BR112020022194A2

BR112020022194A2 - aparelho, e, sistemas de bateria de eletrodo fundido e de bateria de fluxo

Info

Publication number: BR112020022194A2
Application number: BR112020022194-5A
Authority: BR
Inventors: Daniel R. Vissers; Manoel Tenorio
Original assignee: Vissers Battery Corporation
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2021-02-02
Also published as: KR20210010910A; US11791451B2; US20200028151A1; US10461311B1; US20230187605A1; EP3794668A1; JP2021526287A; JP7390311B2; US11594715B2; WO2019221861A1; US10879523B2; EP3794668A4; US20190355967A1; CA3100659A1; BR112020022194B1; US20240006583A1; US20210074993A1

Abstract

  APARELHO, E, SISTEMAS DE BATERIA DE ELETRODO FUNDIDO E DE BATERIA DE FLUXO. Um aparelho compreende uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo configurados para conter um material de eletrodo negativo, uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo configurados para conter um material de eletrodo positivo e uma câmara de reação. Um sistema de aquecimento é configurado para aquecer material de eletrodo negativo dentro de um reservatório de material de eletrodo negativo selecionado e para aquecer material de eletrodo positivo em um reservatório de material de eletrodo positivo selecionado para manter os materiais de eletrodo nos reservatórios selecionados em um estado fluido enquanto mantém, em um estado não fluido, material de eletrodo negativo em um reservatório de eletrodo negativo não selecionado e material de eletrodo positivo em um reservatório de eletrodo positivo não selecionado. Um sistema de distribuição de material de eletrodo é configurado para ciclar o material de eletrodo positivo fluido entre o reservatório de eletrodo positivo selecionado e a câmara de reação e configurado para transferir, durante um estado de descarga do aparelho, material de eletrodo negativo fluido do reservatório de eletrodo negativo selecionado para a câmara de reação.

Description

1 / 96 APARELHO, E, SISTEMAS DE BATERIA DE ELETRODO FUNDIDO E

DE BATERIA DE FLUXO REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE

[001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade do Pedido de Patente Norte-Americana Nº. de Série 15/982.497, intitulado DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS FOR MOLTEN FLUID ELECTRODE APPARATUS MANAGEMENT, depositado em 17 de maio de 2018, Arquivo do Procurador Nº. VBC006 e está incorporado por referência aqui em sua íntegra.

CAMPO TÉCNICO

[002] Esta invenção no geral se refere a baterias térmicas e, mais particularmente, a métodos, dispositivos, e sistemas para gerenciamento de dispositivos com eletrodos fluidos fundidos.

FUNDAMENTOS

[003] Uma bateria no geral inclui um eletrodo positivo (catodo), um eletrodo negativo (anodo) e um eletrólito. Uma bateria tipicamente inclui coletores de corrente nos eletrodos que direcionam corrente elétrica para os terminais da bateria. Foram feitas tentativas de usar fluidos para eletrodos onde um ou ambos os eletrodos são mantidos em um estado fluido pelo aquecimento do material de eletrodo. Essas baterias são algumas vezes referidas como baterias térmicas ou baterias de alta temperatura e incluem, por exemplo, dispositivos algumas vezes referidos como baterias de líquido- metal e baterias de líquido-metal recarregáveis. Infelizmente, décadas de pesquisa e desenvolvimento não produziram uma bateria térmica segura e confiável usando pares eletroquímicos de alta densidade de energia gravimétrica (kWh/kg) tais como, por exemplo, sódio e enxofre ou lítio e enxofre.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[004] Deve-se entender que os desenhos são apenas para efeitos de

2 / 96 ilustração e não definem os limites das reivindicações anexas. Além disso, os componentes nas figuras não estão necessariamente em escala. Nas figuras, números de referência iguais designam partes correspondentes nas diferentes vistas.

[005] A figura 1 é um diagrama de blocos de um aparelho de eletrodo fluido que inclui pelo menos uma câmara de reação, uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo, uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo, um sistema de distribuição de material de eletrodo, um sistema de aquecimento, e um controlador.

[006] A figura 2 é uma ilustração de um exemplo de um sistema de bateria de célula única incluindo uma única câmara de reação conectada a uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo para conter material de eletrodo de enxofre e a uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo negativo para conter material de eletrodo de lítio.

[007] A figura 3 é uma ilustração de uma vista frontal de um sistema de bateria de célula única onde a câmara de reação, uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de lítio, e uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de enxofre são prismas retangulares planares verticalmente empilhados.

[008] A figura 4 é um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema de bateria de múltiplas células que inclui múltiplas câmaras de reação onde cada câmara de reação é conectada a múltiplos reservatórios de material de eletrodo de lítio e múltiplos reservatórios de material de eletrodo de enxofre.

[009] A figura 5 é uma ilustração de uma vista frontal de um exemplo de um sistema de bateria de múltiplas células que inclui duas câmaras de reação onde os reservatórios de material de eletrodo de lítio, as câmaras de reação, e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre são planares e verticalmente empilhados.

3 / 96

[0010] A figura 6 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de um exemplo de um sistema de bateria de múltiplas células tendo 14 câmaras de reação onde os reservatórios de material de eletrodo de lítio, as câmaras de reação, e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre são planares e verticalmente empilhados.

[0011] A figura 7A é uma ilustração de vistas de topo da câmara de reação, reservatório de material de eletrodo de lítio, e reservatório de material de eletrodo de enxofre do sistema de bateria de múltiplas células.

[0012] A figura 7B é uma ilustração de uma vista lateral seccional transversal de uma porção de uma das câmaras de reação.

[0013] A figura 7C é uma ilustração de uma vista lateral seccional transversal de uma porção de um dos reservatórios de material de eletrodo de lítio.

[0014] A figura 7D é uma ilustração de uma vista lateral seccional transversal de uma porção de um dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre.

[0015] A figura 8 é um fluxograma de um exemplo de um método de gerenciamento de um sistema de bateria de múltiplas células.

[0016] A figura 9 é um fluxograma de um exemplo de método para realizar um procedimento de iniciação de bateria.

[0017] A figura 10 é um fluxograma de um exemplo de método para realizar um procedimento de desligamento de bateria.

[0018] A figura 11 é um fluxograma de um exemplo de um método para gerenciar o fluxo de material de eletrodo e do sistema de aquecimento durante descarga do sistema de bateria.

[0019] A figura 12 é um fluxograma de um exemplo de um método para gerenciar o fluxo de material de eletrodo e do sistema de aquecimento durante carregamento do sistema de bateria.

[0020] A figura 13 é um fluxograma de um exemplo de um método de

4 / 96 gerenciamento de bomba no sistema de bateria.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] Baterias térmicas têm diversas vantagens em relação a outros tipos de baterias. O custo relativamente baixo, alta densidade de energia, e alta densidade de potência de baterias térmicas (baterias de alta temperatura) tornam esses tipos de baterias altamente atrativos para diversos usos. Infelizmente, os problemas de segurança com esses dispositivos restringiram a adoção difundida. Por causa de sua química altamente energética, baterias térmicas têm apresentado altos riscos de incêndio e explosão. Projetos de bateria térmica convencionais incluem duas poças de materiais fluidos (isto é, fundidos) separadas por um terceiro material. Se o terceiro material falhar e permitir que os materiais fundidos misturem e reajam, uma imensa quantidade de energia térmica é liberada em um curto período de tempo. Essas condições frequentemente levam a uma condição de incêndio ou explosão perigosa. Essa severa limitação ainda continua atualmente, embora a demanda por uma bateria térmica segura tenha existido desde o início da II guerra mundial. Diversas décadas de tentativas não resultaram em uma solução adequada para o problema. Por exemplo, algumas tentativas incluem o uso de um projeto de bateria de fluxo gravitacional no qual um dos materiais ativos fundidos é contido em um grande reservatório localizado fisicamente acima de uma câmara de reação menor onde as paredes da câmara de reação são um eletrólito sólido. No outro lado do eletrólito sólido fica um grande reservatório do outro material ativo fundido. No caso em que o eletrólito sólido falha e os dois materiais ativos fundidos podem misturar, a esperança é que os produtos sólidos que são formados pela reação química da mistura dos dois materiais ativos fundidos limite o fluxo dos materiais ativos do grande reservatório localizado fisicamente acima com o outro grande reservatório do outro material ativo fundido. A tentativa do projeto de bateria de fluxo gravitacional falha em virtude de os produtos de reação sólidos que se

5 / 96 destinam a bloquear o fluxo do reservatório superior não coalescerem rapidamente o bastante na temperatura operacional da bateria térmica. Portanto, a mistura dos dois materiais ativos fundidos é apenas desacelerada por esse projeto e é insuficiente para impedir um evento de fuga térmica. Outras tentativas incluem mudar a química dos materiais ativos fundidos para uma química de haleto de metal de maneira tal que uma falha do eletrólito sólido não cause um evento de fuga térmica. Infelizmente, essa técnica se dá a um custo de diminuição da densidade de energia específica (kWh/kg) e da densidade de energia volumétrica (kWh/l) a um ponto em que a bateria térmica não é mais uma solução viável para muitas aplicações.

[0022] Pesquisa sobre baterias térmicas foi até mesmo abandonada por alguns por causa do alto perigo. Por exemplo, um importante fabricante automotivo desenvolveu uma frota de veículos elétricos que usou baterias térmicas de sódio-enxofre em 1993. Durante o teste, dois veículos entraram em combustão durante o carregamento. Em decorrência desses incêndios, o fabricante encerrou seu programa de bateria térmica de sódio-enxofre e o Departamento de Energia dos Estados Unidos cessou seu financiamento de pesquisa de bateria térmica. Isso é a despeito das enormes vantagens que uma bateria térmica segura proporcionaria à indústria de veículos elétricos bem como outras indústrias. O peso relativamente pequeno e baixo custo de baterias térmicas claramente tornam esses dispositivos a melhor escolha para uso em veículos elétricos se o risco de incêndio for atenuado.

[0023] De acordo com as técnicas discutidas aqui, o risco de incêndio para uma bateria térmica é minimizado limitando a quantidade de fluido ou material fundido que está presente a qualquer momento na bateria. Apenas uma porção do material de eletrodo sólido é aquecida até o estado fluido. A porção restante de material sólido não fluido não corre risco de combinar e reagir se ocorrer uma falha estrutura na bateria. A energia térmica liberada por uma reação dos materiais fluidos por causa de ruptura no eletrólito sólido

6 / 96 é minimizada limitando a quantidade de material fluido na câmara de reação bem como limitando a quantidade de material fluido que está presente na bateria. O material de eletrodo na bateria é distribuído entre pelo menos uma câmara de reação e uma pluralidade de reservatórios. Um sistema de aquecimento é controlado para aquecer seletivamente câmaras de reação e reservatórios enquanto um mecanismo de entrega de eletrodo direciona material de eletrodo fluido entre os componentes na bateria. Para os exemplos discutidos a seguir, um controlador monitora parâmetros e controla o sistema de aquecimento, sistema de entrega de material de eletrodo, e um sistema de atenuação de fuga térmica para gerenciar a operação segura e eficiente da bateria.

[0024] Como discutido aqui, um material está em um estado fluido quando o material tem uma consistência suficientemente liquefeita para permitir que o material escoe de uma área para outra. Em outras palavras, a viscosidade de um material fluido é de maneira tal que o material possa ser direcionado, bombeado, ou pode de outra forma escoar de uma área para outra. Um material fluido pode, entretanto, ter alguns componentes que são pelo menos parcialmente sólidos enquanto outros estão em uma fase líquida. Em decorrência disso, um material fluido não está necessariamente todo em uma fase líquida. Como discutido aqui, um material está em um estado não fluido onde ele está suficientemente solidificado de maneira tal que ele não pode escoar. Em outras palavras, a viscosidade do material em um estado não fluido é de maneira tal que o material não pode ser direcionado, bombeado, ou senão capaz de escoar de uma área para outra. Um material não fluido, entretanto, pode ter alguns componentes que estão em uma fase líquida bem como outros que estão em uma fase sólida. Quando um material está no estado fluido, ele é fluido, e quando um material está no estado não fluido, ele não é fluido. Para os exemplos discutidos aqui, os materiais de eletrodo são transicionados de um estado não fluido para um estado fluido pelo

7 / 96 aquecimento e podem ser referidos como materiais de eletrodos fundidos e materiais de eletrodo fluidos fundidos.

[0025] Para o exemplo discutido a seguir, uma bateria inclui uma câmara de reação tendo eletrodos fluidos separados por um eletrólito sólido onde apenas porções selecionadas dos materiais de eletrodo contidos na bateria são aquecidas para colocar e manter a porção do material de eletrodos no estado fluido. O material de eletrodo negativo total na bateria é distribuído entre uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo negativo e a região de eletrodo negativo da câmara de reação da bateria e o material de eletrodo positivo total é distribuído entre uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo e uma região de eletrodo positivo da câmara de reação. Um controlador controla um sistema de aquecimento e um sistema de distribuição de material de eletrodo para gerenciar a temperatura e o fluxo dos materiais de eletrodo na bateria. Como discutido a seguir em detalhe adicional, cada um dos reservatórios de material de eletrodo é independentemente controlado para manter o material de eletrodo no reservatório a uma temperatura selecionada e no estado apropriado. O sistema de distribuição de material de eletrodo pode incluir qualquer número de bombas, válvulas e canais que permitem que o controlador direcione material de eletrodo para e a partir da câmara de reação e dos reservatórios. Em algumas situações, materiais de eletrodo são movimentados entre reservatórios. Para os exemplos aqui, o material de eletrodo positivo é continuamente alternado entre a região de eletrodo positivo da câmara de reação e um ou mais reservatórios de material de eletrodo positivo enquanto a corrente de descarga ou carga está acima de um limiar. Em muitas situações, não há necessidade de circular o material de eletrodo positivo se a corrente de descarga ou carga estiver abaixo de um limiar. O material de eletrodo negativo é suprido à região de eletrodo negativo da câmara de reação a partir de um ou mais reservatórios selecionados de material de eletrodo negativo

8 / 96 durante descarga da bateria e é retornado para os reservatórios durante carregamento da bateria. O sistema de aquecimento é configurado de maneira tal que cada reservatório possa ser aquecido e resfriado independentemente. Além do mais, técnicas de recuperação de calor e geração de calor podem ser utilizadas para eficiência.

[0026] A figura 1 é um diagrama de blocos de um aparelho de eletrodo fluido 100 que inclui pelo menos uma câmara de reação 102, uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo 104, 106, 108, uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo 110, 112, 114, um sistema de distribuição de material de eletrodo 115, um sistema de aquecimento 116, e um controlador 117. O aparelho 100 pode formar uma célula de bateria, ser parte de uma bateria, e/ou ser parte de um sistema de bateria. Por exemplo, diversas estruturas implementadas de acordo com o aparelho 100 podem ser conectadas para formar um sistema de bateria de múltiplas células. A ilustração na figura 1 representa os princípios gerais do exemplo e não necessariamente representa formatos específicos, dimensões relativas, distâncias, ou outros detalhes estruturais dos componentes representados. Em algumas circunstâncias, as estruturas de dois ou mais blocos podem ser implementadas em um único componente ou estrutura. Além do mais, funções descritas como realizadas em um único bloco da figura 1 podem ser implementadas em estruturas separadas.

[0027] O sistema de aquecimento 116 aquece pelo menos um reservatório de eletrodo negativo e pelo menos um reservatório de eletrodo positivo para colocar e manter os materiais contidos nesses reservatórios selecionados 104, 110 em um estado fluido. Portanto, o aparelho 100 inclui material de eletrodo negativo 118 onde parte do material está em um estado não fluido e parte do material está em um estado fluido. Como discutido aqui, o material de eletrodo negativo total contido no aparelho 100 é referido como material de eletrodo negativo 118, a porção do material de eletrodo negativo

9 / 96 total 118 no estado não fluido que não pode escoar é referida como material de eletrodo negativo não fluido 120, e a porção do material de eletrodo negativo total 118 no estado fluido que pode escoar é referida como material de eletrodo negativo fluido 124. O aparelho 100 também inclui material de eletrodo positivo 126 onde parte do material 126 está em um estado não fluido e parte do material 126 está em um estado fluido durante operação. Como discutido aqui, o material de eletrodo positivo total contido na bateria é referido como material de eletrodo positivo 126, a porção do material de eletrodo positivo 126 que está no estado não fluido e não pode escoar é referida como material de eletrodo positivo não fluido 128, e a porção do material de eletrodo positivo 126 no estado fluido que pode escoar é referida como material de eletrodo positivo fluido 130.

[0028] A câmara de reação 102 inclui uma região de eletrodo negativo 132 e uma região de eletrodo positivo 134 separadas por um eletrólito sólido 136. A pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo 104, 106, 108 é conectada à região de eletrodo negativo 132 de maneira tal que o material de eletrodo negativo contido nos reservatórios 104, 106, 108 pode escoar entre o reservatório e a região de eletrodo negativo 132 quando o material de eletrodo negativo está em um estado fluido. A pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo 110, 112, 114 é conectada à região de eletrodo positivo 134 de maneira tal que o material de eletrodo positivo contido nos reservatórios 110, 112, 114 pode escoar entre o reservatório e a região de eletrodo positivo 132 quando o material de eletrodo positivo está em um estado fluido. Durante operação da bateria 100, a região de eletrodo negativo 132 contém material de eletrodo negativo fluido 124 e a região de eletrodo positivo 134 contém material de eletrodo positivo fluido 130. Como discutido a seguir em detalhe adicional, a região de eletrodo positivo 134 pode também conter alguns produtos de reação resultantes da operação normal do aparelho 100. O material de eletrodo negativo fluido 124 na região

10 / 96 de eletrodo negativo 132 forma um eletrodo negativo fluido 138 do aparelho

100. O material de eletrodo positivo fluido 130 na região de eletrodo positivo 134 forma um eletrodo positivo fluido 140 do aparelho 100. Com os coletores de corrente adequadamente colocados (não mostrados na figura 1) em cada eletrodo 138, 140 ocorre uma reação dentro do aparelho entre o eletrodo negativo fluido 138 e o eletrodo positivo fluido 140 através do eletrólito sólido 136 e energia elétrica pode ser aproveitada da reação eletroquímica. A reação pode ser invertida aplicando energia elétrica aos coletores de corrente para carregar o aparelho 100. Portanto, a operação da câmara de reação 102 no exemplo da figura 1 é similar à operação de células térmicas e baterias convencionais com eletrodos fluidos. Uma vantagem significante do exemplo em relação a baterias térmicas convencionais, entretanto, inclui limitar a quantidade de material de eletrodo que está no estado fluido por meio disso limitando o potencial de incêndio durante uma falha estrutural. Por exemplo, a câmara de reação 102 pode ser configurada para limitar a quantidade de material de eletrodo negativo fluido na região de eletrodo negativo 132 e a quantidade de material de eletrodo positivo fluido na região de eletrodo positivo 134 disponíveis para uma reação química indesejada se ocorrer uma ruptura no eletrólito sólido. A quantidade de energia térmica gerada pela reação química direta dos eletrodos fluidos é diretamente proporcional à quantidade de material de cada eletrodo fluido na câmara de reação 102 e diretamente proporcional ao volume das respectivas regiões de eletrodo 132, 134 da câmara de reação 102. Portanto, um objetivo de um projeto vantajoso inclui minimizar a quantidade de material de eletrodo fluido nas regiões de eletrodo 132, 134 minimizando o volume das regiões de eletrodo 132, 134 na câmara de reação 102. Em algumas situações, a quantidade de energia térmica resultante de uma reação química indesejada pode também ser minimizada limitando apenas uma das regiões de eletrodo em virtude de a limitação de um dos reagentes em uma reação química limitar toda a reação química.

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[0029] Para aumentar a segurança do aparelho, um eletrólito não frágil sólido pode ser usado. Além do mais, o eletrólito sólido pode incluir uma estrutura reforçada para aumentar a segurança e as características de transporte iônico através do eletrólito sólido. Exemplos de tais eletrólitos sólidos são discutidos no Pedido de Patente Norte-Americana número de série 15/982.480, intitulado “MOLTEN APARATUS OF FLUID ELECTRODE

WITH SOLID LITHIUM IODIDE ELECTROLYTE HAVING IMPROVED LITHIUM ION TRANSPORT CHARACTERISTICS”, Arquivo do Procurador VBC003, depositado em 17 de maio de 2018 e expressamente incorporada por referência aqui.

[0030] O sistema de aquecimento 116 inclui diversas poções que permitem aquecer seletivamente reservatórios selecionados. Para o exemplo, o sistema de aquecimento 116 inclui uma pluralidade de porções de sistema de aquecimento de material negativo 142, 144, 146 que são configuradas para aquecer independentemente cada um dos reservatórios selecionados da pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo 104, 106, 108 e uma pluralidade de porções de sistema de aquecimento de material positivo 148, 150, 152 que são configuradas para aquecer independentemente cada um dos reservatórios selecionados da pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo 110, 112, 114. O sistema de aquecimento 116 também inclui uma porção de câmara de reação 154 que é configurada para manter a câmara de reação 102 na temperatura operacional onde os eletrodos 138, 140 estão no estado fluido. Uma porção de aquecimento de distribuição negativa 160 do sistema de aquecimento 116 aquece o mecanismo de distribuição de material de eletrodo negativo 158 e uma porção de aquecimento de distribuição positivo 162 do sistema de aquecimento 116 aquece o mecanismo de distribuição de material de eletrodo positivo 156. Para o exemplo da figura 1, o sistema de aquecimento 116 inclui uma rede de bobinas ou condutos de aquecimento que movem o fluido de transferência de calor aquecido entre um ou mais

12 / 96 aquecedores e os componentes no aparelho que são aquecidos. Válvulas e bombas podem ser usadas para direcionar fluido de transferência de calor de aquecimento para localizações apropriadas para facilitar o aquecimento de reservatórios selecionados mantendo ainda os reservatórios não selecionados a uma temperatura que é suficientemente baixa para manter os materiais de eletrodo no estado não fluido. Outros sistemas de aquecimento, entretanto, podem ser usados. O sistema de aquecimento 116, por exemplo, pode ser um sistema de aquecimento elétrico incluindo diversos elementos de aquecimento elétrico que facilitam o aquecimento de reservatórios selecionados mantendo ainda os reservatórios não selecionados a uma temperatura que é suficientemente baixa para manter os materiais de eletrodo no estado não fluido. Em algumas situações, os reservatórios não selecionados são mantidos a uma temperatura que é significativamente abaixo da temperatura ambiente. Uma técnica como essa pode aumentar a segurança às custas de menor eficiência por causa da energia adicional necessária para resfriar o material de eletrodo abaixo da temperatura ambiente. Um ou mais reservatórios selecionados podem ser configurados como reservatórios ativos onde um reservatório ativo é um reservatório que é conectado à câmara de reação 102 e o material de eletrodo é capaz de escoar para a câmara de reação a partir do reservatório ativo. Como discutido aqui, portanto, um reservatório selecionado é um reservatório que é aquecido para colocar e manter o material de eletrodo em um estado fluido e um reservatório ativo é um reservatório selecionado que é também operacionalmente conectado à câmara de reação

102.

[0031] Para a situação mostrada na figura 1, um primeiro reservatório de eletrodo negativo 104 e um primeiro reservatório de eletrodo positivo 110 são aquecidos por uma primeira porção de sistema de aquecimento de material negativo 142 e uma primeira porção de sistema de aquecimento de material positivo 148, respectivamente. Portanto, os reservatórios

13 / 96 selecionados incluem o primeiro reservatório de eletrodo negativo 104 e o primeiro reservatório de eletrodo positivo 110 e os reservatórios não selecionados incluem um segundo reservatório de eletrodo negativo 106, um terceiro reservatório de eletrodo negativo 108 e um segundo reservatório de eletrodo positivo 112, e um terceiro reservatório de eletrodo positivo 114. Na figura 1, as porções de sistema de aquecimento negativo 144, 146 associadas aos reservatórios de eletrodo negativo não selecionados 106, 108 são ilustradas com hachuras enquanto a porção de sistema de aquecimento negativo 142 associada ao reservatório de eletrodo negativo selecionado 104 é mostrada com um fundo claro para indicar que a porção de sistema de aquecimento negativo 142 está aquecendo o reservatório de eletrodo negativo selecionado 104. Similarmente, as porções de sistema de aquecimento positivo 150, 152 associadas aos reservatórios de eletrodo positivo não selecionados 112, 114 são ilustradas com hachuras enquanto a porção de sistema de aquecimento positivo 148 associada ao reservatório de eletrodo positivo selecionado 110 é mostrada com um fundo claro para indicar que a porção de sistema de aquecimento positivo 148 está aquecendo o reservatório de eletrodo positivo selecionado 110. Os dois reservatórios selecionados são também os reservatórios ativos no exemplo.

O material de eletrodo positivo fluido 130 escoa entre o reservatório de eletrodo positivo 110 e a região de eletrodo positivo 134 da câmara 102. Para o exemplo discutido com referência à figura 1, portanto, apenas um dos três reservatórios de eletrodo negativo e apenas um dos três reservatórios de eletrodo positivo são aquecidos para colocar e manter o material nos reservatórios selecionados no estado fluido até que um material de eletrodo fluido adicional seja necessário.

Qualquer número de reservatórios pode ser incluído e qualquer número pode ser aquecido onde o número de reservatórios aquecidos para colocar e manter o material de eletrodo no estado fluido é menor que o número total de reservatórios contendo o material de eletrodo particular.

