ES2911761B2 - ELECTRICAL ENERGY ACCUMULATOR WITH INTERNAL REFRIGERATION - Google Patents

ELECTRICAL ENERGY ACCUMULATOR WITH INTERNAL REFRIGERATION Download PDF

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ES2911761B2 ES202031161A ES202031161A ES2911761B2 ES 2911761 B2 ES2911761 B2 ES 2911761B2 ES 202031161 A ES202031161 A ES 202031161A ES 202031161 A ES202031161 A ES 202031161A ES 2911761 B2 ES2911761 B2 ES 2911761B2
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Description

DESCRIPCI NDESCRIPTION

ACUMULADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON REFRIGERACIÓN INTERNAELECTRICAL ENERGY ACCUMULATOR WITH INTERNAL COOLING

OBJETIVO Y CAMPO DE LA INVENCIÓNOBJECTIVE AND FIELD OF THE INVENTION

La presente invención consiste en disponer de un sistema de intercambio de calor interno para acumuladores de energía eléctrica, como baterías y condensadores, con el objetivo principal de evitar o reducir calentamientos debidos a la transformación de energía química en electricidad, propios de estos sistemas de acumulación energética, refrigerando su interior. De este modo, se reducen los problemas provocados por el calentamiento, mejorando el rendimiento de los acumuladores y aumentando su vida útil.The present invention consists of having an internal heat exchange system for accumulators of electrical energy, such as batteries and condensers, with the main objective of avoiding or reducing heating due to the transformation of chemical energy into electricity, typical of these accumulation systems. energy, cooling its interior. In this way, the problems caused by heating are reduced, improving the performance of the accumulators and increasing their useful life.

El campo técnico de la invención se centra en acumuladores de energía eléctrica, como pilas o baterías y más concretamente en sistemas o medios de refrigeración para dichos acumuladores de energía eléctrica.The technical field of the invention focuses on electrical energy accumulators, such as cells or batteries, and more specifically on cooling systems or means for said electrical energy accumulators.

ANTECEDENTESBACKGROUND

Los acumuladores de energía son dispositivos donde la energía química se transforma en eléctrica. Dicha transformación química genera un proceso exotérmico, desprendiendo un calor que puede afectar al funcionamiento del dispositivo, reduciendo el número de horas de uso de dicho dispositivo.Energy accumulators are devices where chemical energy is transformed into electrical energy. Said chemical transformation generates an exothermic process, giving off heat that can affect the operation of the device, reducing the number of hours of use of said device.

Entre los acumuladores de energía donde se almacena energía eléctrica en forma de energía química destacan las baterías eléctricas, condensadores y las pilas, que consisten en dispositivos portátiles configurados para almacenar y proporcionar electricidad en lugares de difícil acceso a la red eléctrica.Among the energy accumulators where electrical energy is stored in the form of chemical energy, electric batteries, capacitors and batteries stand out, which consist of portable devices configured to store and provide electricity in places with difficult access to the electrical network.

Este tipo de dispositivos, pueden ser reutilizados y recargados un número limitado de veces, o pueden tener un único uso, de modo que una vez que su vida útil ha sido finalizada, cesa su actividad y han de renovarse los elementos que los constituyen, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo.These types of devices can be reused and recharged a limited number of times, or they can have a single use, so that once their useful life has ended, their activity ceases and the elements that constitute them have to be renewed, since that its characteristics are altered during it.

El uso de la energía eléctrica de estos acumuladores resulta accesible mediante dos terminales del que dispone el acumulador eléctrico, llamados polos, electrodos o bornes. The use of the electrical energy of these accumulators is accessible through two terminals that the electrical accumulator has, called poles, electrodes or terminals.

Uno de ellos es el polo positivo o cátodo y el otro es el polo negativo o ánodo.One of them is the positive pole or cathode and the other is the negative pole or anode.

Estos elementos de acumulación de energía eléctrica pueden presentar diferentes inconvenientes relacionados con su funcionamiento, como su capacidad o velocidad de carga y descarga, condiciones concretas de mantenimiento, o un problema muy habitual como la tendencia a sobrecalentarse, dificultando con ello su uso en dichas situaciones.These elements for accumulating electrical energy can present different inconveniences related to their operation, such as their capacity or speed of loading and unloading, specific maintenance conditions, or a very common problem such as the tendency to overheat, thus making it difficult to use them in said situations. .

Existen en el mercado dispositivos, mecanismos o sistemas configurados para evitar o reducir estos calentamientos, siendo la mayoría de ellos, sistemas externos que consisten en refrigerar las celdas de los acumuladores desde el exterior.There are devices, mechanisms or systems configured on the market to avoid or reduce this heating, most of them being external systems that consist of cooling the accumulator cells from the outside.

