ES2939728T3 - Celda individual, paquete de baterías de alimentación y vehículo eléctrico - Google Patents
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Abstract
Una sola celda, un paquete de baterías de potencia y un vehículo eléctrico. La celda única comprende: un cuerpo de celda, el cuerpo de celda tiene una longitud L, un ancho H y un espesor D. La longitud L del cuerpo de celda es mayor que el ancho H, el ancho H del cuerpo de celda es mayor que el espesor D y la longitud L del cuerpo celular es superior a 600 mm; la longitud L y la anchura H del cuerpo celular satisfacen: L/H=4-21. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Celda individual, paquete de baterías de alimentación y vehículo eléctrico
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica la prioridad de las solicitudes de patente china n.° de serie "201910021244.0", "201910020967.9", "201910021246.X", "201910021248.9", "201910021247.4", y "201910020925.5", presentadas por BYD Company Limited el 9 de enero de 2019.
Campo
Esta solicitud se refiere al campo técnico de las baterías y, en particular, a una celda, a un paquete de baterías de alimentación que tiene la celda y a un vehículo eléctrico que tiene el paquete de baterías de alimentación.
Antecedentes
En la técnica relacionada, por ejemplo, un paquete de baterías de alimentación aplicado a un vehículo eléctrico incluye principalmente un cuerpo de paquete y una pluralidad de módulos de batería montados en el cuerpo de paquete. Cada módulo de batería está ensamblado por una pluralidad de celdas. Los requisitos de los usuarios sobre la duración de la batería de los vehículos eléctricos son cada vez más altos. Sin embargo, en el caso de espacio limitado en la parte inferior de la carrocería del vehículo, los paquetes de baterías de alimentación en la técnica anterior tienen el problema de la baja utilización del espacio y la densidad de energía de dichos paquetes de baterías de alimentación no pueden cumplir con los requisitos, lo que gradualmente se convierte en un factor importante que obstaculiza el desarrollo de los vehículos eléctricos.
El documento EP 2573834 divulga una celda de bolsa con una longitud circunferencial exterior en la dirección de la anchura de hasta 100 cm.
Sumario
En la técnica anterior relacionada, debido a las limitaciones de la resistencia interna y la sobrecorriente de las celdas, el tamaño de las celdas no será demasiado grande. Cuando las celdas se ensamblan en un módulo de batería y luego el módulo de batería se coloca en una bandeja de batería, dos extremos opuestos de las celdas no se pueden instalar en dos vigas laterales opuestas dispuestas en un paquete de baterías debido al tamaño pequeño y a la longitud corta de las celdas. Por lo tanto, una viga transversal 500' y/o una viga longitudinal 600' (como se muestra en la FIG. 1) se necesita(n) proporcionar en un dispositivo de acomodación, para facilitar el montaje de las celdas.
Como se muestra en la FIG. 1, una carcasa 200" de un paquete de baterías de alimentación 10' se divide a menudo en una pluralidad de regiones de montaje para módulos de batería 400' por la viga transversal 500' y la viga longitudinal 600'. Los módulos de batería 400' se fijan sobre la viga transversal 500' o la viga longitudinal 600' mediante tornillos u otros medios. El módulo de batería 400' incluye una pluralidad de celdas dispuestas en secuencia. La pluralidad de celdas está dispuesta para formar un conjunto de celdas. Unas placas de extremo y/o unas placas laterales están dispuestas fuera del conjunto de celdas. Usualmente, se desechan tanto las placas de extremo como las placas laterales. Las placas de extremo y las placas laterales se fijan para definir un espacio para acomodar el conjunto de celdas. Además, las placas de extremo y las placas laterales están conectadas mediante tornillos, o mediante otros elementos de conexión, tal como una varilla de tracción, para fijar el conjunto de celdas.
El solicitante encuentra a través de experimentos y análisis que debido a que los módulos de baterías 400' están fijados en la viga transversal 500' o la viga longitudinal 600' mediante tornillos, se desperdicia espacio y el uso de tornillos u otros elementos de conexión aumenta el peso. Además, debido a que los módulos de baterías 400' están diseñados con placas de extremo y placas laterales que tienen un cierto espesor y altura, se desperdicia espacio dentro de la carcasa 200", lo que conduce a una baja utilización del volumen de la carcasa 200". Generalmente, para el paquete de baterías de alimentación 10' en la técnica anterior, la proporción de la suma de los volúmenes de las celdas en la carcasa 200" y el volumen de la carcasa 200" es de aproximadamente un 50 %, o incluso inferior a un 40 %.
Para el paquete de baterías de alimentación 10' proporcionado en realizaciones en la técnica anterior, las placas de extremo y las placas laterales del módulo de batería 400' y las formas de conexión y montaje dentro del paquete de baterías de alimentación 10' reducen la utilización del espacio dentro de la carcasa. 200". Como resultado, en el paquete de baterías de alimentación 10', la relación de la suma de los volúmenes de las celdas y el volumen de la carcasa 200" es demasiado baja, y la densidad de energía no puede cumplir con los requisitos crecientes de los usuarios sobre la vida útil de la batería de vehículos eléctricos.