Em um exemplo,

14 / 96 como discutido a seguir, vinte reservatórios de material de eletrodo negativo e dez reservatórios de material de eletrodo positivo suportam uma única câmara de reação. Um único reservatório de material de eletrodo positivo e um único reservatório de material de eletrodo negativo são aquecidos para manter os materiais de eletrodo no estado fluido para suprir material de eletrodo fluido à câmara de reação. À medida que o ponto de transição se aproxima de onde um novo reservatório será trocado por um dos reservatórios atualmente ativos, o novo reservatório é aquecido para colocar e manter o material de eletrodo no estado fluido e assim o novo reservatório pode ser ligado sem interrupção no suprimento de material de eletrodo. Em algumas situações, um reservatório de apoio pode ser continuamente aquecido além dos reservatórios ativos a fim de ter material de eletrodo fluido adicional pronto para suprir a câmara de reação quando necessário. Uma implementação como essa, entretanto, pode impactar a segurança e eficiência.

[0032] Um número diferentes de reservatórios de eletrodo positivo pode ser aquecido do que o número de reservatórios de eletrodo negativo que são aquecidos. Adicionalmente, além dos reservatórios selecionados que são aquecidos suficientemente para colocar e manter o material nesses reservatórios no estado fluido, outros reservatórios podem ser aquecidos, mas mantidos a uma temperatura menor que a temperatura na qual o material começa a fundir e ficar fluido. Em algumas situações, além dos reservatórios selecionados que são aquecidos suficientemente para colocar e manter o material nesses reservatórios no estado fluido, outros reservatórios podem ser aquecidos, mas mantidos a uma temperatura igual, ou superior, à temperatura na qual o material começa a fundir e ficar fluido ainda são suficientemente frios para permitir uma condição não perigosa. Por exemplo, alguns reservatórios de material de eletrodo de lítio de reserva podem ser mantidos a uma temperatura próxima a 600oF (315oC). Existem indicações de que lítio fundido nessas temperaturas é estável no ar. Portanto, um reservatório de

15 / 96 material de eletrodo de lítio a ou abaixo de 600oF é mais seguro um reservatório de lítio a uma temperatura mais alta mesmo que o lítio esteja fundido. Em decorrência disso, um exemplo de um aparelho de eletrodo fundido que é mais seguro que sistemas convencionais inclui manter uma porção do material de eletrodo total no aparelho em um estado líquido a uma temperatura abaixo da temperatura operacional das câmaras de reação. Inúmeras configurações, tamanhos e esquemas de temperatura podem ser usados para implementar o aparelho 100. Portanto, os reservatórios de eletrodo positivo podem ter um tamanho, número, formato e temperatura diferente dos reservatórios de eletrodo negativo. Adicionalmente, o tamanho e formato de cada um dos reservatórios de eletrodo positivo pode ser o mesmo dos outros reservatórios de eletrodo positivo ou pode variar e o tamanho e formato de cada um dos reservatórios de eletrodo negativo pode ser o mesmo dos outros reservatórios de eletrodo negativo ou pode ser diferente.

[0033] Durante operação do aparelho 100, o controlador 117 gerencia o sistema de distribuição de material de eletrodo 115, sistema de aquecimento 116, e outros mecanismos com base em dados recebidos de sensores e outras fontes. O controlador 117 é qualquer controlador, processador, circuito elétrico, circuito lógico, circuito de processamento, sistema eletrônico, ou arranjo de processador que gerencia as funções descritas aqui bem como facilita a funcionalidade geral do aparelho 100. O controlador 117 provê sinais de controle ao sistema de distribuição de material de eletrodo 115 para gerenciar o fluxo do material de eletrodo fluido entre reservatórios e a câmara de reação. O controlador 117, por exemplo, pode enviar sinais de controle aos componentes tais como válvulas, motores, e bombas no sistema de distribuição de eletrodo fluido 115 para selecionar e comutar reservatórios ativos durante os ciclos de descarregamento e carregamento do aparelho 100. O controlador 117 determina quando aquecer os reservatórios selecionados e quando começar a conectar os reservatórios aquecidos apropriados à câmara

16 / 96 de reação para gerenciar o fluxo de material de eletrodo fluido. Em outras palavras, o controlador 117 controla o sistema de aquecimento 116 e sistema de distribuição de material de eletrodo fluido 115 para aquecer os reservatórios selecionados e gerenciar a conexão de reservatórios ativos à câmara de reação.

[0034] O sistema de distribuição de material de eletrodo fluido 115 inclui um mecanismo de distribuição de material de eletrodo positivo 156 para gerenciar material de eletrodo positivo fluido e um mecanismo de distribuição de material de eletrodo negativo 158 para gerenciar material de eletrodo negativo fluido. Para os exemplos aqui, o mecanismo de distribuição de material de eletrodo positivo circula material de eletrodo positivo fluido entre a região de eletrodo positivo 134 e um reservatório de eletrodo positivo ativo 110. Quando a concentração de produtos de reação atinge um primeiro limiar de descarga positivo, o controlador 117 aquece um outro (segundo) reservatório de eletrodo positivo 112. Embora outras técnicas possam ser usadas, o controlador 117 determina quando o primeiro limiar de descarga positivo é atingido com base em um volume de material de eletrodo positivo no reservatório ativo 110. Em algumas situações, o volume é diretamente detectado embora, em outras situações, o volume é calculado com base em um ou mais parâmetros. À medida que o aparelho é descarregado, material de eletrodo negativo na região de eletrodo negativo 132 move através do eletrólito sólido, reage com o eletrodo positivo fluido e forma produtos de reação. O volume do material de eletrodo positivo fluido sendo circulado, portanto, aumenta à medida que o aparelho é descarregado. Pela determinação de que o volume atingiu um valor particular, o controlador 117 determina que o primeiro limiar positivo foi atingido. O controlador 117 controla o mecanismo de material de eletrodo positivo 115 para conectar (ligar) o novo reservatório de material de eletrodo positivo aquecido e desconectar (desligar) o reservatório de eletrodo positivo ativo quando o controlador determina que

17 / 96 um segundo limiar de descarga positivo é atingido. Em um exemplo, o segundo limiar de descarga positivo é baseado pelo menos parcialmente em uma concentração de um produto de reação específico no material de eletrodo positivo fluido que é circulado. A concentração de produto de reação específico na maioria das situações é o produto de reação associado ao material de eletrodo positivo completamente descarregado e é o máximo estabelecido para o aparelho. Por exemplo, a concentração do produto de reação específico pode ser uma concentração menor que uma concentração que inclui uma quantidade significante de produtos de reação sólidos.

[0035] Para pelo menos alguns dos exemplos, o controlador 117 determina se o segundo limiar de descarga positivo foi atingido com base no volume do material de eletrodo positivo fluido que é circulado. Sensores nos reservatórios de eletrodo positivo podem ser usados para determinar o volume de material de eletrodo positivo fluido. Por exemplo, sensores que medem, ou pelo menos detectam mudanças na capacitância através do reservatório, podem ser posicionados em um ou mais níveis selecionados em cada reservatório. Uma vez que a capacitância é diferente quando material de eletrodo positivo é posicionado entre os dois sensores comparado a quando não existe material de eletrodo, material de eletrodo positivo dentro do reservatório pode ser determinado em pelo menos um nível particular com base na capacitância mostrando presença de material de eletrodo positivo nesse nível. Outros tipos de sensores podem ser usados para determinar o volume. Um exemplo inclui o uso de sensores de pressão uma vez que o volume pode ser determinado a partir da pressão em um sistema fechado. Em um outro exemplo, o controlador integra a corrente medida pelos sensores de corrente para calcular uma carga total transferida a partir do momento em que o reservatório foi ativado para determinar o produto de reação médio no material de eletrodo positivo fluido que é equivalente a um aumento de volume específico no material de eletrodo positivo fluido. A determinação do

18 / 96 produto de reação médio no material de eletrodo negativo fluido pode ser usada para determinar se o limiar de desencadeamento foi ou não satisfeito. Em ainda um outro exemplo, a tensão através da câmara de reação é usada para determinar o produto de reação médio no material de eletrodo negativo fluido uma vez que existe um relacionamento conhecido entre a tensão da célula e o produto de reação médio. Dessa forma, a tensão através da câmara de reação é usada para determinar se o limiar de desencadeamento foi ou não satisfeito.

[0036] Para os exemplos aqui, o mecanismo de distribuição de material de eletrodo negativo 158 provê material de eletrodo negativo fluido à região de eletrodo negativo 132 da maneira necessária durante descarga do aparelho. À medida que o aparelho é descarregado, material de eletrodo negativo fluido move através do eletrólito sólido 136. O material de eletrodo negativo fluido consumido é reabastecido com material de eletrodo negativo fluido do reservatório de material negativo ativo 104. Quando o volume de material de eletrodo negativo no reservatório de material de eletrodo negativo ativo 104 atinge um primeiro limiar de descarga negativo, o controlador 117 controla o sistema de aquecimento 116 para aquecer um novo reservatório de material de eletrodo negativo. O controlador 117 controla o mecanismo de material de eletrodo negativo 158 para conectar (ligar) o reservatório de material de eletrodo negativo recém-aquecido 106 e desconectar (desligar) o reservatório de eletrodo negativo atualmente ativo 104 quando o controlador 117 determina que um segundo limiar negativo é atingido. Em algumas situações, tanto o reservatório ativo quanto o novo reservatório podem ser conectados à região de eletrodo negativo da câmara de reação durante um período de transição. O controlador 117 controla o sistema de aquecimento 116 para cessar o aquecimento dos reservatórios que foram desconectados da câmara de reação 102. Os sensores podem ser usados para determinar o nível do material de eletrodo negativo em um reservatório de material de eletrodo

19 / 96 negativo. um exemplo inclui medir a condutividade entre dois pontos em um nível particular dentro do reservatório onde uma maior condutividade será medida quando o material de eletrodo negativo está presente no nível. Outras técnicas podem ser também usadas. Como aqui discutido, parâmetros relacionados a pressão, corrente, carga total transferida e capacitância podem ser usados.

[0037] O aparelho é carregado provendo uma tensão através, e potência a, os coletores de corrente. Durante o procedimento de carregamento, o potencial dos coletores de corrente resulta em íons de material de eletrodo negativo sendo liberados do material de eletrodo positivo na região de eletrodo positivo da câmara de reação. Os íons de material de eletrodo negativo movem através do eletrólito sólido para a região de eletrodo negativo da câmara de reação. O material de eletrodo negativo é direcionado para os reservatórios de material de eletrodo negativo para reabastecer os reservatórios. Quando um reservatório de material de eletrodo negativo é cheio até a capacidade, um reservatório de material de eletrodo negativo de reserva que está vazio, ou pelo menos tem capacidade disponível, é conectado e o reservatório cheio é desconectado. À medida que o material de eletrodo negativo é liberado do material de eletrodo positivo, a concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo diminui. Por exemplo, em um aparelho usando uma combinação eletroquímica de lítio e enxofre, 2Li2S2 pode se tornar Li2S4 quando 2 íons de Li são removidos. Uma vez que o material de eletrodo positivo é que é circulado entre a região de eletrodo positivo da câmara de reação e um reservatório de material de eletrodo positivo, a concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo está também diminuindo no reservatório de material de eletrodo positivo ativo durante processo de carregamento. Quando o nível de concentração tiver atingido um limiar aceitável, o sistema de distribuição de material de eletrodo conecta um reservatório de material de eletrodo positivo

20 / 96 reserva e desconecta o reservatório de material de eletrodo positivo atualmente ativo que agora tem uma baixa concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo. O reservatório de material de eletrodo positivo reserva com uma concentração do material de eletrodo negativo relativamente alta no material de eletrodo positivo torna-se o novo reservatório de material de eletrodo positivo ativo. O processo de carregamento continua até que todos os reservatórios de material de eletrodo negativo sejam cheios e todos os reservatórios de material de eletrodo positivo tenham uma concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo abaixo do limiar.

[0038] O aparelho de eletrodo fluido fundido 100 pode ser implementado com diferentes materiais e pares eletroquímicos. Para o exemplo discutido a seguir com referência à figura 2, o eletrodo negativo compreende lítio (Li) e o eletrodo positivo compreende enxofre (S). Em um outro exemplo, uma bateria de sódio-enxofre (Na-S) inclui um eletrodo negativo fluido compreendendo sódio (Na) e um eletrodo positivo fluido compreendendo enxofre (S). Além do mais, outros materiais podem também ser usados para os eletrodos. Adicionalmente, os materiais de eletrodo podem conter misturas ou compostos que incluem múltiplos elementos em algumas circunstâncias. Por exemplo, em algumas baterias com um eletrodo negativo de lítio fundido, uma mistura fundida de enxofre e fósforo pode ser usada para o eletrodo positivo fluido.

[0039] A temperatura operacional, ou faixas de temperatura, dos reservatórios, região de eletrodo negativo, região de eletrodo positivo, e sistema de distribuição de material de eletrodo fluido pode ser selecionada com base em diversos fatores incluindo, por exemplo, o ponto de fusão do material de eletrodo negativo, o ponto de fusão do material de eletrodo positivo, o ponto de ebulição do material de eletrodo negativo, o ponto de ebulição do material de eletrodo positivo, o ponto eutético do material de

21 / 96 eletrodo positivo e espécies químicas resultantes, e o ponto de fusão do eletrólito sólido. Para os exemplos discutidos aqui, o sistema de aquecimento 116 mantém os reservatórios selecionados e ativos, a câmara de reação 102 e o sistema de distribuição de material de eletrodo fluido 115 na mesma temperatura. Em algumas situações, entretanto, os reservatórios selecionados, a câmara de reação e o sistema de distribuição de material de eletrodo fluido podem ser mantidos em diferentes temperaturas. Por exemplo, o reservatório negativo selecionado pode ser mantido a uma temperatura acima, mas relativamente próxima ao ponto de fusão do material de eletrodo negativo, o reservatório positivo selecionado pode ser mantido a uma temperatura acima, mas relativamente próxima ao ponto de fusão do material de eletrodo positivo e a temperatura da câmara de reação e do sistema de distribuição de material de eletrodo fluido podem ser mantidas a uma temperatura acima dos pontos de fusão de ambos os materiais de eletrodo. Tipicamente, a temperatura de região de eletrodo positivo 134 é mantida na mesma temperatura que a região de eletrodo negativo 132 a fim de evitar um gradiente de temperatura através do eletrólito sólido 136. Em algumas situações, entretanto, as temperaturas podem ser diferentes.

[0040] A figura 2 é uma ilustração de um exemplo de um sistema de bateria de célula única 200 incluindo uma única câmara de reação 102 conectada a uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo 110, 112, 114 para conter material de eletrodo positivo de enxofre e a uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo negativo 104, 106, 108 para conter material de eletrodo negativo de lítio. Como discutido aqui, o material de eletrodo positivo de enxofre compreende enxofre e pode incluir outros produtos de reação onde a concentração de cada produto de reação varia durante os estágios de carregamento e descarregamento da célula conectada a um reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre. O material de eletrodo positivo de enxofre pode também incluir outros materiais

22 / 96 em algumas situações. O material de eletrodo negativo de lítio compreende lítio e pode incluir outros materiais. Para o exemplo da figura 2, o sistema de bateria de célula única 200 tem uma estrutura de acordo com o aparelho 100 discutido com referência à figura 1. O sistema de bateria de célula única 200, portanto, é um exemplo do aparelho de eletrodo fluido 100. Como discutido em detalhe adicional com referência à figura 4, figura 5 e figura 6, diversos sistemas de bateria de célula única 200 podem ser conectados em série ou paralelo para formar um sistema de bateria de múltiplas células. A ilustração da figura 2 representa os princípios gerais do exemplo e não necessariamente representa formatos específicos, dimensões relativas, distâncias, ou outros detalhes estruturais dos componentes representados. Embora a figura 2 reflita alguns aspectos estruturais, dimensionais, orientacionais e posicionais do sistema 200, a figura não está necessariamente em escala e não necessariamente representa todos os recursos do sistema de bateria de célula única 200. Em algumas circunstâncias, as estruturas de dois ou mais blocos podem ser implementadas em um único componente ou estrutura. Além do mais, funções descritas como realizadas em um único bloco da figura 2 podem ser implementadas em estruturas separadas em algumas situações.

[0041] Embora diferentes materiais e estruturas de eletrólito sólido possam ser usadas, o eletrólito sólido compreende iodeto de lítio (LiI) para o exemplo da figura 2 e tem uma estrutura reforçada. Exemplos de técnicas e estruturas adequadas para um eletrólito de iodeto de lítio sólido são descritos no Pedido de Patente Norte-Americana Número de Série XX/XXX,XXX, intitulado “MOLTEN FLUID ELECTRODE APPARATUS WITH SOLID

LITHIUM IODIDE ELECTROLYTE HAVING IMPROVED LITHIUM ION TRANSPORT CHARACTERISTICS” aqui referenciado. Como discutido no pedido de patente referenciado, o eletrólito sólido pode ter um reticulado cristalino de iodeto de lítio com uma pluralidade de cátions de lítio, uma pluralidade de ânions de iodeto, e uma pluralidade de defeitos.

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[0042] Os defeitos podem resultar de uma introdução de uma pluralidade de nanopartículas em um eletrólito sólido que formam defeitos de contorno de grão na interface do eletrólito sólido e da nanopartícula, de um processo de síntese de eletrólito sólido que são mantidos ou ancorados pela presença de uma pluralidade de nanopartículas em um eletrólito sólido, ou uma introdução de íons aliovalentes em um eletrólito sólido.

[0043] O exemplo da figura 2 inclui diversos componentes que formam o sistema de bateria de célula única 200 onde todos os componentes são encerrados em um alojamento principal vedado a vácuo 202 e alguns componentes são também encerrados em alojamentos individuais vedados a vácuo 204-210. A câmara de reação 102 é encerrada em um alojamento da câmara de reação 204. Cada um dos reservatórios de material de eletrodo positivo 110, 112, 114 é encerrado em um alojamento do reservatório positivo 205-207 e cada um dos reservatórios de material de eletrodo negativo 104, 106, 108 é encerrado em um alojamento do reservatório positivo 208-210. Como discutido a seguir, alguns dos alojamentos podem ser omitidos em algumas situações. Embora os alojamentos tenham interiores a vácuo para o exemplo, os alojamentos podem ser cheios com um gás inerte tal como argônio em algumas situações. Também, os interiores podem ser cheios com ar em outras situações. No geral, as pressões interiores dos alojamentos podem ser diferentes uma da outra e podem ser diferentes da pressão ambiente.

[0044] Para o exemplo, o material de eletrodo negativo 118 compreende lítio (Li), o material de eletrodo positivo 126 compreende enxofre (S), e o eletrólito sólido compreende 136 iodeto de lítio (LiI). Dessa forma, para o exemplo da figura 2, a câmara de reação 102 pode ser referida como uma célula de lítio-enxofre (LiS) ou câmara de reação de LiS e é um exemplo da câmara de reação 102 discutido com referência à figura 1 onde o eletrodo negativo fluido 138 compreende lítio fluido e o eletrodo positivo

24 / 96 fluido 140 compreende enxofre fluido durante operação. Outros materiais podem também estar presentes nos eletrodos fluidos em algumas situações. O eletrodo positivo fluido 140, por exemplo, pode incluir produtos de reação de lítio-enxofre.

[0045] A operação do sistema de bateria de célula única LiS 200 é de acordo com a operação descrita com referência ao aparelho 100 da figura 1. Um primeiro coletor de corrente 212 é posicionado no eletrodo negativo fluido 138 e segundo coletor de corrente 214 é posicionado no eletrodo fluido positivo 140. Com os coletores de corrente adequadamente colocados 212, 214 em cada eletrodo 138, 140, energia elétrica pode ser aproveitada da reação eletroquímica que ocorre na célula entre o eletrodo negativo fluido 138 e o eletrodo positivo fluido 140 através do eletrólito sólido 136. Condutores 216, 218 conectam os coletores de corrente 214, 212 a uma rede de configuração de célula 220 dentro do alojamento principal 202 contendo o sistema de bateria de célula única 200. Onde o sistema de bateria de célula única 200 é parte de um sistema de bateria de múltiplas células, a rede de configuração de célula 220 é também conectada a condutores do outro sistema de bateria de célula única no alojamento principal 202. A rede de configuração de célula 220 gerencia conexões entre os condutores 216, 218 e condutores de outro sistema de bateria de célula única que formam um sistema de bateria de múltiplas células. A rede de configuração de célula 220 inclui sistema eletrônico que liga e desliga células do sistema de bateria de múltiplas células (não mostrado na figura 2) para maximizar o desempenho e segurança do sistema de bateria de múltiplas células. Por exemplo, a rede de configuração de célula 220 pode desconectar um célula do sistema de bateria de múltiplas células onde a célula apresenta baixo desempenho, baixa tensão, ou algum outro sintoma problemático. A rede de configuração de célula 220 é conectada a uma rede de configuração de bateria 222 posicionada fora do alojamento principal 202. A rede de configuração de bateria 222 conecta as

25 / 96 saídas de bateria de dois ou mais sistemas de bateria de múltiplas células e provê a saída combinada a uma carga. Onde o sistema de bateria de célula única 200 não é conectado a outro sistema de bateria de célula única, a rede de configuração de célula 220 pode ser omitida. Em algumas situações, a rede de configuração de bateria 222 pode ser omitida. A rede de configuração de bateria 222 tipicamente lidará com maiores correntes do que a rede de configuração de célula 220. Em decorrência disso, os elementos de comutação elétrica e interconexões elétricas associadas na rede de configuração de bateria 222 têm que ser projetados para lidar com maiores correntes e dissipação de calor associada. Uma localização adequada para a rede de configuração de bateria 222, portanto, é fora do encerramento a vácuo 202.

[0046] Outros sistemas eletrônicos 224 incluindo o controlador 117 são montados dentro do alojamento principal 202. Os sistemas eletrônicos 224 gerenciam a operação do sistema de bateria de célula única 200 e são conectados a componentes do sistema de aquecimento 116 e sistema de distribuição de material de eletrodo 115 bem como aos sensores (não mostrados na figura 2). Para efeitos de clareza, a figura 2 não mostra as interconexões entre o sistema eletrônico 224 e os outros componentes e não mostra porções do sistema de aquecimento 116. Em algumas situações, pelo menos alguns do outro sistema eletrônico podem ser localizados fora do alojamento 202 onde o sistema eletrônico 224 gerencia múltiplos células de um sistema de bateria e/ou múltiplos sistema de baterias. Tais técnicas têm a vantagem do uso eficiente de componentes elétricos ao custo de incluir fiações e passagens a vácuo adicionais nos alojamentos.

[0047] O sistema de bateria de célula única 200 inclui um sistema de atenuação de fuga térmica (não mostrado na figura 2) ou algum outro sistema de resfriamento em algumas situações. Exemplos de sistemas de atenuar de fuga térmica adequados são discutidos no Pedido de Patente Norte-Americana número de série 15/982,494, intitulado “DEVICES, SYSTEMS, AND

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METHODS TO MITIGATE THERMAL RUNAWAY CONDITIONS IN MOLTEN FLUIDO ELECTRODE APPARATUS”, Arquivo do Procurador Número VBC005, depositado em 17 de maio de 2018, e incorporado por referência em sua íntegra aqui. O sistema de atenuação de fuga térmica que é conectado a e controlado pelo controlador 117 provê um mecanismo para impedir ou atenuar fuga térmica no sistema de bateria de célula única 200. O sistema de atenuação de fuga térmica pode ser parte de um sistema de atenuação de fuga térmica maior que impede ou mitiga a fuga térmica em um sistema de bateria de múltiplas células.

[0048] Para o exemplo da figura 2, o sistema eletrônico 224 também inclui um fonte de alimentação auxiliar 226. A fonte de alimentação auxiliar 226 pode ser uma bateria recarregável que é carregada pelo sistema de bateria de célula única 200, um sistema de bateria de múltiplas células, ou uma fonte de potência externa. A fonte de alimentação auxiliar 226 pode também ser provida por uma fonte de potência externa. A fonte de alimentação auxiliar 226 provê energia elétrica para o sistema eletrônico 224 para permitir ao controlador 117 gerenciar o sistema de célula quando potência não é disponível pelo sistema de bateria. Uma situação como essa pode ocorrer, por exemplo, onde o sistema de bateria foi desligado em virtude de estar fora de uso, para evitar fuga térmica, ou por outros motivos de segurança. Para o exemplo, a fonte de alimentação auxiliar 226 também provê energia para iniciar a célula. Quando a célula de bateria está fria e nenhuma potência está sendo gerada pela célula, a fonte de alimentação auxiliar 226 provê energia para pelo menos aquecer componentes críticos à temperatura operacional. Por exemplo, a fonte de alimentação auxiliar 226 pode ser usada para aquecer a câmara de reação e pelo menos um reservatório de material de eletrodo negativo de lítio e pelo menos um reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre até que a célula produza energia suficiente para potencializar suficientemente o sistema de aquecimento 116.

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[0049] Os reservatórios de eletrodo negativo 104, 106, 108 contêm material de eletrodo negativo que compreende lítio onde um reservatório de lítio ativo 104 é aquecido para colocar e manter o material de eletrodo de lítio 228 em um estado fluido que permite que ele escoe para a região de eletrodo negativo 132 da câmara de reação 102. O material de eletrodo de lítio 230, 232 nos outros reservatórios de eletrodo negativo não ativos não selecionados 106, 108 é mantido no estado não fluido e não escoa para a câmara 102 até que seja necessário um novo reservatório. Quando o primeiro limiar negativo é atingido, um outro reservatório negativo (tal como o segundo reservatório de lítio 106) é aquecido de forma que o material de eletrodo de lítio 230 contido no novo reservatório 106 é fluido e pronto para escoar para a câmara de reação 102 quando o segundo limiar negativo é atingido. Os reservatórios de eletrodo positivo 110, 112, 114 contêm material de eletrodo positivo que compreende enxofre onde pelo menos um reservatório 110 é aquecido para colocar e manter o material de eletrodo de enxofre 234 em um estado fluido que permite que ele escoe para a região de eletrodo positivo 134 da câmara de reação 102. O material de eletrodo de enxofre 236, 238 nos outros reservatórios de eletrodo negativo não selecionados 112, 114 é mantido no estado não fluido e não escoa para a câmara de reação 102 até que seja necessário um novo reservatório positivo. Quando o primeiro limiar positivo é atingido, um outro reservatório positivo (tal como o segundo reservatório positivo 112) é aquecido de forma que o material de eletrodo de enxofre 236 contido no novo reservatório positivo 112 é fluido e pronto para escoar para a câmara de reação 102 quando o segundo limiar de descarga positivo é atingido.

