em contato diretamente com o coletor atual 14 dos próximos elementos de suprimento de eletricidade 10. Além disso, o coletor atual desses elementos de suprimento de eletricidade 10 pode entrar em contato diretamente com o coletor atual 14 dos próximos elementos de suprimento de eletricidade 10, sequencialmente. Portanto, o grupo de elementos de suprimento de eletricidade 21 com os elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em série seria formado. O elemento de suprimento de eletricidade 10 serve como um módulo independente. O sistema eletrolítico de cada elemento de suprimento de eletricidade 10 não circula entre os mesmos. Portanto, a transferência de carga ocorre entre os coletores atuais 14, 15 dos elementos de suprimento de eletricidade adjacentes sem reações eletromecânicas, isto é, sem migração e transporte de íon. A alta tensão causada pelos elementos de suprimento de eletricidade 10 conectados em série não afetam o sistema eletrolítico dentro dos elementos de suprimento de eletricidade
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9/13 individuais. O efeito de tensão do sistema eletrolítico é somente a tensão individual dentro dos elementos de suprimento de eletricidade 10. Portanto, o grupo de elementos de suprimento de eletricidade 21 poderia ser formado pelos elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em série para alcançar alta tensão sem serem limitados pela tensão máxima permissível do sistema eletrolítico, que é geralmente 5V.
[0030] Então, os grupos de elementos de suprimento de eletricidade 21 com os elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em série, podem ser conectados entre si para formar a célula de bateria compósita ou a conexão externa, que é descrita posteriormente em detalhes. Os coletores atuais externos 14, 15 do elemento de suprimento de eletricidade mais externo 10 incluem uma aleta de eletrodo 141, 151 respectivamente. Em outras palavras, o coletor atual 14 do elemento de suprimento de eletricidade 10 mais superior tem a aleta de eletrodo 141, e o coletor atual 15 do elemento de suprimento de eletricidade 10 mais inferior tem a aleta de eletrodo 145, conforme mostrado na Figura 5A. Os outros coletores atuais podem não incluir as aletas de eletrodo.
[0031] Consultar a Figura 6A, a célula de bateria compósita 31 é formada pelos grupos de elementos de suprimento de eletricidade 21, que é mostrada na Figura 5A. Devido ao grupo de elementos de suprimento de eletricidade 21 com os elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em série, a célula de bateria compósita 31 dessa modalidade inclui uma pluralidade de grupos de elementos de suprimento de eletricidade 21 eletricamente conectados em paralelo. Em outras palavras, os grupos de elementos de suprimento de eletricidade 21 são invertidos alternadamente para se virarem para cima ou para baixo para empilhamento. Os coletores atuais 14, 15 dos elementos de suprimento de eletricidade 10 mais externos são diretamente colocados em contato para obter conexão elétrica, e as aletas de eletrodo 141, 151 com a mesma polaridade dos grupos de elementos de suprimento de eletricidade 21 são conectados a um fio condutor
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10/13 correspondente. O invólucro de pacote 50 é usado para alojar os grupos de elementos de suprimento de eletricidade 21. O invólucro de pacote 50 pode ser um filme de polímero para prevenir curto circuito. Além disso, o invólucro de pacote 50 pode ser uma folha de alumínio ou uma lata de metal. Depois de empacotado, o fio condutor 51 se estende para se expor a partir do invólucro de pacote 50, consultar a Figura 7. Um módulo de placa de circuito impresso (PCB) 60 pode ser usado para ser conectado ao fio condutor 51 para gerenciamento e suprimento. O formato e a forma do invólucro de pacote 50 são somente ilustrados. As outras formas diferentes, tais como bolsas ou caixas, também podem ser aplicadas.
[0032] Portanto, tanto a conexão em série quanto a conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote, o invólucro de pacote 50, da célula de bateria compósita 31 para alcançar alta capacidade e alta tensão. Isso é bastante diferente da célula de bateria convencional, consultar as Figuras 2A e 2B, que pode somente realizar conexão em série dentro do pacote e realizar conexão em paralelo fora da célula de bateria para formar o sistema de bateria necessário. Por outro lado, a célula de bateria compósita 31 da presente invenção pode ser quase servida como o sistema de bateria convencional. No entanto, devido ao fato de que as conexões externas são omitidas, o espaço ocupado é diminuído e a densidade de energia volumétrica é aumentada. Ademais, isso é conveniente para gerenciamento.