Esta solicitud pretende resolver al menos uno de los problemas técnicos existentes en el estado de la técnica. En vista de esto, un objeto de la presente solicitud es proporcionar una celda que tenga una alta capacidad de disipación de calor y facilite la disposición general en un paquete de baterías de alimentación para mejorar la utilización del espacio y aumentar la densidad de energía del paquete de baterías de alimentación, mejorando así la vida útil de la batería
del paquete de baterías de alimentación.
La presente solicitud también proporciona un paquete de baterías de alimentación que tiene la celda.
La presente invención también proporciona un vehículo eléctrico que tiene el paquete de baterías de alimentación. De acuerdo con una realización en un primer aspecto de la presente solicitud, se proporciona una celda que incluye un cuerpo de celda, y el cuerpo de celda tiene una longitud L, una anchura H y un espesor D. La longitud L del cuerpo de celda es mayor que la anchura H, la anchura H del cuerpo de celda es mayor que el espesor D, la longitud L del cuerpo de celda es mayor a 600 mm, y la longitud L y la anchura H del cuerpo de celda satisfacen L/H=4-21.
La celda de acuerdo con la realización de la presente solicitud tiene una alta capacidad de disipación de calor y facilita la disposición general en el paquete de baterías de alimentación para mejorar la utilización del espacio y aumentar la densidad de energía del paquete de baterías de alimentación, mejorando así la vida útil de la batería del paquete de baterías de alimentación.
De acuerdo con una realización en un segundo aspecto de la presente solicitud, se proporciona un paquete de baterías de alimentación, que incluye una carcasa; una pluralidad de celdas de acuerdo con la realización en el primer aspecto de la presente solicitud, que están dispuestas en la carcasa.
El paquete de baterías de alimentación de acuerdo con la realización de la presente solicitud tiene las ventajas de una alta utilización del espacio, gran densidad de energía y larga duración de la batería, utilizando las celdas de acuerdo con la realización en el primer aspecto de la presente solicitud.
De acuerdo con una realización en un tercer aspecto de la presente solicitud, se proporciona un vehículo eléctrico que incluye el paquete de baterías de alimentación de acuerdo con la realización en el segundo aspecto de la presente solicitud.
En el vehículo eléctrico de acuerdo con la realización de la presente solicitud, la vida de la batería se puede mejorar sin ampliar el espacio ocupado por la batería utilizando el paquete de baterías de alimentación de acuerdo con la realización del segundo aspecto de la presente solicitud.
Otros aspectos y ventajas de esta solicitud se darán en la siguiente descripción, algunos de los cuales se harán evidentes a partir de la siguiente descripción o se pueden aprender de las prácticas de esta solicitud.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en despiece de un paquete de baterías de alimentación proporcionado en la técnica anterior. La FIG. 2 es una vista en sección transversal de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 3 es un diagrama tridimensional de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 4 es una vista en despiece de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 5 es un diagrama estructural esquemático de una celda de acuerdo con una realización de esta solicitud. La FIG. 6 es una vista esquemática que muestra la forma de disposición de los módulos de baterías en un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 7 es una vista esquemática que muestra la forma de disposición de los módulos de baterías en un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con otra realización de esta solicitud.
La FIG. 8 es un diagrama estructural esquemático de un vehículo eléctrico formado para tener una carcasa de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 9 es un diagrama estructural esquemático de un vehículo eléctrico de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 10 es una vista en despiece de un vehículo eléctrico de acuerdo con una realización de esta solicitud.
La FIG. 11 es una vista ampliada de la región G en la FIG. 2.
La FIG. 12 es un diagrama tridimensional de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una primera realización opcional de esta solicitud.
La FIG. 13 es un diagrama tridimensional de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una segunda
realización opcional de esta solicitud.
La FIG. 14 es un diagrama tridimensional de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una tercera realización opcional de esta solicitud.
La FIG. 15 es un diagrama tridimensional de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una cuarta realización de esta solicitud.
La FIG. 16 es un diagrama tridimensional de un paquete de baterías de alimentación de acuerdo con una quinta realización opcional de esta solicitud.
Números de referencia:
Técnica relacionada:
10' Paquete de baterías, 200" carcasa, 400' módulo de batería, 600' viga longitudinal, 500' viga transversal Esta solicitud:
1 vehículo eléctrico
10 paquete de baterías de alimentación
100 celda, 110 cuerpo de la celda, 200 carcasa, 210 bandeja, 220 cubierta superior, 201 primera viga lateral, 202 segunda viga lateral, 203 primera viga de extremo, 204 segunda viga de extremo, 222 conducto de escape, 221 entrada de gas
400 módulo de batería
101 primera lengüeta de electrodo, 102 segunda lengüeta de electrodo, 103 válvula antiexplosión,
600 viga longitudinal, 500 viga transversal
A dirección de la longitud del paquete de baterías de alimentación 10, B dirección de la anchura del paquete de baterías de alimentación 10, C dirección de la altura del paquete de baterías de alimentación 10
L longitud del cuerpo de la celda 110, H anchura del cuerpo de la celda 110, D espesor del cuerpo de la celda 110, W anchura del cuerpo del vehículo, F anchura de la carcasa 200.