[0050] Durante operação do sistema de bateria de célula única 200, a reação resulta em outros compostos ou produtos sendo formados. Por exemplo, além da região de eletrodo positivo contendo enxofre, a região pode também conter espécies de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn onde n é dois ou

28 / 96 mais) e sulfeto de di-lítio (Li2S). Tipicamente, a reação através do eletrólito 136 resultará em diversas diferentes espécies químicas tal como Li2Sm onde m é um número inteiro igual a um ou mais. Qualquer número de espécies químicas pode resultar e pode incluir, por exemplo, produtos Li2S, Li2S2, Li2S4, e Li2S6 bem como outros em algumas circunstâncias.

[0051] Para o exemplo da figura 2, o sistema de distribuição de material de eletrodo positivo 156 inclui uma rede de canais de material de eletrodo positivo 240, 241, uma bomba de suprimento 242, e uma bomba de retorno 244, bem como uma válvula de entrada 245-247 e válvula de saída 248-250 em cada reservatório de material de eletrodo de enxofre 110, 112,

114. Cada válvula de entrada 245-247 é conectada entre o canal de retorno 240 e um reservatório de material de eletrodo de enxofre 110, 112, 114 e cada válvula de saída 248-250 é conectada entre um reservatório de material de eletrodo de enxofre 110, 112, 114 e o canal de suprimento 241. A válvula de entrada 245 e a válvula de saída 248 são abertas para o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo 110. A bomba de suprimento 242 bombeia material de eletrodo de enxofre do reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo 110 para a região de eletrodo positivo 134 da câmara de reação 102 através do canal de suprimento 241. Para o exemplo, um único motor 252 aciona a bomba de suprimento 242 e a bomba de retorno

244. Um mecanismo de hélice em cada bomba 242, 244 é magneticamente acoplado ao motor 252. Material de eletrodo de enxofre fluido 234 é bombeado da região de eletrodo positivo 134 para o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo 110. O material de eletrodo de enxofre fluido 234, portanto, é circulado entre a câmara de reação 102 e o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo 110 durante descarga da célula. À medida que a célula continua a descarregar, a concentração de espécies de polissulfeto de di-lítio no material de eletrodo de enxofre 234 aumenta. Em decorrência disso, o volume de material de eletrodo de enxofre 234 que é

29 / 96 circulado também aumenta.

Como discutido a seguir, o primeiro limiar de descarga positivo e o segundo limiar de descarga positivo podem ser baseados em parâmetros providos por sensores nos reservatórios onde os parâmetros são relacionados ao volume de material de eletrodo de enxofre no reservatório ativo.

O parâmetro é provido ao controlador 117 que determina se um limiar foi satisfeito.

Em um exemplo, o sensor mede a capacitância através do interior do reservatório em dois níveis dentro do reservatório ativo para determinar quando o volume de material de eletrodo de enxofre atingiu dois níveis particulares.

Uma vez que a capacitância entre dois pontos em cada nível aumenta quando o material de eletrodo de enxofre tiver atingido o nível, o controlador 117 pode determinar quando os níveis de volume foram atingidos.

Para os exemplos aqui, o material entre os dois pontos é tanto gás argônio, enxofre, um produto de reação de polissulfeto de di-lítio, uma combinação de produtos de reação de polissulfeto de di-lítio ou algumas combinação desses materiais de eletrodo positivo.

Uma vez que a permissividade relativa (εr) do material de eletrodo positivo é maior que a permissividade relativa de gás argônio, a capacitância é maior quando o material de eletrodo positivo está presente entre os dois pontos.

Quando o primeiro nível é atingido, é determinado que o primeiro limiar positivo foi atingido e o controlador começa a aquecer um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva 112. O primeiro nível é selecionado de maneira tal que haja tempo suficiente para aquecer o material de eletrodo de enxofre 236 a uma temperatura adequada antes de o material de eletrodo de enxofre 236 ser necessário na câmara de reação 102. Quando o segundo nível é atingido, o controlador 117 determina que o segundo limiar de descarga positivo foi satisfeito e controla as válvulas de entrada e saída no reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo e no reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva para desconectar o reservatório atualmente ativo e conectar o novo reservatório de material de eletrodo de enxofre para

30 / 96 selecionar um novo reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O controlador fecha as válvulas no primeiro reservatório de material de eletrodo de enxofre e abre as válvulas no segundo reservatório de material de eletrodo de enxofre. Em algumas situações, as válvulas em ambos os reservatórios podem ficar abertas durante a transição.

[0052] Os limiares de volume podem ser baseados em diversos fatores. Para um exemplo, o níveis de limiar de volume são pelo menos parcialmente baseados na concentração de espécies de polissulfeto de di-lítio no material de eletrodo de enxofre 234. Os limiares de volume são selecionados de maneira tal que a concentração de dissulfeto de di-lítio (Li2S2) seja alta e sulfeto de di-lítio (Li2S) seja relativamente baixa. Por exemplo, o limiar de volume pode ser selecionado de maneira tal que a concentração de Li2S2 seja alta e nenhum Li2S, ou apenas uma pequena concentração de Li2S, esteja presente no material de eletrodo de enxofre 234 quando o reservatório de material de eletrodo de enxofre é ligado. Em outras palavras, o reservatório de material de eletrodo de enxofre é desligado antes que quantidades significantes de Li2S sólido sejam produzidas. Em um outro exemplo, um filtro de produto sólido remove produtos de sulfeto de di-lítio (Li2S) e os limiares de volume são estabelecidos com base no restante do material de eletrodo de enxofre 234 no reservatório com Li2S sólido removido.

[0053] Em situações onde um filtro de produto sólido é usado, existem dois limiares de descarga positivos dependentes do volume. Primeiro, o volume do Li2S aumentará durante a descarga da bateria profunda. Dessa forma, um limiar para o volume do Li2S pode ser estabelecido e usado como um desencadeamento. Um limiar alternativo poderia ser estabelecido monitorando o volume de Li2S2 uma vez que esse volume diminuirá durante a descarga da bateria profunda à medida que Li2S2 fundido fica sólido Li2S com a adição de mais lítio ao Li2S2 fundido. Um limiar baseado na tensão através

31 / 96 da câmara de reação pode não ser tão útil no cenário de uma carga profunda onde uma alta concentração de Li2S2 existe no material de eletrodo positivo e Li2S que está sendo formado e Li2S que está sendo filtrado do eletrodo positivo em virtude de a tensão permanecer relativamente constante durante este estágio do processo de descarga profunda. Técnicas de acordo com as técnicas citadas podem ser aplicadas a outras células eletroquímicas em algumas situações. Por exemplo, outras químicas eletroquímicas terão espécies químicas análogas que transicionam de uma fase fundida para uma fase sólida em alguns pontos no processo de descarga e podem dessa forma ser filtradas do eletrodo positivo. Em decorrência disso, outras químicas eletroquímicas tais como sódio enxofre terão limiares análogos. Exemplos de filtros de produtos sólidos são discutidos no Pedido de Patente Norte- Americana número de série 15/982,491, intitulado “METHODS, DEVICES

AND SYSTEMS TO ISOLATE SOLID PRODUCTS IN MOLTEN FLUID ELECTRODE APPARATUS”, Arquivo do Procurador Número VBC004, depositado em 17 de maio de 2018, e incorporado por referência em sua íntegra aqui.

[0054] Outros tipos de sensores e os dados podem ser usados para determinar quando os limiares de descarga positivos são atingidos. Alguns exemplos incluem monitorar a carga total transferida pela câmara de reação do momento em que o reservatório de material de eletrodo de enxofre é ativado. Um exemplo inclui integrar a corrente do momento em que um reservatório de material de enxofre totalmente carregado é ligado na câmara de reação para determinar a carga total transferida. A partir da carga total transferida, a quantidade de lítio transferida para o material fundido de eletrodo de enxofre é conhecida e assim os produtos de eletrodo podem ser estimados dada a quantidade total de enxofre no reservatório com a qual se inicia. Com essa técnica, um limiar baseado na carga total transferida e na quantidade total de enxofre pode ser estabelecido para correlacionar a

32 / 96 qualquer produto de polissulfeto de di-lítio desejado (Li2Sn) no eletrodo positivo. Em um outro exemplo, onde o sulfeto de di-lítio (Li2S) sólido não é filtrado, a tensão através da câmara de reação é um limiar útil para comutação dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre uma vez que a tensão depende das espécies químicas do material de eletrodo positivo. Por exemplo, a tensão quando apenas enxofre está na câmara de reação é diferente da tensão quando apenas dissulfeto de di-lítio (Li2S2) está na câmara de reação. Como notado anteriormente, a tensão limiar não é tão útil durante uma descarga profunda quando o produto eletrodo positivo atinge Li2S2 e Li2S que está sendo formado e filtrado do eletrodo positivo em virtude de a tensão permanecer relativamente constante durante este estágio do processo de descarga profunda. Em ainda uma outra técnica, os limiares são baseados pelo menos parcialmente na quantidade de material de eletrodo negativo que é necessário para produzir a carga total onde o volume de material de eletrodo negativo é correlacionado com uma quantidade de material de eletrodo positivo para uma concentração particular de uma ou mais das espécies de produtos no material de eletrodo de enxofre. Por exemplo, a quantidade do material de eletrodo negativo pode ser rastreada usando uma medição de pressão ou medição de condução elétrica ou impedância. Então, a quantidade de material de eletrodo negativo transferida para o material de eletrodo positivo pode ser usada para determinar as espécies químicas no eletrodo positivo. Dessa forma, um limiar pode ser estabelecido para correlacionar com uma espécie ou espécies químicas desejadas no eletrodo positivo tal como Li2S2 ou uma combinação de Li2S2 e alguma baixa concentração de Li2S.

[0055] Uma vez que o volume do material de eletrodo de enxofre circulado aumenta durante descarga da célula, o volume de cada reservatório de material de eletrodo de enxofre é selecionado para ser grande o bastante para acomodar mais que o volume original do material de eletrodo de enxofre

33 / 96 no reservatório.

Um espaço de reserva 252-254 em cada reservatório de material de eletrodo de enxofre 110, 112, 114 permite o aumento no volume.

A figura 2 mostra o espaço de reserva 252 no reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo 110 sendo menor que o espaço de reserva 253, 254 nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre não ativos 112, 114 uma vez que a ilustração representa um estado onde o volume do material de eletrodo de enxofre circulado 234 aumentou durante descarga da célula.

Para o exemplo da figura 2, o sistema de distribuição de material de eletrodo negativo inclui um canal de suprimento de material de eletrodo negativo 256 e uma válvula 258-260 em cada reservatório de material de eletrodo de lítio 104, 106, 108. Cada válvula 258-260 é conectada entre um dos reservatórios de material de eletrodo de lítio 104, 106, 108 e o canal de suprimento de material de eletrodo negativo 256. A válvula 258 é aberta para o reservatório de lítio ativo 104. Para o exemplo, o material de eletrodo de lítio 228 é extraído do reservatório negativo ativo 104 para a região de eletrodo negativo 132 da câmara de reação da maneira necessária.

À medida que o material de eletrodo de lítio é consumido pela reação eletroquímica na câmara de reação 102, ele é reabastecido pelo reservatório ativo 104 através do canal de suprimento negativo 256. A orientação e posições relativas dos reservatórios de material de eletrodo negativo 104, 106, 108 e da câmara de reação 102 são selecionadas para permitir que o fluxo de material de eletrodo fluido de lítio seja assistido por gravidade.

Em outras situações, bombas podem ser usadas.

Por causa das propriedades do lítio, bombas eletromagnéticas podem ser usadas onde um corrente que passa através do lítio e um campo magnético impulsionam o material de eletrodo de lítio na direção normal ao plano formado pelos vetores de corrente e campo magnético (isto é, (Força Magnética)). A força eletromagnética resultante move o material de eletrodo fluido de lítio.

Para o exemplo, uma quantidade relativamente pequena de gás argônio é introduzida em cada

34 / 96 reservatório de lítio durante fabricação do reservatório. O gás argônio reduz o vácuo criado à medida que o material de eletrodo de lítio é extraído do reservatório. A quantidade de gás é selecionada de maneira tal que haja quantidade suficiente para evitar um vácuo que impede intoleravelmente o fluxo de material de eletrodo de lítio do reservatório mas não uma quantidade que resulta em uma pressão no reservatório que força mais material de eletrodo de lítio para a câmara de reação do que é necessário em qualquer momento ou que danificaria a câmara de reação.

[0056] O material de eletrodo fluido de lítio, portanto, é suprido pelo reservatório de lítio ativo 104 durante descarga da célula até que o material seja esgotado no reservatório 104. Para o exemplo da figura 2, o primeiro limiar de descarga negativo e o segundo limiar de descarga negativo são baseados em um parâmetro provido por um ou mais sensores no reservatório onde o parâmetro é relacionado ao volume de material de eletrodo de lítio no reservatório ativo. O parâmetro é provido ao controlador 117 que determina se um limiar foi satisfeito. Em um exemplo, um sensor mede a condutividade (ou resistência) através do interior do reservatório ativo em dois níveis dentro do reservatório ativo para determinar quando o volume de material de eletrodo de lítio atingiu dois níveis particulares. Uma vez que a condutividade entre dois pontos em cada nível diminui quando o material de eletrodo de lítio cair abaixo do nível, o controlador 117 pode determinar quando os níveis de volume limiares foram atingidos. Quando o primeiro nível é atingido, é determinado que o primeiro limiar negativo foi atingido e o controlador 117 começa a aquecer um reservatório de lítio reserva (tal como o segundo reservatório 106). O primeiro nível é selecionado de maneira tal que haja tempo suficiente para aquecer o material de eletrodo de lítio 230 a uma temperatura adequada antes de o reservatório atualmente ativo 104 ser esgotado e o lítio adicional ser necessário para a câmara de reação 102. Quando o segundo nível é atingido, o controlador 117 determina que o

35 / 96 segundo limiar de descarga negativo foi satisfeito e controla as válvulas 258, 259 no reservatório de lítio atualmente ativo 104 e no reservatório de lítio reserva 106 para desconectar o reservatório de lítio atualmente ativo 104 e conectar o novo reservatório de lítio 106 por meio disso selecionando um novo reservatório de lítio ativo. O controlador 117 fecha a válvula 258 no primeiro reservatório de lítio 104 e abre a válvula 259 no segundo reservatório de lítio 106. Em algumas situações, as válvulas 258, 259 em ambos os reservatórios 104, 106 podem ser abertas durante a transição.

[0057] Outros tipos de sensores e dados podem ser usados para determinar quando os limiares de descarga negativos são atingidos. Alguns exemplos incluem monitorar a carga total produzida pela câmara de reação a partir do momento em que o reservatório de material de eletrodo de lítio é ativado. Com base na carga total, pode ser determinado quanto material de eletrodo de lítio permanece no reservatório ativo.

[0058] O número de reservatórios de material de eletrodo de enxofre e o número de reservatórios de material de eletrodo de lítio tipicamente depende da implementação e do propósito do sistema de bateria de célula única 200. Exemplos de alguns dos fatores que podem determinar pelo menos parcialmente o número dos reservatórios incluem o custo dos reservatórios, a quantidade de lítio fundido que não representa nenhum perigo significante, a quantidade de enxofre fundido que não representa nenhum perigo significante, e as exigências energia, potência, espaço e disponibilidade da bateria. Exemplos de outros fatores que podem determinar pelo menos parcialmente o número dos reservatórios incluem o volume e fator de forma de cada reservatório, a quantidade máxima escolhida de material de eletrodo no estado fluido durante operação, o número selecionado de alojamentos, e o fator de forma geral do sistema de bateria no qual o sistema de bateria de célula única pode ser integrado. Para pelo menos alguns dos exemplos discutidos aqui, o sistema de bateria de célula única 200 inclui dez

36 / 96 reservatórios de material de eletrodo de enxofre e vinte reservatórios de lítios em cada câmara de reação. Para este exemplo, os reservatórios de material de eletrodo de lítio são menores que os reservatórios de material de eletrodo de enxofre uma vez que existe um maior número de reservatórios de lítio (isto é, vinte) do que reservatórios de enxofre (isto é, dez) e uma vez que os reservatórios de material de eletrodo de enxofre têm que ser grandes o bastante para conter o material de eletrodo positivo após o lítio ter movimentado através do eletrólito sólido e reagido com o enxofre na região de eletrodo positivo.

[0059] O sistema de aquecimento 116 aquece os reservatórios selecionados 104, 110 para colocar e manter o lítio e enxofre no estado fluido ainda mantendo o lítio e o enxofre dentro dos reservatórios não selecionados 106, 108, 112, 114 no estado não fluido. O sistema de aquecimento 116 inclui uma porção de sistema de aquecimento do sistema de distribuição de material de eletrodo 115 (não mostrado) e uma porção de sistema de aquecimento da câmara de reação 154 para manter o sistema de distribuição de material de eletrodo 115 e a câmara de reação 102 na temperatura apropriada para facilitar o fluxo dos materiais de eletrodo e a reação desejada entre o enxofre e lítio através do eletrólito sólido compreendendo iodeto de lítio. Para o exemplo da figura 2, a temperatura do reservatório de eletrodo negativo selecionado 104 e do reservatório de eletrodo positivo selecionado 110 é mantida a uma temperatura em torno de 400 graus Celsius (oC). Como aqui discutido, a temperatura operacional pode ser com base em diversos fatores incluindo as características dos materiais dos eletrodos e eletrólito sólido. Para o exemplo da figura 2, algumas das características que podem ser consideradas incluem o ponto de fusão do iodeto de lítio, 469oC, o ponto de fusão do lítio, 180,5oC, o ponto de fusão do enxofre, 115,21oC, o ponto de ebulição do enxofre, 444,6oC, e o ponto de fusão eutético de produtos de polissulfeto de lítio (LinSm), 365oC. Uma faixa de temperatura que está acima

37 / 96 do ponto de fusão eutético de produtos de polissulfeto de lítio mas abaixo do ponto de fusão de LiI provê a faixa de temperatura de 365oC a 469oC que pode ser usada em algumas circunstâncias. Manter a temperatura abaixo do ponto de ebulição do enxofre pode ser útil e provê uma faixa 365oC a 444oC que pode ser usada em outras circunstâncias. Uma faixa de temperatura adequada, entretanto, inclui temperaturas entre 375oC e 425oC. A faixa de temperatura mais ampla de 115,21oC a 469oC pode também ser usada em ainda outras situações. Para os exemplos aqui, as temperaturas de reservatório de eletrodo negativo selecionadas 104, o reservatório de eletrodo positivo selecionado 110, o sistema de distribuição de material de eletrodo 115, a região de eletrodo negativo 132 e a região de eletrodo positivo 134 são mantidos aproximadamente na mesma temperatura. Dentre outras vantagens, um esquema como esse evita um gradiente de temperatura através do eletrólito sólido. Em algumas situações, entretanto, as temperaturas podem ser diferentes entre os diferentes reservatórios e regiões de eletrodo selecionados. Outras faixas de temperatura e esquemas podem ser usados desde que as porções selecionadas de materiais de eletrodo possam escoar para a câmara de reação. Em decorrência disso, o reservatório positivo selecionado 110 e a região de eletrodo positivo 134 devem ficar acima do ponto de fusão do enxofre, 115,21oC, e o reservatório negativo selecionado 104 e a região de eletrodo negativo 132 devem ficar acima do ponto de fusão do lítio, 180,5oC.

[0060] Em algumas situações, materiais adicionais podem ser adicionados ao material de eletrodo positivo e/ou ao material de eletrodo negativo. Por exemplo, fósforo pode ser incluído no material de eletrodo positivo, resultando em um eletrodo positivo de fósforo-enxofre fluido. Portanto, um outro exemplo do aparelho de eletrodo fluido 100 inclui um bateria de lítio fósforo-enxofre (LiPS). Portanto, em um exemplo, o material de eletrodo positivo compreende enxofre e, em um outro exemplo, o material de eletrodo positivo compreende enxofre e fósforo. Exemplos de faixas de

38 / 96 temperatura adequadas para os reservatórios e câmara de reação para uma bateria de LiPS incluem as faixas supradiscutidas com referência ao sistema de bateria de célula única de LiS 200 da figura 2. Como aqui mencionado, outras combinações eletroquímicas da célula podem ser usadas tais como sódio e enxofre. A seleção de temperaturas operacionais pode variar dependendo da combinação eletroquímica particular.

[0061] Em algumas situações, válvulas adicionais podem ser incluídas na câmara de reação por questão de segurança. Por exemplo, além das válvulas 258-260 nos reservatórios de material de eletrodo de lítio 208-210, uma válvula pode ser incluída na outra extremidade do canal 256 na câmara de reação 102. Similarmente, válvulas adicionais podem ser incluídas na porta de entrada 262 e porta de saída 264 para a região de eletrodo positivo 134 da câmara de reação 120 no canal de suprimento 241 e canal de retorno 240. Uma configuração como essa pode ser útil para prover a capacidade de isolar adicionalmente material de eletrodo fluido na câmara de reação de outros componentes de bateria ou do ambiente no caso de um evento de fuga térmica ou outra falha.

[0062] O sistema de bateria de célula única 200 é carregado provendo uma tensão e potência aos coletores de corrente. Durante o procedimento de carregamento, o potencial dos coletores de corrente resulta em íons de lítio de material de eletrodo negativo sendo liberados do material de eletrodo positivo de enxofre na região de eletrodo positivo da câmara de reação. Os íons de lítio movem através do eletrólito sólido para a região de eletrodo negativo da câmara de reação. O lítio é direcionado para os reservatórios de material de eletrodo negativo de lítio para reabastecer os reservatórios. Quando um reservatório de material de eletrodo negativo de lítio é cheio até a capacidade, um reservatório de material de eletrodo negativo de lítio de reserva que está vazio, ou pelo menos tem capacidade disponível, é conectado, e o reservatório de material de eletrodo negativo de lítio cheio é desconectado. À medida que

39 / 96 o lítio é liberado do material de eletrodo positivo de enxofre, a concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo diminui. Por exemplo, 2Li2S2 pode tornar-se Li2S4 quando 2 íons de Li são removidos, ou 2Li2S4 pode tornar-se Li2S8 quando 2 íons de Li são removidos, ou Li2S8 pode tornar-se S8 quando 2 íons de Li são removidos. Dessa forma, a concentração do material de eletrodo negativo (isto é, lítio) no material de eletrodo positivo diminui no material de eletrodo positivo de enxofre circulado à medida que o sistema de bateria de célula única 200 é carregado. Uma vez que o material de eletrodo positivo de enxofre está sendo circulado entre a região de eletrodo positivo da câmara de reação e um reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre, a concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo está também diminuindo no reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre ativo durante o processo de carregamento. Quando o nível de concentração tiver atingido um limiar aceitável, o sistema de distribuição de material de eletrodo conecta um reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre reserva e desconecta o reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre atualmente ativo que agora tem uma menor concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo. O reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre reserva com uma concentração relativamente alta do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo torna-se o novo reservatório de material de eletrodo positivo de enxofre ativo. O processo de carregamento continua até que todos os reservatórios de material de eletrodo negativo de lítio estejam cheios e que todos os reservatórios de material de eletrodo positivo de enxofre tenham uma concentração do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo abaixo do limiar.

[0063] A figura 3 é uma ilustração de uma vista frontal de um sistema de bateria de célula única 300 onde a câmara de reação 302, uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de lítio 304, e uma pluralidade de

40 / 96 reservatórios de material de eletrodo de enxofre 306 são prismas retangulares planares verticalmente empilhados. O sistema de bateria de célula única 300 da figura 3, portanto, é um exemplo do sistema de bateria de célula única 200 da figura 2. A ilustração na figura 3, representa os princípios gerais do exemplo e não necessariamente representa formatos específicos, dimensões relativas, distâncias, ou outros detalhes estruturais dos componentes representados. Embora a figura 3 reflita alguns aspectos estruturais, dimensionais, orientacionais e posicionais do sistema de bateria de célula única 300, a figura não está necessariamente em escala e não necessariamente representa todos os recursos do sistema de bateria de célula única 300. Em algumas circunstâncias, as estruturas de dois ou mais blocos podem ser implementadas em um único componente ou estrutura. Além do mais, funções descritas como realizadas em um único bloco da figura 3 podem ser implementadas em estruturas separadas em algumas situações.

[0064] O sistema de bateria de célula única 300 opera de acordo com as operações do aparelho 100 e do sistema de bateria de célula única 200 supradiscutidos. Para o exemplo da figura 3, a pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de lítio 304 é posicionada diretamente acima da câmara de reação 302 que é posicionada diretamente acima da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de enxofre 306. Os reservatórios 304, 306 e a câmara de reação 302 são prismas retangulares (cuboides) com quinas redondas. A câmara de reação 302 e os reservatórios 304, 306 são relativamente finos e têm alturas que são relativamente pequenas comparadas aos comprimentos e larguras. Em um exemplo de sistema de múltiplas células discutido a seguir, os reservatórios e a câmara de reação são da ordem de dezenas de centímetros de largura (por exemplo, 50 cm) e dezenas de centímetros de comprimento (por exemplo, 50 cm) e têm uma altura da ordem de centésimos de centímetro (isto é, da ordem de dezenas de micrômetros (µm)). A câmara de reação 302, portanto, é um exemplo da câmara de reação

41 / 96 102 onde a câmara de reação tem um formato de cuboide planar fino.

