ES2927409T3 - Interconexión - Google Patents

Interconexión Download PDF

Info

Publication number
ES2927409T3
ES2927409T3 ES17792139T ES17792139T ES2927409T3 ES 2927409 T3 ES2927409 T3 ES 2927409T3 ES 17792139 T ES17792139 T ES 17792139T ES 17792139 T ES17792139 T ES 17792139T ES 2927409 T3 ES2927409 T3 ES 2927409T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
cells
substrate
face
temperature
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17792139T
Other languages
English (en)
Inventor
Christopher Hale
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2927409T3 publication Critical patent/ES2927409T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/667—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an electronic component, e.g. a CPU, an inverter or a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/253—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders adapted for specific cells, e.g. electrochemical cells operating at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Una interconexión para una batería que comprende una pluralidad de celdas, comprendiendo la interconexión: un sustrato eléctricamente aislante que tiene una primera cara y una segunda cara; un disipador de calor en la primera cara del sustrato; y una capa de material eléctricamente conductor sobre la segunda cara del sustrato, proporcionando dicha capa de material eléctricamente conductor una o más regiones receptoras de celdas para la conexión con la pluralidad de celdas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Interconexión
Campo de la invención
Esta invención se refiere a una interconexión para una batería que comprende una pluralidad de celdas. Esta invención también se refiere a una batería que comprende tal interconexión, así como un método para controlar la temperatura de una batería.
Antecedentes
Una celda electroquímica típica comprende un ánodo, un cátodo y un electrolito dispuesto entre el ánodo y el cátodo. El ánodo, el cátodo y el electrolito pueden estar contenidos dentro de una carcasa, por ejemplo, una petaca. Puede haber conexiones eléctricas, por ejemplo, lengüetas de conexión, acopladas a la carcasa para proporcionar una conexión eléctrica con el ánodo y el cátodo de la celda.
Una batería típica comprende una pluralidad de celdas electroquímicas. Las celdas pueden acoplarse en serie o en paralelo, por ejemplo, acoplando las conexiones eléctricas a un conector eléctrico.
A medida que la batería se carga o descarga, la temperatura de las celdas electroquímicas puede aumentar. En algunos casos, puede ser deseable asegurar que la batería esté funcionando a una temperatura óptima. La temperatura de la batería puede reducirse, por ejemplo, permitiendo que circule aire alrededor de las celdas y/o las conexiones eléctricas que están acopladas a la carcasa de la celda.
WO2015/061443 A1 se refiere a baterías y módulos de interfaz para interconectar eléctricamente celdas electroquímicas en los paquetes y para proporcionar una distribución de calor entre los paquetes. Un módulo de interfaz interconecta un lado de todas las celdas electroquímicas en una batería. El módulo de interfaz puede tener una forma sustancialmente plana para que el espacio ocupado por el módulo en la batería sea mínimo. La mayoría, si no todos, los componentes conductores del módulo de interfaz pueden formarse a partir de la misma lámina de metal. El módulo de interfaz puede incluir múltiples barras colectoras, de modo que cada barra colectora interconecte dos o más terminales de distintas celdas electroquímicas de la batería. Cada barra colectora puede tener un cable de detección de tensión aparte que se extiende desde la barra colectora hasta una parte de conexión. Las barras colectoras pueden estar soportadas de forma flexible dentro del módulo. El módulo de interfaz también puede incluir múltiples termistores dispuestos en distintas barras colectoras.
Breve descripción de las figuras
En los dibujos adjuntos se muestran esquemáticamente, a modo de ejemplo únicamente, una o más realizaciones de la invención, en los que:
la Figura 1 es una proyección isométrica de una interconexión según una realización de la invención;
la Figura 2A es una vista de arriba a abajo de la interconexión de la Figura 1;
la Figura 2B es una vista lateral de la interconexión de la Figura 1;
la Figura 2C es una vista de extremo de la interconexión de la Figura 1;
la Figura 3A es una vista de arriba a abajo de la interconexión de la Figura 1;
la Figura 3B es una sección transversal de la interconexión realizada a través de la línea H-H mostrada en la Figura 3A; y la Figura 3C es una vista de arriba a abajo de una sección J de la interconexión de la Figura 3A.
Descripción
Antes de describir ejemplos particulares de la presente invención, debe entenderse que la presente descripción no se limita a la interconexión, batería o método particular descrito en la presente memoria. También debe entenderse que la terminología empleada en la presente memoria se utiliza para describir únicamente ejemplos particulares y no pretende ser limitativa, como el ámbito de protección determinado por las reivindicaciones adjuntas.
Se empleará la siguiente terminología a la hora de describir y reivindicar la interconexión, la batería y el método de la presente invención: las formas singulares “un” , “ una” , “el” y “ la” incluyen las formas plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a “ un ánodo” incluye la referencia a uno o más de tales elementos.
Según la presente descripción, se proporciona una interconexión para una batería que comprende una pluralidad de celdas, comprendiendo la interconexión un sustrato eléctricamente aislante que tiene una primera cara y una segunda cara; un disipador de calor en la primera cara del sustrato; y una capa de material eléctricamente conductor sobre la segunda cara del sustrato, proporcionando dicha capa de material eléctricamente conductor una o más regiones receptoras de celda para la conexión a la pluralidad de celdas. La interconexión comprende además circuitos eléctricos montados en la segunda cara del sustrato y configurados para controlar al menos uno de un estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas y la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas.
La presente descripción también se refiere a una batería que comprende una interconexión, como se describe en la presente memoria; y una pluralidad de celdas conectadas eléctricamente a una o más regiones receptoras de celda de la interconexión.
La presente descripción se refiere además a un método de control de la temperatura de la batería como se describe en la presente memoria. El método comprende conducir todo calor generado en las celdas hasta las regiones receptoras de celda en la segunda cara del sustrato y, a través del sustrato, hasta el disipador de calor, disipándose de este modo el calor de la batería.
Como se ha mencionado anteriormente, la interconexión de la presente descripción comprende un sustrato eléctricamente aislante que tiene una primera cara y una segunda cara. La primera cara está provista de un disipador de calor, por ejemplo, en forma de placa metálica dispuesta en la primera cara del sustrato. Una capa de material eléctricamente conductor está dispuesta sobre la segunda cara del sustrato para proporcionar una o más regiones receptoras de celda para la conexión con la pluralidad de celdas. Cuando las celdas están conectadas a las interfaces eléctricas, la energía térmica generada en las celdas puede conducirse fuera de las celdas hasta las regiones receptoras de celda en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante. Al proporcionar un disipador de calor en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante, el calor puede transferirse desde las regiones receptoras de celda hasta el disipador de calor de forma eficaz, permitiendo que el calor se disipe de la interconexión. De forma ventajosa, el sustrato eléctricamente aislante es térmicamente conductor, lo que permite que el calor se conduzca desde una cara del sustrato hasta la otra de forma eficaz. El espesor del sustrato eléctricamente aislante también puede seleccionarse para proporcionar una tasa deseable de transferencia de calor entre una cara del sustrato y la otra.
Sustrato eléctricamente aislante
El sustrato eléctricamente aislante puede tener una conductividad térmica de al menos 0,1 W-m'1-K'1. La conductividad térmica puede ser de al menos 0,2 W-m'1-K'1, preferiblemente de al menos 0,5 W-m'1-K'1. La conductividad térmica puede ser de 6,5 W-m'1-K'1 como mucho, preferiblemente de 10 W-m'1-K'1 como mucho. En algunos ejemplos, la conductividad térmica puede ser de 0,6 a 4,8 W-m'1-K'1, preferiblemente de 1 a 3 W-m'1-K'1, más preferiblemente de 1,5 a 4 W-m'1-K'1. En un ejemplo preferido, la conductividad térmica es de 2 W-m'1-K'1.
El sustrato eléctricamente aislante puede estar compuesto de cualquier material adecuado. Entre los ejemplos se incluyen materiales epoxídicos reforzados con vidrio, por ejemplo, FR-4.
El sustrato eléctricamente aislante puede tener un espesor de menos de 3 mm, preferiblemente de menos 2 mm, más preferiblemente de menos de 1 mm. En un ejemplo, el sustrato eléctricamente aislante puede tener un espesor de 10 micrómetros a 2 mm, preferiblemente de 30 micrómetros a 1 mm, más preferiblemente de 50 micrómetros a 0,5 o 1 mm. En un ejemplo preferido, el sustrato tiene un espesor de 70 a 300 micrómetros, por ejemplo, de 100 a 200 micrómetros.
El sustrato eléctricamente aislante puede ser sustancialmente plano.