Descripción detallada
Realizaciones de esta solicitud se describen en detalle a continuación, y ejemplos de las realizaciones se muestran en los dibujos adjuntos, donde los elementos iguales o similares o los elementos que tienen funciones iguales o similares se indican con números de referencia iguales o similares a lo largo de la descripción. Las realizaciones descritas a continuación con referencia a los dibujos adjuntos son de ejemplo y se usan solo para explicar esta solicitud, y no deben interpretarse como una limitación de esta solicitud.
En la descripción de esta solicitud, debe entenderse que las relaciones de orientación o posición indicadas por términos tales como "vertical", "transversal", "largo", "ancho", "espesor", "interior" y "exterior" se basan en las relaciones de orientación o posición que se muestran en los dibujos adjuntos, y se usan solo para facilitar y abreviar la ilustración y la descripción, en lugar de indicar o implicar que el aparato o componente mencionado debe tener una orientación particular o debe construirse y operarse en un orientación particular. Por lo tanto, dichos términos no deben interpretarse como una limitación de esta solicitud.
Además, en la descripción de esta solicitud, "una pluralidad de" significa dos o más de dos.
Teniendo en cuenta el estado de los paquetes de baterías de alimentación en la técnica relacionada, esta solicitud proporciona un paquete de baterías de alimentación y un vehículo eléctrico que tiene el paquete de baterías de alimentación. El paquete de baterías de alimentación tiene las ventajas de una alta utilización del espacio, alta densidad de energía y una batería de larga duración.
Un paquete de baterías de alimentación 10 de acuerdo con una realización de esta solicitud se describe con referencia a los dibujos adjuntos.
Como se muestra en la FIG. 2 a la FIG. 16, el paquete de baterías de alimentación 10 de acuerdo con una realización de la presente solicitud incluye una carcasa 200 y una pluralidad de celdas 100.
La pluralidad de celdas 100 se proporcionan en la carcasa 200, y la carcasa 200 puede entenderse como una carcasa para acomodar la pluralidad de celdas 100. Por ejemplo, la carcasa 200 puede incluir una bandeja 210 y una cubierta superior 220. La bandeja 210 y la cubierta superior 220 trabajan juntas para definir un espacio que acomoda la
pluralidad de celdas 100. La pluralidad de celdas 100 se proporcionan en la bandeja 210 y están cubiertas por la cubierta superior 220. La suma V1 de los volúmenes de la pluralidad de celdas 100 y el volumen V2 del paquete de baterías de alimentación 10 satisfacen V1/V2 > 55 %.
Los expertos en la materia pueden entender que V1 es el producto del volumen de cada celda 100 y el número de celdas 100; y V2 es el volumen total de una forma tridimensional definida por un perfil externo del paquete de baterías de alimentación 10, es decir, un volumen que incluye el espacio interno del paquete de baterías 10, un volumen del área tridimensional encerrada en el espacio por el perfil externo de la batería 10. En los vehículos eléctricos, V1/V2 se puede definir como una relación de utilización del espacio.
En el paquete de baterías de alimentación 10 según la realización de la presente solicitud, definiendo la relación de la suma de los volúmenes de las celdas 100 al volumen del paquete de baterías de alimentación 10, es decir, V1/V2, para que sea > 55 %, se mejora la utilización del espacio del paquete de baterías de alimentación 10, y se pueden colocar más celdas 100 en el paquete de baterías de alimentación 10. Es decir, se disponen más estructuras de suministro de energía en la unidad de espacio para aumentar la densidad de energía, aumentando así la vida útil de la batería sin expandir el espacio ocupado.
En algunas realizaciones de la presente invención, V1/V2 > 60 %.
En algunas realizaciones de la presente invención, V1/V2 > 62 %.
En algunas realizaciones de la presente invención, V1/V2 > 65 %.
Los expertos en la materia pueden entender que debido a algunos factores, por ejemplo, los componentes periféricos ocuparán el espacio interno de la carcasa 200, incluyendo un espacio anticolisión en la parte inferior de la bandeja, un sistema de refrigeración líquida, un material de aislamiento térmico, un protección de aislamiento, un accesorio para seguridad térmica, un conducto de escape de llama y un módulo de distribución de energía de alta tensión, etc., por lo que el valor máximo de V1/V2 suele ser del 80 %, es decir, V1/V2 < 80 %.
El paquete de baterías de alimentación 10 según una realización específica de la presente solicitud se describe a continuación con referencia a los dibujos, en los que la dirección de la longitud del paquete de baterías de alimentación 10 se indica mediante una flecha A, la dirección de la anchura del paquete de baterías de alimentación 10 se indica mediante una flecha B, y la dirección de la altura del paquete de baterías de alimentación 10 se indica mediante una flecha C.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 2 a la FIG. 4, la dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección B del paquete de baterías de alimentación 10, y una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección A de la longitud del paquete de baterías de alimentación 10. Esto es útil para lograr una utilización del espacio del paquete de baterías de alimentación 10 del 55 %, 60 %, 62 %, 65 % o superior.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 3 y la FIG. 4, en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, la distancia desde la celda 100 hasta las paredes laterales de la carcasa 200 es menor que la longitud de la celda 100. Específicamente, en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, la distancia más corta desde un extremo de la celda 100 hasta una viga lateral de la carcasa 200 adyacente al extremo de la celda 100 es L1, la distancia más corta desde el otro extremo de la celda 100 a una viga lateral de la carcasa 200 adyacente al otro extremo de la celda 100 es L2, y la longitud L0 de la celda 100 satisface: L1+L2<<L0. De esta manera, el paquete de baterías de alimentación 10 no puede alojar adicionalmente otra celda 100 en la dirección de la anchura B.