El documento CN209993704U describe un sistema de refrigeración para una batería cilíndrica que no se puede aplicar para baterías con electrodos dispuestos en grupos de capas superpuestas, apilados o en “stack”. La forma de refrigerar la batería comprende un conducto interno que almacena un gel estático, situado en el núcleo de la batería, es decir, en el eje de la forma cilíndrica de ésta, de forma que puede extraer el calor generado en dicho núcleo, disipándolo a través de unas aletas dispuestas en un interior de la batería.Document CN209993704U describes a cooling system for a cylindrical battery that cannot be applied to batteries with electrodes arranged in groups of superimposed layers, stacked or stacked. The way to cool the battery comprises an internal conduit that stores a static gel, located in the core of the battery, that is, in the axis of its cylindrical shape, so that it can extract the heat generated in said core, dissipating it through fins arranged inside the battery.

En dicha configuración, los electrodos no están perforados ni espaciados, por lo que no se genera un rápido y eficaz intercambio de calor entre el interior del acumulador y el exterior. Además, el sistema de refrigeración descrito en CN209993704U comprende un material gel termo conductor estático que trasmite el calor entre el carrete interno de la batería y el conducto, siendo dicho gel un elemento de difícil incorporación y contención en el interior de un acumulador energético. Debido a dicho gel, el conducto por el que fluye el refrigerante no puede ser conductor eléctrico, es decir, que tan solo está configurado para refrigerar el núcleo de la batería.In this configuration, the electrodes are not perforated or spaced, so there is no rapid and efficient exchange of heat between the inside of the accumulator and the outside. In addition, the cooling system described in CN209993704U comprises a static thermoconductive gel material that transmits heat between the internal coil of the battery and the conduit, said gel being an element that is difficult to incorporate and contain inside an energy accumulator. Due to this gel, the conduit through which the coolant flows cannot be electrically conductive, that is, it is only configured to cool the battery core.

Por otro lado, el documento CN104993183 define un sistema de refrigeración que rodea el borde de la batería. Está compuesto por placas de disipación perforadas colocadas en los laterales de los electrolitos, siendo dichas placas por donde se sitúan los tubos de refrigeración. Es decir, que las placas de disipación son las que presentan perforaciones y no los electrodos. Además los tubos de refrigeración utilizados, al no estar conectados a los electrodos, no conducen en ningún momento corriente eléctrica siendo elementos únicamente configurados para la refrigeración. On the other hand, document CN104993183 defines a cooling system that surrounds the edge of the battery. It is made up of perforated dissipation plates placed on the sides of the electrolytes, these plates being where the cooling tubes are located. In other words, the dissipation plates are the ones with perforations and not the electrodes. In addition, the cooling tubes used, as they are not connected to the electrodes, do not conduct electric current at any time, being elements only configured for cooling.

El documento W02017150012 define un acumulador de energía que comprende un pack de baterías formado por diferentes celdas que se refrigeran mediante un sistema externo de ventilación que genera una corriente que circula entre ellas. En ningún momento esta refrigeración entra en el interior de la celda, produciéndose el intercambio de calor por convección.Document W02017150012 defines an energy accumulator that comprises a battery pack made up of different cells that are cooled by an external ventilation system that generates a current that circulates between them. At no time does this refrigeration enter the interior of the cell, producing heat exchange by convection.

De entre todos los sistemas hallados de refrigeración de acumuladores de energía eléctrica, no se ha encontrado ninguno que en el que un fluido refrigerante sea conducido por un conducto que se encuentre en contacto con todos los electrodos de dicho acumulador, capturando directamente el calor generado, estando también dicho conducto encargado de la conexión eléctrica entre dichos electrodos y por lo tanto, del acumulador.Of all the refrigeration systems found for electrical energy accumulators, none has been found in which a refrigerant fluid is conducted through a conduit that is in contact with all the electrodes of said accumulator, directly capturing the heat generated, said conduit also being in charge of the electrical connection between said electrodes and therefore, of the accumulator.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

Para solucionar los problemas indicados del calentamiento en los acumuladores de energía eléctrica, la presente invención consiste en un acumulador de energía eléctrica con refrigeración interna. Es decir, que puede reducir su temperatura desde el interior en vez de refrigerar externamente el acumulador.In order to solve the indicated problems of heating in electric energy accumulators, the present invention consists of an electric energy accumulator with internal cooling. That is, you can reduce its temperature from the inside instead of externally cooling the accumulator.

Este acumulador comprende al menos una celda que comprende una pluralidad de electrodos apilados en forma de capas superpuestas, estando dichos electrodos separados en dos grupos, siendo uno de ánodos y el otro de cátodos, y siendo la cantidad de electrodos de dicha celda dependiente de la densidad de carga deseada.This accumulator comprises at least one cell comprising a plurality of electrodes stacked in the form of superimposed layers, said electrodes being separated into two groups, one being anodes and the other cathodes, and the number of electrodes in said cell being dependent on the desired charge density.