Sobre la primera cara del sustrato eléctricamente aislante hay dispuesto un disipador de calor. El disipador de calor puede actuar como un intercambiador de calor pasivo que permite que el calor se disipe de la batería. Por ejemplo, cuando una o más celdas están acopladas a las regiones receptoras de celda en la segunda cara del sustrato, el calor generado en las celdas puede conducirse hasta las regiones receptoras de celda y, a través del cuerpo del sustrato, hasta el disipador de calor. De forma ventajosa, el disipador de calor es de un material térmicamente muy conductor, lo que permite que el calor se disipe al entorno, por ejemplo, al aire circundante, por conducción. El disipador de calor puede estar en contacto directo con la primera cara del sustrato eléctricamente aislante.
El disipador de calor puede estar compuesto de un material que tenga una conductividad térmica de al menos 20 W-m-1-K-1, preferiblemente de al menos 50 W-m-1-K-1. La conductividad térmica puede ser de 500 W-m-1-K-1 como máximo, preferiblemente de 300 W-m-1-K-1 como máximo. En algunos ejemplos, la conductividad térmica puede ser de 20 a 500 W-m-1-K-1, preferiblemente de 50 a 400 W-m-1-K-1, más preferiblemente de 80 a 300 W-m-1-K-1. En un ejemplo preferido, la conductividad térmica es de 100 a 250 W-m-1-K-1.
El disipador de calor puede estar en contacto directo con la primera cara del sustrato eléctricamente aislante. Por ejemplo, el disipador de calor puede adoptar la forma de una capa metálica colocada adyacente a y en contacto con el sustrato eléctricamente aislante. La capa metálica puede estar compuesta de cualquier metal adecuado. El acero, el acero inoxidable, el níquel, el cobre y el aluminio se incluyen entre los ejemplos. Preferiblemente, el metal es aluminio. La capa metálica puede tener cualquier espesor adecuado. Por ejemplo, la capa metálica puede tener de 0,1 a 10 mm de espesor, preferiblemente de 0,5 a 5 mm de espesor, por ejemplo, de 1 a 3 mm de espesor. En un ejemplo preferido, la capa metálica tiene de 1 a 2 mm de espesor, por ejemplo, 1,5 mm de espesor. La capa metálica puede ser más gruesa que cada uno del sustrato eléctricamente aislante y de la capa de material eléctricamente conductor. La capa metálica puede ser al menos 5 veces más gruesa, por ejemplo, al menos 10 veces más gruesa, que el sustrato eléctricamente aislante.
El disipador de calor puede incluir características superficiales que ayuden a la circulación del aire u de otro fluido (p. ej., gaseoso) a través del disipador de calor. Estas características superficiales pueden incluir aletas.
Sobre la segunda cara del sustrato hay depositada una capa de material eléctricamente conductor. En un ejemplo, la segunda cara del sustrato es opuesta a la primera cara del sustrato. La capa de material eléctricamente conductor proporciona una o más regiones receptoras de celda para la conexión a la pluralidad de celdas. Por ejemplo, las regiones receptoras de celda pueden proporcionar interfaces eléctricas a las que pueden estar acopladas las celdas. En un ejemplo, se proporciona una pluralidad de regiones receptoras de celda, estando dichas regiones receptoras de celda dispuestas sobre el sustrato en relación separada entre sí. Por lo tanto, cuando las celdas están conectadas a las regiones receptoras de celda, las celdas pueden situarse adyacentes entre sí, por ejemplo, formando una pila. Las celdas pueden o no estar en contacto entre sí en la pila. En algunos ejemplos puede haber huecos entre las celdas que permitan que el aire circule entre las celdas y/o las lengüetas de contacto o de conexión utilizadas para conectar las celdas a las regiones receptoras de celda.
Las regiones receptoras de celda pueden adoptar la forma de tiras conductoras de electricidad en la segunda cara del sustrato. Las tiras pueden proporcionar una conexión para una pluralidad de celdas. De forma alternativa, las regiones o interfaces receptoras de celda pueden ser regiones o zonas terminales receptoras de celda discretas que están conectadas entre sí por pistas conductoras del material eléctricamente conductor. Cada una de estas regiones o zonas terminales receptoras de celda puede dimensionarse para permitir la conexión a al menos una lengüeta de conexión de una celda. Una celda puede estar conectada a la interconexión a través de una o más zonas terminales receptoras de celda. En un ejemplo, el o los ánodos de una celda están conectados a la interconexión a través de una lengüeta de contacto acoplada a una zona terminal receptora de celda, mientras que el o los cátodos de una celda está(n) conectado(s) a la interfaz a través de una lengüeta de contacto acoplada a una zona terminal receptora de celda diferente. La separación entre la zona terminal receptora de celda a la que están unidos el o los ánodos de la celda (“zona terminal anódica” ) y la lengüeta de contacto a la que están unidos el o los cátodos de la celda (“zona terminal catódica” ) puede seleccionarse dependiendo de la separación entre la lengüeta de contacto del o de los ánodos y la lengüeta de contacto del o de los cátodos de la celda. En un ejemplo, la separación entre la lengüeta de contacto del o de los ánodos y la lengüeta de contacto del o de los cátodos puede ser de 5 a 30 mm, por ejemplo, de aproximadamente 10 mm. Por lo tanto, el espaciado entre la zona terminal anódica y la zona terminal catódica puede ser de 5 a 30 mm, por ejemplo, de aproximadamente 10 mm.
La capa de material eléctricamente conductor puede estar compuesta por un metal. El cobre es un metal adecuado. En un ejemplo, una capa continua de material eléctricamente conductor (p. ej., cobre) se deposita sobre la segunda cara del sustrato. A continuación, las secciones de la capa se eliminan por ataque químico, por ejemplo, mediante un tratamiento con ácido, para dejar la o las regiones receptoras de celda deseadas y cualquier pista conductora que conecte las regiones.
La capa de material eléctricamente conductor puede tener un espesor de menos de 1 mm. En un ejemplo, la capa puede tener un espesor de 1 pm a 1 mm, preferiblemente de 5 pm a 0,5 mm, más preferiblemente de 10 a 200 pm. En un ejemplo preferido, el sustrato tiene un espesor de 15 a 100 pm, por ejemplo, de 20 a 50 pm (p. ej., de 30 a 40 pm). En un ejemplo, la capa de material eléctricamente conductor tiene un espesor que es menor que el espesor del sustrato eléctricamente aislante. Por ejemplo, la capa de material eléctricamente conductor tiene un espesor que es un 50 % o menos que el espesor del sustrato eléctricamente aislante.
En un ejemplo, la interconexión puede ser una printed circuit board (tarjeta de circuitos impresos - PCB) con revestimiento metálico. Por ejemplo, la tarjeta de circuitos impresos puede comprender un sustrato eléctricamente aislante que está provisto (p. ej., impreso) en una cara de la capa de material eléctricamente conductor (p. ej., cobre). Puede disponerse (p. ej., como “ revestimiento” ) una capa metálica (p. ej., de aluminio) en la cara opuesta del sustrato para proporcionar el disipador de calor.
En algunos ejemplos, la capa de material eléctricamente conductor se proporciona (p. ej., impresa) en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante como regiones o zonas terminales receptoras de celda discretas que están conectadas entre sí por pistas conductoras del material eléctricamente conductor.
Los espesores del sustrato eléctricamente aislante, la capa de material eléctricamente conductor y el disipador de calor también pueden seleccionarse para optimizar el compromiso entre rigidez y peso de la construcción general. De forma ventajosa, la interconexión de la presente descripción es ligera y rígida. Esto facilita la construcción de una batería ligera que puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, una batería para vehículos (p. ej., vehículos de motor y aeronaves).
Estado de carga y control de temperatura
La interconexión incluye circuitos eléctricos configurados para controlar al menos uno del estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas y la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas.
En algunos casos puede ser deseable controlar el estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas. Esto puede requerir que una o más de las celdas se descarguen. En algunos ejemplos puede ser deseable minimizar cualquier diferencia en el estado de carga de las celdas de la batería.
Los circuitos eléctricos pueden configurarse para controlar un estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas. Por ejemplo, los circuitos eléctricos pueden comprender una o más resistencias montadas en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante. Las resistencias pueden estar conectadas a las regiones receptoras de celda mediante un circuito eléctrico formado por pistas conductoras dispuestas o impresas sobre la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante. Cuando las celdas están conectadas a las regiones receptoras de celda, puede extraerse corriente de las celdas a través de estas resistencias para reducir el estado de carga de las celdas.