[0065] Os reservatórios de material de eletrodo de lítio 304 são encerrados em um alojamento do reservatório de lítio 308, a câmara de reação 302 é encerrada em um alojamento da câmara de reação 310 e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 306 são encerrados em um alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 312. Portanto, os reservatórios 304, 306 no sistema de bateria de célula única 300 não são individualmente encerrados em alojamentos separados como descrito no sistema de bateria de célula única 200 da figura 2.

[0066] De acordo com a discussão apresentada, um motor 252 aciona as bombas 242, 244 para circular material de eletrodo de enxofre entre um reservatório de material de eletrodo de enxofre e a região de eletrodo positivo da câmara de reação. Para o exemplo da figura 3, mecanismos rotacionais 314, 316 tais como mecanismos de engrenagem permitem o uso de um único motor 252 para acionar ambas as bombas 242, 244. Os mecanismos rotacionais 314, 316 são magneticamente acoplados a hélices nas bombas 242, 244. Em algumas situações, os mecanismos rotacionais 314, 316 podem ser omitidos e dois motores podem ser usados. Um exemplo de uma implementação adequada de uma bomba inclui o uso de hélices montadas nos canais de material de eletrodo positivo 240, 241.

[0067] O fluxo de material de eletrodo de lítio de um reservatório de material de eletrodo de lítio para a região de eletrodo negativo da câmara de reação é assistido por gravidade. Para os exemplos discutidos aqui, o sistema de bateria de célula única 300 inclui vinte reservatórios de material de eletrodo de lítio 304 e dez reservatórios de material de eletrodo de enxofre

306. O sistema de bateria de célula única 300 inclui um mecanismo de fixação (não mostrado) que mantém as posições dos componentes uns em relação aos outros. Embora qualquer de diversas técnicas possam ser usadas para fixar os componentes no lugar, o mecanismo de fixação deve manter a estrutura do

42 / 96 sistema 300 ao mesmo tempo isolando elétrica e termicamente os componentes uns dos outros. Um exemplo adequado inclui posicionar suportes não condutores entre os recipientes dos componentes e entre os alojamentos.

[0068] Componentes e recursos adicionais não mostrados na figura 3 podem ser incluídos. Por exemplo, componentes de atenuar de fuga térmica, elementos de aquecimento, sensores e sistema eletrônico discutidos com referência a outros exemplos podem ser incluídos. Como aqui discutido, válvulas adicionais na câmara de reação podem ser incluídas em algumas situações.

[0069] Para alguns dos exemplos discutidos aqui, o sistema de distribuição de material de eletrodo conecta reservatórios selecionados de um conjunto de reservatórios a uma câmara de reação onde apenas o conjunto de reservatórios pode ser conectado à câmara de reação particular. O sistema de distribuição de material de eletrodo pode ser configurado para conectar qualquer um dos reservatórios a qualquer uma das câmaras de reação. Como discutido a seguir, por exemplo, quando o sistema de distribuição de material de eletrodo pode conectar reservatórios de um conjunto de reservatórios associados a uma câmara de reação falha a uma câmara de reação redundante. Na maioria das situações, a complexidade do sistema de distribuição de eletrodo aumentará com o nível de versatilidade e flexibilidade de conectar o reservatórios às câmaras de reação.

[0070] A figura 4 é um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema de bateria de múltiplas células 400 que inclui múltiplas câmaras de reação 402 onde cada câmara de reação é conectada a múltiplos reservatórios de material de eletrodo de lítio 404 e múltiplos reservatórios de material de eletrodo de enxofre 406. Para o exemplo da figura 4, portanto, cada uma de uma pluralidade de câmaras de reação 402 é conectada a dois ou mais reservatórios de material de eletrodo de lítio de uma pluralidade de

43 / 96 reservatórios de material de eletrodo de lítio 404 e a dois ou mais reservatórios de material de eletrodo de enxofre de uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de enxofre 406. Cada grupo de componentes incluindo uma única câmara de reação e múltiplos reservatórios formam um sistema de bateria de célula única tal como o aparelho 100 ou sistemas de bateria de célula única 200, 300 supradiscutidos. Qualquer número de câmaras de reação 402 e reservatórios 404, 406 pode ser usado onde os números selecionados podem depender do propósito visado da bateria de múltiplas células 400 e outros fatores. Em um exemplo discutido a seguir com referência à figura 6, o sistema de bateria de múltiplas células compreende quatorze câmaras de reação, 280 reservatórios de material de eletrodo de lítio, e 140 câmaras de material de eletrodo de enxofre onde cada sistema de bateria de célula única inclui uma câmara de reação, 20 reservatórios de material de eletrodo de lítio e 10 reservatórios de material de eletrodo de enxofre. Embora o exemplo da figura 4 inclua um material de eletrodo negativo que compreende lítio e um material de eletrodo positivo que compreende enxofre, as técnicas discutidas com referência à figura 4 podem ser aplicadas a múltiplas células de eletrodo fundido com outras combinações eletroquímicas. As técnicas podem ser usadas em um sistema de bateria de múltiplas células incluindo um material de eletrodo negativo compreendendo sódio (Na) e um material de eletrodo positivo compreendendo enxofre, por exemplo. Como aqui mencionado, o material de eletrodo positivo pode incluir materiais adicionais tal como fósforo em algumas situações.

[0071] Durante operação do sistema de bateria de múltiplas células 400, todas as câmaras de reação 402 e reservatórios selecionados são aquecidos pelo sistema de aquecimento 408 para colocar e manter o material de eletrodo nos reservatórios selecionados no estado fluido. O sistema de distribuição de material de eletrodo negativo 412 e o sistema de distribuição de material de eletrodo positivo 414 são também aquecidos para assegurar

44 / 96 que os materiais de eletrodo que estão sendo distribuídos permaneçam no estado fluido. Em algumas situações, uma ou mais câmaras de reação redundantes podem ser incluídas no sistema de bateria de múltiplas células 400 que podem ser usadas em substituição a câmaras de reação de baixo desempenho ou falhas. As câmaras de reação redundantes podem não ser aquecidas até quando necessário, ou podem ser aquecidas à temperatura operacional ou temperatura abaixo da temperatura operacional. O sistema de aquecimento 408 inclui aquecer a porções de câmara de reação para aquecer as câmaras de reação, aquecer porções de sistema de distribuição de material de eletrodo para aquecer o sistema de distribuição de material de eletrodo, e diversas poções que permitem aquecer seletivamente reservatórios selecionados. O sistema de aquecimento 408, portanto, desempenha as funções do sistema de aquecimento 116 supradiscutidos para os múltiplos sistemas de bateria de célula única no sistema de bateria de múltiplas células

400. Para o exemplo, o sistema de aquecimento 408 inclui uma pluralidade de porções de sistema de aquecimento de material negativo que são configurados para aquecer de forma independente e seletiva cada um dos reservatórios selecionados da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de lítio 404 e uma pluralidade de porções de sistema de aquecimento de material positivo que são configuradas para aquecer independentemente cada um dos reservatórios selecionados da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de enxofre 406.

[0072] Em algumas situações, o sistema de aquecimento 408 pode empregar técnicas de aquecimento regenerativa ou recuperativa para melhorar a eficiência. Por exemplo, durante o processo de carregamento, um reservatório de material de eletrodo negativo ativo será recarregado, e um reservatório de material de eletrodo positivo ativo será transicionado de volta para seu estado completamente carregado onde o material de eletrodo positivo não compreende material de eletrodo negativo, ou compreende uma baixa

45 / 96 concentração do mesmo.

Uma vez que o reservatório de material de eletrodo negativo esteja cheio ou o reservatório de material de eletrodo positivo esteja totalmente carregado, o controlador 416 removerá o reservatório de material de eletrodo negativo ou positivo ativo do sistema de distribuição de material de eletrodo associado fechando uma válvula ou válvulas e transicionará o reservatório de material de eletrodo ativo para um estado desativado.

Uma vez no estado desativado, a energia térmica associada a este reservatório de material de eletrodo desativado pode ser usada para aquecer outras porções mais frias da bateria usando vários métodos.

Em um exemplo, um fluido de transferência de calor pode ser circulado em torno do reservatório de material de eletrodo desativado e então circulado em torno de um outro componente mais frio na bateria para transferir energia térmica para esse componente mais frio.

Essa circulação continua até que um equilíbrio térmico seja estabelecido.

Então, a energia térmica restante no reservatório de material de eletrodo é transferida para um componente mais frio diferente usando a mesma técnica.

Esse processo continua até que a energia térmica restante no reservatório de material de eletrodo não seja mais útil para aquecer outros componentes mais frios da bateria.

O componente mais frio da bateria que está sendo aquecido pode ser um reservatório de material de eletrodo, uma câmara de reação, um sistema de distribuição de eletrodo ou uma massa térmica.

Durante o processo de descarga, o reservatório de material de eletrodo negativo ativo é esvaziado e assim pouca energia térmica pode ser transferida desse reservatório uma vez vazio.

Por outro lado, o reservatório de material de eletrodo positivo ativo durante o processo de descarga está aumentando de volume à medida que as espécies de eletrodo positivo transicionam para um estado descarregado.

Uma vez que o reservatório positivo ativo atinge seu estado totalmente descarregado, o controlador 416 remove o reservatório de material de eletrodo positivo ativo do sistema de distribuição de material de eletrodo positivo fechando válvulas e transiciona o reservatório de material de eletrodo positivo

46 / 96 ativo para um estado desativado. Uma vez em um estado desativado, a transferência de calor segue o mesmo método mencionado anteriormente. Outras técnicas podem ser usadas para reutilizar eficientemente energia no sistema de bateria. Um sistema de distribuição de material de eletrodo 410 inclui um sistema de distribuição de material de eletrodo negativo 412 e um sistema de distribuição de material de eletrodo positivo 414 onde o sistema de distribuição de material de eletrodo 410, na direção e controle de um controlador 416, direciona e controla o fluxo de material de eletrodo de lítio e material de eletrodo de enxofre para cada sistema de bateria de célula única no sistema de bateria de múltiplas células 400. Portanto, o sistema de distribuição de material de eletrodo negativo 412 inclui, ou pelo menos desempenha as funções de, diversos sistemas de distribuição de material de eletrodo negativo de célula única tais como os sistemas de distribuição de material de eletrodo negativo 158 supradiscutidos com referência ao sistema de bateria de célula única 200, 300 e aparelho 100. Similarmente, o sistema de distribuição de material de eletrodo positivo 414 inclui, ou pelo menos desempenha as funções de diversos sistemas de distribuição de materiais de eletrodo de célula única positivos tais como os sistemas de distribuição de material de eletrodo positivo 156 supradiscutidos com referência ao sistema de bateria de célula única 200, 300 e aparelho 100. Em algumas situações, o sistema de distribuição de material de eletrodo 410 inclui um sistema de distribuição de material de eletrodo de célula única independente para cada câmara de reação. Em outras situações, o sistema de distribuição de material de eletrodo de célula única pode não ser completamente independente um do outro e pode compartilhar componentes comuns. Em um arranjo, por exemplo, um único motor pode ser usado para acionar as hélices de bombas para múltiplas câmaras de reação.

[0073] Uma pluralidade de sensores 418, 420, 422 provê informação que pode ser usada pelo controlador 416 para controlar o sistema de

47 / 96 aquecimento 408, o sistema de atenuação de fuga térmica 424, o sistema de distribuição de material de eletrodo 410 e rede de configuração de célula 220. A pluralidade de sensores 418, 420, 422 inclui sensores de câmara de reação 418, sensores de reservatório de lítio 420, e sensores de reservatório de enxofre 422. Os sensores 418, 420, 422 podem incluir diversos diferentes tipos de sensores que podem prover dados relacionados a temperatura, corrente, tensão, capacitância, condutividade elétrica, pressão, volume, peso, aceleração, quantidade de água, umidade, e combinações dos mesmos. Por exemplo, os sensores de reservatório de enxofre 422 podem incluir sensores para medir capacitância em múltiplos níveis de volume nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre 406 e os sensores de reservatório de lítio 420 pode incluir sensores para medir condutividade em vários níveis nos reservatórios de material de eletrodo de lítio 404, e os sensores de câmara de reação 418 podem incluir sensores para medir saída de corrente ou tensão de cada câmara de reação. Em algumas situações, alguns dos sensores podem ser omitidos. A pluralidade de sensores pode incluir outros sensores no sistema 400 que medem parâmetros relacionados a outros componentes. Por exemplo, sensores podem ser posicionados em cada alojamento para medir umidade ou pressão a fim de detectar uma fenda do alojamento.

[0074] Além de medições e parâmetros providos por sensores no sistema de bateria 400, outros parâmetros 426 podem ser providos por qualquer de diversas fontes externas ao sistema de bateria 400. Por exemplo, dados relativos a aceleração ou desaceleração podem ser providos por um sistema de veículo com um veículo potencializado pelo sistema de bateria. Tal informação pode ser útil na determinação de que um acidente de trânsito ocorreu e colocação do sistema de bateria 400 no modo de segurança. O modo de segurança pode incluir impedir ou atenuar uma situação de fuga térmica.

[0075] Para o exemplo da figura 4, o sistema de bateria de múltiplas células 400 inclui um sistema de atenuação de fuga térmica 424. O sistema de

48 / 96 atenuação de fuga térmica 424 resfria pelo menos porções do sistema de bateria 400 para evitar ou reverter um evento de fuga térmica. Exemplos de técnicas adequadas são discutidos no pedido de patente referenciado intitulado “DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS TO MITIGATE

THERMAL RUNAWAY CONDITIONS IN MOLTEN FLUID ELECTRODE APPARATUS”. Em algumas situações, um ou ambos os materiais de eletrodo são resfriados para colocar o material em um estado sólido, não fluido. Com base em um ou mais parâmetros, o controlador 416 pode desligar o sistema de aquecimento 408 para pelo menos reservatórios selecionados e direcionar o resfriamento de fluido de transferência de calor para resfriar pelo menos porções do sistema de bateria 400. Além dos parâmetros baseados em informação de sensor provida por sensores no sistema de bateria 400, os parâmetros podem incluir parâmetros externos 426 providos de fora do sistema de bateria 400. Como aqui discutido, um veículo pode prover informação que é usada para colocar o sistema de bateria 400 em um modo de segurança. O modo de segurança pode incluir ativar o sistema de atenuação de fuga térmica 424.

[0076] O controlador 416 é qualquer controlador, processador, circuito elétrico, circuito lógico, circuito de processamento, sistema eletrônico, ou arranjo de processador que gerencia as funções descritas aqui bem como facilita a funcionalidade geral do sistema de bateria de múltiplas células 400. O controlador provê sinais de controle ao sistema de distribuição de material de eletrodo para gerenciar o fluxo do material de eletrodo fluido entre reservatórios e a câmara de reação. O controlador 416, por exemplo, pode enviar sinais de controle aos componentes tais como válvulas e bombas no sistema de distribuição de eletrodo fluido 410 para selecionar e comutar reservatórios ativos durante os ciclos de descarregamento e carregamento do sistema 400. O controlador 416 determina quando aquecer os reservatórios selecionados e quando começar a conectar os reservatórios aquecidos

49 / 96 apropriados às câmaras de reação para gerenciar o fluxo de material de eletrodo fluido. Em outras palavras, o controlador 416 controla o sistema de aquecimento 408 e sistema de distribuição de material de eletrodo fluido 410 para aquecer os reservatórios selecionados e gerenciar a conexão de reservatórios ativos às câmaras de reação 402. Como aqui discutido, o controlador 416 também controla componentes no sistema de atenuação de fuga térmica 424 para aumentar a segurança do sistema de bateria 400 e minimizar a probabilidade de incêndio. O controlador 416 pode também gerenciar a rede de configuração de célula 220 para conectar e desconectar câmaras de reação. O controlador 416, portanto, pode desempenhar as funções do controlador 117 supradiscutidas além de outras funções.

[0077] Para o exemplo da figura 4, uma pluralidade de condutores 428 das câmaras de reação 420 é provida à rede de configuração de célula 220 que provê uma saída do sistema de bateria. A saída do sistema de bateria pode ser combinada com as saídas de outros sistemas de bateria para produzir saída combinada que tem uma corrente ou tensão escolhida. Em um exemplo, por exemplo, cinco sistemas de bateria 400 que incluem cada qual quatorze câmaras de reação são combinadas em paralelo para formar um sistema de bateria de 30 volts, 200 kWh, 150 kW. Em um outro exemplo, cinco sistemas de bateria 400 que incluem cada qual quatorze câmaras de reação são combinadas em série para formar um sistema de bateria de 150 volts, 200 kWh, 150 kW. Se for exigida uma disponibilidade de sistema de bateria muito alta, então um ou mais sistemas de bateria redundantes 400 podem ser adicionados ao sistema de bateria. Várias combinações de circuitos elétricos em série e paralelos com ou sem sistemas de bateria redundantes podem ser configuradas para satisfazer exigências de sistema de bateria variados.

[0078] O sistema de bateria de múltiplas células 400 inclui uma fonte de alimentação auxiliar 428 para prover potência ao sistema quando as células não estiverem gerando energia suficiente para sustentar e/ou gerenciar a

50 / 96 operação do sistema de bateria 400. Por exemplo, quando a bateria é desativada (desligada) pelo controlador 416 ou foi desativada pelo sistema de atenuação de fuga térmica 424, a fonte de alimentação auxiliar 428 provê potência ao controlador e outro sistema eletrônico para gerenciar o sistema de bateria 400. A fonte de alimentação auxiliar 428 também provê potência durante o procedimento de iniciação de bateria. A fonte de alimentação auxiliar 428 é usada para aquecer direta ou indiretamente pelo menos câmaras de reação e reservatórios selecionados. Quando o sistema de bateria 400 está gerando energia suficiente para suportar o controlador, o sistema de aquecimento, e outro sistema eletrônico crítico, a fonte de alimentação auxiliar 428 não é mais usada para suportar esses componentes. A fonte de alimentação auxiliar 428 é mostrada conectada ao sistema de aquecimento 408, sistema de atenuação de fuga térmica 424 e o controlador 416 com linhas tracejadas na figura 4 para indicar que a fonte de alimentação auxiliar 428 provê potência apenas durante certas situações. A fonte de alimentação auxiliar 428 pode ser um sistema de bateria recarregável. Em algumas situações, a fonte de alimentação auxiliar 428 pode ser um sistema de bateria externo provido por um outro sistema. Por exemplo, onde o sistema de bateria 400 é usado em um veículo elétrico, o veículo pode incluir um sistema de bateria adicional. A fonte de alimentação auxiliar 428 pode também ser pelo menos parcialmente provido por uma fonte de alimentação de corrente alternada (AC) em uma casa, um edifício comercial, ou estação de carregamento. A fonte de alimentação auxiliar 428 pode incluir outro sistema eletrônico tais como transformadores e reguladores.

[0079] A figura 5 é uma ilustração de uma vista frontal de um exemplo de um sistema de bateria de múltiplas células 500 que inclui duas câmaras de reação 502, 504 onde os reservatórios de material de eletrodo de lítio 506-513, as câmaras de reação 502, 504, e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 514-517 são planares e verticalmente empilhados. Para o

51 / 96 exemplo, uma primeira câmara de reação 502 é conectada a quatro reservatórios de material de eletrodo de lítio 506, 508, 510, 512 e dois reservatórios de material de eletrodo de material de enxofre 514, 516 e a segunda câmara de reação 504 é conectada a quatro reservatórios de material de eletrodo de lítio 507, 509, 511, 513 e dois reservatórios de material de eletrodo de material de enxofre 515, 517. O sistema de bateria de múltiplas células 500, portanto, inclui dois sistema de bateria de célula única onde cada sistema de bateria de célula única é um exemplo do sistema de bateria de célula única 300 da figura 3. A ilustração da figura 5, representa os princípios gerais do exemplo e não necessariamente representa formatos específicos, dimensões relativas, distâncias, ou outros detalhes estruturais dos componentes representados. Embora a figura 5 reflita alguns aspectos estruturais, dimensionais, orientacionais e posicionais do sistema de bateria de múltiplas células 500, a figura não está necessariamente em escala e não necessariamente representa todos os recursos do sistema de bateria de múltiplas células 500. Em algumas circunstâncias, as estruturas de dois ou mais blocos podem ser implementadas em um único componente ou estrutura. Além do mais, funções descritas como realizadas em um único bloco da figura 5 podem ser implementadas em estruturas separadas em algumas situações.

[0080] Cada um dos sistemas de bateria de célula única opera de acordo com as operações do aparelho 100, sistema de bateria de célula única 200 e sistema de bateria de célula única 300 supradiscutidos. Para o exemplo da figura 5, uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de lítio 506-513 é posicionada diretamente acima das câmaras de reação 502, 504 que são posicionadas diretamente acima de uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de enxofre 514-517. Os reservatórios 506-517 e as câmaras de reação 502, 504 são prismas retangulares (cuboides) com quinas redondas. As câmaras de reação e reservatórios são relativamente finas e têm

52 / 96 alturas que são relativamente pequenas comparadas aos comprimentos e larguras. Uma estrutura como essa maximiza as áreas das interfaces entre o eletrodos e o eletrólito sólido para facilitar o fluxo de correntes mais altas. Em um múltiplos exemplos de célula discutidos a seguir, os reservatórios e a câmara de reação são da ordem de dezenas de centímetros de largura e comprimento e têm uma altura da ordem de centésimos de centímetro. Outros fatores, entretanto, podem ser considerados durante seleção de dimensões das câmaras de reação e reservatórios. A distância entre o canal de suprimento e o canal de retorno na região de eletrodo positivo pode pelo menos parcialmente influenciar a máxima corrente da câmara de reação, por exemplo. Em decorrência disso, o formato da câmara de reação pode ser retangular e pode incluir dimensões onde a distância entre os canais é menor que distância entre os outros dois lados do retângulo.

[0081] Os reservatórios de material de eletrodo de lítio 506-513 são encerrados em um alojamento do reservatório de lítio 518, as câmaras de reação 502, 504 são encerrados em um alojamento da câmara de reação 520 e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 514-517 são encerrados em um alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 522. Portanto, os reservatórios de material de eletrodo de lítio de ambos os sistemas de bateria de célula única são incluídos no mesmo alojamento de lítio, ambas as câmaras de reação 502, 504 são encerradas no mesmo alojamento da câmara de reação, e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre de ambos os sistemas de bateria de célula única são incluídos no mesmo alojamento do reservatório de enxofre no exemplo da figura 5. Uma alojamento de bateria 524 encerra os três alojamentos 518, 520, 522 bem como outros componentes.

[0082] O sistema de distribuição de material de eletrodo 528 do sistema de bateria de múltiplas células 500 inclui um sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 e um sistema de distribuição de material

53 / 96 de eletrodo de enxofre 532. O sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 inclui uma primeira porção de câmara de reação 534 e uma segunda porção de câmara de reação 536. A primeira porção de câmara de reação 534 do sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 inclui um canal de eletrodo negativo e válvulas conectadas a cada reservatório de material de eletrodo de lítio 506, 508, 510, 512 que é conectado à primeira câmara de reação 502. A segunda porção de câmara de reação 536 do sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 inclui um canal de eletrodo negativo e válvulas conectadas a cada reservatório de material de eletrodo de lítio 507, 509, 511, 513 que é conectado à segunda câmara de reação 504. Portanto, cada porção 534, 536 é um exemplo do sistema de distribuição de material de eletrodo negativo 158 supradiscutidos em relação a sistema de distribuição de material de eletrodo negativo de célula única.

[0083] O sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 inclui uma primeira porção de câmara de reação 538 e uma segunda porção de câmara de reação 540 que incluem cada qual uma rede de canais de material de eletrodo positivo, uma bomba de suprimento, uma bomba de retorno, válvulas de entrada e válvulas de saída. Portanto, a primeira porção de câmara de reação 538 do sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 inclui canais de eletrodo positivo 550, 552, uma bomba de suprimento 554, uma bomba de retorno 556, válvulas de entrada e válvulas de saída em cada reservatório de material de eletrodo de enxofre 514, 516 conectada à primeira câmara de reação 502. A segunda porção de câmara de reação 540 do sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 inclui canais de eletrodo positivo 542, 544, uma bomba de suprimento 546, uma bomba de retorno 548, válvulas de entrada e válvulas de saída em cada reservatório de material de eletrodo de enxofre 515, 517 conectadas à segunda câmara de reação 504. Portanto, cada porção 538, 540 é um exemplo do sistema de distribuição de material de eletrodo positivo 156 supradiscutido em

54 / 96 relação a um sistema de distribuição de material de eletrodo positivo de célula única.

[0084] A operação das primeiras porções de câmara de reação 534, 538 e as segundas porções de câmara de reação 536, 540 do sistema de distribuição de material de eletrodo 528 é de acordo com a operação do sistema de distribuição de material de eletrodo de célula única 115, mecanismo de distribuição de material de eletrodo negativo 158 e mecanismo de distribuição de material de eletrodo positivo 156 supradiscutidos. Para o exemplo da figura 5, um único motor 252 aciona as bombas para ambas as câmaras de reação 502, 504.

[0085] Cada par de bombas 546, 548 (554, 556) acionadas pelo motor 252 circula material de eletrodo de enxofre entre um reservatório de material de eletrodo de enxofre e uma região de eletrodo positivo de cada câmara de reação 502, 504. Para o exemplo, portanto, o motor 252 aciona a bomba de suprimento 554 da primeira porção de câmara de reação 538 e a bomba de suprimento de 546 da segunda porção de câmara de reação 540 do sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 através de um mecanismo rotacional 316. O motor 252 também aciona a bomba de retorno 556 da primeira porção de câmara de reação 538 e a bomba de retorno de 548 da segunda porção de câmara de reação 540 do sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 através de um outro mecanismo rotacional 314.

