BR112013006171B1

BR112013006171B1 - Acumulador de lítio

Info

Publication number: BR112013006171B1
Application number: BR112013006171-5A
Authority: BR
Inventors: Jan Prochazka; Jaroslav Polivka; Jiri Postler
Original assignee: He3Da S.R.O.
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2020-02-27
Also published as: AU2011306433B2; DK2619836T3; EP2619836A2; PT2619836E; US20130177786A1; MX2013002806A; PL2619836T3; CN103140979B; ES2547779T3; JP2013541157A; CZ2010703A3; CL2013000804A1; RU2577325C2; HUE027984T2; CN103140979A; CA2811875A1; RU2013117740A; SI2619836T1; KR101887713B1; ZA201301732B

Abstract

é descrito um acumulador de lítio contendo eletrodos positivo e negativo com uma espessura mínima de 0,5 mm, separados por separadores, onde cada eletrodo é depositado em um furo em uma armação, como uma parte de um conjunto de armações arranjadas em uma pilha entre tampas marginais, com isolamento elétrico entre as armações de eletrodos opostos, e coletores de corrente adicionais entre eletrodos idênticos, em que cada referida armação (3) compreende pelo menos um canal (32) para passagem de um meio de troca de calor e em que os canais (32) das armações individuais (3) são interconectados. um eletrólito líquido do acumulador pode ser utilizado como um meio de troca de calor.

Description

ACUMULADOR DE LÍTIO

Campo Técnico [001] A invenção diz respeito a um acumulador de lítio compreendendo eletrodos positivo e negativo com uma espessura mínima de 0,5 mm, separados por separadores, onde cada eletrodo é colocado em furos em uma armação, que é uma parte do conjunto de armações arranjado em uma pilha entre tampas marginais, com isolamento elétrico entre as armações de eletrodos com polaridades opostas, e coletores de corrente adicionais entre as armações da mesma polaridade.

Fundamentos da Invenção [002] O uso de acumuladores e módulos de acumulador de alta capacidade é associado com um problema da razão entre a crescente potência do acumulador e o peso em função do ambiente disponível para remoção de calor gerado nas reações químicas durante o carregamento e descarregamento do acumulador. Qualquer superaquecimento importante do acumulador pode resultar em um incêndio ou explosão. A operação do acumulador fora da faixa de temperatura de segurança pode também reduzir significativamente a vida útil do acumulador. Manutenção da temperatura operacional em uma faixa segura para eliminar os acidentes supradescritos exige equipamento adicional para garantir maior troca de calor. Tal equipamento pode também ser exigido onde temperaturas extremamente baixas reduzem a potência do acumulador substancialmente e é necessário elevar a temperatura operacional pela troca de calor.

[003] Uma possível solução para o resfriamento de um conjunto de baterias é oferecida pelo pedido PCT WO 2005324563. O pedido descreve um substrato, relativo a um corpo no qual os grupos de unidades de bateria são colocados, criando um conjunto de baterias resistente a vibrações, e mostra adicionalmente tubos de meio de transferência de calor passando através do conjunto de baterias.

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 7/46 / 13 [004] Uma solução similar com um arranjo um pouco diferente de unidades de bateria e tubos de transferência de calor passando ao longo das seções individuais das unidades de bateria é revelado em WO2010028692. Em ambos os sistemas descritos, o calor é transferido do revestimento do acumulador, não diretamente de seu espaço interior. Isto logicamente reduz da taxa de troca de calor entre o núcleo da bateria e o meio de resfriamento.

[005] De acordo com o pedido de patente alemão DE 10 2008 034

867, o resfriamento do acumulador é provido pelos coletores de corrente em células consistindo em eletrodos de lítio planos de filme delgado. Os coletores transferem as perdas de calor da bateria através de um filme termicamente condutor eletricamente isolante para a placa de troca de calor por cima do acumulador, que podem opcionalmente ser conectados a um sistema de resfriamento de veículo. Neste arranjo, o calor é removido através dos coletores de corrente diretamente de dentro do acumulador. O problema ainda é uma transferência adicional de calor de tais coletores de corrente fólio para o real sistema de troca de calor. Além disso, a transferência de calor é reduzida pelo uso de um filme eletroisolante e a capacidade de transferência de calor é limitada a uma única placa de troca de calor.