En otras palabras, la carcasa 200 acomoda solo una celda 100 en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Es decir, en la dirección B de la anchura del paquete de baterías de alimentación 10, la celda 100 no puede disponerse en un patrón que incluya dos o más celdas.
Puede entenderse que en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, se proporcionan vigas laterales en dos lados de la carcasa 200; y en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, se proporcionan vigas de extremo en dos lados de la carcasa 200.
En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, como se muestra en la FIG. 3 y la FIG. 4, la longitud de la celda 100 se extiende a lo largo de toda la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Es decir, a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, la celda 100 se extiende de un lado al otro lado de la carcasa 200, y la longitud de la celda 100 se llena en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 La carcasa 200 no puede acomodar dos o más celdas 100 en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Dos extremos de la celda 100 en la dirección de la longitud se pueden ajustar a las dos paredes laterales opuestas de la carcasa 200 en la dirección de la anchura B, por ejemplo, fijadas a la carcasa 200. Como resultado, no se requieren vigas transversales ni vigas longitudinales en la carcasa 200, y las celdas 100 conectadas pueden actuar directamente como nervios de refuerzo. Esto simplifica enormemente la estructura de la carcasa 200 y reduce el espacio ocupado por los nervios de refuerzo y por las estructuras para montar
las celdas 100, mejorando así la utilización del espacio y mejorando la duración de la batería.
Las realizaciones de la presente solicitud no se limitan a no proporcionar vigas transversales y vigas longitudinales. En algunas realizaciones de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 13, se puede proporcionar una viga transversal 500 en la carcasa 200. La viga transversal 500 se extiende a lo largo de la dirección B del paquete de baterías de alimentación 10, y una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección A del paquete de baterías de alimentación 10 para formar un conjunto de baterías. La viga transversal 500 divide el conjunto de baterías en al menos dos partes a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. Cada parte del conjunto de baterías incluye al menos una celda 100, y cada parte del conjunto de baterías constituye un módulo de batería 400.
En algunas otras realizaciones de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 12, también se puede proporcionar una viga longitudinal 600 en la carcasa 200. La viga longitudinal 600 se extiende a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. La dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10 para formar un conjunto de baterías. Al menos dos filas de los conjuntos de baterías están dispuestas en la carcasa 200 a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Cada fila del conjunto de baterías incluye una pluralidad de celdas 100 dispuestas a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. La viga longitudinal 600 está ubicada entre dos filas adyacentes de conjuntos de baterías.
Además, la viga transversal y la viga longitudinal aquí pueden ser reemplazadas por otras partes estructurales, tales como tabiques protectores y espuma de aislamiento térmico, etc., que no están limitadas en esta solicitud. Es decir, en esta solicitud, el conjunto de baterías en el paquete de baterías puede ser un todo o puede dividirse en varios conjuntos de subbaterías mediante la viga transversal y/o la viga longitudinal u otras particiones, por ejemplo, 1, 2, 3 o 4 conjuntos de subbaterías.
En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, la carcasa 200 incluye vigas laterales ubicadas en dos lados del paquete de baterías de alimentación 10 en la dirección de la anchura B, y ambos extremos en la dirección de la longitud de la celda 100 están soportados por las vigas laterales. La carcasa 200 incluye vigas de extremo ubicadas en dos extremos del paquete de baterías de alimentación 10 en la dirección de la longitud A, y las vigas de extremo proporcionan una fuerza de presión hacia el interior contra las celdas 100 adyacentes a las mismas.