[0033] Consultar a Figura 5B que ilustra a segunda modalidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade da célula de bateria compósita desta invenção. O grupo de elementos de suprimento de eletricidade 22 inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em paralelo. Devido ao fato de que a camada mais externa dos elementos de suprimento de eletricidade 10 é os coletores atuais 14, 15, os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes podem formar eletricamente conexão por contato direto dos coletores atuais 14, 15. Cada um dos coletores atuais 14, 15 do elemento de suprimento
Petição 870180140706, de 11/10/2018, pág. 53/74 /13 de eletricidade 10 inclui aletas de eletrodo 141, 151 respectivamente. As aletas de eletrodo 141, 151 com a mesma polaridade dos elementos de suprimento de eletricidade 10 do grupo de elementos de suprimento de eletricidade 22 são conectadas para formar eletricamente conexão em paralelo, por dobramento para contato ou soldagem. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 5B, quando o coletor atual 14 é um coletor de corrente positiva e o coletor atual 15 é um coletor de corrente negativa, o coletor atual 15 dos elementos de suprimento de eletricidade 10 mais externos pode entrar em contato diretamente com o coletor atual 15 dos próximos elementos de suprimento de eletricidade 10. Além disso, o coletor atual 14 desses elementos de suprimento de eletricidade 10 pode entrar em contato diretamente com o coletor atual 14 dos próximos elementos de suprimento de eletricidade 10, sequencialmente. Então, as aletas de eletrodo 141, 151 são usadas para formar conexão elétrica em paralelo. O elemento de suprimento de eletricidade 10 serve como um módulo independente. O sistema eletrolítico de cada elemento de suprimento de eletricidade 10 não circula entre os mesmos. Portanto, a transferência de carga ocorre entre os coletores atuais 14, 15 dos elementos de suprimento de eletricidade adjacentes sem reações eletromecânicas, isto é, sem migração e transporte de íon.
[0034] Ademais, consultar a Figura 6B, a célula de bateria compósita 32 é formada pelos grupos de elementos de suprimento de eletricidade 22, que é mostrada na Figura 5B. Devido ao grupo de elementos de suprimento de eletricidade 22 com os elementos de suprimento de eletricidade 10 eletricamente conectados entre si em paralelo, a célula de bateria compósita 32 dessa modalidade inclui uma pluralidade de grupos de elementos de suprimento de eletricidade 22 eletricamente conectados em série. Em outras palavras, os grupos de elementos de suprimento de eletricidade 22 são empilhados na mesma orientação. Os coletores atuais 14, 15 dos elementos de suprimento de eletricidade 10 mais externos são colocados em contato direto com a polaridade diferente para alcançar conexão elétrica. O invólucro de pacote 50 é usado para alojar os grupos de elementos de suprimento de eletricidade 22.
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12/13
O invólucro de pacote 50 pode ser um filme de polímero para prevenir curto circuito. Além disso, o invólucro de pacote 50 pode ser uma folha de alumínio ou uma lata de metal. As aletas de eletrodo 141, 151 de cada grupo de elementos de suprimento de eletricidade 22 são dobradas para entrar em contato e se conectarem eletricamente com os coletores atuais 14, 15 com a mesma polaridade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade adjacente 22. Somente um conjunto das aletas de eletrodo 141, 151 do grupo de elementos de suprimento de eletricidade 22 mais externo é mantido para se conectar ao fio condutor 51. Depois de empacotado, o fio condutor 51 se estende para se expor a partir do invólucro de pacote 50, consultar a Figura 7. Portanto, tanto a conexão em série quanto a conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote, o invólucro de pacote 50, da célula de bateria compósita 32 para alcançar alta capacidade e alta tensão. Isso é bastante diferente da célula de bateria convencional, consultar as Figuras 1A e 1B, que pode somente realizar conexão em paralelo dentro do pacote e realizar conexão em série fora da célula de bateria para formar sistema de bateria necessário. Por outro lado, a célula de bateria compósita 32 da presente invenção pode ser quase servida como o sistema de bateria convencional. No entanto, devido ao fato de que as conexões externas são omitidas, o espaço ocupado é diminuído e a densidade de energia volumétrica é aumentada. Ademais, isso é conveniente para gerenciamento.