[006] O pedido PCT WO 2010031363 revela um acumulador de lítio compreendendo armações de metal arranjadas em uma pilha, onde cada armação contém uma perfuração, na qual um eletrodo tridimensional espesso (3D) é colocado, e por meio do que os eletrodos de polaridades opostas são separados por separadores, e as armações com eletrodos de polaridades opostas são isoladas uma da outra. Embora as armações de metal permitam uma melhor transferência de calor de dentro da pilha de acumuladores, elas não garantem uma transferência de calor confiável de eletrodos de grandes tamanhos e especialmente de módulos com inúmeras pilhas arranjadas lado a lado.

Revelação Da Invenção

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 8/46 / 13

Problema Técnico [007] É um objetivo da presente invenção prover um acumulador com um sistema de troca de calor que permite transferência mais eficiente do calor de dentro de um acumulador, criando assim condições para resfriamento intensivo de todos os tipos de acumuladores com base em eletrodos tridimensionais, incluindo sistemas de alta capacidade de armazenamento. Um outro objetivo da invenção é criar um acumulador que, com relação a um sistema de troca de calor específico, oferece maior vida útil e alta segurança operacional.

Solução Técnica [008] O objetivo desta invenção pode ser alcançado e as deficiências descritas superadas por um acumulador de lítio compreendendo eletrodos positivo e negativo separados por separadores, depositados em furos na armação, que é uma parte de um conjunto de armações arranjado em uma pilha entre tampas marginais, com isolamento elétrico entre as armações de eletrodos de polaridades opostas e coletores de corrente adicionais entre armações de eletrodos com polaridades idênticas, por meio do que cada armação compreende pelo menos um canal para passagem de um meio de troca de calor e os canais nas armações individuais são interconectados.

[009] A seguir, outras modalidades vantajosas da invenção são descritas, que revelam ou especificam adicionalmente com mais detalhes seus recursos essenciais, mas sem limitar ao escopo da invenção.

[0010] Cada armação contém mais de um furo situado de forma idêntica para um eletrodo e pelo menos um canal posicionado de forma idêntica entre as aberturas de furo, por meio do que eletrodos colocados nos furos nas armações formam juntos com as paredes da armação adjacente, separadores, materiais eletroisolantes e coletores de corrente, os módulos de acumuladores individuais e os canais criam passagens para o meio de troca de calor.

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 9/46 / 13 [0011] As tampas incluem um sistema de sulcos interconectados no lado interno, em que pelo menos uma tampa é conectada na entrada de eletrólito. Uma placa de distribuição com furos conectando o sistema de sulco com as aberturas na armação é posicionada entre a tampa e a primeira armação adjacente. Tubos que terminam nos furos na placa de distribuição ficam localizados nas passagens e conectados no sistema de distribuição do meio de troca de calor. Metal expandido ou uma grade pode ser usado em lugar da placa de distribuição em alguns casos.

[0012] O sistema de distribuição de meio de troca de calor pode incluir uma bomba e um trocador de calor externo.

[0013] Vantajosamente, o meio de troca de calor é um eletrólito e as armações portando eletrodos idênticos são providas com sulcos nos seus lados adjacentes conectando as passagens com os furos de eletrodo.

[0014] Em uma modalidade simples do acumulador com um eletrólito como um meio de troca de calor, mas sem sistema de meio de troca de calor externo, uma tampa compreende uma entrada de eletrólito e a outra tampa é provida com uma derivação de entrada para conectar a uma válvula de alívio de ar. Quando o sistema de resfriamento externo de eletrólito é usado, uma tampa é conectada na tubulação de entrada do sistema de distribuição de eletrólito e a outra tampa é conectada na tubulação de retorno do sistema de distribuição de eletrólito. O sistema de distribuição de eletrólito inclui uma bomba e um trocador de calor externo, onde uma unidade de regeneração de eletrólito pode também ser incorporada na tubulação de retorno.