[0086] O sistema de bateria de múltiplas células 500 inclui um mecanismo de fixação (não mostrado) que mantém as posições dos componentes uns em relação aos outros. Embora qualquer de diversas técnicas possa ser usada para fixar os componentes no lugar, o mecanismo de fixação deve manter a estrutura do sistema 500 ao mesmo tempo isolando elétrica e termicamente os componentes uns dos outros. Um exemplo adequado inclui posicionar suportes não condutores entre os recipientes dos

55 / 96 componentes.

[0087] Os dois sistema de bateria de célula única formados pelas duas câmaras de reação 502, 504 operam ao mesmo tempo no exemplo. A energia elétrica produzida por cada sistema de bateria de célula única pode ser combinada em série pela rede de configuração de célula 220 para prover uma saída de tensão do sistema de bateria de múltiplas células que é o dobro da tensão de um sistema de bateria de célula única. Adicionalmente, a energia elétrica produzida por cada sistema de bateria de célula única pode ser combinada em paralelo pela rede de configuração de célula 220 para prover uma saída de corrente do sistema de bateria de múltiplas células que é o dobro da corrente de um sistema de bateria de célula única. Embora o exemplo da figura 5 mostre duas câmaras de reação, as técnicas descritas aqui podem ser aplicadas a qualquer número de câmaras de reação e reservatórios. Como discutido a seguir com referência à figura 6, por exemplo, quatorze câmaras de reação podem ser combinadas em série para prover uma tensão de aproximadamente 30V para a química lítio-enxofre.

[0088] Componentes e recursos adicionais não mostrados na figura 5 podem ser incluídos. Por exemplo, componentes de atenuar de fuga térmica, elementos de aquecimento, sensores e sistema eletrônico discutidos com referência a outros exemplos podem ser incluídos. Como aqui discutido, válvulas adicionais podem ser incluídas nas câmaras de reação por questão de segurança.

[0089] A figura 6 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de um exemplo de um sistema de bateria de múltiplas células 600 tendo 14 câmaras de reação onde os reservatórios de material de eletrodo de lítio 602, as câmaras de reação 604, e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606 são planares e verticalmente empilhados. Para o exemplo, cada uma das 14 câmaras de reação é conectada a 20 reservatórios de material de eletrodo de lítio e 10 reservatórios de material de eletrodo de material de enxofre. O

56 / 96 sistema de bateria de múltiplas células 600, portanto, inclui 14 sistemas de bateria de célula única onde cada sistema de bateria de célula única é um exemplo do sistema de bateria de célula única 300 da figura 3. Adicionalmente, o sistema de bateria de múltiplas células 600 é um exemplo do sistema de bateria de múltiplas células 500 que inclui 14 câmaras de reação, 280 reservatórios de material de eletrodo de lítio e 140 reservatórios de material de eletrodo de enxofre. A ilustração na figura 6 representa os princípios gerais do exemplo e não necessariamente representa formatos específicos, dimensões relativas, distâncias, ou outros detalhes estruturais dos componentes representados. Embora a figura 6 reflita alguns aspectos estruturais, dimensionais, orientacionais e posicionais do sistema 600, portanto, a figura não está necessariamente em escala e não necessariamente representa todos os recursos do sistema de bateria de múltiplas células 600.

[0090] Cada um dos sistemas de bateria de célula única opera de acordo com as operações do aparelho 100, sistema de bateria de célula única 200 e sistema de bateria de célula única 300 supradiscutidos e o sistema de bateria de múltiplas células 600 opera de acordo com os múltiplos sistemas de bateria 400, 500 supradiscutidos. Para o exemplo da figura 6, uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de lítio 602 é posicionada diretamente acima das 14 câmaras de reação 604 que são posicionadas diretamente acima de uma pluralidade de reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606. Os reservatórios 602, 606 e as câmaras de reação 604 são prismas retangulares (cuboides) com quinas redondas. As câmaras de reação e reservatórios são relativamente finos e têm alturas que são relativamente pequenas comparadas aos comprimentos e larguras. Para o exemplo da figura 6, cada uma das câmaras de reação tem uma largura externa e comprimento de 44,721 cm e uma altura de 703,2 µm.

[0091] Os reservatórios de material de eletrodo de lítio 602 são encerrados em um alojamento do reservatório de lítio 518, as câmaras de

57 / 96 reação 604 são encerradas em um alojamento da câmara de reação 520 e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606 são encerrados em um alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 522. Portanto, todos os reservatórios de material de eletrodo de lítio são encerrados no mesmo alojamento de lítio, todas as câmaras de reação 604 são encerradas no mesmo alojamento da câmara de reação, e todos os reservatórios de material de eletrodo de enxofre são encerrados no mesmo alojamento do reservatório de enxofre no exemplo da figura 6. Um alojamento de bateria 524 encerra os três alojamentos 518, 520, 522 bem como outros componentes.

[0092] O sistema de distribuição de material de eletrodo 528 do sistema de bateria de múltiplas células 600 inclui um sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 e um sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532. O sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 opera de acordo com a descrição com referência à figura 5. O sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 para o exemplo da figura 6, entretanto, inclui 14 porções de maneira tal que cada porção é conectada a uma câmara de reação e 20 reservatórios de material de eletrodo de lítio. Como aqui discutido, cada porção do sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 inclui um canal de eletrodo negativo, uma válvula em cada reservatório de material de eletrodo de lítio e potencialmente uma bomba. O sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 é disposto ao longo de uma face frontal 608 do sistema de bateria de múltiplas células 600.

[0093] O sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 opera de acordo com o sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 discutido com referência à figura 5. O sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 para o exemplo da figura 6, entretanto, inclui 14 porções de maneira tal que cada porção é conectada a uma câmara de reação e 10 reservatórios de material de eletrodo de enxofre. Como aqui

58 / 96 discutido, cada porção do sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532 inclui canais de eletrodo positivo, uma bomba de suprimento, e uma bomba de retorno, bem como válvulas de entrada e válvulas de saída em cada reservatório de material de eletrodo de enxofre. Para o exemplo da figura 6, as bombas de suprimento e canais de suprimento de eletrodo positivo de 14 porções são dispostos em um primeiro lado lateral 610 e as bombas de retorno e canais de retorno de eletrodo positivo das 14 porções são dispostos em um segundo lado lateral 612 oposto ao primeiro lado lateral 610. Portanto, o sistema de distribuição de material de eletrodo de lítio 530 é disposto ao longo de um lado sem ser os dois lados usados para o sistema de distribuição de material de eletrodo de enxofre 532. Em algumas situações, outros componentes podem ser posicionados em ou próximos ao quarto lado (face traseira oposta à face frontal). Por exemplo, o sistema eletrônico pode ser montado na superfície interna de um alojamento próximo à face traseira ou os sensores podem ser posicionados na face traseira do sistema de bateria 600. Além do mais, componentes podem ser posicionados ao longo ou próximos à face de topo 614 ou face de base 616. Para o exemplo, o motor 252 e qualquer mecanismo mecânico associado, tais como engrenagens, são posicionados no alojamento de bateria 524 ao longo ou próximo à face de base 616.

[0094] O sistema de bateria de múltiplas células 600 inclui um mecanismo de fixação que mantém as posições dos componentes uns em relação aos outros. Embora qualquer de diversas técnicas possa ser usada para fixar os componentes no lugar, o mecanismo de fixação deve manter a estrutura do sistema de bateria de múltiplas células 600 ao mesmo tempo isolando elétrica e termicamente os componentes uns dos outros. Um exemplo adequado inclui posicionar suportes não condutores entre os recipientes dos componentes.

[0095] A figura 7A, figura 7B, figura 7C e figura 7D são ilustrações de alguns dos componentes do sistema de bateria de múltiplas células 600. A

59 / 96 figura 7A é uma ilustração de vistas de topo da câmara de reação, reservatório de material de eletrodo de lítio, e reservatório de material de eletrodo de enxofre do sistema de bateria de múltiplas células 600. Para o exemplo discutido com referência à figura 6 e figura 7A, as câmaras de reação 604, reservatórios de material de eletrodo de lítio 602, e reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606 têm os mesmos comprimento e largura. Para o exemplo, o comprimento externo (L) 702 e largura (W) 704 são ambos iguais a 44,721 cm. As alturas dos componentes são discutidas a seguir com referência à figura 7B, figura 7C e figura 7D.

[0096] Embora o sistema de bateria de múltiplas células 600 tenha uma seção transversal quadrada de topo, outros formatos podem ser usados. A fim de manter a mesma capacidade de potência do sistema de bateria, a área do formato deve ser a mesma. Como aqui mencionado, o formato das câmaras de reação pode ser retangular de maneira tal que a distância entre os canais de suprimento e de retorno na região de eletrodo positivo seja relativamente pequena e o outro comprimento da câmara de reação seja relativamente grande para manter uma área constante e aumentar a máxima corrente produzida pela célula. Pela diminuição da distância entre o canal de suprimento e o canal de retorno, o material de eletrodo positivo fluido que está escoando através do reator não é tão rapidamente transformado em um estado totalmente descarregado. Por exemplo, se a distância entre o canal de suprimento e o canal de retorno da câmara de reação for muito grande para uma dada vazão e corrente de descarga de material de eletrodo positivo fluido, o material de eletrodo positivo fluido poderia ser totalmente descarregado em um estado sólido antes de chegar ao final da câmara de reação e potencialmente impede o fluxo do material de eletrodo positivo fluido através da câmara de reação. Para resolver esse problema potencial e maximizar a corrente produzida pela célula, a distância entre os canais de suprimento e de retorno pode ser minimizada e a vazão do material de

60 / 96 eletrodo positivo pode ser maximizada. Essa abordagem levaria a geometrias retangulares onde a distância entre os canais de suprimento e de retorno é menor que a outra dimensão retangular.

[0097] A figura 7B é uma ilustração de uma vista lateral seccional transversal de uma porção de uma das câmaras de reação 604. Para o exemplo, recipientes 706 das câmaras de reação são ferro fundido dúctil ou outro metal ou liga metálica relativamente barato capaz de operar nas temperaturas exigidas para a bateria. Em um exemplo, os coletores de corrente são separados das paredes da câmara de reação e a parede da câmara de reação de metal ou liga metálica relativamente barata é protegida de ataque químico com um revestimento inerte, e os coletores de corrente são protegidos por um revestimento inerte eletricamente condutor. Exemplos de revestimentos não eletricamente condutores adequados para uso na região de eletrodo negativo da câmara de reação incluem óxido de magnésio (MgO), nitreto de boro (BN), óxido de cálcio (CaO), óxido de tântalo (III) (Ta2O3), óxido de samário (III) (Sa2O3), óxido de lítio (Li2O), óxido de berilo (BeO), óxido de térbio (III) (Tb2O3), óxido de disprósio (III) (Dy2O3), dióxido de tório (ThO2), óxido de gadolínio (III) (Gd2O3), óxido de érbio (III) (Er2O3), óxido de ítrio (III) (Y2O3), cloreto de lítio (LiCl), óxido de hólmio (III) (Ho2O3), óxido de neodímio (III) (Nd2O3), óxido de itérbio (III) (Yb2O3), óxido de lantânio (III) (La2O3), óxido de praseodímio (III) (Pr2O3), fluoreto de lítio (LiF), óxido de lutécio (III) (Lu2O3), óxido de escândio (III) (Sc2O3), óxido de túlio (III) (Tm2O3), óxido de samário (III) (Sm2O3), óxido de cério (III) (Ce2O3), e óxido de mendelévio (III) (Md2O3). Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem óxido de bário (BaO), óxido de estrôncio (SrO), fluoreto de magnésio (MgF2), óxido de cério (IV) (CeO2), óxido de urânio (IV) (UO2), óxido de európio (II) (EuO), dióxido de zircônio (ZrO2), fluoreto de sódio (NaF), óxido de európio (III) (Eu2O3), crisoberilo (BeAl2O4), silicato de cálcio (Ca2SiO4), óxido de háfnio (IV)

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(HfO2), titanato de cálcio (CaTiO3), Ca2Al2SiO7, aluminato de magnésio (MgAl2O4), kalsilita (KAlSiO4), metassilicato de magnésio (MgSiO3), CaMg(SiO4)2, Ca3MgSi2O7, Merwinita (Ca3Mg(SiO4)2), silicato de cálcio (CaSiO3). Exemplos de revestimentos eletricamente condutores adequados para uso na região de eletrodo negativo da câmara de reação incluem vanádio, ligas de vanádio tais como V-3Ti-1Si, V-15Cr-5Ti, V-9Cr-3Fe-1Zr, molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti-0,08Zr (TZM), nióbio, e tântalo.

Outros revestimentos eletricamente condutores inertes potenciais que podem ser adequados incluem tungstênio, cromo, zircônio, titânio, e aço inoxidável 304 (quando operando abaixo de 593oC). Exemplos de revestimentos não eletricamente condutores adequados para uso na região de eletrodo positivo da câmara de reação incluem óxido de magnésio (MgO), óxido de titânio (TiO2), nitreto de boro (BN), óxido de cálcio (CaO), óxido de tântalo (III) (Ta2O3), óxido de samário (III) (Sa2O3), óxido de lítio (Li2O), óxido de berilo (BeO), óxido de térbio (III) (Tb2O3), óxido de disprósio (III) (Dy2O3), dióxido de tório (ThO2), óxido de gadolínio (III) (Gd2O3), óxido de érbio (III) (Er2O3), óxido de ítrio (III) (Y2O3), cloreto de lítio (LiCl), óxido de hólmio (III) (Ho2O3), óxido de neodímio (III) (Nd2O3), óxido de itérbio (III) (Yb2O3), óxido de lantânio (III) (La2O3), óxido de praseodímio (III) (Pr2O3), fluoreto de lítio (LiF), óxido de lutécio (III) (Lu2O3), óxido de escândio (III) (Sc2O3), óxido de túlio (III) (Tm2O3), óxido de samário (III) (Sm2O3), óxido de cério (III) (Ce2O3), e óxido de mendelévio (III) (Md2O3). Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem óxido de bário (BaO), óxido de estrôncio (SrO), fluoreto de magnésio (MgF2), óxido de cério (IV) (CeO2), óxido de urânio (IV) (UO2), óxido de európio (II) (EuO), dióxido de zircônio (ZrO2), fluoreto de sódio (NaF), óxido de európio (III) (Eu2O3), crisoberilo (BeAl2O4), silicato de cálcio (Ca2SiO4), óxido de háfnio (IV) (HfO2), titanato de cálcio (CaTiO3), Ca2Al2SiO7, aluminato de magnésio (MgAl2O4), kalsilita (KAlSiO4), metassilicato de magnésio (MgSiO3),

62 / 96 CaMg(SiO4)2, Ca3MgSi2O7, Merwinita (Ca3Mg(SiO4)2), silicato de cálcio (CaSiO3). Ainda, outros revestimentos não eletricamente condutores inertes potenciais que podem ser adequados incluem vários óxidos de metais tais como alumina (Al2O3), sílica (SiO2), óxido de potássio (K2O), e trióxido de boro (B2O3) e mesmo materiais proprietários tal como o produto Macor da Corning Inc.. Ainda, outros revestimentos eletricamente condutores inertes potenciais que podem ser adequados incluem molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti-0,08Zr (TZM). Deve-se notar que alguns dos revestimentos não eletricamente condutores podem tornar-se eletricamente condutores na temperatura operacional da bateria. A espessura de parede (t) 706 do metal ou liga metálica barata é 100 µm, e a espessura do revestimento inerte é aproximadamente 500 nm. A espessura do revestimento inerte dependerá do material de revestimento inerte. O eletrólito sólido 136 tem uma altura (HSE) 710 de 500 µm. A região de eletrodo positivo 134 tem uma altura (HS) 712 de 1,1 µm, e a região de eletrodo negativo 132 tem uma altura (HL) 714 de 2,1 µm.

[0098] Os coletores de corrente são formados de materiais eletricamente condutores. Um exemplo de um material de coletor de corrente adequado inclui cobre. Em algumas situações, latão pode ser usado e pode prover algumas reduções de custo em relação ao cobre. Os coletores de corrente 212, 214 são revestidos com revestimentos eletricamente condutores inertes. Um exemplo de um material de revestimento adequado para o coletor de corrente negativo 212 é vanádio, um revestimento eletricamente condutor inerte. Outros revestimentos adequados para o coletor de corrente de eletrodo negativo 212 incluem ligas de vanádio tais como V-3Ti-1Si, V-15Cr-5Ti, V- 9Cr-3Fe-1Zr, molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti-0,08Zr (TZM), nióbio, e tântalo. Outros revestimentos eletricamente condutores inertes potenciais que podem ser adequados incluem tungstênio, cromo, zircônio, titânio, e aço inoxidável 304 (quando operando abaixo de 593oC).

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[0099] O coletor de corrente de eletrodo positivo pode ser revestido com óxido de titânio dopado com tungstênio em uma fase rutilo, um revestimento eletricamente condutor inerte. Outros revestimentos adequados para o coletor de corrente de eletrodo positivo 214 incluem óxido de titânio dopado com nióbio, óxido de titânio dopado com tântalo, óxido de índio estanho, molibdênio, e RCoO3 onde R é lantânio (La), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), samário (Sm), európio (Eu) e gadolínio (Gd).

[00100] Em um outro exemplo, os coletores de corrente 212, 214 são incorporados nas paredes da câmara de reação. As paredes de metal ou liga metálica da câmara de reação são revestidas com um revestimento eletricamente condutor que permitem que corrente passe através do revestimento e da parede da câmara. O coletor de corrente de eletrodo negativo 212 quando integrado na parede da câmara de reação tem uma espessura de 100 µm associada à parede de metal ou liga metálica relativamente barata e uma espessura de 2,5 µm associada a vanádio, um revestimento eletricamente condutor inerte na parede de metal ou liga metálica barata. O revestimento inerte protege o coletor de corrente 212 de reações com o material de eletrodo negativo. Outros revestimentos adequados para o coletor de corrente de eletrodo negativo 212 incluem ligas de vanádio tais como V-3Ti-1Si, V-15Cr-5Ti, V-9Cr-3Fe-1Zr, molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti-0,08Zr (TZM), nióbio, e tântalo. Outros revestimentos eletricamente condutores inertes potenciais que podem ser adequados incluem tungstênio, cromo, zircônio, titânio, e aço inoxidável 304 (quando operando abaixo de 593oC).

[00101] O coletor de corrente de eletrodo positivo 214 quando integrado na parede da câmara de reação tem uma espessura de 100 µm associada à parede de metal ou liga metálica barata e uma espessura de 500 nm associada ao óxido de titânio dopado com tungstênio em uma fase rutilo, um revestimento eletricamente condutor inerte na parede de metal ou liga

64 / 96 metálica. O revestimento inerte protege o coletor de corrente 214 de reações com o material de eletrodo positivo. Outros revestimentos adequados para o coletor de corrente de eletrodo positivo 214 incluem óxido de titânio dopado com nióbio, óxido de titânio dopado com tântalo, óxido de índio estanho, molibdênio, e RCoO3 onde R é lantânio (La), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), samário (Sm), európio (Eu) e gadolínio (Gd).

[00102] Onde os coletores de corrente são integrados com as paredes da câmara de reação, cada porção de câmara de reação estrutura é eletricamente isolada da outra. Em outras palavras, as paredes da câmara de reação que encerram a região de eletrodo negativo da câmara de reação são eletricamente isoladas das paredes da câmara de reação que encerram a região de eletrodo positivo da câmara de reação.

[00103] Onde os coletores de corrente são integrados com as paredes da câmara de reação, isolamento elétrico adicional pode ser usado para isolar cada célula das outras. Isto pode ser particularmente útil onde câmaras de reação redundantes são disponíveis para incorporar no sistema de bateria para substituir uma câmara de reação falha. Em algumas situações, o sistema de bateria pode ser implementado de maneira tal que as câmaras de reação fiquem fisicamente empilhadas e fiquem em contato elétrico umas com as outras. Por exemplo, um sistema de bateria incluindo diversas câmaras de reação pode ter uma estrutura onde a porção da câmara reativa negativa da câmara de reação inferior faz contato com a porção de câmara de reação positiva de uma câmara de reação acima da câmara de reação inferior. As câmaras de reação são, portanto, conectadas em uma combinação em série em uma implementação como essa. O uso de uma estrutura como essa pode depender pelo menos parcialmente do tempo médio entre falhas (MTBF) para a célula de baterias e do desempenho exigido uma vez que o sistema de bateria não pode ser facilmente reconfigurado durante operação para substituir as câmaras de reação falhas.

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[00104] A figura 7C é uma ilustração de uma vista lateral seccional transversal 715 de uma porção de um dos reservatórios de material de eletrodo de lítio 602. Para o exemplo, os recipientes 716 dos reservatórios de material de eletrodo de lítio 602 são ferro fundido dúctil ou metal ou liga metálica relativamente barata capaz de operar nas temperaturas exigidas para a bateria revestida com um revestimento inerte e têm uma espessura de parede (tLR) 718 de 100 µm e uma espessura de revestimento inerte de 500 nm. A altura interna (HLR) 720 do reservatório de material de eletrodo de lítio é 187 µm para o exemplo. O revestimento inerte protege os reservatórios de material de eletrodo de lítio 602 de reações com o material de eletrodo negativo. Exemplos de revestimentos inertes adequados incluem óxido de magnésio (MgO), nitreto de boro (BN), óxido de cálcio (CaO), óxido de tântalo (III) (Ta2O3), óxido de samário (III) (Sa2O3), óxido de lítio (Li2O), óxido de berilo (BeO), óxido de térbio (III) (Tb2O3), óxido de disprósio (III) (Dy2O3), dióxido de tório (ThO2), óxido de gadolínio (III) (Gd2O3), óxido de érbio (III) (Er2O3), óxido de ítrio (III) (Y2O3), cloreto de lítio (LiCl), óxido de hólmio (III) (Ho2O3), óxido de neodímio (III) (Nd2O3), óxido de itérbio (III) (Yb2O3), óxido de lantânio (III) (La2O3), óxido de praseodímio (III) (Pr2O3), fluoreto de lítio (LiF), óxido de lutécio (III) (Lu2O3), óxido de escândio (III) (Sc2O3), óxido de túlio (III) (Tm2O3), óxido de samário (III) (Sm2O3), óxido de cério (III) (Ce2O3), e óxido de mendelévio (III) (Md2O3). Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem óxido de bário (BaO), óxido de estrôncio (SrO), fluoreto de magnésio (MgF2), óxido de cério (IV) (CeO2), óxido de urânio (IV) (UO2), óxido de európio (II) (EuO), dióxido de zircônio (ZrO2), fluoreto de sódio (NaF), óxido de európio (III) (Eu2O3), crisoberilo (BeAl2O4), silicato de cálcio (Ca2SiO4), óxido de háfnio (IV) (HfO2), titanato de cálcio (CaTiO3), Ca2Al2SiO7, aluminato de magnésio (MgAl2O4), kalsilita (KAlSiO4), metassilicato de magnésio (MgSiO3), CaMg(SiO4)2, Ca3MgSi2O7, Merwinita (Ca3Mg(SiO4)2), silicato de cálcio

66 / 96 (CaSiO3). Ainda, Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem vanádio, ligas de vanádio tais como V-3Ti-1Si, V-15Cr- 5Ti, V-9Cr-3Fe-1Zr, molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti- 0,08Zr (TZM), nióbio, e tântalo. Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem tungstênio, cromo, zircônio, titânio, e aço inoxidável 304 (quando operando abaixo de 593oC). Note que diferentes espessuras de revestimento podem ser exigidas para os vários materiais de revestimento. Por exemplo, um revestimento de vanádio de 2,5 µm poderia ser exigido para proteger o reservatório de lítio parede de corrosão a longo prazo onde apenas 500 nm de óxido de magnésio (MgO) pode ser exigido para prover o mesmo nível de proteção contra corrosão.

[00105] A figura 7D é uma ilustração de uma vista lateral seccional transversal 721 de uma porção de um dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606. Para o exemplo, os recipientes 722 dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606 são ferro fundido dúctil ou metal ou liga metálica relativamente barata capaz de operar nas temperaturas exigidas para a bateria e são revestidos com um revestimento inerte. Os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606 têm uma espessura de parede (tSR) 724 de 100 µm e uma espessura de revestimento inerte de 500 nm. A altura interna (HSR) 726 do reservatório de material de eletrodo de enxofre é 644,65 µm para o exemplo. O revestimento inerte protege os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606 de reações com o material de eletrodo positivo. Revestimentos inertes adequados incluem óxido de magnésio (MgO), óxido de titânio (TiO2), nitreto de boro (BN), óxido de cálcio (CaO), óxido de tântalo (III) (Ta2O3), óxido de samário (III) (Sa2O3), óxido de lítio (Li2O), óxido de berilo (BeO), óxido de térbio (III) (Tb2O3), óxido de disprósio (III) (Dy2O3), dióxido de tório (ThO2), óxido de gadolínio (III) (Gd2O3), óxido de érbio (III) (Er2O3), óxido de ítrio (III) (Y2O3), cloreto de lítio (LiCl), óxido de hólmio (III) (Ho2O3), óxido de neodímio (III) (Nd2O3),

67 / 96 óxido de itérbio (III) (Yb2O3), óxido de lantânio (III) (La2O3), óxido de praseodímio (III) (Pr2O3), fluoreto de lítio (LiF), óxido de lutécio (III) (Lu2O3), óxido de escândio (III) (Sc2O3), óxido de túlio (III) (Tm2O3), óxido de samário (III) (Sm2O3), óxido de cério (III) (Ce2O3), e óxido de mendelévio (III) (Md2O3). Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem óxido de bário (BaO), óxido de estrôncio (SrO), fluoreto de magnésio (MgF2), óxido de cério (IV) (CeO2), óxido de urânio (IV) (UO2), óxido de európio (II) (EuO), dióxido de zircônio (ZrO2), fluoreto de sódio (NaF), óxido de európio (III) (Eu2O3), crisoberilo (BeAl2O4), silicato de cálcio (Ca2SiO4), óxido de háfnio (IV) (HfO2), titanato de cálcio (CaTiO3), Ca2Al2SiO7, aluminato de magnésio (MgAl2O4), kalsilita (KAlSiO4), metassilicato de magnésio (MgSiO3), CaMg(SiO4)2, Ca3MgSi2O7, Merwinita (Ca3Mg(SiO4)2), silicato de cálcio (CaSiO3). Ainda, Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti-0,08Zr (TZM), vários óxidos de metais tais como alumina (Al2O3), sílica (SiO2), óxido de potássio (K2O), e trióxido de boro (B2O3) e materiais proprietários tal como o produto Macor da Corning Inc.. Note que diferentes espessuras de revestimento podem ser exigidas para os vários materiais de revestimento. Por exemplo, um 1 µm revestimento de molibdênio poderia ser exigido para proteger o reservatório de material de eletrodo de enxofre parede de corrosão a longo prazo onde apenas 500 nm de óxido de magnésio (MgO) pode ser exigido para prover o mesmo nível de proteção contra corrosão.