Los circuitos eléctricos pueden comprender además uno o más conmutadores, que pueden abrirse o cerrarse para controlar el flujo de corriente a través de las una o más resistencias. El uno o más conmutadores pueden estar acoplados a un controlador para controlar el estado de los conmutadores, controlando de este modo el flujo de corriente procedente de las celdas y a través de las resistencias. Los circuitos pueden comprender además uno o más medidores de tensión dispuestos para medir una tensión a través de una celda. El controlador puede configurarse para controlar el flujo de corriente desde las celdas dependiendo de las mediciones realizadas por los medidores de tensión. Por ejemplo, una celda que tenga una tensión que sea mayor que la de la celda de tensión más baja puede conectarse a una resistencia para reducir el estado de carga de esa celda. El estado de carga puede reducirse para que sea acorde con el de la celda de tensión más baja, equilibrándose de este modo el estado de carga de las celdas.
En un ejemplo, puede proporcionarse una resistencia o un conjunto de resistencias por celda, lo que permite descargar cada celda según sea necesario. Toda energía térmica generada por la o las resistencias durante esta descarga puede conducirse hasta el disipador de calor y disiparse de forma conveniente.
En algunos casos, puede ser deseable controlar la temperatura de una o más de las celdas. Esto puede requerir calentar o enfriar una o más de las celdas. En algunos ejemplos, puede ser deseable minimizar cualquier diferencia en la temperatura de las celdas de la batería. Por lo tanto, puede ser deseable minimizar los gradientes de temperatura a través de las celdas de la batería. Por ejemplo, puede calentarse selectivamente una o más celdas para minimizar los gradientes de temperatura en la batería.
Los circuitos eléctricos pueden configurarse para controlar la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas. Por ejemplo, la interconexión puede comprender unos calefactores que pueden hacerse funcionar para aumentar la temperatura de una o más celdas en la batería. En un ejemplo, la interconexión comprende una o más resistencias montadas en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante. Puede hacerse pasar una corriente a través de las resistencias para generar calor. Preferiblemente, las resistencias están situadas en lugares próximos o incluso adyacentes a las regiones receptoras de celda para que la energía térmica de las resistencias pueda conducirse a las regiones receptoras de celda y hasta las celdas a través de, por ejemplo, cualquier conector (p. ej., una lengüeta de conexión) utilizado para conectar las celdas a las regiones receptoras de celda del sustrato. En un ejemplo, se proporciona una pluralidad de resistencias, donde cada resistencia está situada en un lugar próximo o incluso adyacente a una región receptora de celda y cada celda está provista de una resistencia o de un grupo de resistencias respectivo.
Cuando el ánodo de una celda está acoplado a una región receptora de celda y un cátodo de la celda está acoplado a otra (p. ej., próxima) región receptora de celda, entre las regiones receptoras de celda pueden ponerse una o más resistencias. Estas resistencias pueden utilizarse para controlar la temperatura de la celda y/o para alterar su estado de carga.
Los circuitos eléctricos pueden comprender además uno o más conmutadores, que pueden abrirse o cerrarse para controlar el flujo de corriente a través de las una o más resistencias. El uno o más conmutadores pueden estar acoplados a un controlador para controlar el estado de los conmutadores, controlando de este modo el flujo de corriente a través de las resistencias.
Para suministrar la corriente puede utilizarse cualquier fuente de energía eléctrica. No obstante, como se explica más adelante, las propias celdas pueden proporcionar la fuente de corriente. Por ejemplo, las resistencias pueden estar conectadas a las regiones receptoras de celda mediante un circuito eléctrico formado por pistas conductoras dispuestas o impresas sobre la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante. Cuando las celdas están conectadas a las regiones receptoras de celda, puede extraerse corriente de las celdas a través de estas resistencias. Esta conducción de corriente puede hacer que aumente la temperatura de las resistencias. Como se ha explicado anteriormente, la energía térmica producida puede conducirse hasta las celdas para aumentar la temperatura de las celdas, especialmente si las resistencias están situadas en una localización próxima a las regiones receptoras de celda.
En un ejemplo, los circuitos eléctricos utilizados para controlar el estado de carga de las celdas es la misma que los circuitos eléctricos utilizados para controlar la temperatura de las celdas. Por ejemplo, la o las resistencias utilizadas para controlar el estado de carga de las celdas son las mismas que la o las resistencias utilizadas para controlar la temperatura de las celdas.
Los circuitos eléctricos utilizados para controlar el estado de carga de las celdas y/o los circuitos eléctricos utilizados para controlar la temperatura de las celdas pueden controlarse mediante un sistema de gestión de batería que puede acoplarse a la batería.
La interconexión puede incluir uno o más medidores de temperatura montados en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante. Los medidores de temperatura pueden situarse a lo largo del sustrato eléctricamente aislante para proporcionar una lectura de temperatura indicativa de la temperatura de una o más de las celdas. Los medidores de temperatura pueden estar situados a lo largo del sustrato eléctricamente aislante para proporcionar una indicación de cualquier diferencia de temperatura entre celdas conectadas en distintas regiones receptoras de celda a lo largo del sustrato. En un ejemplo, se proporciona una pluralidad de medidores de temperatura, donde cada medidor está situado en un lugar próximo o incluso adyacente a una región receptora de celda y cada celda está provista de un medidor o grupo de medidores respectivo. Si se detectan diferencias de temperatura, los circuitos eléctricos pueden activarse para calentar una o varias celdas seleccionadas para reducir las diferencias de temperatura que se produzcan.
Puede emplearse cualquier medidor de temperatura adecuado. Por ejemplo, puede emplearse un termómetro, una tira bimetálica o un transductor de temperatura. Pueden utilizarse pistas conductoras en la capa eléctricamente conductora que van a un conector o a circuitos eléctricos para permitir que la temperatura sea medida por un circuito de control.
Sobre el sustrato pueden montarse uno o más conectores eléctricos para la conexión de componentes distintos de las celdas. Por ejemplo, pueden conectarse componentes adecuados para medir tensiones (p. ej., tensiones de celda), medir la temperatura, proporcionar energía (p. ej., para alimentar una o más fuentes de calor) y/o controlar uno o más componentes tales como interruptores montados, a uno o más conectores montados sobre el sustrato. Un conector adecuado puede adoptar, por ejemplo, la forma de un conector de placa eléctrica tal como los utilizados habitualmente para establecer una conexión eléctrica con una PCB. Conectores montados sobre el sustrato pueden permitir que se establezcan conexiones eléctricas con circuitos sobre el sustrato (p. ej., en forma de pistas conductoras sobre el sustrato). Por ejemplo, se pueden establecer conexiones eléctricas para monitorizar y/o controlar los circuitos sobre el sustrato.
Batería
La batería puede ser cualquier batería adecuada. La batería puede comprender una pluralidad de celdas electroquímicas. Cada celda electroquímica puede comprender una pila de celdas que comprende un ánodo y un cátodo y un electrolito dispuesto entre el ánodo y el cátodo. La pila de celdas puede estar contenida dentro de una carcasa, por ejemplo, una carcasa cilíndrica o petaca.
Puede haber conexiones eléctricas, por ejemplo, lengüetas de conexión, acopladas a la carcasa para proporcionar una conexión eléctrica con el ánodo y el cátodo de la celda. Las lengüetas de conexión pueden soldarse o conectarse de alguna otra forma al electrodo o a un colector de corriente del electrodo dentro de la carcasa.
Las conexiones eléctricas pueden extenderse desde un lado o cara de la carcasa. Por ejemplo, en el caso de una celda de petaca, las conexiones eléctricas o lengüetas de conexión pueden extenderse desde un lado de la petaca. En un ejemplo, la carcasa (p. ej., una petaca) puede incluir una lengüeta de conexión anódica que está conectada al o a los ánodos de la carcasa (p. ej., la petaca) y una lengüeta de conexión catódica que está conectada a o a los cátodos de la petaca. La lengüeta anódica puede estar acoplada a una región receptora de celda, mientras que la lengüeta catódica puede estar acoplada a otra región receptora de celda (p. ej. próxima).
Las conexiones eléctricas pueden acoplarse a las regiones receptoras de celda de la interconexión utilizando cualquier método adecuado. Por ejemplo, las conexiones eléctricas pueden acoplarse a las regiones receptoras de celda de la interconexión utilizando un adhesivo conductor o soldadura conductora. De forma alternativa, las conexiones eléctricas pueden estar soldadas (p. ej., de forma ultrasónica o por láser) a las interfaces eléctricas proporcionadas por las regiones receptoras de celda. En un ejemplo, las conexiones eléctricas pueden adoptar la forma de una lengüeta de contacto formada por una lámina metálica. Láminas metálicas adecuadas incluyen láminas de aluminio o de níquel. Estas conexiones eléctricas pueden soldarse a las regiones receptoras de celda de la interconexión. Las regiones receptoras de celda pueden formarse a partir de, por ejemplo, cobre. En algunos ejemplos, la región receptora de celda puede adoptar la forma de una zona terminal.