[0015] As armações têm contatos elétricos externos e películas eletricamente condutoras como coletores de corrente adicionais entre as armações de eletrodos com mesma polaridade. Os ditos eletrodos adicionais podem ser perfurados, por meio do que armações eletricamente interconectadas com mesma polaridade formam os polos do acumulador.

[0016] O material eletroisolante é um material eletroisolante poroso

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 10/46 / 13 revestido por plasma. Este material pode ser selecionado do grupo de óxidos cerâmicos AHE, SiO2, ZrO2, politetrafluoretileno, polifluoretohexafluorpropeno, policiclo-olefina.

[0017] Ambas as tampas são preferivelmente conectadas a um polo do acumulador.

Efeitos Vantajosos [0018] A invenção é baseada no uso de uma pilha de armações de metal com furos nos quais os eletrodos 3D são colocados. Deve-se entender que o termo 3D se refere aos eletrodos possuindo uma espessura mínima de 0,5 mm, ao contrário dos eletrodos de filme delgado que possuem espessura substancialmente inferior. A colocação dos eletrodos em armações provê ao acumulador resistência mecânica necessária contra impacto, pressão e vibrações. Além disso, as armações permitem a distribuição e troca de calor dentro do acumulador e também servem como coletores de corrente, polos de eletrodos individuais e os terminais de corrente. Em uma modalidade da invenção, o meio de troca de calor externo é suprido no acumulador por meio de tubos que passam através de caminhos de passagem formados por canais nas armações e normalmente conectados a um sistema de circulação de meio de troca de calor externo.

[0019] No caso onde o eletrólito é usado como um meio de troca de calor, o eletrólito é suprido aos eletrodos por meio de passagens e sulcos mutuamente conectados nas armações. O meio do eletrólito é do mesmo tipo presente nos eletrodos, separados e no sistema de distribuição. Em uma modalidade como esta, toda a pilha de acumulador pode situar-se em um revestimento e conectada a um sistema de distribuição do meio de troca de calor externo (eletrólito).

[0020] O desenho de tampas marginais com sulcos, placas de distribuição com furos e armações com sulcos de distribuição ou camada cerâmica ou metálica porosa, preferivelmente feita por revestimento por

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 11/46 / 13 plasma, tornam meios adicionais, garantindo perfeito enchimento do acumulador pelo eletrólito, bem como a substituição e desgaseificação do mesmo.

[0021] Integração de uma unidade de regeneração de eletrólito e um filtro de limpeza melhoram ainda mais a vida útil do eletrólito e, consequentemente, aumentam a vida dos eletrodos e acumulador como um todo. A configuração compacta de tais módulos efetivamente resfriados permite construir um acumulador com uma distribuição ideal de seu volume entre as armações, sistema de resfriamento e capacidade do eletrodo, alcançando a capacidade específica de pelo menos 250 Mh/litro, quando se usam materiais ativos convencionais para eletrodos, tal como NMC (LiCl1/3Mn1/3Ni1/3O2) e grafite.

Descrição Dos Desenhos [0022] Certas modalidades possíveis da invenção são adicionalmente descritas por meio de exemplos com referência aos desenhos esquemáticos relacionados. Nos desenhos:

A figura 1 é uma vista seccional frontal de um acumulador com um sistema de distribuição de circulação externa separado para um meio de troca de calor;

A figura 2 é uma vista seccional frontal de uma armação com furos para eletrodos e canais para meio de troca de calor;

A figura 3 é uma vista plana de uma placa de distribuição de eletrólito;

A figura 4 é uma vista de base da tampa marginal superior com sulcos para distribuição de eletrólito e passagens para o meio de troca de calor;

A figura 5 é uma vista seccional parcial da parte interna do acumulador, um módulo com seus componentes mostrados com detalhes;

A figura 6 é uma vista seccional frontal de um acumulador

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 12/46 / 13 com um sistema de distribuição de circulação de eletrólito como um meio de troca de calor e com o fluxo direto de eletrólito através do acumulador;

A figura 7 é uma vista interna da tampa superior e inferior com sulcos para distribuição de eletrólito de acordo com a figura 6;

A figura 8 é uma vista seccional frontal de um acumulador com o sistema de distribuição de circulação de eletrólito como um meio de troca de calor e com o fluxo de retorno de eletrólito;

A figura 9a é uma vista de uma armação com sulcos para distribuição de eletrólito para os eletrodos;

A figura 9b é uma vista de uma armação com sulcos para distribuição de eletrólito aos eletrodos e fora da armação;

A figura 9c é uma vista de uma armação com sulcos para distribuição de eletrólito aos eletrodos e o sistema de distribuição;

A figura 10 é uma vista seccional frontal de um acumulador simples sem revestimento.