Como se muestra en la FIG. 3 y la FIG. 4, la carcasa 200 tiene una primera viga lateral 201, una segunda viga lateral 202, una primera viga de extremo 203 y una segunda viga de extremo 204. La primera viga lateral 201, la segunda viga lateral 202, la primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 están conectadas secuencialmente de extremo a extremo. La primera viga lateral 201 y la segunda viga lateral 202 son opuestas en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, y la primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 son opuestas en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. La primera viga lateral 201 y la segunda viga lateral 202 brindan soporte para los dos extremos de la celda 100 en la dirección de la longitud, es decir, un extremo de la celda 100 está soportado por la primera viga lateral 201 y el otro extremo está soportado por la segunda viga lateral 202. La primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 proporcionan una fuerza de presión contra dos lados de la celda 100 en la dirección del espesor. Es decir, la primera viga de extremo 203 aplica una fuerza hacia la segunda viga de extremo 204 a la celda 100 dispuesta adyacente a la primera viga de extremo 203, y la segunda viga de extremo 204 aplica una fuerza hacia la primera viga de extremo 203 a la celda 100 dispuesta adyacente a la segunda viga de extremo 204, para permitir que una pluralidad de celdas 100 se dispongan ajustadamente entre la primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, donde la pluralidad de celdas 100 encajan entre sí. Además, la primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 pueden limitar la pluralidad de celdas 100 en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. En particular, cuando la celda 100 se expande ligeramente, pueden amortiguar y proporcionar una fuerza de presión hacia el interior contra la celda 100, para evitar una expansión y deformación excesivas de la celda 100.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 7, la dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección B del paquete de baterías de alimentación 10, y una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección A de la longitud del paquete de baterías de alimentación 10 para formar un conjunto de baterías. Hay al menos dos capas de conjuntos de baterías en la carcasa 200 a lo largo de la dirección de altura C del paquete de baterías de alimentación 10. Como resultado, se optimiza el número de celdas 100, por lo que la utilización del espacio aumenta para aumentar la densidad de energía, y BIC y el muestreo de baja tensión son más fáciles de implementar integralmente.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 15 y la FIG. 16, la dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, y una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Esto conduce a una utilización del espacio de la batería de potencia 10 del 55 %, 60 %, 62 %, 65 % o superior.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 15 y la FIG. 16, en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, la distancia desde la celda 100 hasta las paredes de los extremos y la carcasa 200 es menor que la longitud de la celda 100. Específicamente, en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, la distancia más corta desde un extremo de la celda 100 hasta una viga de extremo de la carcasa 200 adyacente al extremo de la celda 100 es L3, la distancia más corta desde el otro extremo de la celda 100 a una viga de extremo de la carcasa 200 adyacente al otro extremo de la celda 100 es L4, y la longitud L0 de la celda 100 satisface: L3 L4 < L0. De esta manera, el paquete de baterías de alimentación 10 no puede alojar adicionalmente otra celda 100 en la dirección de la longitud A.
En otras palabras, la carcasa 200 acomoda solo una celda 100 en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. Es decir, en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, la celda 100 no puede disponerse en un patrón que incluya dos o más celdas.
Puede entenderse que en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, se proporcionan vigas laterales en dos lados de la carcasa 200; y en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, se proporcionan vigas de extremo en dos lados de la carcasa 200.
En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, como se muestra en la FIG. 15 y la FIG. 16, la longitud de la celda 100 se extiende a lo largo de toda la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. Es decir, a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, la celda 100 se extiende de un extremo al otro extremo de la carcasa 200, y la longitud de la celda 100 se llena en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10 La carcasa 200 no puede acomodar dos o más celdas 100 en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. Dos extremos de la celda 100 en la dirección de la longitud se pueden ajustar a las dos paredes de extremo opuestas de la carcasa 200 en la dirección de la longitud A, por ejemplo, fijadas a la carcasa 200. Como resultado, no se requieren vigas transversales ni vigas longitudinales en la carcasa 200, y las celdas 100 conectadas pueden actuar directamente como nervios de refuerzo. Esto simplifica enormemente la estructura de la carcasa 200 y reduce el espacio ocupado por los nervios de refuerzo y por las estructuras para montar las celdas 100, mejorando así la utilización del espacio y mejorando la duración de la batería.
Las realizaciones de la presente solicitud no se limitan a no proporcionar vigas longitudinales y vigas transversales. En algunas realizaciones de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 15, se puede proporcionar una viga longitudinal 600 en la carcasa 200. La viga longitudinal 600 se extiende a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, y una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 para formar un conjunto de baterías. La viga longitudinal 600 divide el conjunto de baterías en al menos dos partes a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. Cada parte del conjunto de baterías incluye al menos una celda 100, y cada parte del conjunto de baterías constituye un módulo de batería 400.
En algunas otras realizaciones de la presente solicitud, también se puede proporcionar una viga transversal 500 en la carcasa 200. La viga transversal 500 se extiende a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. La dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. Una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 para formar un conjunto de baterías. Al menos dos filas de conjuntos de baterías están dispuestas en la carcasa 200 a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. Cada fila del conjunto de baterías incluye una pluralidad de celdas 100 dispuestas a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. La viga transversal 500 está ubicada entre dos filas adyacentes de conjuntos de baterías.
Además, la viga transversal y la viga longitudinal aquí pueden ser reemplazadas por otras partes estructurales, tales como tabiques protectores y espuma de aislamiento térmico, etc., que no están limitadas en esta solicitud. Es decir, en esta solicitud, el conjunto de baterías en el paquete de baterías puede ser un todo o puede dividirse en varios conjuntos de subbaterías mediante la viga transversal y/o la viga longitudinal u otras particiones, por ejemplo, 1, 2, 3 o 4 conjuntos de subbaterías. En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, la carcasa 200 incluye vigas de extremo ubicadas en dos extremos del paquete de baterías de alimentación 10 en la dirección de la longitud A, y ambos extremos en la dirección de la longitud de la celda 100 están soportados por las vigas de extremo. La carcasa 200 incluye vigas laterales ubicadas en dos lados del paquete de baterías de energía 10 en la dirección de la anchura B, y las vigas laterales proporcionan una fuerza de presión hacia el interior contra las celdas 100 adyacentes a las mismas.