En una realización preferente, cada electrodo comprende una superficie o chapa metálica, de modo que dichas superficies o chapas se encuentran apiladas en forma de capas superpuestas. Del mismo modo preferente, la celda también comprende una película o film separador dispuesta entre cada capa de electrodo de diferente carga, para que los electrodos de diferente carga no estén en contacto, para evitar cortocircuitos. La separación, en este caso, entre los ánodos y los cátodos se produce debido a dicho film y a un desplazamiento hacia cada extremo en función de la carga del electrodo, de tal forma que las chapas de los ánodos desplazados hacia un extremo o lado de la pila de capas superpuestas y los cátodos hacia el otro extremo.In a preferred embodiment, each electrode comprises a metal surface or sheet, such that said surfaces or sheets are stacked in the form of superimposed layers. In the same preferred way, the cell also comprises a separating film arranged between each layer of electrodes with different charges, so that the electrodes with different charges are not in contact, to avoid short circuits. The separation, in this case, between the anodes and the cathodes occurs due to said film and a displacement towards each end depending on the charge of the electrode, in such a way that the plates of the anodes displaced towards one end or side of the stack of superimposed layers and the cathodes towards the other end.

La celda del acumulador comprende al menos un primer y un segundo colector de corriente, fabricados en un material conductor eléctrico, que comprenden una forma de tubo, y están configurados para conducir un fluido por un interior de dichos colectores, es decir, como un conducto que además de conducir un fluido por su interior también permite el paso de la electricidad.The accumulator cell comprises at least a first and a second current collector, made of an electrically conductive material, which comprise a tube shape, and are configured to conduct a fluid through the interior of said collectors, that is, as a conduit that, in addition to conducting a fluid through its interior, also allows the passage of electricity .

El primer colector de corriente está encajado en unos orificios pasantes de los ánodos y el segundo colector de corriente está encajado en unos orificios pasantes de los cátodos, es decir, que cada electrodo de la celda comprende un orificio pasante atravesado por el colector correspondiente. De este modo, el fluido conducido por el interior del conducto está configurado para intercambiar calor con dichos electrodos.The first current collector is embedded in some through holes of the anodes and the second current collector is embedded in some through holes of the cathodes, that is, each electrode of the cell comprises a through hole crossed by the corresponding collector. In this way, the fluid conducted inside the conduit is configured to exchange heat with said electrodes.

Con esta configuración, en caso de que la celda o celdas del acumulador requieran ser refrigeradas debido al sobrecalentamiento de los electrolitos, se puede hacer pasar un fluido frio por el interior de los colectores de corriente, que sustraiga el calor generado en el interior de cada celda y lo ceda a un exterior del acumulador, mediante un dispositivo configurado para ello, como un radiador, o un serpentín conectado a un sistema de ventilación natural o forzada. Por otro lado, en caso de que se requiera calentar el interior del acumulador de energía, debido a que la temperatura a la que se encuentra sea muy fría como para permitir un correcto funcionamiento, también se puede utilizar el colector de corriente con dicho fin, conduciendo por su interior un fluido caliente cediendo calor del colector a los electrodos.With this configuration, in the event that the cell or cells of the accumulator need to be cooled due to overheating of the electrolytes, a cold fluid can be passed through the interior of the current collectors, which subtracts the heat generated inside each cell and transfer it to an outside of the accumulator, through a device configured for it, such as a radiator, or a coil connected to a natural or forced ventilation system. On the other hand, if it is required to heat the interior of the energy accumulator, because the temperature at which it is found is too cold to allow correct operation, the current collector can also be used for this purpose, conducting a hot fluid through its interior, transferring heat from the collector to the electrodes.

Para que haya un paso de calor por conducción entre los electrodos y los colectores de corriente, dichos colectores han de estar apretados a los orificios de los electrodos, es decir, sin que haya holgura en el ajuste. Además, para facilitar dicho ajuste, en una realización, todos los orificios de los electrodos son concéntricos, es decir que tienen un mismo eje, de modo que el colector de corriente los atraviesa siguiendo una única dirección recta de dicho eje, atravesándolos perpendicularmente.In order for there to be a passage of heat by conduction between the electrodes and the current collectors, said collectors must be tight to the holes of the electrodes, that is, without looseness in the fit. In addition, to facilitate said adjustment, in one embodiment, all the holes of the electrodes are concentric, that is, they have the same axis, so that the current collector crosses them following a single straight direction of said axis, crossing them perpendicularly.

En una realización los orificios pasantes de la pluralidad de electrodos además de ser concéntricos, están situados en un extremo desplazado de dichos electrodos.In one embodiment, the through holes of the plurality of electrodes, in addition to being concentric, are located at a displaced end of said electrodes.

En una realización, cada celda comprende una carcasa configurada para contener en un interior la pluralidad de electrodos contenidos en dicha celda, donde dicha carcasa comprende al menos cuatro orificios, estando dos de dichos orificios atravesados por el primer colector y los otros dos orificios por el segundo colector de corriente. De este modo, se permite el paso de cada colector de corriente entre el exterior y el interior de cada celda pudiendo conectar dicho colector con el exterior del acumulador o con otras celdas comprendidas en dicho acumulador. En una realización preferente, la carcasa también contiene en su interior unos recubrimientos orgánicos conductores, con en forma de chapas planas, dispuestas a cada lado plano de cada electrodo, así como una película separadora o film separador situado entre cada electrodo.In one embodiment, each cell comprises a casing configured to contain inside the plurality of electrodes contained in said cell, where said casing comprises at least four holes, two of said holes being crossed by the first collector and the other two holes through the second current collector. In this way, the passage of each current collector is allowed between the outside and the inside of each cell, being able to connect said collector with the outside of the accumulator or with other cells included in said accumulator. In a preferred embodiment, the casing also contains conductive organic coatings inside it, in the form of flat plates, arranged on each flat side of each electrode, as well as a separating film or separating film located between each electrode.