En un ejemplo de la presente descripción, las celdas electroquímicas son celdas de petaca. Las celdas de petaca están provistas de conexiones eléctricas en forma de lengüetas de contacto formadas por una lámina metálica.
Puede utilizarse cualquier celda electroquímica adecuada. En algunos ejemplos de la descripción, las celdas electroquímicas son celdas de litio. Celdas de litio adecuadas incluyen celdas de litio, litio-aire, litio-polímero y litioazufre.
En un ejemplo de la presente descripción, las celdas electroquímicas son celdas de litio-azufre. Una celda de litioazufre puede incluir un ánodo de litio y un cátodo que comprende un material de azufre electroactivo. El ánodo puede estar compuesto de un metal de litio o por una aleación de metal de litio. Preferiblemente, el ánodo es un electrodo de lámina metálica, tal como un electrodo de lámina de litio. La lámina de litio puede estar compuesta de un metal de litio o de una aleación de metal de litio.
El cátodo puede comprender una matriz que comprende un material de azufre electroactivo y un material eléctricamente conductor. Esta matriz puede formar una capa electroactiva, que se pone en contacto con un colector de corriente. La corriente puede estar compuesta de, por ejemplo, una lámina de aluminio.
El material de azufre electroactivo puede comprender azufre elemental, compuestos orgánicos basados en azufre, compuestos inorgánicos basados en azufre y polímeros que contienen azufre. Preferiblemente se utiliza azufre elemental.
El material eléctricamente conductor puede ser cualquier material eléctricamente conductor sólido adecuado. Preferiblemente, este material electroconductor sólido puede estar formado por carbono. Ejemplos incluyen el negro de carbón, fibra de carbono, grafeno y nanotubos de carbono. Otros materiales adecuados incluyen metales (p. ej., escamas, virutas y polvos) y polímeros conductores. Preferiblemente se emplea negro de carbón.
El material de azufre electroactivo puede estar presente en la matriz depositada sobre el colector de corriente en una cantidad de 60 a 90 % en peso, preferiblemente de 65 a 85 % en peso, más preferiblemente de 70 a 80 % en peso.
El material eléctricamente conductor puede estar presente en la matriz depositada sobre el colector de corriente en una cantidad de 10 a 45 % en peso, preferiblemente de 15 a 35 % en peso, más preferiblemente de 20 a 25 % en peso.
La relación peso de material de azufre electroactivo-peso de material eléctricamente conductor puede ser de 0,01-10 : 10-50, preferiblemente, 0,1-5 : 15-45, más preferiblemente, 1-5 : 20-35.
Puede utilizarse cualquier electrolito adecuado. El electrolito puede comprender un disolvente orgánico y una sal de litio. Disolventes orgánicos adecuados incluyen éteres, ésteres, amidas, aminas, sulfóxidos, sulfamidas, organofosfatos y sulfonas. Ejemplos incluyen tetrahidrofurano, 2-metiltetrahidrofurano, metilpropilpropionato, etilpropilpropionato, acetato de metilo, 1,2-dimetoxietano, 1,3-dioxolano, diglima (2-metoxietil éter), trilima, tetraglicol, butirolactona, 1,4-dioxano, 1,3-dioxano, hexametilfosforamida, piridina, dimetilsulfóxido, tributilfosfato, trimetilfosfato, N,N,N,N-tetrametilsulfamida y sulfonas y sus mezclas.
Sales de electrolitos adecuadas incluyen las sales de litio. Sales de litio adecuadas incluyen hexafluorofosfato de litio, hexafluoroarsenato de litio, nitrato de litio, perclorato de litio, trifluorometanosulfoniimida de litio, bis(oxalato)borato de litio y trifluorometanosulfonato de litio. Preferiblemente, la sal de litio es el trifluorometanosulfonato de litio (también conocido como triflato de litio). Pueden emplearse combinaciones de sales. Por ejemplo, el triflato de litio puede utilizarse en combinación con el nitrato de litio. La sal de litio puede estar presente en el electrolito en una concentración de 0,1 a 5 M, preferiblemente, de 0,5 a 3 M.
Entre el ánodo y el cátodo puede haber situado un separador. Cuando hay presente un separador, el separador puede comprender cualquier sustrato poroso adecuado que permita que los iones se muevan entre los electrodos de la celda. El separador debe situarse entre los electrodos para evitar el contacto directo entre los electrodos. La porosidad del sustrato debe ser de al menos 30 %, preferiblemente, al menos de 50 %, por ejemplo, superior a 60 %. Separadores adecuados incluyen una malla compuesta por un material polimérico. Polímeros adecuados incluyen polipropileno, nailon y polietileno. Se prefiere especialmente el polipropileno no tejido. Puede emplearse un separador multicapa.
A continuación se describirán aspectos de la presente invención con referencia a los dibujos.
Las Figuras 1-3 ilustran esquemáticamente, por medio de una pluralidad de perspectivas distintas, una interconexión 1 para una batería según una realización de la invención. En las Figuras también se muestra un sistema de coordenadas cartesianas, que se utiliza sistemáticamente en toda la descripción. Las Figuras 3B y 3C ilustran secciones de la interconexión 1 con más detalle. La ilustración mostrada en la Figura 3A incluye una demarcación de una sección J de la interconexión 1. En la Figura 3C se muestra detalladamente la sección J de la interconexión 1. En la Figura 3A también se muestra una línea H-H. La Figura 3B muestra una sección transversal de la interconexión 1 realizada a través de la línea H-H.
La interconexión 1 es adecuada para su uso en una batería que comprenda una pluralidad de celdas electroquímicas (no mostradas). La interconexión 1 puede proporcionar una conexión eléctrica entre la pluralidad de celdas y puede proporcionar una conexión eléctrica entre las celdas y los bornes de la batería. La batería puede cargarse y/o descargarse a través de los bornes y a través de la interconexión. Por ejemplo, puede conectarse una carga a los bornes, y la batería puede descargarse a la carga. De forma alternativa o adicional, puede conectarse una fuente de alimentación a los bornes, y la batería puede cargarse desde la fuente de alimentación.
La interconexión 1 puede proporcionar una conexión eléctrica entre una pluralidad de celdas para conectar al menos algunas de las celdas en serie entre sí. De forma alternativa o adicional, la interconexión 1 puede proporcionar una conexión eléctrica entre una pluralidad de celdas para conectar al menos algunas de las celdas en paralelo entre sí.
La interconexión 1 comprende un sustrato 3 eléctricamente aislante, un disipador 2 de calor y una capa de material 4 eléctricamente conductor. El sustrato 3 tiene una primera cara 3a y una segunda cara 3b. El disipador 2 de calor está situado en la primera cara 3a, y la capa de material 4 eléctricamente conductor está situada en la segunda cara 3b. En la realización que se muestra en los dibujos, la segunda cara 3b es opuesta a la primera cara 3a. Aunque la interconexión que se muestra en las Figuras incluye un sustrato plano 3 en el que la primera cara 3a es sustancialmente paralela a la segunda cara 3b, pueden contemplarse otras configuraciones en las que la primera y segunda caras no son paralelas.
La capa de material 4 eléctricamente conductor está dispuesta para proporcionar una pluralidad de regiones 4 receptoras de celda para realizar una conexión eléctrica con la pluralidad de celdas. En toda esta descripción, las regiones 4 receptoras de celda pueden denominarse interfaces para la conexión a una o más celdas. En las Figuras se muestra una pluralidad de lengüetas 5 de conexión que están conectadas eléctricamente a las interfaces 4. A efectos de esta descripción, se considera que las lengüetas 5 forman parte de las celdas (no mostradas) y que no forman parte de la interconexión 1. Las lengüetas 5 pueden, por ejemplo, formar unos bornes negativos y positivos de las celdas. Las lengüetas 5 pueden conectarse a las interfaces 4 por cualquier medio adecuado. Por ejemplo, las lengüetas 5 pueden conectarse por soldadura, tal como soldadura ultrasónica o soldadura láser, pueden conectarse mediante un adhesivo conductor y/o soldando las lengüetas 5 a las interfaces 4.
Aunque las conexiones eléctricas entre las interfaces 4 y las celdas se muestran en las Figuras por medio de las lengüetas 5 de conexión, en otras realizaciones pueden utilizarse otras formas de conexión. Por ejemplo, pueden conectarse uno o más hilos, barras o varillas conductores a las interfaces 4. En particular, las lengüetas 5 de conexión pueden utilizarse en realizaciones en las que las celdas electroquímicas estén alojadas en petacas. No obstante, puede emplearse cualquier combinación compatible de celdas y conexiones.