Como se muestra en la FIG. 16, la carcasa 200 tiene una primera viga lateral 201, una segunda viga lateral 202, una primera viga de extremo 203 y una segunda viga de extremo 204. La primera viga lateral 201, la segunda viga lateral 202, la primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 están conectadas secuencialmente de extremo a extremo. La primera viga lateral 201 y la segunda viga lateral 202 son opuestas en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, y la primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 son opuestas en la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. La primera viga de extremo 203 y la segunda viga de extremo 204 proporcionan soporte para los dos extremos de la celda 100 en la dirección de la longitud, es decir, un extremo de la celda 100 está soportado por la primera viga de extremo 203 y el otro extremo
está soportado por la segunda viga de extremo 204. La primera viga lateral 201 y la segunda viga lateral 202 proporcionan una fuerza de presión contra dos lados de la celda 100 en la dirección del espesor. Es decir, la primera viga lateral 201 aplica una fuerza hacia la segunda viga lateral 202 a la celda 100 dispuesta adyacente a la primera viga lateral 201, y la segunda viga lateral 202 aplica una fuerza hacia la primera viga lateral 201 a la celda 100 dispuesta adyacente a la segunda viga lateral 202, para permitir que una pluralidad de celdas 100 se disponga firmemente entre la primera viga lateral 201 y la segunda viga lateral 202 a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10, donde la pluralidad de celdas 100 encajan entre sí. Además, la primera viga lateral 201 y la segunda viga lateral 202 pueden limitar la pluralidad de celdas 100 en la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10. En particular, cuando la celda 100 se expande ligeramente, pueden amortiguar y proporcionar una fuerza de presión hacia el interior contra la celda 100, para evitar una expansión y deformación excesivas de la celda 100.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 15, la dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, y una pluralidad de celdas 100 están dispuestas a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 para formar un conjunto de baterías. Hay al menos una capa de conjuntos de baterías en la carcasa 200 a lo largo de la dirección de la altura C del paquete de baterías de alimentación 10. Como resultado, se optimiza el número de celdas 100, por lo que la utilización del espacio aumenta para aumentar la densidad de energía, y BIC y el muestreo de baja tensión son más fáciles de implementar integralmente.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, una pluralidad de celdas 100 se pueden ensamblar en múltiples módulos de baterías 400. Los múltiples módulos de baterías 400 pueden disponerse a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10 (como se muestra en la FIG. 6), los múltiples módulos de baterías 400 también pueden disponerse a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 (como se muestra en la FIG. 15), o los múltiples módulos de baterías 400 también pueden disponerse a lo largo de la dirección de la altura C del paquete de baterías de alimentación 10 para formar una estructura de múltiples capas (como se muestra en la FIG. 7). En otras palabras, independientemente de que las celdas 100 se extiendan a lo largo de la dirección de la anchura B o la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10, la pluralidad de celdas 100 se puede disponer en múltiples capas a lo largo de la dirección de la altura C del paquete de baterías de alimentación 10. Los múltiples módulos de baterías 400 también pueden disponerse a lo largo de la dirección de la longitud A y la dirección de la altura C del paquete de baterías de alimentación 10, o a lo largo de la dirección de la anchura A y la dirección de la altura C del paquete de baterías de alimentación 10. Como resultado, se optimiza el número de módulos de batería 400, por lo que la utilización del espacio aumenta para aumentar la densidad de energía, y BIC y el muestreo de baja tensión son más fáciles de implementar integralmente. Debe entenderse que el módulo de batería 400 en la realización de la presente solicitud no tiene estructuras tales como placas de extremo y placas laterales.
En la técnica relacionada, debido al pequeño tamaño y la corta longitud de la celda, los dos extremos opuestos de la celda no pueden ajustarse a las dos paredes laterales opuestas de la carcasa 200". Por lo tanto, las vigas longitudinales 600' y/o las vigas transversales 500' (como se muestra en la FIG. 1) es necesario proporcionarlas en la carcasa 200", para facilitar el montaje de las celdas. Cuando las celdas están montadas en la carcasa 200" por medio de los módulos de batería 400', habrá múltiples celdas a lo largo de la dirección de la anchura del paquete de baterías de alimentación 10'. Es decir, la celda no se extiende entre las dos paredes laterales opuestas, sino que se extiende entre dos vigas longitudinales 600' opuestas o vigas transversales 500'. El módulo de batería está fijado a una viga longitudinal 600' adyacente y/o viga transversal 500' mediante un sujetador.
Dado que las vigas longitudinales 600' y/o las vigas transversales 500' se proporcionan en la carcasa 200" en la técnica relacionada, las vigas longitudinales 600' y/o las vigas transversales 500' ocupan un gran espacio de montaje para acomodar las celdas en la carcasa 200", provocando una baja utilización del espacio de la carcasa 200". En general, la relación entre la suma de los volúmenes de las celdas y el volumen de la carcasa 200" es de aproximadamente el 40 % o incluso inferior. En otras palabras, solo alrededor del 40 % del espacio en la carcasa 200" en la técnica relacionada está disponible para montar las celdas, lo que da como resultado un número limitado de celdas acomodadas en la carcasa 200", capacidad y tensión limitadas de todo el paquete de baterías de potencioa 10' y poca duración de la batería del paquete de baterías de alimentación 10'.