Melhor Modo [0023] Exemplos a seguir representam vários sistemas de resfriamento de acumulador, através de que aqueles componentes idênticos ou praticamente idênticos, tais como por sua função e propósito, levam os mesmos números de referência.

[0024] Uma vista seccional frontal de um acumulador com um sistema de circulação externo do meio de troca de calor está mostrada na figura 1. Armações de metal individuais 3 são empilhadas uma por cima da outra em um alojamento 10 entre uma tampa superior 1a ilustrada em uma vista plana na figura 4 e uma tampa inferior 1b. As mesmas armações estão mostradas em uma vista plana na figura 2.

[0025] Conjuntos de pares de armações 3 com eletrodos 4a, 4b arranjados em uma pilha estão mostrados com detalhes na figura 5. Cada armação contém um conjunto de três furos posicionados de forma idêntica

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 13/46 / 13 para os eletrodos 31 e um conjunto de canais exibidos de forma idêntica 32. Todos os furos 31 de cada armação 3 são cheios tanto com eletrodos positivos compactados 3D 5a ou eletrodos negativos compactados 3D 4b, como mostrado com detalhes junto com outros componentes na figura 5. O termo 3D deve significar que os assim chamados eletrodos tridimensionais e, de acordo com esta invenção, eletrodos com uma espessura mínima de 0,5 mm. O número de furos 31 para os eletrodos e canais 32 em uma armação 3 é praticamente ilimitado e depende da capacidade do acumulador desejada. Todos eletrodos 4a nos furos 31 da armação 3 constituem juntos um eletrodo de uma polaridade; nesta modalidade, um eletrodo positivo. Todos os eletrodos 4b na armação seguinte 3 constituem juntos um eletrodo da outra polaridade, nesta modalidade, um eletrodo negativo 4b. Cada par de armações 3 com eletrodos 4a e 4b é separado por separadores 5 e constituem um conjunto de armações 3 representando uma célula de acumulador. As aberturas 31 e correspondentemente os eletrodos 4a, 4b, podem ter qualquer forma plana, incluindo o perfil circular ilustrado, com relação à tecnologia de fabricação. Os canais do sistema de canais 32 identicamente posicionados um por cima do outro formam juntos passagens 34 para distribuição de um meio de troca de calor.

[0026] As armações 3 com os eletrodos prensados endurecidos 4a, 4b conduzem para fora e distribuem as perdas de calor geradas durante reações químicas que acompanham o carregamento e descarregamento do acumulador. Alternativamente, as armações absorvem e distribuem o calor suprido por uma fonte externa através do meio de transferência de calor para aumentar a temperatura do acumulador. A figura 1 mostra os tubos do meio de troca de calor 14 instalado nas passagens 34.

[0027] A vista seccional da figura 5 ilustrando a pilha de armações 3 mostra adicionalmente que o eletrodo 4a, neste caso o eletrodo positivo, é separado do eletrodo negativo 4b pelo separador 5. De acordo com este

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 14/46 / 13 exemplo, cada eletrodo 4a, 4b, depois de ser compactado no furo 31, tem uma espessura de 2 mm. As armações 3 são da mesma espessura dos eletrodos 4a, 4b. Um material eletroisolante 55 é inserido entre as armações com diferentes polaridades. Materiais eletroisolantes adequados são substâncias química e termicamente resistentes, por exemplo, óxidos cerâmicos, tais como Al2O3, SiO2, ZrO2. Um outro material eletroisolante pode ser politetrafluoretileno PTFE (Teflon), um fluorelastômero polimérico tal como fluoreto de vinilideno - hexafluorpropeno, também conhecido com a marca registrada Viton, ou polímero de ciclo-olefina conhecido com a marca Zeonor.