[00106] Uma melhoria em segurança associada ao alojamento do reservatório de material de eletrodo de lítio 518, o alojamento da câmara de reação 520, o alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 522, e o alojamento de bateria 524 é possível pela adição de revestimentos protetores à porção interior desses alojamentos.

[00107] Por exemplo, a porção interior do alojamento do reservatório

68 / 96 de material de eletrodo de lítio 518 pode ser revestida com um revestimento inerte que protegerá o alojamento do reservatório de material de eletrodo de lítio 518 de reações com o material de eletrodo negativo caso se forme uma fenda dentro de um dos reservatórios de lítio ou em um dos componentes de distribuição de material de eletrodo de lítio. Materiais de revestimento adequados incluem os materiais de revestimento detalhados anteriormente para os reservatórios de material de eletrodo de lítio 602.

[00108] A porção interior do alojamento da câmara de reação 520 pode ser revestida com revestimento inerte que protegerá o alojamento da câmara de reação 520 de reações com os materiais de eletrodo negativo e positivo caso se forme uma fenda dentro da câmara de reação ou em um dos componentes de distribuição de material de eletrodo de lítio ou enxofre. Materiais de revestimento adequados incluem óxido de magnésio (MgO), nitreto de boro (BN), óxido de cálcio (CaO), óxido de tântalo (III) (Ta2O3), óxido de samário (III) (Sa2O3), óxido de lítio (Li2O), óxido de berilo (BeO), óxido de térbio (III) (Tb2O3), óxido de disprósio (III) (Dy2O3), dióxido de tório (ThO2), óxido de gadolínio (III) (Gd2O3), óxido de érbio (III) (Er2O3), óxido de ítrio (III) (Y2O3), cloreto de lítio (LiCl), óxido de hólmio (III) (Ho2O3), óxido de neodímio (III) (Nd2O3), óxido de itérbio (III) (Yb2O3), óxido de lantânio (III) (La2O3), óxido de praseodímio (III) (Pr2O3), fluoreto de lítio (LiF), óxido de lutécio (III) (Lu2O3), óxido de escândio (III) (Sc2O3), óxido de túlio (III) (Tm2O3), óxido de samário (III) (Sm2O3), óxido de cério (III) (Ce2O3), e óxido de mendelévio (III) (Md2O3). Outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem óxido de bário (BaO), óxido de estrôncio (SrO), fluoreto de magnésio (MgF2), óxido de cério (IV) (CeO2), óxido de urânio (IV) (UO2), óxido de európio (II) (EuO), dióxido de zircônio (ZrO2), fluoreto de sódio (NaF), óxido de európio (III) (Eu2O3), crisoberilo (BeAl2O4), silicato de cálcio (Ca2SiO4), óxido de háfnio (IV) (HfO2), titanato de cálcio (CaTiO3), Ca2Al2SiO7, aluminato de magnésio

69 / 96 (MgAl2O4), kalsilita (KAlSiO4), metassilicato de magnésio (MgSiO3), CaMg(SiO4)2, Ca3MgSi2O7, Merwinita (Ca3Mg(SiO4)2), silicato de cálcio (CaSiO3). Ainda, outros revestimentos inertes potenciais que podem ser adequados incluem molibdênio, ligas de molibdênio tal como Mo-0,5Ti- 0,08Zr (TZM).

[00109] A porção interior do alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 522 pode ser revestida com revestimento inerte que protegerá o alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 522 de reações com o material de eletrodo positivo caso se forme uma fenda dentro de um dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ou em um dos componentes de distribuição de material de eletrodo de enxofre. Materiais de revestimento adequados incluem os materiais de revestimento detalhados anteriormente para os reservatórios de material de eletrodo de enxofre 606.

[00110] A porção interior do alojamento de bateria 524 pode ser revestida com um revestimento inerte que protegerá o alojamento de bateria 524 de reações com os materiais de eletrodo negativo e positivo caso se forme uma fenda dentro de um dos componentes de distribuição de material de eletrodo de lítio ou enxofre ou se forme outras fendas nos componentes que são localizados no alojamento de bateria 524. Materiais de revestimento adequados incluem os materiais de revestimento detalhados anteriormente para o alojamento da câmara de reação 520.

[00111] Para o exemplo, as paredes do alojamento do reservatório de material de eletrodo de lítio 518, o alojamento da câmara de reação 520, o alojamento do reservatório de material de eletrodo de enxofre 522, e o alojamento de bateria 524 são 500 µm de alumínio com revestimento espessuras variando de 500 nm a 2,5 µm dependendo do material do revestimento. Outras dimensões e espessuras de reservatório e câmara de reação podem ser usadas. Outros revestimentos e combinações de revestimentos podem também ser usados dependendo da situação particular.

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[00112] A figura 8 é um fluxograma de um exemplo de um método de gerenciamento de um sistema de bateria de múltiplas células. Embora o método possa ser realizado com outros sistemas de bateria, o exemplo da figura 8 é realizado em um sistema de bateria de múltiplas células com células térmicas tendo eletrodos fluidos fundidos tais como os sistemas de bateria de múltiplas células discutidos com referência à figura 4, figura 5, figura 6 e figuras 7A a D supradiscutidos. As etapas da figura 8 podem ser realizadas em uma ordem diferente da mostrada e algumas etapas podem ser combinadas em uma única etapa. Etapas adicionais podem ser realizadas e algumas etapas podem ser omitidas. Adicionalmente, duas ou mais etapas podem ser realizadas simultaneamente em algumas circunstâncias. Por exemplo, as etapas de carregamento de descarregamento são tipicamente realizadas continuamente e simultaneamente com as etapas para gerenciar o sistema de bateria nos respectivos estados.

[00113] Na etapa 802, um procedimento de iniciação de bateria é realizado. O procedimento de iniciação de bateria coloca os componentes no estado apropriado para preparar o sistema de bateria para operação.

[00114] Na etapa 803, as bombas são controladas. Para os exemplos aqui, a velocidade das bombas no sistema de distribuição de material de eletrodo positivo é variável e pode ser ajustada com base em condições. O uso de bombas de velocidade variável pode melhorar a eficiência do sistema de bateria.

[00115] Na etapa 804, é determinado se existe uma condição de fuga térmica. O controlador monitora informação provida por qualquer combinação de informação de sensores internos, sensores externos, e parâmetros calculados bem como dados ou sinais providos por outros sistemas para determinar se o sistema de bateria está em um evento de fuga térmica ou se condições indicarem que um evento de fuga térmica é possível. Se não existir condição de fuga térmica , o método continua na etapa 806.

71 / 96 Senão, o método continua na etapa 808 onde um procedimento de atenuar de fuga térmica é realizado. O procedimento de fuga térmica resfria pelo menos algumas porções da bateria para congelar pelo menos parte do material de eletrodo fluido fundido no sistema de bateria. Exemplos adequados de métodos para realizar as etapas 804 e 808 são discutidos no pedido de patente U.S. referenciado intitulado “DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS TO

MITIGATE THERMAL RUNAWAY CONDITIONS IN MOLTEN FLUID ELECTRODE APPARATUS”.

[00116] Na etapa 806, é determinado se alguma câmara de reação está exibindo baixo desempenho e deve ser substituída. O controlador monitora um ou mais parâmetros para determinar se o desempenho de qualquer câmara de reação está abaixo de um limiar. Em um exemplo, o controlador monitora a tensão e determina se a tensão cai abaixo de uma tensão limiar mínima. Exemplos de outros parâmetros que podem ser monitorados para determinar se um procedimento de reconfiguração de bateria é necessário incluem temperatura, impedância elétrica, e fluxo de eletrodo fundido através de uma câmara de reação. Se nenhuma substituição for necessária, o método continua na etapa 810. Senão, um procedimento de reconfiguração de bateria é realizado na etapa 812.

[00117] Na etapa 812, o sistema de bateria é reconfigurado para substituir uma câmara de reação de baixo desempenho ou falha. Em algumas situações, uma câmara de reação redundante é continuamente aquecida durante operação da bateria de forma que ela possa imediatamente substituir uma outra câmara de reação. Em outras situações, uma câmara de reação redundante é aquecida quando for determinado que uma câmara de reação atualmente ativa falhou, provavelmente falhará, ou um provavelmente precisará ser substituída. Quando a câmara de reação redundante está na temperatura operacional, o controlador desconecta a câmara ativa a ser substituída e conecta a câmara de reação redundante. Em um exemplo, os

72 / 96 reservatórios são primeiramente desconectados da câmara de reação ativa a ser substituída e conectados à câmara de reação redundante antes de a câmara de reação redundante ser eletricamente conectada no sistema de bateria. Em um outro exemplo, a câmara de reação redundante é conectada a um conjunto redundante de reservatórios e é eletricamente conectada à bateria sem a necessidade de desviar material de eletrodo dos reservatórios usados pela câmara de reação substituída.

[00118] Na etapa 810, é determinado se o sistema de bateria está em um estado de descarga, estado de carga, ou estado de reserva. Em um exemplo, o controlador determina o estado da bateria com base no nível e direção de corrente através do sistema de bateria. Em algumas situações, pode haver uma pequena extração de corrente do sistema de bateria no estado de reserva. Uma situação como essa pode ocorrer onde o sistema de bateria é usado para potencializar o sistema eletrônico no sistema de bateria ou para carregar fontes de alimentação usadas pelo sistema eletrônico, mas nenhuma carga externa está presente. Se a corrente indicar que existe uma carga no sistema de bateria, é determinado se a corrente está abaixo de um limiar. Se houver extração de corrente abaixo do limiar, é determinado que a bateria está em estado ou modo de reserva. Se o sistema de bateria não estiver carregando ou descarregando, o sistema de aquecimento é controlado em um estado de reserva na etapa 814. Se o sistema de bateria estiver descarregando, o método continua na etapa 816. Se for determinado que o sistema de bateria está carregando, o método continua na etapa 818. Para o exemplo, o controlador pode substituir o sistema de bateria no modo reserva do estado de carga ou do estado de descarga com base no nível de carga do sistema de bateria. Quando a bateria está descarregando e está próxima ou atingiu um estado de totalmente descarregado, o controlador pode determinar que o sistema de bateria deveria estar no estado de reserva e pode desconectar o sistema de bateria da carga. Como descrito a seguir, o sistema de bateria é também

73 / 96 desligado quando o sistema de bateria está totalmente descarregado e não está sendo carregado. O controlador pode também colocar a bateria no estado de reserva quando ela está carregando e está totalmente carregada.

[00119] Na etapa 816, o sistema de aquecimento é gerenciado no estado de descarga. O controlador controla a porções do sistema de aquecimento para manter as câmaras de reação e o sistema de distribuição de material de eletrodo na temperatura operacional apropriada e aquecer os reservatórios selecionados. Os reservatórios de material de eletrodo de lítio são aquecidos de maneira tal que uma mínima quantidade de material de eletrodo de lítio está no estado fluido ainda garantindo que um volume suficiente de material de eletrodo de lítio fluido é disponível para as câmaras de reação. Os reservatórios de material de eletrodo de enxofre são aquecidos de maneira tal que uma mínima quantidade de material de eletrodo de enxofre está no estado fluido ainda garantindo que um volume suficiente de material de eletrodo de enxofre fluido com concentrações suficientemente baixas do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo é disponível para as câmaras de reação.

[00120] Na etapa 820, o fluxo de material de eletrodo é gerenciado no estado de descarga. O controlador controla o sistema de distribuição de material de eletrodo para direcionar material de eletrodo fluido dos reservatórios apropriados para as câmaras de reação. O controlador abre e fecha válvulas pelo menos parcialmente com base em informação provida por sensores. Novos reservatórios de material de eletrodo de lítio são conectados às câmaras de reação e reservatórios de material de eletrodo de lítio atualmente ativos são desconectados das câmaras de reação quando material de eletrodo de lítio é esgotado dos reservatórios de material de eletrodo de lítio atualmente ativos. Novos reservatórios de material de eletrodo de enxofre são conectados às câmaras de reação e reservatórios de material de eletrodo de enxofre atualmente ativos são desconectados das câmaras de reação

74 / 96 quando o material de eletrodo de enxofre no reservatórios de material de eletrodo de enxofre atualmente ativos atinge uma composição de produto de reação de material de eletrodo positivo desejada tal como dissulfeto de di-lítio (Li2S2) fundido ou alguma razão de dissulfeto de di-lítio (Li2S2) fundido e sulfeto de lítio sólido (Li2S). Como discutido a seguir com referência à figura 11, as etapas 816 e 820 são realizadas simultaneamente para os exemplos aqui.

[00121] Na etapa 822, o sistema de bateria continua a descarregar. Como aqui mencionado, a etapa de descarga está tipicamente simultaneamente ocorrendo com outras etapas do método durante o estado de descarga.

[00122] Na etapa 824, é determinado se o sistema de bateria deve ser desligado (isto é, desativado). O controlador determina se um indicador liga- desliga indica que o sistema de bateria deve estar ligado ou desligado. Um indicador como esse, por exemplo, pode ser o estado de um interruptor liga- desliga ou um sinal provido pelo sistema potencializado pelo sistema de bateria. A determinação de desligamento é também com base se a bateria está completamente descarregada. Para o exemplo, o controlador determina que o sistema de bateria deve ser desligado quando a bateria está totalmente descarregada e não está carregando, mesmo quando o indicador liga-desliga está regulado em “ligado”. Se o sistema de bateria estiver no estado de carregamento e estiver totalmente carregada, para o exemplo, o controlador determina que o sistema de bateria deve ser desligado apenas se o indicador liga-desliga estiver colocado em desligado. Em algumas situações, entretanto, o controlador pode avaliar outras condições para determinar se o sistema de bateria está totalmente carregado. Por exemplo, se a bateria tiver atingido o estado de reserva em virtude de estar totalmente carregada e não estar descarregando, o controlador pode desligar a bateria após a bateria ter estado inativa por um período de tempo máximo predeterminado. A determinação de

75 / 96 desligamento pode também ser baseada em outros fatores. Se for determinado que o sistema de bateria deve ser desativado, o método continua na etapa 826. Senão, o método retorna para a etapa 803 onde o monitoramento e gerenciamento do sistema de bateria continua.

[00123] Na etapa 826, o procedimento de desligamento do sistema de bateria é realizado. O controlador gerencia o sistema de aquecimento e sistema de distribuição de material de eletrodo para sistematicamente resfriar os reservatórios e as câmaras de reação para colocar o sistema de bateria em um estado desligado. Para os exemplos aqui, o controlador monitora o indicador liga-desliga no estado desligado para determinar se o sistema de bateria deve ser ligado. Uma fonte de alimentação auxiliar pode prover potência ao controlador no estado desligado. Em algumas situações, o sistema de bateria não monitora o indicador liga-desliga e o procedimento de iniciação de bateria é desencadeado por uma mudança no indicador liga- desliga.

[00124] Se for determinado que o sistema de bateria está em um modo de reserva na etapa 810, o sistema de aquecimento é controlado no estado de reserva na etapa 814. Na etapa 814, câmaras de reação, sistema de distribuição de material de eletrodo e reservatórios selecionados são mantidos na temperatura operacional do sistema de bateria. Para o exemplo, a distribuição de material de eletrodo está inativa no modo reserva. O método vai para a etapa 824.

[00125] Se for determinado que o sistema de bateria está no estado de carga na etapa 810, o sistema de aquecimento é controlado no estado de carga na etapa 818. Na etapa 818, o controlador controla as porções do sistema de aquecimento para manter as câmaras de reação e o sistema de distribuição de material de eletrodo na temperatura operacional apropriada e aquecer os reservatórios selecionados. Os reservatórios de material de eletrodo de lítio são aquecidos de maneira tal que material de eletrodo de lítio fluido possa ser

76 / 96 direcionado para os reservatórios aquecidos a partir da câmara de reação à medida que lítio é produzido na região de eletrodo negativo da câmara de reação durante o ciclo de carregamento. À medida que um reservatório de material de eletrodo de lítio se aproxima da capacidade total, um reservatório de lítio reserva é aquecido de forma que fique preparado para aceitar material de eletrodo de lítio. O reservatório de lítio reserva está vazio ou pelo menos tem capacidade disponível para aceitar material de eletrodo de lítio adicional. Os reservatórios de material de eletrodo de enxofre são aquecidos de maneira tal que um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva é aquecido à temperatura operacional quando o material de eletrodo de enxofre no reservatório de material de eletrodo de enxofre atualmente ativo tiver atingido uma composição de produto de reação de material de eletrodo positivo desejada tal como enxofre fundido (S8, S6, ou outras espécies de enxofre) ou alguma razão de enxofre fundido (S8, S6, ou outras espécies de enxofre) para espécies de polissulfeto de di-lítio (Li2Sm).

[00126] Na etapa 828, o fluxo de material de eletrodo é controlado no estado de carregamento. O controlador controla o sistema de distribuição de material de eletrodo para direcionar material de eletrodo fluido dos reservatórios apropriados para as câmaras de reação. O controlador abre e fecha válvulas pelo menos parcialmente com base em informação provida por sensores. Reservatórios de material de eletrodo de lítio reservas são conectados às câmaras de reação e reservatórios de material de eletrodo de lítio atualmente ativos são desconectados das câmaras de reação quando o volume de material de eletrodo de lítio nos reservatórios de material de eletrodo de lítio atualmente ativos tiver atingido um nível suficientemente alto. Os reservatórios de material de eletrodo de lítio reservas são vazios ou pelo menos têm capacidade para aceitar material de eletrodo de lítio. Reservatórios de material de eletrodo de enxofre reservas são conectados às câmaras de reação e reservatórios de material de eletrodo de enxofre

77 / 96 atualmente ativos são desconectados das câmaras de reação quando o material de eletrodo de enxofre nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre atualmente ativos atinge uma composição de produto de reação de material de eletrodo positivo desejada tal como enxofre fundido (S8, S6, ou outras espécies de enxofre) ou alguma razão de enxofre fundido (S8, S6, ou outras espécies de enxofre) para espécies de polissulfeto de di-lítio (Li2Sm). O método continua na etapa 824.

[00127] Portanto, como discutido aqui, um reservatório de material de eletrodo de lítio reserva durante o estado de descarga é um reservatório de material de eletrodo de lítio que contém material de eletrodo de lítio que será direcionado para a câmara de reação mas não é ainda o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. Um reservatório de material de eletrodo de lítio reserva durante o estado de carga, entretanto, é um reservatório de material de eletrodo de lítio que está vazio ou pelo menos tem capacidade para aceitar material de eletrodo de lítio da câmara de reação. Um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva durante o estado de descarga é um reservatório de material de eletrodo de enxofre que contém material de eletrodo de enxofre com concentrações suficientemente baixas do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo e a um volume relativamente baixo. Um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva durante o estado de carga é um reservatório de material de eletrodo de enxofre que contém material de eletrodo de enxofre com maiores concentrações do material de eletrodo negativo no material de eletrodo positivo e a um volume relativamente maior uma vez que ele foi usado durante o estado de descarga.

[00128] A figura 9 é um fluxograma de um exemplo de um método para realizar um procedimento de iniciação de bateria. O método da figura 9, portanto, é um exemplo de um método para realizar a etapa 802 na figura 8.

[00129] Na etapa 902, é determinado se o indicador liga-desliga está

78 / 96 regulado em “ligado”. Em algumas situações, o indicador liga-desliga pode ser uma regulagem de um interruptor. Por exemplo, um interruptor externo selecionado pelo usuário pode ser aberto para indicar uma regulagem “desligada” ou pode ser fechado para indicar uma regulagem “ligada”. Em outras situações, o indicador liga-desliga pode ser um sinal provido por um sistema externo. Onde o sistema de bateria é instalado em um veículo elétrico, por exemplo, o sistema de veículo pode prover um sinal de indicador que indica se o sistema de bateria deve permanecer ligado ou ser desligado. Se for determinado que o indicador não indica uma regulagem “ligada”, o método continua na etapa 902 para continuar monitorando o indicador. Se a regulagem for “ligada”, o método vai para a etapa 904 onde as câmaras de reação primárias são aquecidas à temperatura operacional. O controlador envia os sinais apropriados ao sistema de aquecimento para aquecer as câmaras de reação primárias. Onde o sistema de bateria inclui câmaras de reação redundantes, apenas as câmaras de reação primárias são aquecidas na etapa 904 para o exemplo. Como aqui discutido, um exemplo de uma temperatura operacional adequada de um sistema de bateria com eletrodos negativos compreendendo lítio e eletrodos positivos compreendendo enxofre é 400oC.

[00130] Na etapa 905, o sistema de distribuição de material de eletrodo é aquecido à temperatura operacional. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para ativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionadas.

[00131] Na etapa 906, os reservatórios primários são aquecidos. Os reservatórios primários ativos de material de eletrodo de lítio e os reservatórios primários de material de eletrodo de enxofre ativos são aquecidos à temperatura operacional. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para ativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionadas.

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[00132] Na etapa 908, câmaras de reação redundantes são aquecidas à temperatura operacional. Em sistemas que incluem câmaras de reação redundantes, as câmaras de reação redundantes são aquecidas após as câmaras de reação primárias e reservatórios primários serem aquecidos. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para ativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionadas.

[00133] Na etapa, 910, os reservatórios redundantes são aquecidos à temperatura operacional. Em sistemas que incluem reservatórios redundantes, os reservatórios redundantes são aquecidos após as câmaras de reação primárias, reservatórios primários, e câmaras de reação redundantes serem aquecidas. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para ativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionadas. Em sistemas de bateria que não incluem câmaras de reação ou reservatórios redundantes ou em sistemas de bateria que apenas aquecem as câmaras de reação ou reservatórios redundantes quando uma falha ou falha prevista na câmara de reação primária ocorre, etapas 908 e 910 podem ser omitidos.

[00134] A figura 10 é um fluxograma de um exemplo de um método para realizar um procedimento de desligamento de bateria. O método da figura 10, portanto, é um exemplo de um método para realizar a etapa 826 da figura 8.

[00135] Na etapa 1004, os reservatórios redundantes são resfriados. Em um exemplo, os reservatórios redundantes deixam de ser aquecidos e podem resfriar à temperatura ambiente. Em algumas situações, os reservatórios redundantes são resfriados a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente por questão de maior segurança mas ao custo de eficiência uma vez que energia é usada para resfriar os reservatórios redundantes abaixo da temperatura ambiente. Em sistemas que incluem reservatórios redundantes, os reservatórios redundantes são resfriados antes das câmaras de reação primárias, reservatórios primários e câmaras de reação

80 / 96 redundantes serem resfriados. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionadas para permitir que os reservatórios redundantes resfriem. Onde os reservatórios redundantes são resfriados abaixo da temperatura ambiente, o controlador pode gerenciar os elementos de resfriamento de maneira tal que condutos ou canais com fluido de transferência de calor resfriado resfrie os reservatórios.

[00136] Na etapa 1006, câmaras de reação redundantes são resfriadas à temperatura ambiente. Em sistemas que incluem câmaras de reação redundantes, as câmaras de reação redundantes são resfriadas antes das câmaras de reação primárias e reservatórios primários são resfriados durante o procedimento de desligamento de exemplo. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionados para permitir que qualquer câmara de reação redundante resfrie. Em sistemas de bateria que não incluem câmaras de reação ou reservatórios redundantes, ou em sistemas de bateria que apenas aquecem as câmaras de reação ou reservatórios redundantes, quando ocorre uma falha ou falha prevista na câmara de reação primária, as etapas 1004 e 1006 podem ser omitidas.

[00137] Na etapa 1008, reservatórios ativos são resfriados à temperatura ambiente. O controlador envia os sinais apropriados ao sistema de aquecimento para desativar as porções de aquecimento dos reservatórios para permitir que os reservatórios resfriem. Em algumas situações, os reservatórios ativos podem ser resfriados a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente.

[00138] Na etapa 1009, o sistema de distribuição de material de eletrodo é resfriado à temperatura ambiente. O controlador envia os sinais apropriados ao sistema de aquecimento para desativar as porções de aquecimento do sistema de distribuição de material de eletrodo para permitir

81 / 96 que o sistema de distribuição de material de eletrodo resfrie. Em algumas situações, o sistema de distribuição de material de eletrodo pode ser resfriado a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente.

[00139] Na etapa 1010, as câmaras de reação primárias são resfriadas à temperatura ambiente. Em sistemas que incluem câmaras de reação redundantes e reservatórios redundantes, as câmaras de reação primárias são resfriadas após as câmaras de reação redundantes, reservatórios redundantes e reservatórios primários serem resfriados. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções ou elementos de sistema de aquecimento selecionados para permitir que as câmaras de reação resfriem. Em algumas situações, as câmaras de reação primárias podem ser resfriadas a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente.

[00140] A figura 11 é um fluxograma de um exemplo de um método para gerenciar o sistema de aquecimento e o sistema de distribuição de material de eletrodo durante descarga do sistema de bateria. O método da figura 11, portanto, é um exemplo de um método para realizar a etapa 816 e a etapa 820 da figura 8.