En una realización el acumulador comprende unos casquillos aislantes situados de forma ajustada entre los colectores, de corriente y los orificios de la carcasa. De forma más precisa, dichos casquillos aíslan la temperatura y la electricidad conducida por los colectores eléctricos para evitar que sea conducida a la carcasa de cada celda.In one embodiment, the accumulator comprises insulating bushings fitted snugly between the current collectors and the casing holes. More precisely, said bushings isolate the temperature and the electricity conducted by the electrical collectors to prevent it from being conducted to the casing of each cell.

En una realización, el colector de corriente está fabricado en un material conductor que varía dependiendo de las especificaciones de la celdas siendo dichos materiales adecuados para el intercambio de calor y de electricidad al tener un índice de transmisión térmico y eléctrico elevado. De forma específica, el colector de corriente está fabricado en un material seleccionado dentro del grupo que consiste en acero inoxidable, cobre, aluminio, níquel, plata, oro, bronce, titanio y aleaciones derivadas de estos materiales.In one embodiment, the current collector is made of a conductive material that varies depending on the specifications of the cells, said materials being suitable for the exchange of heat and electricity as they have a high thermal and electrical transmission rate. Specifically, the current collector is made of a material selected from the group consisting of stainless steel, copper, aluminum, nickel, silver, gold, bronze, titanium, and alloys derived from these materials.

En una realización, el fluido conducido por el interior del primer y del segundo colector de corriente es un gas o un líquido, ya que ambos estados del fluido permite un rápido flujo que facilita un adecuado intercambio de temperaturas entre dicho fluido y los electrodos.In one embodiment, the fluid conducted inside the first and second current collectors is a gas or a liquid, since both states of the fluid allow a rapid flow that facilitates an adequate exchange of temperatures between said fluid and the electrodes.

De hecho, en una realización, el primer y el segundo colector de corriente están configurados para dirigir el fluido conducido por su interior hacia un sistema de intercambio de calor externo al acumulador, de modo que dicho sistema puede ser capaz tanto de calentar como enfriar el fluido.In fact, in one embodiment, the first and second current collectors are configured to direct the fluid conducted inside them towards a heat exchange system external to the accumulator, so that said system may be capable of both heating and cooling the fluid.

En otras realizaciones, el acumulador de energía puede estar conectado a un sistema de aprovechamiento energético, es decir, un sistema que puede absorber el calor generado en el interior de las celdas y aprovecharlo para otro uso, como calefacción, o en procesos industriales. In other embodiments, the energy accumulator can be connected to an energy utilization system, that is, a system that can absorb the heat generated inside the cells and use it for another use, such as heating, or in industrial processes.

En una realización, el acumulador comprende una pluralidad de celdas conectadas a través de los colectores de corriente, en función de la carga que trasmiten los electrodos a los cuales están encajados dichos colectores en cada celda, donde dichos colectores están configurados para conectar eléctricamente las celdas comprendidas en el acumulador y para comunicar el fluido conducido por su interior. En una realización preferente, la pluralidad de celdas de dicho acumulador están apiladas en filas y en columnas para que el espacio ocupado por ellas sea el más compactado posible.In one embodiment, the accumulator comprises a plurality of cells connected through current collectors, depending on the load transmitted by the electrodes to which said collectors are fitted in each cell, where said collectors are configured to electrically connect the cells included in the accumulator and to communicate the fluid conducted through its interior. In a preferred embodiment, the plurality of cells of said accumulator are stacked in rows and columns so that the space occupied by them is as compact as possible.

En una realización, los colectores de corriente de las celdas están conectadas en serie, en paralelo, o en una combinación de las anteriores. En caso de ser necesario, en función de la conexión seleccionada entre las celdas, el acumulador de energía puede comprender conductos que permitan el paso del fluido entre las celdas pero que no transmitan energía eléctrica entre ellas.In one embodiment, the current collectors of the cells are connected in series, in parallel, or in a combination of the above. If necessary, depending on the selected connection between the cells, the energy accumulator can include ducts that allow the passage of fluid between the cells but do not transmit electrical energy between them.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASDESCRIPTION OF THE FIGURES

Figura 1A: muestra una vista en perspectiva de un acumulador de energía eléctrica que comprende una celda seccionada por un plano longitudinal, en el que se permite visualizar la carcasa exterior de dicha celda así como los casquillos aislantes unidos a los colectores de corriente.Figure 1A: shows a perspective view of an electric energy accumulator comprising a cell sectioned along a longitudinal plane, in which it is possible to see the outer casing of said cell as well as the insulating bushings attached to the current collectors.