Una celda según una realización de la presente solicitud incluye un cuerpo de celda, y el cuerpo de celda tiene una longitud L, una anchura H y un espesor D. La longitud L del cuerpo de celda es mayor que la anchura H, la anchura H del cuerpo de la celda es mayor que el espesor D, la longitud L del cuerpo de la celda es mayor de 600 mm, y la longitud L y la anchura H del cuerpo de la celda satisfacen L/H=4-21. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L y la anchura H del cuerpo de la celda satisfacen L/H=9-13. Cuando se proporcionan celdas que satisfacen los requisitos de tamaño anteriores en el paquete de baterías de alimentación 10, por un lado, se reduce el uso de vigas longitudinales y/o vigas transversales en la carcasa 200. Incluso las vigas longitudinales y/o las vigas transversales pueden no proporcionarse en la carcasa 200, para reducir el espacio ocupado por las vigas longitudinales y/o las vigas transversales en la carcasa 200, y mejorar la utilización del espacio de la carcasa 200. Por otro lado, se reduce el uso de placas de extremo y placas laterales en el módulo de batería 400, y se reduce el espacio ocupado por las placas de extremo y las placas laterales en la carcasa 200, para mejorar la utilización del espacio de la carcasa 200. Se disponen tantas celdas 100 como sea posible en la carcasa 200, para aumentar la capacidad, la
tensión y la vida útil de la batería de todo el paquete de baterías de alimentación.
Además, dado que no es necesario disponer vigas longitudinales y/o vigas transversales en la carcasa 200, por un lado, se simplifica el proceso de fabricación de la carcasa 200, se reduce la complejidad de montaje de las celdas 100 y se reduce el coste de producción; y por otro lado, se reducen los pesos de la carcasa 200 y de todo el paquete de baterías de alimentación 10, consiguiendo un peso ligero del paquete de baterías de alimentación 10. En particular, cuando el paquete de baterías de alimentación 10 se monta en un vehículo eléctrico, se mejora la vida útil de la batería del vehículo eléctrico y se logra un peso ligero del vehículo eléctrico.
Además, la propia celda 100 se puede utilizar para reforzar la resistencia estructural de la carcasa 200. Es decir, no hay necesidad de proporcionar una estructura de refuerzo para mejorar la resistencia estructural en la carcasa 200, y la propia celda 100 puede reemplazar directamente la estructura de refuerzo para garantizar la resistencia estructural de la carcasa 200, asegurando así que la carcasa 200 no sea propensa a la deformación bajo la acción de una fuerza externa. En comparación con el paquete de baterías divulgado en el documento de patente china CN107925028A, la carcasa 200 no solo puede acomodar y proteger las celdas 100, sino también soportar las celdas 100 para mejorar la capacidad de carga general del paquete de baterías de alimentación 10. La longitud de la celda 100 mejora la resistencia del paquete de baterías 10.
Según algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L y el espesor D del cuerpo de la batería satisfacen: L/D=23-208. Al aumentar la relación de dimensiones de la batería, se aumenta el área de superficie de una sola celda 100, para aumentar el área de disipación de calor y aumentar la tasa de disipación de calor de la celda 100, mejorando así la seguridad de todo el paquete de baterías de alimentación 10 y haciendo que el paquete de baterías de alimentación 10 sea más seguro y fiable. Según algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L y la anchura D del cuerpo de la celda satisfacen: L/D=50-120.
En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, la celda 100 incluye un cuerpo de celda 110 (que puede entenderse como una parte del cuerpo que excluye las estructuras sobresalientes de pequeño tamaño, tal como lengüetas de electrodos), y el volumen V del cuerpo de celda 110 y la energía E del cuerpo de celda 110 satisfacen: V/E < 2000 itiiti 3- Wh-1. Por lo tanto, es posible garantizar un área de disipación de calor suficiente para garantizar el efecto de disipación de calor y reducir la relación de volumen de las celdas 100, lo que es beneficioso para la disposición compacta de una pluralidad de celdas 100 en el paquete de baterías de alimentación 10.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 9 y la FIG. 10, la carcasa 200 es diferente de la carcasa del paquete de baterías descrita en el documento de patente china CN107925028A, especialmente en términos de tamaño y capacidad de carga. La carcasa 200 incluye una bandeja de vehículo 210 que está ajustada y conectada a la carrocería del vehículo, para formar una estructura ajustada a la carrocería del vehículo para acomodar y transportar las celdas 100. La bandeja de vehículo 210 es una bandeja producida por separado para acomodar y montar las celdas 100. Después de montar la celda 100 en la bandeja de vehículo 210, la bandeja de vehículo 210 se puede montar en la carrocería del vehículo mediante un sujetador. Por ejemplo, la bandeja de vehículo se cuelga en un chasis de un vehículo eléctrico, para acomodar y soportar las celdas.