[00141] Na etapa 1102, a temperatura operacional das câmaras de reação é mantida. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para gerenciar as porções de câmara de reação do sistema de aquecimento para manter as câmaras de reação na temperatura operacional.

[00142] Na etapa 1103, a temperatura operacional do sistema de distribuição de material de eletrodo é mantida. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para gerenciar a porção do sistema de distribuição de material de eletrodo do sistema de aquecimento para manter o sistema de distribuição de material de eletrodo na temperatura operacional.

[00143] Na etapa 1104, os reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos são mantidos na temperatura operacional. O controlador controla as porções de

82 / 96 reservatório do sistema de aquecimento para os reservatórios ativos para aquecer os reservatórios.

[00144] Na etapa 1106, é determinado se o primeiro limiar de descarga positivo ou o primeiro limiar de descarga negativo foi satisfeito. Para o exemplo, o controlador monitora pelo menos um parâmetro para cada reservatório que indica os níveis de material de eletrodo nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos e níveis de material de eletrodo de lítio nos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos. Como aqui discutido, sensores que indicam capacitância podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre e sensores que indicam resistência ou condutividade podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de lítio. Outros sensores, parâmetros e técnicas podem ser usados para determinar se os primeiros limiares são satisfeitos. Se o primeiro limiar de descarga positivo for satisfeito para qualquer dos primeiros reservatórios de material de eletrodo de enxofre, o método continua na etapa 1108. Se o primeiro limiar de descarga negativo for satisfeito para qualquer dos primeiros reservatórios de material de eletrodo de lítio, o método continua na etapa 1110. Se nem o primeiro limiar de descarga positivo nem o primeiro limiar de descarga negativo forem satisfeitos, o método continua a monitorar e gerenciar o sistema de acordo com o método discutido com referência à figura 8 e o método retorna para a etapa 822.

[00145] Na etapa 1108, um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva é aquecido para cada câmara de reação onde o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo satisfez o primeiro limiar positivo. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para aquecer os reservatórios de material de eletrodo de enxofre reservas à temperatura operacional.

[00146] Na etapa 1110, um reservatório de material de eletrodo de lítio reserva é aquecido para cada câmara de reação onde o reservatório de material

83 / 96 de eletrodo de lítio ativo satisfez o primeiro limiar negativo. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para aquecer os reservatórios de material de eletrodo de lítio reservas à temperatura operacional.

[00147] Após a etapa 1108 ou 1110 ser realizada, o método continua na etapa 1112 onde é determinado se o segundo limiar de descarga positivo ou segundo limiar de descarga negativo é satisfeito. Para o exemplo, o controlador monitora pelo menos um parâmetro para cada reservatório indicando os níveis de material de eletrodo nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos e níveis de material de eletrodo de lítio nos reservatórios de material de eletrodo de lítio. Como aqui discutido, sensores que indicam capacitância podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre e sensores que indicam resistência ou condutividade podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de lítio. Outros sensores, parâmetros e técnicas podem ser usados para determinar se os segundos limiares são satisfeitos. Se nenhum dos segundos limiares de descarga foi satisfeito, o método retorna para a etapa 822 e o gerenciamento do sistema de bateria continua de acordo com o método discutido com referência à figura 8. Se o segundo limiar de descarga positivo for satisfeito para qualquer dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos, o método continua na etapa 1114. Se o segundo limiar de descarga negativo for satisfeito para qualquer dos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos, o método continua na etapa 1122.

[00148] Após ser determinado que o segundo limiar de descarga positivo foi satisfeito para pelo menos uma câmara de reação na etapa 1112, o método continua na etapa 1114. Na etapa 1114, a válvula de suprimento e a válvula de retorno são abertas em um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva para cada câmara de reação onde o segundo limiar de

84 / 96 descarga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas para abrir as válvulas.

[00149] Na etapa 1116, a válvula de suprimento e a válvula de retorno são fechadas no reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo para cada câmara de reação onde o segundo limiar de descarga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas para fechar as válvulas.

[00150] Na etapa 1118, o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo não é mais aquecido para cada reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo onde o segundo limiar de descarga positivo foi satisfeito. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções de reservatório para os reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos onde o segundo limiar de descarga positivo foi satisfeito.

[00151] Na etapa 1120, o reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva é definido como o material de eletrodo de enxofre ativo para cada reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo onde o segundo limiar de descarga positivo foi satisfeito e o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo foi desconectado da câmara de reação. Portanto, após o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo original não ser mais aquecido, o reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva para a câmara de reação associada torna-se o novo reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O método então continua na etapa 822 para continuar o descarregamento e o gerenciamento do sistema de bateria. As etapas 1114 e 1116 podem ser realizadas simultaneamente em algumas situações. Em outras situações, a etapa 1116 é realizada imediatamente após a etapa 1114. Em ainda outras situações, um atraso pode ser aplicado entre a etapa 1114 e 1116 de maneira tal que as válvulas tanto no reservatório de

85 / 96 material de eletrodo de enxofre ativo quanto no reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva permaneçam abertas por um período de tempo. Uma técnica como essa minimiza disrupção potencial do fluxo de material de eletrodo de enxofre durante a transição entre reservatórios de material de eletrodo de enxofre.

[00152] Na etapa 1122, as válvulas nos reservatórios de material de eletrodo de lítio reservas são abertas para cada câmara de reação onde o segundo limiar de descarga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas apropriadas para abrir cada válvula selecionada para permitir que o material de eletrodo de lítio escoe para as câmaras de reação onde o nível de material de eletrodo de lítio no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo atingiu o segundo limiar de descarga negativo.

[00153] Na etapa 1124, as válvulas nos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos são fechadas para cada câmara de reação onde o segundo limiar de descarga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas apropriadas para fechar cada válvula selecionada para impedir que o material de eletrodo de lítio de escoe para as câmaras de reação onde o nível de material de eletrodo de lítio no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo atingiu o segundo limiar de descarga negativo. As etapas 1122 e 1124 podem ser realizadas simultaneamente em algumas situações. Em outras situações, a etapa 1124 é realizada imediatamente após a etapa 1122. Em ainda outras situações, um atraso pode ser aplicado entre a etapa 1122 e 1124 de maneira tal que as válvulas tanto no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo quanto no reservatório de material de eletrodo de lítio reserva permaneçam abertas por um período de tempo. Uma técnica como essa minimiza disrupção potencial do fluxo de material de eletrodo de lítio durante a transição entre reservatórios de material de eletrodo de lítio.

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[00154] Na etapa 1126, o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo não é mais aquecido para cada reservatório de material de eletrodo de lítio ativo onde o segundo limiar de descarga negativo foi satisfeito. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções de reservatório para os reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos onde o segundo limiar de descarga positivo foi satisfeito.

[00155] Na etapa 1128, o reservatório de material de eletrodo de lítio reserva é definido como o material de eletrodo de lítio ativo para cada reservatório de material de eletrodo de lítio ativo onde o segundo limiar de descarga negativo foi satisfeito. Portanto, após o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo da corrente não ser mais aquecido, o reservatório de material de eletrodo de lítio reserva para a câmara de reação associada torna- se o novo reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. O método então continua na etapa 822 onde o sistema de bateria continua a descarga e é gerenciado de acordo com o método discutido com referência à figura 8.

[00156] A figura 12 é um fluxograma de um exemplo de um método para gerenciar o sistema de aquecimento e o sistema de distribuição de material de eletrodo durante carregamento do sistema de bateria. O método da figura 12, portanto, é um exemplo de um método para realizar a etapa 818 e a etapa 828 da figura 8.

[00157] Na etapa 1202, a temperatura operacional das câmaras de reação é mantida. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para gerenciar as porções de câmara de reação do sistema de aquecimento para manter as câmaras de reação na temperatura operacional.

[00158] Na etapa 1203, a temperatura operacional do sistema de distribuição de material de eletrodo é mantida. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para gerenciar a porção do sistema de distribuição de material de eletrodo do sistema de aquecimento para manter o sistema de distribuição de material de eletrodo na temperatura operacional.

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[00159] Na etapa 1204, os reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos e os reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos são mantidos na temperatura operacional. O controlador controla as porções de reservatório do sistema de aquecimento para os reservatórios ativos para aquecer os reservatórios.

[00160] Na etapa 1206, é determinado se o primeiro limiar de carga positivo ou o primeiro limiar de carga negativo foi satisfeito. Para o exemplo, o controlador monitora pelo menos um parâmetro para cada reservatório indicando os níveis de material de eletrodo nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos e os níveis de material de eletrodo de lítio nos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos. Durante o ciclo de carregamento, os reservatórios de eletrodos de lítio ativos são os reservatórios que estão recebendo material de eletrodo de lítio da câmara de reação e estão sendo recarregados. O primeiro limiar de carga negativo, portanto, é relacionado ao volume de material no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. Durante o ciclo de carregamento, os reservatórios de eletrodos de enxofre ativos são os reservatórios que estão circulando material de eletrodo de enxofre através da câmara de reação. À medida que o material de eletrodo positivo circula através da câmara de reação, o material de eletrodo positivo é esgotado de lítio à medida que os cátions de lítio passam através do eletrólito sólido para a região de eletrodo negativo da câmara de reação. O primeiro limiar de carga positivo, portanto, é relacionado ao volume de material no reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. Como aqui discutido, sensores que indicam capacitância podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre e sensores que indicam resistência ou condutividade podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de lítio. Outros sensores, parâmetros e técnicas podem ser usados para determinar se os primeiros limiares são satisfeitos. Se nenhum do primeiro limiar de carga positivo nem do primeiro

88 / 96 limiar de carga negativo for satisfeito, o método continua a monitorar e gerenciar o sistema de acordo com o método discutido com referência à figura 8 e o método retorna para a etapa 830. Se o primeiro limiar de carga positivo for satisfeito para qualquer dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos, o método continua na etapa 1208. Se o primeiro limiar de carga negativo for satisfeito para qualquer dos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos, o método continua na etapa 1210.

[00161] Na etapa 1208, um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva é aquecido para cada câmara de reação onde o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo satisfez o primeiro limiar de carga positivo. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para aquecer os reservatórios de material de eletrodo de enxofre reservas à temperatura operacional. Como discutido aqui, o reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva durante o estado de carga é um reservatório de material de eletrodo de enxofre que aumentou de volume por causa de produtos de sulfeto de lítio adicionais produzidos durante o ciclo de descarga.

[00162] Na etapa 1210, um reservatório de material de eletrodo de lítio reserva é aquecido para cada câmara de reação onde o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo satisfez o primeiro limiar de carga negativo. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para aquecer os reservatórios de material de eletrodo de lítio reservas à temperatura operacional. O reservatório de material de eletrodo de lítio reserva em processo de carregamento é um reservatório de material de eletrodo de lítio que está vazio ou pelo menos tem capacidade para aceitar material de eletrodo de lítio adicional.

[00163] Após a etapa 1208 ou 1210 ser realizada, o método continua na etapa 1212 onde é determinado se o segundo limiar de carga positivo ou segundo limiar de carga negativo é satisfeito. Para o exemplo, o controlador monitora pelo menos um parâmetro para cada reservatório indicando os níveis

89 / 96 de material de eletrodo nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos e níveis de material de eletrodo de lítio nos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos. Como aqui discutido, sensores que indicam capacitância podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre e sensores que indicam resistência ou condutividade podem ser usados para determinar níveis nos reservatórios de material de eletrodo de lítio. Outros sensores, parâmetros e técnicas podem ser usados para determinar se os segundos limiares são satisfeitos. Se nenhum segundo limiar de carga foi satisfeito, o método retorna para a etapa 830 onde gerenciamento e monitoramento do sistema de bateria continua de acordo com o método discutido com referência à figura 8. Se o segundo limiar de carga positivo for satisfeito para qualquer dos reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos, o método continua na etapa 1214. Se o segundo limiar de carga negativo for satisfeito para qualquer dos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos, o método continua na etapa 1222.

[00164] Na etapa 1214, a válvula de suprimento e a válvula de retorno são abertas em um reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva para cada câmara de reação onde o segundo limiar de carga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas para abrir as válvulas.

[00165] Na etapa 1216, a válvula de suprimento e a válvula de retorno são fechadas no reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo para cada câmara de reação onde o segundo limiar de carga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas para fechar as válvulas.

[00166] As etapas 1214 e 1216 podem ser realizadas simultaneamente em algumas situações. Em outras situações, a etapa 1216 é realizada imediatamente após a etapa 1214. Em ainda outras situações, um atraso pode ser aplicado entre a etapa 1214 e 1216 de maneira tal que as válvulas tanto no

90 / 96 reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo quanto no reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva permaneçam abertas por um período de tempo. Uma técnica como essa minimizes potencial para disrupção do fluxo de material de eletrodo de enxofre durante a transição entre reservatórios de material de eletrodo de enxofre.

[00167] Na etapa 1218, o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo não é mais aquecido para cada reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo onde o segundo limiar de carga positivo foi satisfeito. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções de reservatório para os reservatórios de material de eletrodo de enxofre ativos onde o segundo limiar de carga positivo foi satisfeito.

[00168] Na etapa 1220, o reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva é definido como o material de eletrodo de enxofre ativo para cada reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo onde o segundo limiar de carga positivo foi satisfeito. Portanto, após o reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo da corrente não ser mais aquecido, o reservatório de material de eletrodo de enxofre reserva para a câmara de reação associada torna-se o novo reservatório de material de eletrodo de enxofre ativo. O método então retorna para a etapa 830 onde o sistema de bateria é carregado, monitorado e gerenciado de acordo com o método discutido com referência à figura 8.

[00169] Na etapa 1222, as válvulas nos reservatórios de material de eletrodo de lítio reservas são abertas para cada câmara de reação onde o segundo limiar de carga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas apropriadas para abrir cada válvula selecionada para permitir que o material de eletrodo de lítio escoe para as câmaras de reação onde o nível de material de eletrodo de lítio no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo

91 / 96 atingiu o segundo limiar de carga negativo. Durante carregamento, o segundo limiar de carga negativo é associado a um maior volume de material de eletrodo de lítio no reservatório de material de eletrodo de lítio do que o primeiro limiar de carga negativo uma vez que o reservatório de material de eletrodo de lítio está sendo cheio durante o ciclo de carga.

[00170] Na etapa 1224, as válvulas nos reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos são fechadas para cada câmara de reação onde o segundo limiar de carga negativo foi atingido para o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo. O controlador provê sinais de controle às válvulas apropriadas para fechar cada válvula selecionada para impedir que o material de eletrodo de lítio de escoe das câmaras de reação para os reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos onde o nível de material de eletrodo de lítio no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo atingiu o segundo limiar de carga negativo. As etapas 1222 e 1224 podem ser realizadas simultaneamente em algumas situações. Em outras situações, a etapa 1224 é realizada imediatamente após a etapa 1222. Em ainda outras situações, um atraso pode ser aplicado entre a etapa 1222 e 1224 de maneira tal que as válvulas tanto no reservatório de material de eletrodo de lítio ativo quanto no reservatório de material de eletrodo de lítio reserva permaneçam abertas por um período de tempo. Uma técnica como essa minimiza potencial para disrupção do fluxo de material de eletrodo de lítio durante a transição entre reservatórios de material de eletrodo de lítio.

[00171] Na etapa 1226, o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo não é mais aquecido para cada reservatório de material de eletrodo de lítio ativo onde o segundo limiar de carga negativo foi satisfeito. O controlador provê sinais de controle ao sistema de aquecimento para desativar as porções de reservatório para os reservatórios de material de eletrodo de lítio ativos onde o segundo limiar de carga positivo foi satisfeito.

[00172] Na etapa 1228, o reservatório de material de eletrodo de lítio

92 / 96 reserva é definido como o material de eletrodo de lítio ativo para cada reservatório de material de eletrodo de lítio ativo onde o segundo limiar de carga negativo foi satisfeito. Portanto, após o reservatório de material de eletrodo de lítio ativo da corrente não ser mais aquecido, o reservatório de material de eletrodo de lítio reserva para a câmara de reação associada torna- se o novo reservatório de material de eletrodo de lítio ativo.

[00173] O método então retorna para a etapa 830 onde o sistema de bateria é carregado, monitorado e gerenciado de acordo com o método discutido com referência à figura 8.

[00174] A figura 13 é um fluxograma de um exemplo de um método de gerenciamento da bomba no sistema de distribuição de material de eletrodo. O método da figura 13, portanto, é um exemplo de um método para realizar a etapa 803 da figura 8.

[00175] Na etapa 1302, é determinado se o fluxo de corrente no sistema de bateria é maior que um limiar de corrente inferior. O controlador monitora sensores que indicam o fluxo de corrente e compara o fluxo de corrente com um limiar inferior. Se a corrente estiver abaixo do limiar inferior, o método vai para a etapa 1304. Se a corrente não for menor que o limiar inferior, o método continua na etapa 1306.

[00176] Na etapa 1306, é determinado se o fluxo de corrente no sistema de bateria é maior do que um limiar de corrente superior. O controlador monitora sensores que indicam o fluxo de corrente e compara o fluxo de corrente ao limiar superior. Se a corrente está acima do limiar superior, o método vai para a etapa 1308. Se a corrente não estiver acima do limiar superior, o método continua na etapa 1310.

[00177] Na etapa 1304, as bombas no sistema de distribuição de material de eletrodo positivo são desligadas. O controlador provê sinais de controle para desligar o motor que aciona as bombas de suprimento e as bombas de retorno para desativar as bombas.

93 / 96

[00178] Na etapa 1308, as bombas no sistema de distribuição de material de eletrodo positivo são ajustadas a uma velocidade máxima. O controlador provê sinais de controle para controlar a velocidade do motor que aciona as bombas de suprimento e as bombas de retorno para ajustar a velocidade das bombas em “alta”.

[00179] Na etapa 1310, as bombas no sistema de distribuição de material de eletrodo positivo são ajustadas a uma velocidade intermediária. O controlador provê sinais de controle para controlar a velocidade do motor que aciona as bombas de suprimento e as bombas de retorno para ajustar a velocidade das bombas em “média”.

[00180] Quando a corrente de descarga está abaixo do limiar inferior durante descarga, portanto, a taxa de produção de produtos de sulfeto de lítio sólido (Li2S) é suficientemente baixa de maneira tal que as bombas podem ser desligadas. A produção de Li2S sólido dificilmente inibirá as reações nas câmaras de reação e reduzirá o desempenho do sistema de bateria. Quando a corrente de descarga está acima do limiar superior, entretanto, a taxa de produção de produtos de sulfeto de lítio sólido (Li2S) é suficientemente alta para garantir o ajuste das bombas em uma velocidade máxima. A maior produção de Li2S sólido quando a corrente de descarga é alta mais provavelmente congelará o material de eletrodo fluido, inibirá o fluxo do material de eletrodo positivo através das câmaras de reação, inibirá reações na câmara de reação, e reduzirá o desempenho do sistema de bateria. Em decorrência disso, ajuste das bombas em alta move material de eletrodo de enxofre adicional através da câmara de reação reduzindo a concentração de produtos de sulfeto de lítio (Li2S) e aumentando o desempenho do sistema de bateria. Onde a corrente de descarga do sistema de bateria é entre o limiar de corrente inferior e o limiar de corrente superior, o ajuste médio provê fluxo adequado de material de eletrodo de enxofre através da câmara de reação sem ajustar desnecessariamente as bombas em alta. Os limiares são ajustados para

94 / 96 maximizar o equilíbrio da eficiência do produção de energia do sistema de bateria com a maximização da eficiência de potencialização das bombas.

[00181] Quando a corrente de carga está abaixo do limiar inferior durante carregamento, a taxa de decomposição de produtos de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn) no maior nível produtos de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn+m onde m é um número inteiro positivo) ou de espécies de enxofre (isto é, S8, S6, etc.) é suficientemente baixa de maneira tal que as bombas podem ser desligadas. Quando a corrente de carga está acima do limiar superior, entretanto, a taxa de liberação de cátions de lítio dos produtos de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn) é suficientemente alta para garantir o ajuste das bombas em uma velocidade máxima a fim de introduzir material de eletrodo com maiores concentrações de produtos de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn) na câmara de reação. Se mais produtos de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn) não forem introduzidos em condições de alta corrente, os produtos de polissulfeto de di- lítio (Li2Sn) podem transicionar para espécies de enxofre (isto é, S8, S6, S4, etc.) antes de chegar à porta de saída 264 da câmara de reação que levaria a problemas de desempenho da bateria. Em decorrência disso, o ajuste das bombas em alta move material de eletrodo de produtos de polissulfeto de di- lítio (Li2Sn) adicionais através da câmara de reação reduzindo a concentração das espécies de enxofre “totalmente carregado” (isto é, S8, S6, S4, etc.) e aumentando o desempenho do sistema de bateria durante o ciclo de carregamento. Onde a corrente de carga do sistema de bateria é entre o limiar de corrente inferior e o limiar de corrente superior, o ajuste médio provê fluxo adequado de material de eletrodo de produtos de polissulfeto de di-lítio (Li2Sn) através da câmara de reação sem o ajuste desnecessário das bombas em alta. Os limiares são ajustados para equilibra a maximização da eficiência do armazenamento de energia do sistema de bateria com maximização da eficiência de potencialização das bombas.

[00182] Os limiares podem ser baseados em outros parâmetros além da

95 / 96 corrente do sistema de bateria. Por exemplo, os limiares podem também ser baseados no nível de material de eletrodo de enxofre nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre. Embora o exemplo da figura 13 inclua três velocidades de bomba (isto é, “desligada”, “média” e “alta”), outras velocidades de bomba podem ser usadas. Em algumas situações, as bombas podem ser ajustadas tanto em “ligada” quanto “desligada”. Em outras situações, mais que três ajustes de velocidades de bombas podem ser usados. Além do mais, as velocidades de bomba podem ter inúmeros ajustes potenciais de maneira tal que a velocidade de bomba seja variável. Por exemplo, a velocidade de bomba pode ser uma função da corrente do sistema de bateria em algumas situações. Adicionalmente, um bomba variável pode também ser baseada em uma saída de algoritmo com base em múltiplos parâmetros e fatores. Em um exemplo, a velocidade variável das bombas é controlada por um cálculo com base no corrente do sistema de bateria, carga total transferida para o material de eletrodo positivo de enxofre em um reservatório, e os níveis de material de eletrodo de enxofre nos reservatórios de material de eletrodo de enxofre.

[00183] Deve-se entender que, dependendo do exemplo, certas ações ou eventos, qualquer dos métodos descritos aqui pode ser realizado em uma sequência diferente, pode ser adicionado, combinado, ou abandonado por completo (por exemplo, nem todas as ações ou eventos descritos são necessários para a prática do método). Além disso, em certos exemplos, ações ou eventos podem ser realizados simultaneamente, em vez de sequencialmente ou mesmo invertidos. Além do mais, embora certos aspectos dessa descrição sejam descritos como sendo realizados por um único módulo ou componente para efeitos de clareza, deve-se entender que as funções descritas nessa descrição podem ser realizadas por qualquer combinação adequada de componentes.

[00184] Claramente, outras modalidades e modificações desta invenção

96 / 96 ocorrerão facilmente aos técnicos no assunto da técnica em vista desses preceitos.

A descrição apresentada é ilustrativa, e não restritiva.

Esta invenção deve ser limitada apenas pelas reivindicações seguintes, que incluem todas tais modalidades e modificações quando vistas em combinação com o relatório descritivo apresentado e desenhos anexos.

O escopo da invenção, portanto, deve ser determinado não com referência à descrição apresentada, mas, em vez disso, deve ser determinado com referência às reivindicações anexas junto com seu escopo total de equivalentes.

Claims

1 / 18 REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo configurados para conter um material de eletrodo negativo; uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo configurados para conter um material de eletrodo positivo; um sistema de aquecimento configurado para aquecer material de eletrodo negativo dentro de um reservatório de eletrodo negativo selecionado da pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo para manter o material de eletrodo negativo contido no reservatório de eletrodo negativo selecionado em um estado fluido e configurado para aquecer material de eletrodo positivo em um reservatório de eletrodo positivo selecionado para manter o material de eletrodo positivo contido no reservatório de eletrodo positivo selecionado no estado fluido enquanto mantém, em um estado não fluido, material de eletrodo negativo em um reservatório de eletrodo negativo não selecionado e material de eletrodo positivo em um reservatório de eletrodo positivo não selecionado; uma câmara de reação compreendendo um eletrólito sólido posicionado na câmara de reação para formar uma região de eletrodo positivo em um primeiro lado do eletrólito sólido e para formar uma região de eletrodo negativo em um segundo lado do eletrólito sólido; e um sistema de distribuição de material de eletrodo configurado para ciclar o material de eletrodo positivo fluido entre o reservatório de eletrodo positivo selecionado e a região de eletrodo positivo e configurado para transferir, durante um estado de descarga do aparelho, material de eletrodo negativo fluido do reservatório de eletrodo negativo selecionado para a região de eletrodo negativo.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de eletrodo negativo compreende lítio (Li), o

2 / 18 material de eletrodo positivo compreende enxofre (S), e o eletrólito sólido compreende lítio (Li).

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o eletrólito sólido compreende iodeto de lítio (LiI).

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição de material de eletrodo é adicionalmente configurado para transferir, durante um estado de carga do aparelho, material de eletrodo negativo fluido da região de eletrodo negativo para o reservatório de eletrodo negativo selecionado.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição de material de eletrodo compreende um sistema de distribuição de material de eletrodo negativo compreendendo uma pluralidade de válvulas de distribuição de material negativo em que cada válvula de distribuição de material negativo é conectada entre um reservatório de material de eletrodo negativo da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo e a região de eletrodo negativo, as válvulas de distribuição de material negativo configuradas para ser abertas e fechadas de maneira tal que uma válvula de distribuição de material negativo selecionada conectada entre o reservatório de material de eletrodo negativo selecionado e a região de eletrodo negativo é aberta.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o material de eletrodo negativo fluido escoa do reservatório de eletrodo negativo selecionado para a região de eletrodo negativo pelo menos parcialmente por causa da gravidade durante o estado de descarga do aparelho.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição de material de eletrodo compreende um sistema de distribuição de material de eletrodo positivo compreendendo: uma bomba conectada à região de eletrodo positivo.