[0028] Coletores de corrente adicionais, películas eletricamente condutoras 51, 53, na forma de grades, metal expandido ou películas feitas de um metal condutor são inseridas entre as armações 3 entre eletrodos da mesma polaridade. Nesta versão, as películas eletricamente condutoras 51 e são perfuradas 56 na área voltada para os eletrodos para facilitar a passagem de eletrólito. Esses coletores de corrente adicionais permitem a transferência de carga elétrica para as armações 3 como os coletores de corrente principais. As armações 3 com eletrodos da mesma polaridade são adicionalmente providos com contatos 57, 58, que, nesta modalidade, são conectados no polo positivo 52 do acumulador em um lado e no polo negativo do acumulador no outro lado. Possíveis composições de materiais e diferentes variantes de configurações de eletrodo 3D são descritas com mais detalhes em WO2010031363.

[0029] Os eletrodos 4a, 4b colocados nos furos concêntricos 31 nas armações 3, junto com as armações 3, separadores 5, material eletroisolante e os coletores de corrente adicionais 51, 53 formam módulos de acumulador 20, que contêm passagens 34 para o meio de troca de calor.

[0030] Na modalidade da figura 1, os tubos de transferência de calor individuais 14 são inseridos nas passagens 34. Os módulos 20 são completados por uma placa de distribuição superior 2a e uma placa de

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 15/46 / 13 distribuição inferior 2b. Ambas as placas mostradas na vista plana da figura 3 têm um sistema de perfurações 21 acima das superfícies dos eletrodos 4a, 4b e são praticamente idênticas. As perfurações 21 permitem que os módulos individuais 20 supram e drenem o eletrólito durante sua troca, e também desgaseifique o espaço interno dos módulos. A tampa superior 1a e a tampa inferior 1b são montadas nas placas de distribuição 2a, 2b, no lado interno com um sistema de sulcos de distribuição 11, mostrados na vista plana da tampa 1a na figura 4. As aberturas marginais 18 nas tampas 1a, 1b são projetadas para conexão segura das tampas 1a, 1b e fixação da pilha de armações 3 entre elas por meio de parafusos, não mostrados nos desenhos. O eletrólito é suprido na tampa superior 1a através de uma entrada 12, enquanto a tampa inferior 1b pode ser similarmente equipada com uma saída de eletrólito, não mostrada nesta figura. Em uma extremidade, os tubos de troca de calor 14 são apertados e selados em um divisor superior 13a. O divisor fica localizado acima da tampa 1a e define uma câmara superior 15a. Na outra extremidade, os tubos de transferência de calor 14 são apertados e selados em um divisor inferior 13b situado sob a tampa 1b e definindo uma câmara inferior 15b. A câmara superior 15a é conectada através de uma tubulação de entrada 81 em uma bomba 8, que bombeia o meio de troca de calor de um trocador de calor 18 para o interior do alojamento do acumulador 10. A câmara inferior 15b é conectada na tubulação de retorno 82 com um trocador de calor 18. Alternativamente, os tubos 14 acima das tampas 1a, 1b podem ser individualmente conectados diretamente no coletor de admissão 81 e na tubulação de retorno 82. Quando se usa o tipo descrito de acumulador em um carro, um radiador do carro pode ser usado como o trocador de calor. É óbvio para os versados na técnica que o sistema de resfriamento supradescrito pode ser aplicado também no caso onde o acumulador é composto somente de um módulo 20 com uma passagem 34.

[0031] A figura 6 mostra uma outra variante do resfriamento do

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 16/46 / 13 acumulador, na qual um eletrólito é usado como um meio de troca de calor que escoa diretamente através do acumulador. Um eletrólito líquido adequado para temperaturas de até 85 °C é, por exemplo, LiPF6 em uma solução de carbonato de etileno (EC) e carbonato de propileno (PC), etc. O coletor 81 conectado na bomba 8 entra diretamente no centro da tampa superior 1c, como mostrado na vista plana da figura 7. A tampa superior 1c é praticamente idêntica à tampa inferior 1d, com o coletor conectado na tubulação de retorno 82 no centro da tampa.