En la realización mostrada en las Figuras, las regiones 4 receptoras de celda (denominadas por otra parte interfaces) se han formado a partir de zonas terminales sustancialmente planas de material conductor. No obstante, en otras realizaciones, las interfaces 4 pueden comprender cualquier región con forma adecuada de material conductor con la que puede establecerse una conexión eléctrica a una celda. Las interfaces 4 pueden disponerse sobre el sustrato 3 para facilitar la conexión de las celdas a las interfaces 4. Por ejemplo, una separación entre interfaces 4 adyacentes puede corresponder aproximadamente a una separación entre las lengüetas 5 de conexión en una celda. Pueden disponerse una o más dimensiones de las interfaces para coincidir aproximadamente con una dimensión de una conexión a una celda. Por ejemplo, en la realización representada, la extensión de las interfaces 4 en la dirección y corresponde aproximadamente con la extensión a las lengüetas 5 de conexión en la dirección y para facilitar la conexión de las lengüetas 5 a las interfaces 4.
Aunque no se muestra explícitamente en las Figuras, la interconexión 1 puede comprender además unas conexiones eléctricas entre al menos algunas de las interfaces 4 y/u otros componentes. Por ejemplo, la capa de material eléctricamente conductor puede comprender además unas pistas conductoras (no mostradas) acopladas eléctricamente a una o más de las interfaces 4. Las pistas conductoras pueden formar una conexión eléctrica entre una o más interfaces 4 y/o uno o más de otros componentes.
La capa de material eléctricamente conductor puede estar compuesta por un metal, tal como el cobre. Durante la fabricación, puede depositarse una capa continua de material eléctricamente conductor en la segunda cara 3b del sustrato (utilizando cualquier técnica adecuada). Por ejemplo, puede depositarse una capa continua de material conductor en toda la segunda cara 3b o en una región discreta de la segunda cara 3b. Pueden eliminarse posteriormente por ataque químico una o más secciones del material conductor para dejar las interfaces 4 y cualesquiera pistas conductoras deseadas que se extiendan entre las interfaces 4 y/u otros componentes eléctricos. Los métodos de fabricación de circuitos eléctricos y/o interfaces 4 sobre el sustrato 3 pueden ser similares o idénticos a los utilizados comúnmente para fabricar una printed cirucit board (tarjeta de circuitos impresos - PCB). En algunas realizaciones, al menos parte de la interconexión puede considerarse un ejemplo de PCB (p. ej., una PCB de revestimiento metálico).
Aunque no se muestra en las Figuras, la interconexión 1 puede estar provista de uno o más conectores a los que se conectan eléctricamente los bornes de la batería. Los conectores pueden acoplarse eléctricamente a las interfaces 4 a través de unas pistas conductoras en la segunda cara 3b del sustrato. Por lo tanto, la batería puede cargarse y/o descargarse a través de la interconexión 1 y de los bornes.
Durante el funcionamiento de una batería (p. ej., la carga y/o la descarga de la misma) circula corriente eléctrica a través de las lengüetas 5 de conexión, las interfaces 4 y cualquier otro circuito eléctrico (p. ej., pistas conductoras situadas en la interconexión). Como consecuencia de ello, puede calentarse una o más regiones de la interconexión 1, las lengüetas 5 de conexión y/o las celdas, por ejemplo, debido al efecto Joule. Además del calentamiento directo por efecto Joule de la interconexión 1 debido a la corriente que circula a través de la interconexión 1, puede conducirse calor a la interconexión 1 desde las celdas, por ejemplo, a través de las lengüetas 5 de conexión. Por ejemplo, puede generarse energía térmica en las propias celdas, lo que puede dar lugar al calentamiento de la interconexión, por ejemplo, por conducción de calor a través de las lengüetas 5 de conexión y a las interfaces 4.
Puede ser deseable proporcionar una gestión térmica de la interconexión 1, las celdas y/u otros componentes de la batería. De forma ventajosa, la interconexión 1 está provista de un disipador 2 de calor en la primera cara 3a del sustrato 2, al que se puede conducir calor. El disipador 2 de calor puede, comprender por ejemplo, una capa de material térmicamente conductor tal como un metal. En algunas realizaciones, el disipador 2 de calor puede estar compuesto de aluminio, aunque pueden utilizarse otros materiales. El disipador 2 de calor funciona como un intercambiador de calor pasivo, lo que permite que el calor se disipe fuera de la batería. Por ejemplo, el disipador 2 de calor puede absorber el calor generado en cualquier otra parte de la batería (p. ej., en las celdas y/o en la interconexión 1) y disipar el calor a su entorno.
El disipador 2 de calor puede estar en contacto con un medio fluido, tal como aire, al que se disipa calor. En algunas realizaciones, puede generarse una corriente de fluido sobre el disipador de calor para ayudar a la disipación del calor lejos del disipador de calor. Por ejemplo, puede generarse una corriente de aire sobre el disipador de calor. De forma adicional o alternativa, puede situarse un refrigerante líquido en las proximidades del disipador 2 de calor (p. ej., en uno o más conductos) para permitir la transferencia de calor del disipador 2 de calor al refrigerante. El disipador 2 de calor puede estar provista de una superficie específica relativamente grande para aumentar la superficie específica en contacto con un fluido (como aire y/o un refrigerante líquido), aumentando de este modo la superficie específica en la que puede intercambiarse calor. Aunque no se muestra en las Figuras, en algunas realizaciones el disipador 2 de calor puede estar provisto de una o más características, tales como aletas, que sirvan para aumentar la superficie específica del disipador 2 de calor y/o para ayudar a la circulación de un fluido sobre el disipador 2 de calor.
La interconexión 1 está construida para ayudar a la transferencia de calor de las interfaces 4 y/u otros componentes situados en la segunda cara 3b del sustrato 3 al disipador 2 de calor. El sustrato 3 está formado a partir de un material térmicamente conductor, lo que permite que el calor se conduzca desde la segunda cara 3b hasta la primera cara 3a del sustrato 3. Por ejemplo, el sustrato 3 puede tener una conductividad térmica de al menos 0,2 W-m'1-K'1 aproximadamente para facilitar la conducción del calor hasta el disipador 2 de calor. Una opción adecuada de material para el sustrato 3 puede incluir, por ejemplo, materiales epoxídicos reforzados con vidrio como el FR-4.
El sustrato 3 puede ser relativamente delgado y tener, por ejemplo, un espesor de menos de aproximadamente 3 mm, y en muchas realizaciones puede ser significativamente inferior a 3 mm. La provisión de un sustrato 3 relativamente delgado facilita de forma ventajosa la conducción de calor entre la primera y segunda caras del sustrato 3 y adicionalmente permite que la interconexión 1 tenga una construcción compacta y ligera.
Como se muestra en las Figuras, el disipador 2 de calor puede extenderse sustancialmente por toda la primera cara 3a del sustrato 3. De forma ventajosa, esto proporciona una superficie específica relativamente grande a partir de la que puede disiparse el calor del disipador 2 de calor y facilita la conducción del calor desde distintos lugares en la segunda cara 3b hasta el disipador 2 de calor.
En algunas condiciones de funcionamiento, el disipador 2 de calor puede actuar adicionalmente para evitar que se establezcan grandes gradientes de temperatura en la batería y a través de la interconexión 1. Por ejemplo, durante el funcionamiento, una o más de la pluralidad de celdas de la batería pueden calentarse más que otras de las celdas. Esto puede deberse a diferencias en las condiciones de funcionamiento de las celdas (p. ej., una diferencia en la cantidad de corriente que circula a/de distintas celdas) o puede ser el producto de diferencias en las condiciones alrededor de las celdas. Por ejemplo, una batería puede comprender un grupo de celdas situadas adyacentes entre sí. Tal grupo de celdas puede incluir celdas situadas cerca de un borde del grupo y otras celdas situadas en el centro del grupo de celdas. Aquellas celdas situadas cerca de un borde del grupo de celdas pueden disipar parte del calor generado en las celdas a su entorno y, por lo tanto, pueden estar más frías que otras celdas del grupo. Las celdas situadas en el centro del grupo de celdas pueden estar rodeadas por otras celdas y, por lo tanto, pueden no ser capaces de disipar eficientemente el calor a su entorno. Por lo tanto, las celdas situadas cerca del centro del grupo pueden calentarse más que las celdas situadas cerca del borde del grupo. Como consecuencia de ello, las interfaces 4 a las que están conectadas las celdas más calientes pueden calentarse más que las interfaces 4 a las que están conectadas las celdas más frías y puede establecerse un gradiente de temperatura a través de la interconexión 1.