[0035] Além disso, o módulo de PCB 60 pode ser empacotado dentro do invólucro de pacote 50 para uso conveniente, consultar as Figuras 8A e 8B. De modo que o módulo de PCB 60 externo não seja necessário para a célula de bateria compósita 31, 32. Isso é conveniente para uso e flexível para projeto.
[0036] Consequentemente, a célula de bateria compósita da presente invenção inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade conectados em série/paralelo para formar os grupos de elementos de suprimento de eletricidade. Os grupos de elementos de suprimento de eletricidade são conectados em paralelo/series e empacotados
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13/13 para formar a célula de bateria com alta capacidade e alta tensão. Devido ao fato de que tanto a conexão em série quanto a conexão em paralelo são realizadas dentro do pacote da célula de bateria, a conexão externa, em série, em paralelo ou as combinações, das célula de bateria convencional não são necessárias. Portanto, a resistência não seria aumentada por causa da conexão externa. O desempenho de descarga é aprimorado, e confiabilidade e segurança são significativamente aprimoradas.
[0037] Ademais, devido ao fato de que o elemento de suprimento de eletricidade serve como um módulo independente, o sistema eletrolítico de cada elemento de suprimento de eletricidade não circula entre os mesmos. Portanto, a transferência de carga ocorre entre os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes sem reações eletromecânicas, isto é, sem migração e transporte de íon. A decomposição de eletrólito não ocorreria em resultado da alta tensão para aprimorar a segurança. Além disso, o grupo de elementos de suprimento de eletricidade é formado pelo contato direto dos coletores atuais dos elementos de suprimento de eletricidade. A resistência da estrutura total é muito baixa, e a excelente eficiência de velocidade de carregamento/descarregamento e baixa geração de calor são obtidas. Portanto, o mecanismo de dissipação de calor poderia ser simplificado. O sistema inteiro é fácil de gerenciar e controlar.
[0038] Tendo sido a invenção então descrita, estará óbvio que a mesma pode ser variada de muitas maneiras. Essas variações não devem ser consideradas como um afastamento do espírito e do escopo da presente invenção, e todas essas modificações, conforme ficaria óbvio ao versado na técnica, se destinam a estar incluídas no escopo das reivindicações a seguir.

Claims (24)

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    REIVINDICAÇÕES
    1. Célula de bateria compósita caracterizada pelo fato de que compreende:
    uma pluralidade de grupos de elementos de suprimento de eletricidade eletricamente conectados entre si em paralelo, em que cada um dentre o grupo de elementos de suprimento de eletricidade inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade eletricamente conectados entre si em série, em que cada um dos elementos de suprimento de eletricidade serve como um módulo independente e um sistema eletrolítico de cada elemento de suprimento de eletricidade não circula entre os mesmos; em que uma transferência de carga ocorre entre os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes sem reações eletromecânicas; e um invólucro de pacote, que aloja os grupos de elementos de suprimento de eletricidade.
  2. 2. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema eletrolítico é um eletrólito em gel, um eletrólito líquido, um eletrólito sólido ou uma combinação dos mesmos.
  3. 3. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de suprimento de eletricidade compreende:
    um separador;
    duas camadas de material ativo, dispostas em dois lados do separador respectivamente, e o sistema eletrolítico impregnados nas mesmas;
    dois coletores atuais, dispostos em lados externos das camadas de material ativo respectivamente; e uma camada de vedação, disposta entre as bordas dos dois coletores atuais para aderir os dois coletores atuais e vedar o sistema eletrolítico entre os mesmos.
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    2/5
  4. 4. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que dentro do grupo de elementos de suprimento de eletricidade, somente os coletores atuais externos dos dois elementos de suprimento de eletricidade mais externos incluem uma aleta de eletrodo respectivamente.
  5. 5. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que as aletas de eletrodo com a mesma polaridade dos grupos de elementos de suprimento de eletricidade são conectadas a um fio condutor.