[0032] Similar à versão previamente descrita com o meio de troca de calor externo, as placas de distribuição 2a, 2b são inserida entre as tampas 1c, 1d e os módulos 20 para permitir o suprimento de um eletrólito distribuído através dos sulcos 11 nos módulos individuais 20 e, similar à versão anterior, as armações 3 incluem o sistema de furos 31 para eletrodos e o sistema de canais 32 constituindo passagens 34 para distribuição do meio de troca de calor, neste caso, um eletrólito.

[0033] Para facilitar o suprimento de eletrólito nas aberturas 31 e subsequentemente aos eletrodos 4a, 4b e separadores 5, e permitir fácil troca de eletrólito e desgaseificação do acumulador, as armações 3 podem ser providas com um sistema de sulcos 36, 37, 38 em uma ou ambas as superfícies de contato. De acordo com a figura 9a, o sistema de sulcos é limitado aos sulcos internos 36, que distribuem o eletrólito para as aberturas 32 com os eletrodos 4a, 4b. Como mostrado na figura 9b, este sistema pode ser estendido de forma a incluir sulcos externos 38 que permitem que o eletrólito seja também suprido pelo compartimento lateral 35 do alojamento

10. A figura 9c mostra um sistema de sulcos 38 feitos na armação 3 do acumulador com um eletrólito como o meio de troca de calor. Nesta modalidade, os sulcos 38 conectam as passagens 34 diretamente com os furos 31. Em vez dos sulcos 36, 37, ou além dos sulcos 36, 37, o material eletroisolante 55 pode ser substituído por uma camada isolante elétrica porosa

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 17/46 / 13 revestida por plasma através de todas as superfícies de conexão da armação 3, que também permite penetração do eletrólito pelas passagens 34 e espaço lateral 35 para os eletrodos 4a, 4b e os separadores 5.

[0034] Uma unidade de regeneração 19 é incorporada na tubulação de retorno 82 à montante do trocador de calor. Uma unidade como esta pode ser um filtro para remoção de produtos indesejados de reações químicas do eletrólito, que ocorrem nos módulos do acumulador 20. Tais produtos podem ser HF, H2O ou íons liberados do manganês e seus compostos, partículas mecânicas, etc. A unidade de regeneração 19 pode funciona com base no princípio mecânico, químico, sortivo e eletroquímico, usando membranas de lítio, etc. Limpeza de eletrólito prolonga significativamente a vida operacional do acumulador.

[0035] A figura 8 mostra uma outra modalidade de um acumulador resfriado por eletrólito, que difere das versões anteriores somente pela maneira na qual o eletrólito escoa através do acumulador. A tubulação de retorno 82 é conectada no alojamento 10 na área da tampa superior 1c e assim o eletrólito, depois de escoar através das passagens 34, retorna da parte inferior do espaço do alojamento 10 através do compartimento lateral 35 para a parte superior do alojamento 10. Então, o eletrólito é entregue através da tubulação 82 na unidade de regeneração 19. Durante introdução da corrente de eletrólito no compartimento lateral 35, a superfície de transferência de calor é estendida pelas paredes verticais do alojamento 10 e a taxa de troca de calor geral é aumentada. Para o mesmo propósito, o alojamento 10 pode ser provido com aletas de resfriamento em qualquer superfície adequada.

[0036] A figura 10 mostra uma versão simples do acumulador onde o acumulador não tem um sistema de distribuição de meio de troca de calor externo, recipiente de eletrólito e alojamento. O alojamento do acumulador é definido somente pelas superfícies externas das armações 3 e as tampas 1c, 1c. O acumulador é resfriado por circulação natural do meio de troca de calor,