Durante el funcionamiento, a menudo es deseable que cada una de una pluralidad de celdas de una batería se mantenga a aproximadamente la misma temperatura y para evitar diferencias de temperatura entre distintas celdas. El disipador 2 de calor puede estar compuesto de un material que sea muy buen conductor térmico. Por lo tanto, el calor puede conducirse desde una región de la interconexión 1 hasta otra a través del disipador 2 de calor, reduciendo de este modo cualquier gradiente de temperatura que pueda establecerse a través de la interconexión 1. Por ejemplo, en caso de que una o más interfaces 4 se calienten hasta una temperatura más alta que otras interfaces 4, el calor puede conducirse eficazmente desde una interfaz 4 relativamente caliente hasta una interfaz 4 relativamente fría a través del sustrato 3 y del disipador 2 de calor. Por lo tanto, el disipador 2 de calor puede actuar para reducir cualquier gradiente de temperatura a través de la interfaz 1 y puede reducir las diferencias de temperatura entre distintas celdas de una batería.
En algunas realizaciones, puede proporcionarse una gestión térmica activa en la batería. Es decir, los circuitos eléctricos incluidos en la interconexión 1 pueden configurarse para controlar la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas. En la realización representada, se proporcionan circuitos eléctricos para controlar la temperatura de la pluralidad de celdas en forma de resistencias 6 montadas en la segunda cara 3b del sustrato 3. Cada una de las resistencias 6 está situada en un lugar próximo a una o más de las interfaces 4. El calor generado en una resistencia 6 puede, por lo tanto, dar lugar al calentamiento de una o más interfaces 4 próximas (p. ej., debido a la conducción de calor desde la resistencia 6 hasta la interfaz 4 a través del sustrato y/o el disipador 2 de calor). Una celda conectada a una interfaz 4 calentada puede recibir calor por conducción a través de la interfaz 4 y de una lengüeta 5 de conexión conectada a la interfaz 4. Por lo tanto, las resistencias 6 pueden utilizarse para proporcionar un calentamiento localizado en la interfaz 1 para calentar una o más celdas conectadas a la interfaz 1.
Como se muestra en las Figuras, las resistencias 6 se proporcionan en distintas ubicaciones del sustrato 3 para que distintas resistencias 6 proporcionen un calentamiento a distintas regiones de la interconexión 1. Por lo tanto, distintas resistencias 6 pueden proporcionar un calentamiento a distintas interfaces 4 y, por tanto, a distintas celdas conectadas a las interfaces 4. Las resistencias proporcionan de este modo un calentamiento controlable y localizado a la interconexión 1. En la realización representada, las resistencias 6 están dispuestas linealmente en distintas posiciones en el eje x mostrado en las Figuras. No obstante, pueden preverse otras disposiciones adecuadas de las resistencias 6.
El calentamiento de una o más celdas situadas en las proximidades de una resistencia 6 puede controlarse controlando la corriente eléctrica que circula a través de la resistencia 6. Por ejemplo, en el caso de que se desee calentar una celda, puede conectarse una diferencia de potencial a través de una resistencia 6 situada cerca de la celda para generar corriente a través de la resistencia 6, provocando de este modo que la resistencia 6 se caliente. En algunas realizaciones, las resistencias 6 pueden conectarse entre interfaces 4 mediante, por ejemplo, circuitos eléctricos en forma de pistas conductoras en la segunda cara 3b del sustrato 3. La conexión de una resistencia 6 entre las interfaces 4 permite extraer corriente de una o más celdas, conectadas a las interfaces 4, y a través de la resistencia 6. Por lo tanto, la una o más celdas conectadas funcionan como una fuente de alimentación para la resistencia 6. Mientras que las celdas conectadas proporcionan una fuente de alimentación conveniente, que puede utilizarse para hacer pasar una corriente a través de una resistencia 6 y proporcionar un calentamiento localizado a la interconexión 1, puede utilizarse cualquier fuente de energía eléctrica para hacer pasar una corriente a través de una resistencia 6. Por ejemplo, una o más de las resistencias 6 pueden estar conectadas a través de una fuente de alimentación separada (no mostrada), que se proporciona para proporcionar un calentamiento localizado a la interconexión 1.
Las resistencias 6 pueden conectarse en serie con uno o más conmutadores (no mostrados), que pueden abrirse y cerrarse para controlar el flujo de corriente a través de las resistencias 6 y, por lo tanto, controlar el calentamiento que se proporciona a la interconexión 1. La circulación de corriente puede controlarse mediante cualquier circuito de control adecuado. Por ejemplo, la interconexión 1 puede comprender un controlador (p. ej., en forma de microprocesador) dispuesto para controlar el flujo de corriente a través de una o más de las resistencias 6. El controlador (no mostrado) puede montarse sobre el sustrato 1 o puede situarse separado del sustrato 3. El controlador puede conectarse a unos circuitos situados sobre el sustrato (p. ej., en forma de una o más resistencias 6 y/o de uno o más conmutadores) a través de una conexión 8 proporcionada sobre el sustrato 8. La conexión 8 puede comprender cualquier interfaz adecuada (p. ej., un enchufe) para la conexión de uno o más componentes externos, tales como un controlador. La conexión 8 puede conectarse a unos circuitos sobre el sustrato a través de una o más pistas conductoras (no mostradas) que se extienden a través de la segunda cara 3b del sustrato 3. En la realización representada, se muestran dos conexiones 8; no obstante, puede proporcionarse cualquier número de conexiones 8. Pueden proporcionarse conexiones 8 distintas para la conexión de componentes distintos o pueden proporcionarse múltiples conexiones a los mismos componentes.
En algunas realizaciones, el calentamiento de la interconexión 1 se controla dependiendo de una o más mediciones de temperatura. En la realización ilustrada, la interconexión está provista de una pluralidad de medidores 7 de temperatura montados en la segunda cara 3b del sustrato 3. Los medidores 7 de temperatura están situados en las proximidades de las interfaces 4 y, por lo tanto, proporcionan lecturas de temperatura que son indicativas de la temperatura de las interfaces 4 y, por tanto, de la temperatura de las celdas (ya que las celdas están acopladas térmicamente a las interfaces 4 a través de lengüetas 5 de conexión térmicamente conductoras). En particular, los medidores 7 de temperatura pueden disponerse para que las mediciones realizadas por los medidores de temperatura proporcionen una indicación de cualquier diferencia de temperatura entre celdas conectadas a distintas interfaces 4. En la realización representada, los medidores 7 de temperatura están dispuestos linealmente en distintas posiciones en el eje x mostrado en las Figuras. No obstante, pueden preverse otras disposiciones de los medidores 7 de temperatura.
Los medidores 7 de temperatura pueden estar conectados a un controlador dispuesto para controlar el flujo de corriente a través de las resistencias 6. Por ejemplo, los medidores 7 de temperatura pueden acoplarse de forma comunicativa a una o más de las conexiones 8 (p. ej., mediante unas pistas conductoras formadas sobre el sustrato 3) a las que está conectado un controlador. El controlador puede recibir mediciones de temperatura de los medidores 7 de temperatura y controlar el flujo de corriente a través de las resistencias 6 dependiendo de las mediciones recibidas. Por ejemplo, si las mediciones procedentes de los medidores 7 de temperatura indican que distintas celdas están a distintas temperaturas, puede hacerse que circule corriente (p. ej., abriendo un conmutador) a través de una o más resistencias 6 próximas una o más celdas, cuyas mediciones de temperatura indican que están relativamente frías en comparación con otras celdas. Por lo tanto, la celda relativamente fría es calentada por una o más resistencias próximas y se reduce una diferencia de temperatura entre distintas celdas.
Como se ha descrito anteriormente, las celdas que están situadas cerca de un borde de una batería (p. ej., en posiciones extremas en el eje x mostrado en las Figuras) pueden estar más frías que las celdas situadas cerca de un centro de la batería. Las mediciones tomadas por los medidores 7 de temperatura le dan al controlador una indicación de la existencia de cualquier gradiente de temperatura de este tipo en la batería. El controlador puede responder haciendo que circule corriente (p. ej., abriendo uno o más conmutadores) a través de las resistencias 6 situadas en las proximidades de las celdas situadas cerca de un borde de la batería para proporcionar calentamiento a esas celdas. Por ejemplo, puede hacerse que circule corriente a través de las resistencias 6 más externas mostradas en las Figuras (es decir, las resistencias 6 más a la izquierda y a la derecha en la Figura 2A). Al proporcionar calentamiento a través de resistencias situadas próximas a celdas relativamente frías, pueden reducirse cualesquiera gradientes de temperatura en la batería.