Figura 1B: muestra una vista en perspectiva posterior de un acumulador de energía eléctrica que comprende una celda cortada por un plano longitudinal, similar al de la figura 1A, en el que se permite visualizar la pluralidad de electrodos, ánodos o cátodos, dispuestos apilados en capas superpuestas, en paralelo, separados mediante un film separador, y desplazados hacia cada lado de la pila en función de la carga, estando dichos electrodos atravesados por el primer y el segundo colector de corriente, para los ánodos y cátodos, correspondientemente.Figure 1B: shows a rear perspective view of an electric energy accumulator comprising a cell cut along a longitudinal plane, similar to that of figure 1A, in which it is possible to visualize the plurality of electrodes, anodes or cathodes, arranged stacked in superimposed layers, in parallel, separated by a separating film, and displaced towards each side of the battery depending on the charge, said electrodes being traversed by the first and second current collectors, for the anodes and cathodes, correspondingly.

Figura 2A: muestra una vista en alzado de una celda seccionada por un plano longitudinal, similar al de la figura 1B, en el que se permite visualizar la pluralidad de electrodos, ánodos o cátodos, dispuestos apilados en capas superpuestas, en paralelo y espaciados mediante un film separador.Figure 2A: shows an elevation view of a cell sectioned by a longitudinal plane, similar to that of figure 1B, in which it is possible to visualize the plurality of electrodes, anodes or cathodes, arranged stacked in superimposed layers, in parallel and spaced by a separating film.

Figura 2B: muestra una vista en alzado de una celda cortada mediante un corte similar al mostrado en la figura 1A, en el que se permite visualizar la carcasa exterior de una celda así como los casquillos unidos a los colectores de corriente.Figure 2B: Shows an elevation view of a cell cut through a cut similar to shown in figure 1A, in which it is possible to visualize the outer casing of a cell as well as the bushings attached to the current collectors.

Figura 3A: muestra una vista en detalle seccionada y en perspectiva de una esquina de una celda de un acumulador de energía eléctrica en la que se puede apreciar la disposición de los electrodos. Dichos electrodos están dispuestos en forma de chapas metálicas, y en esta figura se observa como las chapas de los ánodos están desplazados hacia un lado de la pila de los electrodos dispuestos apilados en capas superpuestas, las cuales comprenden un orificio pasante en un extremo de dicha chapa, estando todos los orificios de dichas chapas encajados con el primer colector de corriente, para que se produzca el intercambio de calor y flujo de corriente entre dicho colector y dichas chapas. También se puede observar como rodeando a cada electrodo por sus dos caras planas se encuentra un recubrimiento orgánico conductor, también con forma de chapa plana, y un film separador situado entre cada electrodo de diferente carga.Figure 3A: shows a sectioned and perspective detail view of a corner of a cell of an electric energy accumulator in which the arrangement of the electrodes can be seen. Said electrodes are arranged in the form of metal plates, and in this figure it can be seen how the anode plates are displaced towards one side of the stack of electrodes arranged stacked in superimposed layers, which comprise a through hole at one end of said electrodes. plate, all the holes of said plates being fitted with the first current collector, so that the exchange of heat and current flow between said collector and said plates occurs. It can also be seen how, surrounding each electrode on its two flat faces, there is a conductive organic coating, also in the form of a flat plate, and a separating film located between each electrode with a different charge.

Figura 3B: muestra una vista en detalle seccionada similar a la mostrada en la figura 3A pero mostrando la disposición de los cátodos.Figure 3B: shows a detailed sectional view similar to the one shown in figure 3A but showing the arrangement of the cathodes.

Figura 4: muestra una vista en perspectiva de un acumulador de energía eléctrica que comprende cuatro filas y seis columnas de celdas, en un total de 24 celdas. Dichas celdas están conectadas a través de los colectores de corriente, en secciones de cuatro celdas conectadas en serie (por columnas) estando las seis columnas conectadas en paralelo. Con ello se consigue una tensión e intensidad deseada en función de dicha disposición y que el fluido de entrada al acumulador se divida en seis conducciones diferentes dirigidas cada una de ellas a 4 celdas conectadas en serie para luego ser unidas de nuevo en una salida por colector.Figure 4: shows a perspective view of an electric energy accumulator comprising four rows and six columns of cells, in a total of 24 cells. Said cells are connected through the current collectors, in sections of four cells connected in series (by columns) with the six columns connected in parallel. With this, a desired voltage and intensity is achieved based on said arrangement and that the input fluid to the accumulator is divided into six different conductions, each one directed to 4 cells connected in series to later be joined again in an outlet by collector. .

Figura 5: muestra una vista en perspectiva de un acumulador de energía eléctrica que comprende una pluralidad de celdas conectadas en paralelo, de modo que el fluido de entrada en el acumulador se divide en dicha pluralidad de colectores de corriente que atraviesan cada celda.Figure 5: shows a perspective view of an electric energy accumulator comprising a plurality of cells connected in parallel, so that the fluid entering the accumulator is divided into said plurality of current collectors that pass through each cell.