  6. 6. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o fio condutor se estende para se expor a partir do invólucro de pacote.
  7. 7. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de placa de circuito impresso (PCB) conectado ao fio condutor e empacotado dentro do invólucro de pacote.
  8. 8. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que cada um dentre os elementos de suprimento de eletricidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade é diretamente colocado em contato com o coletor atual do elemento de suprimento de eletricidade adjacente por meio do coletor atual para formar eletricamente conexão.
  9. 9. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o elemento de suprimento de eletricidade é diretamente colocado em contato com o coletor atual do elemento de suprimento de eletricidade adjacente por meio do coletor atual com polaridade diferente para formar eletricamente conexão em série.
  10. 10. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a camada de vedação do elemento de suprimento de eletricidade compreende duas camadas de silicone
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    3/5 modificadas e uma camada de silicone disposta entre as mesmas.
  11. 11. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o invólucro de pacote é um filme de polímero, uma folha de alumínio ou uma lata de metal.
  12. 12. Célula de bateria compósita caracterizada pelo fato de que compreende:
    uma pluralidade de grupos de elementos de suprimento de eletricidade eletricamente conectados entre si em série, em que cada um dentre o grupo de elementos de suprimento de eletricidade inclui uma pluralidade de elementos de suprimento de eletricidade eletricamente conectados entre si em paralelo, em que cada um dos elementos de suprimento de eletricidade serve como um módulo independente e um sistema eletrolítico de cada um dentre os elementos de suprimento de eletricidade não circula entre os mesmos; em que uma transferência de carga ocorre entre os elementos de suprimento de eletricidade adjacentes sem reações eletromecânicas; e um invólucro de pacote, que aloja os grupos de elementos de suprimento de eletricidade.
  13. 13. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o sistema eletrolítico é um eletrólito em gel, um eletrólito líquido, um eletrólito sólido ou uma combinação dos mesmos.
  14. 14. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o elemento de suprimento de eletricidade compreende:
    um separador;
    duas camadas de material ativo, dispostas em dois lados do separador respectivamente, e o sistema eletrolítico impregnados nas mesmas;
    dois coletores atuais, dispostos em lados externos das camadas de material ativo respectivamente; e
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    4/5 uma camada de vedação, disposta entre as bordas dos dois coletores atuais para aderir os dois coletores atuais e vedar o sistema eletrolítico entre os mesmos.
  15. 15. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que cada um dos coletores atuais dos elementos de suprimento de eletricidade inclui uma aleta de eletrodo respectivamente.
  16. 16. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que as aletas de eletrodo com a mesma polaridade dos elementos de suprimento de eletricidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade são conectadas para formar eletricamente conexão em paralelo.
  17. 17. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que as aletas de eletrodo dos dois grupos de elementos de suprimento de eletricidade mais externos são conectados a um fio condutor.
  18. 18. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o fio condutor se estende para se expor a partir do invólucro de pacote.
  19. 19. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de placa de circuito impresso (PCB) conectado ao fio condutor e empacotado dentro do invólucro de pacote.
  20. 20. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que cada um dentre os elementos de suprimento de eletricidade do grupo de elementos de suprimento de eletricidade é diretamente colocado em contato com o coletor atual do elemento de suprimento de eletricidade adjacente por meio do coletor atual para formar eletricamente conexão.
  21. 21. Célula de bateria compósita, de acordo com a
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    5/5 reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o elemento de suprimento de eletricidade mais externo do grupo de elementos de suprimento de eletricidade é diretamente colocado em contato com o coletor de corrente mais externo do grupo de elementos de suprimento de eletricidade adjacente para formar eletricamente conexão.
  22. 22. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que os grupos de elementos de suprimento de eletricidade são conectados por meio dos coletores atuais com polaridade diferente para formar eletricamente conexão em série.
  23. 23. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a camada de vedação do elemento de suprimento de eletricidade compreende duas camadas de silicone modificadas e uma camada de silicone disposta entre as mesmas.
  24. 24. Célula de bateria compósita, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o invólucro de pacote é um filme de polímero, uma folha de alumínio ou uma lata de metal.
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