3 / 18 uma pluralidade de válvulas de distribuição de material positivo compreendendo uma válvula de distribuição de material positivo conectada a cada um da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição de material de eletrodo compreende um sistema de distribuição de material de eletrodo positivo compreendendo: uma bomba de suprimento conectada à região de eletrodo positivo; uma bomba de retorno conectada à região de eletrodo positivo; uma pluralidade de válvulas de suprimento de distribuição de material positivo compreendendo uma válvula de suprimento de distribuição de material positivo conectada entre cada reservatório de material de eletrodo positivo da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo e a bomba de suprimento; uma pluralidade de válvulas de retorno de distribuição de material positivo compreendendo uma válvula de retorno de distribuição de material positivo conectada entre cada reservatório de material de eletrodo positivo da pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo e a bomba de retorno, em que a pluralidade de válvulas de suprimento de distribuição de material positivo e a pluralidade de válvulas de retorno de distribuição de material positivo são configuradas de maneira tal que uma válvula de suprimento de distribuição de material positivo selecionada conectada entre o reservatório de material de eletrodo positivo selecionado e a bomba de suprimento é aberta e em que uma válvula de retorno de distribuição de material positivo selecionada conectada entre o reservatório de material de eletrodo positivo selecionado e a bomba de retorno é aberta.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

4 / 18 um controlador configurado para: fazer com que o sistema de aquecimento aqueça um reservatório de material de eletrodo negativo de reserva para manter o material de eletrodo negativo dentro do reservatório de material de eletrodo negativo de reserva em um estado fluido; abrir uma válvula de distribuição de material negativo reserva entre o reservatório de material de eletrodo negativo de reserva e a região de eletrodo negativo; fechar a válvula de distribuição de material negativo selecionada; e fazer com que o sistema de aquecimento cesse o aquecimento do reservatório de material de eletrodo negativo selecionado.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para: fazer com que o sistema de aquecimento aqueça o reservatório de material de eletrodo negativo reserva em resposta a um primeiro limiar de descarga negativo; e em resposta a um segundo limiar de descarga negativo, abrir a válvula de distribuição de material negativo reserva, fechar a válvula de distribuição de material negativo selecionada, e fazer com que o sistema de aquecimento cesse o aquecimento do reservatório de material de eletrodo negativo selecionado.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar de descarga negativo é relacionado a um primeiro volume de material de eletrodo negativo no reservatório de material de eletrodo negativo selecionado e em que o segundo limiar de descarga negativo é relacionado a um segundo volume de material de eletrodo negativo no reservatório de material de eletrodo negativo selecionado.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado

5 / 18 pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um sensor de corrente que provê dados de corrente ao controlador, o controlador configurado para determinar o volume de material de eletrodo negativo no reservatório de material de eletrodo negativo selecionado pelo menos parcialmente com base nos dados de corrente.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar o volume de material de eletrodo negativo no reservatório de material de eletrodo negativo selecionado integrando um nível de corrente produzida pela câmara de reação com o tempo para determinar uma carga total transferida através da câmara de reação, e correlacionando a carga total transferida para um volume de material de eletrodo negativo removido do reservatório de material de eletrodo negativo.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um controlador configurado para: fazer com que o sistema de aquecimento aqueça um reservatório de material de eletrodo positivo reserva para manter o material de eletrodo positivo dentro do reservatório de material de eletrodo positivo reserva em um estado fluido; abrir uma válvula de suprimento de distribuição de material positivo reserva entre o reservatório de material de eletrodo positivo reserva e a região de eletrodo positivo; abrir uma válvula de retorno de distribuição de material positivo reserva entre o reservatório de material de eletrodo positivo reserva e a região de eletrodo positivo; fechar a válvula de suprimento de distribuição de material positivo selecionada; fechar a válvula de retorno de distribuição de material positivo

6 / 18 selecionada; e fazer com que o sistema de aquecimento cesse o aquecimento do reservatório de material de eletrodo positivo selecionado.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para: fazer com que o sistema de aquecimento aqueça o reservatório de material de eletrodo positivo reserva em resposta a um primeiro limiar de descarga positivo; e em resposta a um segundo limiar de descarga positivo, abrir a válvula de suprimento de distribuição de material positivo reserva, abrir a válvula de retorno de distribuição de material positivo reserva, fechar a válvula de suprimento de distribuição de material positivo selecionada, fechar a válvula de retorno de distribuição de material positivo selecionada e fazer com que o sistema de aquecimento cesse o aquecimento do reservatório de material de eletrodo positivo selecionado.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar de descarga positivo é relacionado a um primeiro volume de material de eletrodo positivo no reservatório de material de eletrodo positivo selecionado e em que o segundo limiar de descarga positivo é relacionado a um segundo volume de material de eletrodo positivo no reservatório de material de eletrodo positivo selecionado.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um sensor de corrente que provê dados de corrente ao controlador, o controlador configurado para determinar o volume de material de eletrodo positivo no reservatório de material de eletrodo negativo selecionado pelo menos parcialmente com base nos dados de corrente.

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar o volume de

7 / 18 material de eletrodo positivo no reservatório de material de eletrodo positivo selecionado integrando um nível de corrente produzida pela câmara de reação com o tempo para determinar uma carga total transferida através da câmara de reação, e correlacionando a carga total transferida para um volume de material de eletrodo positivo removido do reservatório de material de eletrodo negativo.

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo que encerra a pluralidade de reservatórios de material de eletrodo negativo; um alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo que encerra a pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo; e um alojamento da câmara de reação que encerra a câmara de reação.

20. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, o alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo e o alojamento da câmara de reação têm interiores a vácuo.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, o alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo e o alojamento da câmara de reação têm interiores compreendendo ar.

22. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, o alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo e o alojamento da câmara de reação têm interiores compreendendo gás argônio.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um alojamento principal que

8 / 18 encerra o alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, o alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo, e o alojamento da câmara de reação.

24. Aparelho de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma superfície interior do alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, uma superfície interior do alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo, uma superfície interior do alojamento da câmara de reação, e uma superfície interior do alojamento principal são revestidos com um material de revestimento configurado para proteger as superfícies interiores de ataque químico pelos materiais de eletrodo.

25. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um recipiente da câmara de reação compreendendo: uma porção do recipiente de eletrodo negativo e formando, com o eletrólito sólido, a região de eletrodo negativo, a porção do recipiente de eletrodo negativo tendo uma superfície interna revestida com um material de revestimento de eletrodo negativo configurado para proteger a porção do recipiente de eletrodo negativo de ataque químico pelo material de eletrodo negativo; e uma porção do recipiente de eletrodo positivo formando, com o eletrólito sólido, a região de eletrodo positivo, a porção do recipiente de eletrodo positivo tendo uma superfície interna revestida com um material de revestimento de eletrodo positivo configurado para proteger o porção do recipiente de eletrodo positivo de ataque químico pelo material de eletrodo positivo.

26. Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento de eletrodo negativo e o material de revestimento de eletrodo positivo são eletricamente não condutores.

9 / 18

27. Aparelho de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um coletor de corrente de eletrodo negativo posicionado na região de eletrodo negativo e tendo uma superfície revestida com um material de revestimento eletricamente condutor negativo configurado para proteger o coletor de corrente de eletrodo negativo de ataque químico pelo material de eletrodo negativo; e um coletor de corrente de eletrodo positivo posicionado na região de eletrodo positivo e tendo uma superfície revestida com um material de revestimento eletricamente condutor positivo configurado para proteger o coletor de corrente de eletrodo positivo de ataque químico pelo material de eletrodo positivo.

28. Aparelho de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento não eletricamente condutor positivo é o mesmo que o material de revestimento não eletricamente condutor negativo.

29. Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que: a porção do recipiente de eletrodo negativo é eletricamente condutora e forma um coletor de corrente de eletrodo negativo; a porção do recipiente de eletrodo positivo é eletricamente condutora e forma um coletor de corrente de eletrodo positivo; e o material de revestimento de eletrodo negativo e o material de revestimento de eletrodo positivo são eletricamente condutores.

30. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um material de eletrodo fluido total compreende o material de eletrodo positivo fluido e o material de eletrodo negativo fluido, o aparelho compreendendo adicionalmente um sistema de atenuação de fuga térmica configurado para, em resposta a um desencadeamento de fuga térmica,

10 / 18 resfriar pelo menos uma porção do material de eletrodo fluido total.

31. Aparelho de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o sistema de atenuação de fuga térmica é configurado para resfriar pelo menos a porção do material de eletrodo fluido a uma temperatura abaixo do ponto de fusão de pelo menos a porção do material de eletrodo fluido para manter pelo menos a porção do material de eletrodo fluido em um estado sólido.

32. Aparelho de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o sistema de atenuação de fuga térmica é configurado para resfriar pelo menos uma porção do material de eletrodo negativo fluido e pelo menos uma porção do material de eletrodo positivo fluido.

33. Aparelho de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o sistema de atenuação de fuga térmica é configurado para resfriar pelo menos a porção do material de eletrodo negativo fluido a uma temperatura de congelamento de eletrodo negativo abaixo do ponto de fusão de pelo menos a porção do material de eletrodo negativo fluido e resfriar pelo menos a porção do material de eletrodo positivo fluido a uma temperatura de congelamento de eletrodo positivo abaixo do ponto de fusão de pelo menos a porção do material de eletrodo positivo fluido.

34. Aparelho de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o sistema de atenuação de fuga térmica é configurado para direcionar um fluido de transferência de calor de resfriamento para uma área que permite que o fluido de transferência de calor de resfriamento seja termicamente condutor com pelo menos a porção do material de eletrodo fluido.

35. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma fonte de alimentação auxiliar configurada para prover potência ao sistema de aquecimento durante um procedimento de iniciação onde:

11 / 18 a câmara de reação é aquecida para levar o material de eletrodo fluido negativo na região de eletrodo negativo de uma temperatura inicial do eletrodo negativo que é abaixo de um ponto de fusão do material negativo para uma temperatura operacional do eletrodo negativo acima do ponto de fusão do material negativo; e a câmara de reação é aquecida para levar o material de eletrodo fluido positivo na região de eletrodo positivo de uma temperatura inicial do eletrodo positivo que é abaixo do ponto de fusão do material positivo para uma temperatura operacional do eletrodo positivo acima do ponto de fusão do material positivo.

36. Aparelho de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que, durante o procedimento de iniciação: o reservatório negativo selecionado é aquecido para levar o material de eletrodo fluido negativo dentro do reservatório negativo selecionado de uma temperatura inicial do reservatório negativo que é abaixo do ponto de fusão do material negativo para uma temperatura operacional do reservatório negativo acima do ponto de fusão do material negativo; e o reservatório positivo selecionado é aquecido para levar o material de eletrodo fluido positivo dentro do reservatório positivo selecionado de uma temperatura inicial do reservatório positivo que é abaixo do ponto de fusão do material positivo para uma temperatura operacional do reservatório positivo acima do ponto de fusão do material positivo.

37. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eletrólito sólido tem um reticulado cristalino de iodeto de lítio compreendendo uma pluralidade de cátions de lítio, uma pluralidade de ânions de iodeto e uma pluralidade de defeitos.

38. Aparelho de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de defeitos compreende uma pluralidade de defeitos de contorno de grão associados à introdução de uma pluralidade de

12 / 18 nanopartículas no iodeto de lítio que forma o iodeto de lítio.

39. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de defeitos de contorno de grão compreende pelo menos um de: uma pluralidade de defeitos de contorno de grão de nanopartícula resultantes nos contornos de grão da pluralidade de nanopartículas; e uma pluralidade de defeitos de contorno de grão ancorados formados antes da introdução da pluralidade de nanopartículas e mantida no reticulado cristalino de iodeto de lítio pelo menos parcialmente em decorrência da introdução da pluralidade de nanopartículas.

40. Sistema de bateria de eletrodo fundido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo configurados para conter um material de eletrodo negativo; uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo configurados para conter um material de eletrodo positivo; um sistema de aquecimento configurado para aquecer material de eletrodo negativo dentro de uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo selecionados da pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo para manter o material de eletrodo negativo contido na pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo selecionados em um estado fluido e configurado para aquecer material de eletrodo positivo em uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter o material de eletrodo positivo contido nos reservatórios de eletrodo positivo selecionados em um estado fluido enquanto mantém, em um estado não fluido, material de eletrodo negativo em um reservatório de eletrodo negativo não selecionado e material de eletrodo positivo em um reservatório de eletrodo positivo não selecionado;

13 / 18 uma pluralidade de câmaras de reação, cada câmara de reação compreendendo um eletrólito sólido posicionado na câmara de reação para formar uma região de eletrodo positivo em um primeiro lado do eletrólito sólido e para formar uma região de eletrodo negativo em um segundo lado do eletrólito sólido; e um sistema de distribuição de material de eletrodo configurado para: ciclar material de eletrodo positivo fluido entre um primeiro reservatório de eletrodo positivo selecionado da pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo selecionados e a região de eletrodo positivo de uma primeira câmara de reação da pluralidade de câmaras de reação; transferir, durante um estado de descarga do aparelho, material de eletrodo negativo fluido de um primeiro reservatório de material de eletrodo negativo selecionado dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados para a região de eletrodo negativo da primeira câmara de reação; ciclar material de eletrodo positivo fluido entre um segundo reservatório de eletrodo positivo selecionado da pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo selecionados e a região de eletrodo positivo de uma segunda câmara de reação da pluralidade de câmaras de reação; e transferir, durante um estado de descarga do aparelho, material de eletrodo negativo fluido de um segundo reservatório de material de eletrodo negativo dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados para a região de eletrodo negativo da segunda câmara de reação.

41. Sistema de bateria de fluxo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo configurados para conter um material de eletrodo negativo; uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo configurados para conter um material de eletrodo positivo;

14 / 18 um sistema de aquecimento configurado para aquecer material de eletrodo negativo dentro de uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo selecionados da pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo para manter o material de eletrodo negativo contido na pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo selecionados em um estado fluido e configurado para aquecer material de eletrodo positivo em uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter o material de eletrodo positivo contido nos reservatórios de eletrodo positivo selecionados em um estado fluido ainda mantendo, em um estado não fluido, material de eletrodo negativo em um reservatório de eletrodo negativo não selecionado e material de eletrodo positivo em um reservatório de eletrodo positivo não selecionado; uma pluralidade de câmaras de reação, cada câmara de reação compreendendo um eletrólito sólido posicionado na câmara de reação para formar uma região de eletrodo positivo em um primeiro lado do eletrólito sólido e para formar uma região de eletrodo negativo em um segundo lado do eletrólito sólido, cada câmara de reação conectada a pelo menos um da pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo selecionados e pelo menos um da pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo selecionados; um alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo que encerra a pluralidade de reservatórios de material de eletrodo negativo e tendo um interior a vácuo; um alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo que encerra a pluralidade de reservatórios de material de eletrodo positivo e tendo um interior a vácuo; e um alojamento da câmara de reação que encerra a câmara de reação e tendo um interior a vácuo.

42. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um alojamento

15 / 18 principal que encerra o alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, o alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo, e o alojamento da câmara de reação.

43. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que uma superfície interior do alojamento do reservatório de material de eletrodo negativo, uma superfície interior do alojamento do reservatório de material de eletrodo positivo, uma superfície interior do alojamento da câmara de reação, e uma superfície interior do alojamento principal são revestidos com um material de revestimento configurado para proteger as superfícies interiores de ataque químico pelos materiais de eletrodo contidos.

44. Sistema de bateria, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo configurados para conter um material de eletrodo negativo; uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo configurados para conter um material de eletrodo positivo; um sistema de aquecimento configurado para aquecer material de eletrodo negativo dentro de uma pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo selecionados da pluralidade de reservatórios de eletrodo negativo para manter o material de eletrodo negativo contido nos reservatórios de eletrodo negativo selecionados em um estado fluido e configurado para aquecer material de eletrodo positivo em uma pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo selecionados da pluralidade de reservatórios de eletrodo positivo para manter o material de eletrodo positivo contido nos reservatórios de eletrodo positivo selecionados em um estado fluido enquanto mantém, em um estado não fluido, material de eletrodo negativo em pelo menos um reservatório de eletrodo negativo não selecionado e material de eletrodo positivo em pelo menos um reservatório de eletrodo positivo não selecionado;

16 / 18 uma pluralidade de câmaras de reação, cada câmara de reação compreendendo um eletrólito sólido posicionado na câmara de reação para formar uma região de eletrodo positivo em um primeiro lado do eletrólito sólido e para formar uma região de eletrodo negativo em um segundo lado do eletrólito sólido, a câmara de reação configurada para receber material de eletrodo negativo fluido na região de eletrodo negativo de pelo menos um dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados e receber material de eletrodo positivo fluido na região de eletrodo positivo de pelo menos um dos reservatórios de eletrodo positivo selecionados.

45. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o segundo lado é oposto ao primeiro lado.

46. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que o material de eletrodo negativo compreende lítio (Li), o material de eletrodo positivo compreende enxofre (S), e o eletrólito sólido compreende lítio (Li).

47. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o eletrólito sólido compreende iodeto de lítio (LiI).

48. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o material de eletrodo positivo compreende fósforo (P).

49. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento é configurado para aquecer os reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo positivo dentro dos reservatórios de eletrodo positivo selecionados entre 115oC e 469oC e aquecer os reservatórios de eletrodo negativo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo negativo dentro dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados entre 115oC e 469oC.

17 / 18

50. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento é configurado para aquecer os reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo positivo dentro dos reservatórios de eletrodo positivo selecionados entre 365oC e 469oC e aquecer os reservatórios de eletrodo negativo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo negativo dentro dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados entre 365oC e 469oC.

51. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento é configurado para aquecer os reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo positivo dentro dos reservatórios de eletrodo positivo selecionados entre 365oC e 444oC e aquecer os reservatórios de eletrodo negativo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo negativo dentro dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados entre 365oC e 444oC.

52. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento é configurado para aquecer os reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo positivo dentro dos reservatórios de eletrodo positivo selecionados entre 375oC e 425oC e para aquecer os reservatórios de eletrodo negativo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo negativo dentro dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados entre 375oC e 425oC.

53. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento é configurado para aquecer os reservatórios de eletrodo positivo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo positivo dentro dos reservatórios de eletrodo positivo selecionados a aproximadamente 400oC e aquecer os

18 / 18 reservatórios de eletrodo negativo selecionados para manter a temperatura do material de eletrodo negativo dentro dos reservatórios de eletrodo negativo selecionados a aproximadamente 400oC.

54. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que um número total de câmaras de reação é pelo menos 14.

55. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de que um número total de reservatórios de material de eletrodo negativo é pelo menos 280.

56. Sistema de bateria de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que um número total de reservatórios de material de eletrodo positivo é pelo menos 140.

FLUIDO NÃO NÃO

FLUIDO FLUIDO Petição 870200136727, de 29/10/2020, pág. 125/138

DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL DE ELETRODO NEGATIVO

ELETRODO NEGATIVO FLUIDO

CÂMARA DE ELETRÓLITO SÓLIDO 1/13

CONTROLADOR

REAÇÃO

ELETRODO POSITIVO FLUIDO

DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL DE ELETRODO POSITIVO

NÃO NÃO

FLUIDO FLUIDO FLUIDO

SAÍDA DO

SISTEMA

DE BATERIA

SENSORES

REDE DE

CONFIGURAÇÃO

DE CÉLULA

RESERVATÓRIOS

DE MATERIAL DE

ELETRODO DE

LÍTIO

SISTEMA DE

DISTRIBUIÇÃO

DE MATERIAL

DE ELETRODO

NEGATIVO

CÂMARAS SISTEMA DE

AQUECIMENTO

DE REAÇÃO

SENSORES

SISTEMA DE

SISTEMA DE ATENUAÇÃO

DISTRIBUIÇÃO DE FUGA

DE MATERIAL TÉRMICA

DE ELETRODO

POSITIVO

RESERVATÓRIOS

DE MATERIAL DE

ELETRODO DE

ENXOFRE

SENSORES

CONTROLADOR

PARÂMETROS

FONTE DE

ALIMENTAÇÃO

AUXILIAR

INÍCIO

PROCEDIMENTO DE INICIAÇÃO DA BATERIA

GERENCIAMENTO DE BOMBA

CONDIÇÃO DE FUGA TÉRMICA?

ATENUAÇÃO DE

FUGA TÉRMICA

FALHA NA

CÂMARA DE REAÇÃO?

RECONFIGURAÇÃO

DE BATERIA

DESCARGA CARGA

CARGA OU DESCARGA?

NÃO GERENCIAR O

GERENCIAR O SISTEMA SISTEMA DE

DE AQUECIMENTO AQUECIMENTO

GERENCIAR O SISTEMA

DE AQUECIMENTO NO

MODO DE RESERVA

GERENCIAR O

GERENCIAR O FLUXO DE FLUXO DE

MATERIAL DE ELETRODO MATERIAL DE

ELETRODO

CARREGAR

DESCARGA

NÃO SIM

PROCEDIMENTO DESLIGAR?

DE DESLIGAMENTO

INÍCIO

NÃO INDICADOR = LIGADO?

SIM

AQUECER CÂMARAS DE REAÇÃO

AQUECER O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL DE ELETRODO

AQUECER RESERVATÓRIOS PRIMÁRIOS AQUECER CÂMARA(S) DE REAÇÃO REDUNDANTE(S)

AQUECER RESERVATÓRIOS REDUNDANTES DE 824

RESFRIAR RESERVATÓRIO REDUNDANTE RESFRIR CÂMARA(S) DE REAÇÃO REDUNDANTE(S)

RESFRIAR RESERVATÓRIOS ATIVOS

RESFRIAR O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL DE ELETRODO

RFESFRIAR CÂMARAS DE REAÇÃO

DE 810

AQUECER CÂMARAS DE REAÇÃO PARA 822

AQUECER O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL DE ELETRODO

AQUECER RESERVATÓRIO DE MATERIAL DE ELETRODO DE LÍTIO ATIVO

E RESERVATÓRIO DE MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

NÃO POSITIVO

PRIMEIRO LIMIAR DE

DESCARGA POSITIVO OU NEGATIVO SATISFEITO?

NEGATIVO AQUECER RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO

AQUECER RESERVATÓRIO DE ENXOFRE RESERVA

DE MATERIAL DE ELETRODO

DE LÍTIO RESERVA

NÃO SEGUNDO LIMITAR DE

DESCARGA POSITIVO OU NEGATIVO SATISFEITO? POSITIVO

NEGATIVO

ABRIR VÁLVULAS NO RESERVATÓRIO DE

MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE

RESERVA

ABRIR VÁLVULA NO RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE

LÍTICO RESERVA

FECHAR VÁLVULAS NO RESERVATÓRIO DE

MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

FECHAR VÁLVULA NO

RESERVATÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE LÍTIO ATIVO

CESSAR AQUECIMENTO DO RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

CESSAR O AQUECIMENTO DO

RESERVATÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE LÍTIO ATIVO DEFINIR RESERVATÓRIO DE MATERIAL DE

ELETRODO DE ENXOFRE RESERVA DA

CORRENTE COMO O NOVO RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE

ATIVO

DEFINIR O RESERVATÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE LÍTIO RESERVA DA

CORRENTE COMO O NOVO RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE LÍTIO ATIVO PARA 822

DE 810 PARA 830

AQUECER CÂMARAS DE REAÇÃO

AQUECER O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL DE ELETRODO

AQUECER RESERVATÓRIO DE MATERIAL DE ELETRODO DE LÍTIO ATIVO

E RESERVATÓRIO DE MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

NÃO PRIMEIRO LIMIAR DE POSITIVO

CARGA POSITIVO OU NEGATIVO SATISFEITO?

NEGATIVO AQUECER RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO

DE ENXOFRE RESERVA

AQUECER RESERVATÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE LÍTIO RESERVA

NÃO

SEGUNDO LIMIAR DE CARGA POSITIVO

POSITIVO OU NEGATIVO SATISFEITO?

NEGATIVO

ABRIR VÁLVULAS NO RESERVATÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE ENXOFRE RESERVA

ABRIR VÁVULA NO RESERVAÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE

LÍTIO RESERVA

FECHAR VÁLVULAS NO RESERVATÓRIO DE

MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

FECHAR VÁLVULA NO

RESERVAÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE LÍTIO ATIVO

CESSAR O AQUECIMENTO DO RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

CESSAR O AQUECIMENTO

DO RESERVATÓRIO DE

MATERIAL DE ELETRODO DEFINIR RESERVATÓRIO DE MATERIAL DE

DE LÍTIO ATIVO ELETRODO DE ENXOFRE RESERVA DA

CORRENTE COMO NOVO RESERVATÓRIO DE

MATERIAL DE ELETRODO DE ENXOFRE ATIVO

DEFINIR RESERVATÓRIO DE MATERIAL

DE ELETRODO DE LÍTIO RESERVA DA

CORRENTE COMO NOVO RESERVATÓRIO

DE MATERIAL DE ELETRODO DE LÍTIO PARA 830

ATIVO

DE 802, 812 OU 824

CORRENTE NÃO

ABAIXO DO

LIMIAR INFERIOR?

SIM

SIM NÃO CORRENTE

ACIMA DO LIMIAR SUPERIOR?

DESLIGAR BOMBAS

DEFINIR BOMBAS

EM ALTO

DEFINIR BOMBAS

EM MÉDIO PARA 804