Figura 6: muestra una vista en perspectiva de un acumulador de energía eléctrica que comprende seis celdas conectadas en serie de modo que los bornes positivos de un celda están conectados a los bornes negativos de la siguiente, siendo únicamente los conductos de la parte superior colectores de corriente eléctrica, mientras que los mostrados en la parte inferior son conductos de fluido, pero no de energía eléctrica al no ser necesario para dicha conexión en serie.Figure 6: shows a perspective view of an electric energy accumulator comprising six cells connected in series so that the positive terminals of one cell are connected to the negative terminals of the next, with only the conduits of the upper part collectors of electrical current, while those shown in the lower part are fluid conduits, but not of electrical energy as it is not necessary for said series connection.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Como se puede ver en las figuras, la realización preferente de la invención consiste en un acumulador (7) de energía eléctrica que puede comprender una celda (1) como se muestra en las figuras 1 y 2, o una pluralidad de ellas dispuestas en serie, en paralelo o en ambas disposiciones como se muestra en las figuras 6, 5 y 4 respectivamente, que dispone de un sistema de refrigeración interna, con el fin de reducir la temperatura que se puede alcanzar en el interior de cada acumulador (7).As can be seen in the figures, the preferred embodiment of the invention consists of an accumulator (7) of electrical energy that can comprise a cell (1) as shown in figures 1 and 2, or a plurality of them arranged in series. , in parallel or in both arrangements as shown in figures 6, 5 and 4 respectively, which has an internal cooling system, in order to reduce the temperature that can be reached inside each accumulator (7).

Tal como se puede ver en las figuras 1B, 2A y 3A y 3B, el interior de cada celda (1) comprende una pluralidad de electrodos (4) que tienen una forma de chapas metálicas rectangulares y están dispuestos apilados en capas superpuestas, unas sobre otras en altura, estando las chapas de los ánodos y de los cátodos están desplazados hacia lados opuestos. Como se puede observar en las figuras 3A Y 3B, a cada lado de cada chapa metálica se encuentra un recubrimiento (3) orgánico conductor, y para evitar el contacto entre electrodos (4) de diferente carga se sitúa también un film separador (9) aislante eléctrico, también con forma de chapa plana rectangular, dispuesto entre cada electrodo (4), que evite cortocircuitos.As can be seen in figures 1B, 2A and 3A and 3B, the interior of each cell (1) comprises a plurality of electrodes (4) that have the shape of rectangular metal plates and are stacked in superimposed layers, one on top of the other. others in height, with the plates of the anodes and cathodes being displaced towards opposite sides. As can be seen in figures 3A and 3B, on each side of each metal sheet there is a conductive organic coating (3), and to avoid contact between electrodes (4) of different charge, a separating film (9) is also placed. electrical insulator, also in the form of a rectangular flat plate, arranged between each electrode (4), to prevent short circuits.

Los extremos de estos electrodos (4) comprenden un orificio pasante en un extremo de la chapa, estando todos los orificios de dichas chapas de los ánodos encajados con el primer colector (2a) de corriente y los orificios de las chapas de los cátodos en el segundo colector (2b), para que se produzca el intercambio de calor y flujo de corriente entre dichos colectores y dichas chapas. Los orificios de todos los electrodos (4) de una misma carga son concéntricos y de igual diámetro, para tener un buen ajuste al colector de corriente (2a, 2b).The ends of these electrodes (4) comprise a through hole at one end of the plate, all the holes of said anode plates being fitted with the first current collector (2a) and the holes of the cathode plates in the second collector (2b), so that the exchange of heat and current flow occurs between said collectors and said plates. The holes of all the electrodes (4) of the same load are concentric and of the same diameter, to have a good fit to the current collector (2a, 2b).

Los colectores (2a, 2b) están configurados para conducir un fluido por su interior, y para transmitir la corriente eléctrica generada en el interior de cada celda (1). Es decir, que los colectores (2a, 2b) no solo conducen un fluido para refrigerar el interior acumulador (7), sino que además también transmiten la carga eléctrica de dicho acumulador (7). The collectors (2a, 2b) are configured to conduct a fluid through their interior, and to transmit the electrical current generated inside each cell (1). In other words, the collectors (2a, 2b) not only conduct a fluid to cool the internal accumulator (7), but also transmit the electrical charge of said accumulator (7).

En estas figuras 1 a 3, también se puede apreciar que cada celda (1) comprende una carcasa (6) que contiene en su interior la pluralidad de electrodos (4), estando dicha carcasa (6) atravesada por el primer (2a) y el segundo colector de corriente (2b). Para evitar que los colectores de corriente (2a, 2b) transmitan la carga eléctrica de los electrodos (4) a la carcasa (6), el acumulador (7) comprende unos casquillos (5), aislantes de electricidad y de temperatura, situados de forma ajustada entre los colectores (2a, 2b) de corriente y los orificios de la carcasa (6) atravesados por los colectores (2a, 2b), como se muestra en la figura 3.In these figures 1 to 3, it can also be seen that each cell (1) comprises a casing (6) that contains in its interior the plurality of electrodes (4), said casing (6) being crossed by the first (2a) and the second current collector (2b). To prevent the current collectors (2a, 2b) from transmitting the electrical charge of the electrodes (4) to the casing (6), the accumulator (7) comprises bushings (5), insulating electricity and temperature, located a tight fit between the current collectors (2a, 2b) and the holes in the casing (6) crossed by the collectors (2a, 2b), as shown in figure 3.