Los medidores 7 de temperatura pueden comprender cualquier componente adecuado capaz de medir la temperatura. Aunque se han descrito fuentes de calor en forma de resistencias 6, en algunas realizaciones pueden utilizarse otras formas de fuente de calor para proporcionar un calentamiento a la interconexión 1. En general, puede utilizarse cualquier fuente de calor adecuada.
Además de, o como alternativa a, proporcionar un calentamiento controlado a la interconexión 1, el enfriamiento de la interconexión 1 puede controlarse en respuesta a mediciones de temperatura, tales como las realizadas por los medidores 7 de temperatura. Como se ha descrito anteriormente, la interconexión 1 puede enfriarse proporcionando una circulación de un fluido (p. ej., aire y/o un refrigerante líquido) cerca del disipador 2 de calor. En algunas realizaciones, la velocidad de circulación de fluido puede controlarse dependiendo de las mediciones tomadas por los medidores 7 de temperatura. Por ejemplo, un ventilador o una bomba utilizado para generar una circulación de fluido de enfriamiento puede controlarse dependiendo de las mediciones de temperatura para controlar una cantidad de enfriamiento proporcionada a la interconexión 1. La circulación de fluido refrigerante puede aumentarse si las lecturas de temperatura tomadas por los medidores 7 de temperatura indican que la temperatura de las celdas supera una temperatura de funcionamiento deseada de la batería. La circulación de fluido refrigerante puede reducirse si las lecturas de temperatura tomadas por los medidores 7 de temperatura indican que la temperatura de las celdas está por debajo de una temperatura de funcionamiento deseada de la batería.
Puede ser deseable que distintas celdas de una batería se carguen y/o descarguen aproximadamente a la misma velocidad para que el estado de carga en cada una de las celdas sea sustancialmente el mismo. Sin embargo, con el tiempo, el estado de salud y el rendimiento de distintas celdas de una batería durante ciclos de cargadescarga pueden empezar a desviarse por el uso. En consecuencia, en un momento dado de una operación de carga/descarga, distintas celdas pueden tener distintos estados de carga. Por lo tanto, puede ser deseable gestionar el estado de carga de las celdas de una batería para que, por ejemplo, se reduzca cualquier diferencia en el estado de carga entre distintas celdas.
En algunas realizaciones, la interfaz 1 está provista de circuitos eléctricos para controlar el estado de carga de las celdas de la batería. Los circuitos pueden estar dispuestos para proporcionar un control pasivo y/o activo del estado de carga de las celdas. El control pasivo del estado de carga de las celdas puede comprender conectar una o más resistencias de derivación a través de una o más celdas para descargar una celda a través de una resistencia, lo que reduciría el estado de carga de la celda. Por ejemplo, los circuitos eléctricos para controlar el estado de carga pueden comprender medidores de tensión para medir la tensión a través de cada celda. Cualquier celda que tenga una tensión que sea mayor que la de la celda de tensión más baja puede conectarse a una resistencia de derivación para reducir el estado de carga de esa celda y para ponerlo en línea con el de la celda de tensión más baja. Por lo tanto, los circuitos puede comprender además uno o más resistencias y conmutadores para conectar las resistencias a través de una o más de las celdas. Las resistencias pueden conectarse a través de una o más de las celdas conectando eléctricamente (p. ej., a través de pistas conductoras sobre el sustrato) las resistencias a una o más de las interfaces 4 a las que están conectadas las celdas.
En la segunda cara 3b del sustrato pueden montarse resistencias que formen parte de los circuitos eléctricos para controlar un estado de carga de las celdas. En las resistencias se generará calor a medida que se lleve corriente a través de las resistencias. Como se ha descrito anteriormente, el calor generado en la segunda cara 3b del sustrato 3 (p. ej., en las resistencias) se conduce a través del sustrato 3 y hasta el disipador 2 de calor. Por lo tanto, el disipador de calor sirve para reducir cualquier calentamiento localizado no deseado que sea producido por los circuitos para controlar el estado de carga de las celdas.
En algunas realizaciones, las resistencias utilizadas para controlar el estado de carga de las celdas pueden ser iguales que las resistencias 6 proporcionadas para controlar la temperatura de las celdas. Por lo tanto, pueden utilizarse los mismos circuitos eléctricos para controlar el estado de carga de las celdas y para controlar la temperatura de las celdas, reduciendo de este modo el número requerido de componentes. En otras realizaciones, los circuitos eléctricos para controlar el estado de carga de las celdas pueden ser distintos de los circuitos eléctricos para controlar la temperatura de las celdas, lo que permitiría un control independiente del estado de carga y de la temperatura.
En algunas realizaciones, los circuitos para controlar el estado de carga de las celdas pueden configurarse de forma adicional o alternativa para proporcionar un control activo del estado de carga. El control activo del estado de carga puede comprender transferir carga de una de las celdas a otra de las celdas. Por ejemplo, puede transferirse carga de una celda que se ha medido tiene una tensión relativamente alta a una celda que se ha medido tiene una tensión relativamente baja, para equilibrar el estado de carga de las celdas. Los circuitos para proporcionar un control activo puede comprender, por ejemplo, uno o más convertidores de c.c. y/o condensadores conmutados. Tales componentes (no mostrados) pueden montarse en la segunda cara 3b del sustrato 3 y conectarse eléctricamente a las interfaces 4 (p. ej., a través de pistas conductoras en la segunda cara 3b).
En algunas realizaciones, los circuitos para controlar el estado de carga de las celdas pueden incluir un controlador (p. ej., en forma de microprocesador). El controlador (no mostrado) puede montarse sobre el sustrato 3 o puede situarse separado del sustrato 3. El controlador puede conectarse a circuitos situados sobre el sustrato 3 (p. ej., en forma de uno o más resistencias, interruptores, convertidores de c.c., condensadores conmutados y/u otros componentes) a través de una o más de las conexiones 8 proporcionadas sobre el sustrato 3.
Un controlador para controlar el estado de carga de las celdas puede ser igual o distinto que un controlador para controlar la temperatura de las celdas. En algunas realizaciones, puede proporcionarse un sistema de gestión de batería para gestionar una o más propiedades de la batería, tales como el estado de carga de las celdas y/o la temperatura de las celdas. El sistema de gestión de batería puede acoplarse a la interconexión 1 mediante, por ejemplo, su conexión a uno o más conectores 8.
Aunque en los dibujos se ha mostrado y se ha descrito anteriormente una realización específica de una interconexión 1, se apreciará que se prevén otras realizaciones de la invención. Por ejemplo, una interconexión según una realización de la invención puede incluir componentes que estén dispuestos de forma distinta a los componentes mostrados en las Figuras sin desviarse del ámbito de la invención. De forma alternativa o adicional, una interconexión según una realización de la invención puede incluir más o menos componentes que los mostrados en las Figuras. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una interconexión puede incluir más o menos interfaces que las cinco regiones 4 receptoras de celda mostradas en las Figuras.
Debe entenderse que las funciones, números enteros, características, compuestos y fracciones o grupos químicos descritos junto con un aspecto, realización o ejemplo particular de la invención, son aplicables a cualquier otro aspecto, realización o ejemplo descrito en la presente memoria salvo que sea incompatible con la misma. Todas las características descritas en esta memoria descriptiva (incluyendo cualesquiera reivindicaciones, resumen y dibujos adjuntos), y/o todos los pasos de cualquier método o proceso así descrito pueden combinarse en cualquier combinación, excepto en combinaciones donde al menos algunas de tales características y/o pasos sean mutuamente excluyentes. La invención no está restringida a los detalles de cualquier realización anterior.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Una interconexión (1) para una batería que comprende una pluralidad de celdas, comprendiendo la interconexión (1):
    un sustrato (3) eléctricamente aislante que tiene una primera cara (3a) y una segunda cara (3b); un disipador (2) de calor en la primera cara (31) del sustrato (3); y
    una capa de material (4) eléctricamente conductor en la segunda cara (3b) del sustrato (3), proporcionando dicha capa de material (4) eléctricamente conductor una o más regiones receptoras de celda para la conexión con la pluralidad de celdas;
    en donde la interconexión está caracterizada por comprender circuitos eléctricos (6) montados en la segunda cara (3b) del sustrato (3), en donde los circuitos eléctricos están configurados para controlar al menos uno de un estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas y la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas.
  2. 2. La interconexión de la reivindicación 1, en donde el sustrato (3) eléctricamente aislante tiene una conductividad térmica de al menos 0,1 W.*m-1*K-1, y/o
    en donde el sustrato (3) eléctricamente aislante tiene un espesor de menos de 3 mm.
  3. 3. La interconexión de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los circuitos eléctricos (6) están configurados para controlar un estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas.
  4. 4. La interconexión de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los circuitos eléctricos (6) están configurados para controlar la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas.