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 18/46 / 13 ao longo da grande área das armações de metal 3. A remoção do calor de dentro do acumulador está ocorrendo através da circulação do eletrólito entre os eletrodos 4a, 4b nas aberturas 31, passagens 34 e tampas 1c, 1d por causa das diferenças entre as temperaturas nas várias partes do acumulador 31. A tampa 1d é conectada na entrada 12 para enchimento de eletrólito e a tampa 1c é provida com derivação de entrada 16 para conexão a uma válvula de liberação de gás (não mostrada). Para atingir um maior efeito de resfriamento, as tampas 1c, 1d podem também ser providas com aletas de resfriamento. Esta versão simplificada é adequada para acumuladores de menor potência, produzindo menores perdas de calor, por exemplo, acumuladores de partida. Aplicabilidade Industrial [0037] A invenção pode ser usada para construção de acumuladores de armazenamento de energia de alta capacidade e acumuladores com alta segurança para uso em veículos expostos a condições térmicas extremas, choques e vibrações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Acumulador de lítio que contém eletrodos positivo e negativo (4a, 4b) com uma espessura mínima de 0,5 mm, separados por separadores (5), em que cada eletrodo (4a, 4b) é colocado em um furo (31) em uma armação de metal (3), como uma parte de um conjunto de armações (3) arranjado em uma pilha entre tampas marginais (1a, 1b), com isolamento elétrico (55) entre ditas armações (3) de eletrodos de polaridade oposta e coletores de corrente (51, 53) adicionais para eletrodos idênticos, caracterizado pelo fato de que cada armação (3) contém mais de um furo (31) situado de forma idêntica para os eletrodos e pelo menos um canal (32) posicionado de forma idêntica entre ditos furos (31) para a passagem de um meio de troca de calor, os canais (32) nas armações (3) individuais sendo interconectados para constituir passagens (34) para o meio de troca de calor, e os eletrodos (4a, 4b) colocados nos furos (31) nas armações (3) formam junto com as paredes adjacentes das armações (3), os separadores (5), material eletroisolante (55) e módulos de acumulador individuais dos coletores de corrente.
2. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as tampas (1a, 1b) são providas com um sistema de sulcos interconectados (11) no lado interno, oposto aos furos (31), onde pelo menos uma tampa (1a) é conectada na entrada de eletrólito (12).
3. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma placa de distribuição (2a, 2b) com aberturas (21) conectando os sulcos (11) com os furos (31) na armação (3) está disposta entre a tampa (1a, 1b) e a armação (3) adjacente.
4. Acumulador de lítio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que tubos de distribuição (14) são localizados dentro das passagens (34) e as extremidades daqueles tubos de distribuição (14) são conectadas a um sistema de distribuição do meio de troca de calor.

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5. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição do meio de troca de calor inclui uma bomba (8) e um trocador de calor (18).
6. Acumulador de lítio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o meio de troca de calor é eletrólito.
7. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as armações (3) portando eletrodos idênticos (4a, 4b) são providas com sulcos (38) em suas superfícies adjacentes para conexão das passagens (34) com os furos (31).
8. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que uma tampa (1d) compreende uma entrada (12) de eletrólito e a outra tampa (1c) é provida com uma derivação de entrada (16) para conexão a uma válvula de alívio de ar.
9. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que uma tampa (1c) é conectada a uma tubulação de entrada (81) do sistema de distribuição de eletrólito e a outra tampa (1d) é conectada a uma tubulação de retorno (82) daquele sistema de distribuição de eletrólito.
10. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição de eletrólito inclui uma bomba (8) e um trocador de calor (18).
11. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que uma unidade de regeneração de eletrólito (19) é incorporada na tubulação de retorno (82).
12. Acumulador de lítio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de as armações (3) serem providas com contatos elétricos (57, 58), e películas eletricamente condutoras (51, 53) são inseridas entre as armações (3) de polaridade idêntica, por meio do que as

Petição 870190102102, de 10/10/2019, pág. 21/46

3 / 3 armações (3) com os contatos (57, 58) de eletrodos idênticos (4a, 4b) formam polos (52, 54) do acumulador.
13. Acumulador de lítio, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as películas eletricamente condutoras (51, 53) são perfuradas (56).
14. Acumulador de lítio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o material eletroisolante (55) é selecionado a partir do grupo de óxidos cerâmicos Al2O3, SiO2, ZrO2, politetrafluoretileno, polifluoreto-hexafluorpropeno, policiclo-olefina.
15. Acumulador de lítio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o material eletroisolante (55) é um material eletroisolante poroso revestido por plasma.
16. Acumulador de lítio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que as tampas (1c, 1d) são conectadas a um polo (52) do acumulador.