Cuando el acumulador (7) se calienta a una temperatura elevada, el fluido conducido por el interior de los colectores (2a, 2b) puede extraer dicho calor y lo conduce a un exterior del acumulador (7) donde lo cede en un sistema de intercambio de calor externo, que puede ser un radiador, un disipador con aletas o un dispositivo que comprenda algún medio de generación de corriente, como un ventilador.When the accumulator (7) is heated to a high temperature, the fluid conducted inside the collectors (2a, 2b) can extract said heat and conducts it to an exterior of the accumulator (7) where it is transferred in an exchange system external heat source, which may be a radiator, a finned heat sink, or a device comprising some means of generating current, such as a fan.

Como se puede ver en las figuras 4 a 6, los acumuladores (7) pueden comprender una pluralidad de celdas (1) dispuestas en paralelo, como se muestra en la figura 5, donde el fluido de entrada al acumulador se divide en tantos caudales como celdas (1) comprende el acumulador (7), para luego volver a unirse en la salida del acumulador (7), o puede estar en serie y pasar por una secuencia de celdas (1), como se observa en la figura 6.As can be seen in figures 4 to 6, the accumulators (7) can comprise a plurality of cells (1) arranged in parallel, as shown in figure 5, where the fluid entering the accumulator is divided into as many flows as Cells (1) comprise the accumulator (7), to later rejoin at the accumulator outlet (7), or can be in series and go through a sequence of cells (1), as shown in figure 6.

De hecho, en dicha configuración de la figura 6, la conexión de los bornes de cada celda (1) pasa de positivo a negativo, por lo que para evitar problemas de conexión, tan solo uno de los tubos que salen de cada borne de cada celda (1) es un colector (2a, 2b) de corriente, mientras que el otro tubo es un conducto no colector (8), es decir, que permite el paso del fluido pero no de electricidad.In fact, in said configuration of Figure 6, the connection of the terminals of each cell (1) changes from positive to negative, so to avoid connection problems, only one of the tubes coming out of each terminal of each cell (1) is a current collector (2a, 2b), while the other tube is a non-collector conduit (8), that is, it allows the passage of fluid but not electricity.

En la figura 4, se puede observar un acumulador (7) que comprende una pluralidad de celdas (1) apiladas en seis columnas de cuatro filas, pero a diferencia de la figura 6, la conexión en serie de dichas celdas (1) dispuestas en cada columna, se realiza entre bornes de una misma carga eléctrica.In figure 4, an accumulator (7) can be seen that comprises a plurality of cells (1) stacked in six columns of four rows, but unlike figure 6, the series connection of said cells (1) arranged in each column is made between terminals of the same electrical charge.

Esta configuración del acumulador (7), permite disponer de unos valores de tensión e intensidad deseados sin que ello afecte al modo en el que se refrigera el acumulador (7). This configuration of the accumulator (7), allows to have desired voltage and intensity values without this affecting the way in which the accumulator (7) is cooled.