  5. 5. La interconexión de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los circuitos eléctricos comprenden una o más resistencias (6) montadas en la segunda cara (3b) del sustrato (3) eléctricamente aislante.
  6. 6. La interconexión de la reivindicación 5 cuando depende de la reivindicación 4, en donde los circuitos eléctricos para controlar la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas comprende una pluralidad de resistencias montadas en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante, donde cada resistencia está posicionada en un lugar próximo a las una o más regiones receptoras de celda.
  7. 7. La interconexión de las reivindicaciones 5 o 6, en donde las resistencias están dispuestas para controlar un estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas y para controlar la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas.
  8. 8. La interconexión de cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en donde las resistencias utilizadas están controladas por circuitos externos y alimentadas por una fuente externa.
  9. 9. La interconexión de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende uno o más medidores de temperatura montados en la segunda cara del sustrato eléctricamente aislante,
    en donde, opcionalmente, la interconexión comprende una pluralidad de medidores de temperatura, estando cada medidor de temperatura colocado en una localización que está próxima a la una o más regiones receptoras de celda.
  10. 10. La interconexión de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:
    la capa de material eléctricamente conductor se deposita sobre la segunda cara del sustrato en regiones receptoras de celda discretas que están conectadas entre sí por pistas conductoras del material eléctricamente conductor, y/o
    la capa de material eléctricamente conductor es de cobre, y/o
    el disipador de calor comprende una capa de metal dispuesta en la primera cara del sustrato, y/o el disipador de calor está compuesto de aluminio, y/o
    la interconexión comprende una placa de circuito impreso con revestimiento metálico.
  11. 11. Una batería que comprende:
    una interconexión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y
    una pluralidad de celdas conectadas eléctricamente a las una o más regiones receptoras de celda de la interconexión.
  12. 12. La batería de la reivindicación 11, en donde las celdas son celdas de litio-azufre, y/o
    en donde las celdas comprenden lengüetas de contacto que están conectadas a las regiones receptoras de celda de la interconexión.
  13. 13. Un método para controlar la temperatura de una batería según cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, comprendiendo el método conducir cualquier calor generado en las celdas a las regiones receptoras de celda en la segunda cara del sustrato y, a través del sustrato, hasta el disipador de calor, disipándose de este modo el calor de la batería y controlando mediante los circuitos eléctricos al menos uno de un estado de carga de una o más de la pluralidad de celdas y la temperatura de una o más de la pluralidad de celdas.
  14. 14. El método de la reivindicación 13, que comprende:
    pasar una corriente a través de una o más resistencias montadas en la segunda cara del sustrato, donde el calor generado en la resistencia se emplea para aumentar la temperatura de una o más de las celdas, en donde, opcionalmente, la corriente se pasa a través de una o más de las resistencias para reducir cualesquiera diferencias de temperatura entre las celdas, y/o extraer una corriente de una o más de las celdas a través de una o más resistencias montadas en la segunda cara del sustrato para reducir diferencias en el estado de carga de las celdas.
ES17792139T 2016-10-25 2017-10-24 Interconexión Active ES2927409T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1618022.6A GB2555408B (en) 2016-10-25 2016-10-25 Interconnection
PCT/GB2017/053207 WO2018078353A1 (en) 2016-10-25 2017-10-24 Interconnection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2927409T3 true ES2927409T3 (es) 2022-11-04

Family

ID=57738310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17792139T Active ES2927409T3 (es) 2016-10-25 2017-10-24 Interconexión

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20190305281A1 (es)
EP (1) EP3533094B1 (es)
JP (2) JP7307871B2 (es)
KR (2) KR102658613B1 (es)
CN (1) CN109863625B (es)
BR (1) BR112019006998B1 (es)
ES (1) ES2927409T3 (es)
GB (1) GB2555408B (es)
TW (1) TW201817061A (es)
WO (1) WO2018078353A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020044275A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Ultraviolette Automotive Pvt. Ltd. A system to interconnect a plurality of battery cells within a battery pack
GB2581501B (en) * 2019-02-19 2021-03-03 Oxis Energy Ltd Interconnection for a battery
KR102453307B1 (ko) 2019-10-10 2022-10-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
CN114830403A (zh) * 2019-12-20 2022-07-29 赛昂能源有限公司 用于为可再充电电化学单元或电池提供、组装和管理集成的电力总线的系统和方法
CN114730938A (zh) * 2020-07-08 2022-07-08 株式会社Lg新能源 电池组和包括该电池组的车辆
CN118343509B (zh) * 2024-06-18 2024-09-06 宁德思客琦智能装备有限公司 一种电芯模组侧移堆叠装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3956590B2 (ja) 2000-07-26 2007-08-08 トヨタ自動車株式会社 電源装置
DE102008010838A1 (de) * 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
FR2942078B1 (fr) * 2009-02-06 2011-04-08 Saft Groupe Sa Dispositif de connexion electrique entre des generateurs electrochimiques.
JP5448116B2 (ja) * 2009-04-01 2014-03-19 エルジー・ケム・リミテッド 向上させた安全性を有するバッテリーモジュール
JP2011009402A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Panasonic Corp 蓄電ユニット
US20120021260A1 (en) * 2010-01-29 2012-01-26 Panasonic Corporation Battery module
JP5585364B2 (ja) 2010-10-01 2014-09-10 三菱自動車工業株式会社 バッテリ装置
JP2012119147A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Sanyo Electric Co Ltd 電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法
JPWO2012105160A1 (ja) 2011-01-31 2014-07-03 三洋電機株式会社 電池モジュール
EP2605313A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-19 Oxis Energy Limited Connecting contact leads to lithium-based electrodes
JP2013175423A (ja) 2012-01-26 2013-09-05 Toyota Industries Corp 端子接続部材及び組電池
EP2807687A2 (de) * 2012-01-26 2014-12-03 Li-Tec Battery GmbH Elektrochemische energiewandlereinrichtung mit einem zellgehäuse, batterie mit zumindest zwei dieser elektrochemischen energiewandlereinrichtungen sowie verfahren zum herstellen einer elektrochemischen energiewandlereinrichtung
TWI450433B (zh) * 2012-07-10 2014-08-21 Lite On Technology Corp 電池裝置及供電系統
DE102012213273B4 (de) 2012-07-27 2021-08-05 Hydac Technology Gmbh Energiespeichervorrichtung
US20140234683A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Faster Faster, Inc. Thermal Insulation of Battery Cells
US9912020B2 (en) * 2013-03-12 2018-03-06 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack with heat sink
US11011783B2 (en) * 2013-10-25 2021-05-18 Quantumscape Battery, Inc. Thermal and electrical management of battery packs
US10826136B2 (en) * 2014-07-24 2020-11-03 The Boeing Company Battery pack including stacked battery-board assemblies

Also Published As

Publication number Publication date
GB201618022D0 (en) 2016-12-07
GB2555408A (en) 2018-05-02
JP2019537821A (ja) 2019-12-26
TW201817061A (zh) 2018-05-01
WO2018078353A1 (en) 2018-05-03
GB2555408B (en) 2019-03-27
KR102658613B1 (ko) 2024-04-19
CN109863625A (zh) 2019-06-07
JP2023052456A (ja) 2023-04-11
KR20230066133A (ko) 2023-05-12
EP3533094B1 (en) 2022-07-27
KR20190077330A (ko) 2019-07-03
BR112019006998B1 (pt) 2023-11-21
CN109863625B (zh) 2022-05-27
BR112019006998A2 (pt) 2019-06-25
EP3533094A1 (en) 2019-09-04
US20190305281A1 (en) 2019-10-03
BR112019006998A8 (pt) 2023-02-07
JP7307871B2 (ja) 2023-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2927409T3 (es) Interconexión
US11777153B2 (en) Thermal and electrical management of battery packs
EP3293792B1 (en) Battery system
JP6200954B2 (ja) エネルギー貯蔵装置
JP7235221B2 (ja) 絶縁及び放熱性能に優れたバスバー及びそれを備えたバッテリーモジュール
KR20150121039A (ko) 배터리 하우징
CN109256510B (zh) 一种电池模组加热装置及电池模组
US20220131209A1 (en) Thermal Management of Battery Modules
JP2015520925A (ja) バッテリモジュールの熱管理および接続装置
CN110112336A (zh) 电池组
CN111355005B (zh) 用于电连接的组件及电池组或车辆
US20220140450A1 (en) Interconnection
JP2011253747A (ja) 蓄電池モジュール
CN117616619A (zh) 液体冷却模块的热管理
JP2021526725A (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
JP2021535546A (ja) 方法および装置
CN220456499U (zh) 一种用于电池电芯的温度调节装置、电池及电池模组
KR20190007744A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2021009632A1 (en) Battery module thermal management system