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Acumulador (7) de energía eléctrica con refrigeración interna, que comprende al menos una celda (1) que comprende una pluralidad de electrodos (4) apilados en forma de capas superpuestas, estando dichos electrodos (4) separados en dos grupos, siendo uno de ánodos y el otro de cátodos, caracterizado por que cada electrodo (4) comprende un orificio pasante; donde la celda (1) comprende un primer (2a) y un segundo colector (2b) de corriente, de un material conductor eléctrico, que comprenden una forma de tubo y están configurados para conducir un fluido por un interior de dichos colectores (2a, 2b); donde el primer colector (2a) de corriente está encajado en los orificios pasantes de los ánodos y el segundo colector (2b) de corriente está encajado en los orificios pasantes de los cátodos; y donde el fluido está configurado para intercambiar calor con dichos electrodos (4).1. Accumulator (7) of electrical energy with internal cooling, comprising at least one cell (1) comprising a plurality of electrodes (4) stacked in the form of superimposed layers, said electrodes (4) being separated into two groups, being one for anodes and the other for cathodes, characterized in that each electrode (4) comprises a through hole; where the cell (1) comprises a first (2a) and a second current collector (2b), made of an electrically conductive material, which comprise a tube shape and are configured to conduct a fluid inside said collectors (2a, 2b); where the first current collector (2a) is fitted in the through holes of the anodes and the second current collector (2b) is fitted in the through holes of the cathodes; and where the fluid is configured to exchange heat with said electrodes (4). 2. Acumulador (7) de energía eléctrica, según la reivindicación anterior, donde cada electrodo (4) comprende una chapa metálica, donde dichas chapas se encuentran apiladas en forma de capas superpuestas; donde la celda (1) comprende un film separador (9) dispuesto entre cada capa de electrodo (4) de diferente carga, estando configurado dicho film separador (9) para que los electrodos (4) de diferente carga apilados estén aislados eléctricamente evitando cortocircuitos, y donde cada extremo de cada electrodo (4) está desplazado en función de la carga de dicho electrodo (4), estando las chapas de los ánodos desplazados hacia un extremo o lado de la pila de capas superpuestas de los electrodos (4) y los cátodos hacia el extremo opuesto.2. Accumulator (7) of electrical energy, according to the previous claim, where each electrode (4) comprises a metal sheet, where said sheets are stacked in the form of superimposed layers; where the cell (1) comprises a separating film (9) arranged between each layer of electrode (4) of different charge, said separating film (9) being configured so that the stacked electrodes (4) of different charge are electrically isolated avoiding short circuits , and where each end of each electrode (4) is displaced depending on the charge of said electrode (4), the plates of the anodes being displaced towards one end or side of the stack of superimposed layers of the electrodes (4) and cathodes to the opposite end. 3. Acumulador (7) de energía eléctrica, según la reivindicación anterior, donde los orificios pasantes de la pluralidad de electrodos (4) son concéntricos y están situados en un extremo desplazado de dichos electrodos (4).3. Accumulator (7) of electrical energy, according to the preceding claim, wherein the through holes of the plurality of electrodes (4) are concentric and are located at a displaced end of said electrodes (4). 4. Acumulador (7) de energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada celda (1) comprende una carcasa (6) configurada para contener en un interior la pluralidad de electrodos (4) contenidos en dicha celda (1), donde dicha carcasa (6) comprende al menos cuatro orificios, estando dos de dichos orificios atravesados por el primer colector (2a) y los otros dos orificios por el segundo colector (2b) de corriente.4. Accumulator (7) of electrical energy, according to any of the preceding claims, wherein each cell (1) comprises a casing (6) configured to contain inside the plurality of electrodes (4) contained in said cell (1), where said casing (6) comprises at least four holes, two of said holes being traversed by the first collector (2a) and the other two holes by the second current collector (2b). 5. Acumulador (7) de energía eléctrica, según la reivindicación anterior, que comprende unos casquillos (5) aislantes situados de forma ajustada entre los colectores (2a, 2b) de corriente y los orificios de la carcasa (6).5. Accumulator (7) of electrical energy, according to the previous claim, comprising insulating bushings (5) located snugly between the collectors (2a, 2b) of current and the holes of the casing (6). 6. Acumulador (7) de energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde colector (2) de corriente está fabricado en un material seleccionado dentro del grupo que consiste en acero inoxidable, cobre, aluminio, níquel, plata, oro, bronce, titanio y aleaciones derivadas de estos materiales.6. Accumulator (7) of electrical energy, according to any of the preceding claims, where the current collector (2) is made of a material selected from the group consisting of stainless steel, copper, aluminum, nickel, silver, gold, bronze , titanium and alloys derived from these materials. 7. Acumulador (7) de energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el fluido conducido por el interior del primer (2a) y del segundo colector (2b) de corriente es un gas o un líquido.7. Accumulator (7) of electrical energy, according to any of the previous claims, where the fluid conducted inside the first (2a) and the second current collector (2b) is a gas or a liquid. 8. Acumulador (7) de energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el primer (2a) y el segundo colector (2b) de corriente están configurados para dirigir el fluido conducido por su interior hacia un sistema de intercambio de calor externo al acumulador (7).8. Accumulator (7) of electrical energy, according to any of the previous claims, where the first (2a) and the second current collector (2b) are configured to direct the fluid conducted through its interior towards an external heat exchange system to the accumulator (7). 9. Acumulador (7) de energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de celdas (1) conectadas a través de los colectores (2a, 2b) de corriente que las atraviesan, en función de la carga que trasmiten los electrodos a los cuales están encajados dichos colectores (2a, 2b) en cada celda (1), donde dichos colectores (2a, 2b) están configurados para conectar eléctricamente las celdas (1) comprendidas en el acumulador (7) y para comunicar el fluido conducido por su interior.9. Accumulator (7) of electrical energy, according to any of the preceding claims, comprising a plurality of cells (1) connected through the current collectors (2a, 2b) that pass through them, depending on the load they transmit the electrodes to which said collectors (2a, 2b) are fitted in each cell (1), where said collectors (2a, 2b) are configured to electrically connect the cells (1) included in the accumulator (7) and to communicate the fluid conducted through its interior. 10. Acumulador (7) de energía eléctrica, según la reivindicación anterior, donde la pluralidad de celdas (1) están apiladas en filas y en columnas.10. Accumulator (7) of electrical energy, according to the previous claim, where the plurality of cells (1) are stacked in rows and columns. 11. Acumulador (7) de energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, donde los colectores (2a, 2b) de corriente de las celdas (1) están conectadas de la forma seleccionada dentro del grupo que consiste en serie, en paralelo, y en una combinación de las anteriores. 11. Accumulator (7) of electrical energy, according to any of claims 8 or 9, where the current collectors (2a, 2b) of the cells (1) are connected in the selected way within the group consisting of series, in parallel, and in a combination of the above.
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