Cuando el paquete de baterías de alimentación 10 se utiliza como paquete de baterías de alimentación para proporcionar energía eléctrica a un vehículo, la dirección de la longitud de la celda 100 puede disponerse a lo largo de la dirección de la longitud de la carrocería del vehículo, es decir, las direcciones delantera y trasera del vehículo. En este momento, la longitud L del cuerpo de celda 110 de la celda 100 puede ser de 600 a 2500 mm. En algunas realizaciones, L puede ser de 600 a 1500 mm, de modo que la longitud de la celda 100 se pueda adaptar a la longitud del vehículo. Cuando el paquete de baterías de alimentación 10 se utiliza como paquete de baterías de alimentación para proporcionar energía eléctrica a un vehículo, la dirección de la longitud de la celda 100 puede disponerse a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo, es decir, las direcciones izquierda y derecha del vehículo. En este momento, la longitud L del cuerpo de celda 110 de la celda 100 puede ser de 600 a 2500 mm, de manera que la longitud de la celda 100 se puede adaptar a la anchura del vehículo.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 8, la carcasa 200 también puede formarse directamente en el vehículo eléctrico, es decir, la carcasa 200 es un dispositivo para montar las células 100 y formarse en cualquier posición apropiada en el vehículo eléctrico. Por ejemplo, la carcasa 200 se puede formar en el chasis del vehículo eléctrico.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, cuando el paquete de baterías de alimentación 10 está dispuesto en un vehículo eléctrico, a diferencia del paquete de baterías descrito en el documento de patente china CN107925028A, el paquete de baterías de alimentación 10 también incluye al menos uno de un sistema de gestión de batería (BMS), un conector de batería, un muestreador de batería, un sistema de gestión térmica de batería y otros componentes necesarios para la batería del vehículo. La dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 está dispuesta a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo, es decir, las direcciones izquierda y derecha del vehículo; y la dirección de la longitud del paquete de baterías de alimentación 10 está dispuesta a lo largo de la dirección de la longitud de la carrocería del vehículo, es decir, las direcciones delantera y trasera del vehículo. La presente solicitud no se limita a esto. La dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 puede estar dispuesta a lo largo de la dirección de la carrocería del vehículo, y la dirección de la
longitud A del paquete de baterías de alimentación 10 puede estar dispuesta a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo.
Los expertos en la técnica pueden entender que la orientación de las celdas 100 en el paquete de baterías de alimentación 10 y la orientación del paquete de baterías de alimentación 10 en el vehículo eléctrico se pueden combinar de varias formas. Por ejemplo, la dirección de la longitud de la celda 100 puede disponerse a lo largo de la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 o a lo largo de la dirección de la longitud A del paquete de baterías de alimentación 10. La dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 puede disponerse a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo o a lo largo de la dirección de la longitud de la carrocería del vehículo. Por ejemplo, independientemente de que la dirección de la anchura B del paquete de baterías de alimentación 10 esté dispuesta a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo o a lo largo de la dirección de la longitud de la carrocería del vehículo, la dirección de la longitud de la celda 100 está dispuesta a lo largo de la dirección de la anchura del cuerpo del vehículo La dirección relativa de disposición de la celda 100, el paquete de baterías de alimentación 10 y la carrocería del vehículo pueden disponerse según la aplicación práctica para cumplir diversos requisitos.
La celda 100 según una realización de la presente solicitud se describirá a continuación con referencia a los dibujos adjuntos.
En las siguientes realizaciones específicas, la longitud L, la anchura H y el espesor D están en milímetros (mm), el área superficial S está en milímetros cuadrados (m2), el volumen V está en milímetros cúbicos (mm3), y la energía E está en vatios-hora (Wh).
Como se muestra en la FIG. 5, la celda 100 según una realización de la presente solicitud incluye un cuerpo de celda 110. Puede entenderse que el cuerpo de celda 110 es una parte del cuerpo que excluye las estructuras sobresalientes de tamaño pequeño tales como las lengüetas de los electrodos. El cuerpo de celda 110 tiene una longitud L, una anchura H y un espesor D.
La longitud L del cuerpo de celda 110 es mayor que la anchura H del cuerpo de celda 110, la anchura H del cuerpo de celda 110 es mayor que el espesor D del cuerpo de celda 110, la longitud L del cuerpo de celda es mayor que 600 mm, y la longitud L del cuerpo de celda 110 y la anchura H del cuerpo de celda 110 satisfacen: L/H=4-21. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L del cuerpo de celda 110 y la anchura H del cuerpo de celda 110 satisfacen: L/H=9-13.
En la celda 100 según la realización de la presente solicitud, mediante el diseño de la relación de la longitud L y la anchura H del cuerpo de celda 110, el cuerpo de celda 110 se puede aplanar y alargar razonablemente en un determinado volumen dado. Por un lado, esto conduce a la disposición general en el paquete de baterías de alimentación (por ejemplo, la disposición del paquete de baterías de alimentación 10 de acuerdo con la realización mencionada anteriormente de la presente solicitud), mejorando así la utilización del espacio, mejorando la densidad de energía y, por lo tanto, aumentando la vida de la batería del paquete de baterías de alimentación. Por otro lado, esto puede garantizar que la celda 100 tenga un área de disipación de calor lo suficientemente grande como para transferir el calor interno al exterior a tiempo para evitar que el calor se acumule en el interior, formando así una mayor densidad de energía y apoyando la mejora de la vida de la batería.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, para optimizar la disposición de la celda 100 en el paquete de baterías y mejorar la capacidad de disipación de calor de la celda 100, la longitud L y el espesor D del cuerpo de la celda 110 satisfacen: L/D=23-208.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 5, el cuerpo de celda 110 está estructurado para tener una forma de paralelepípedo rectangular con una superficie exterior lisa para tener una cierta resistencia estructural. El núcleo de celda de la celda se coloca en una carcasa de celda prismática, la abertura de la carcasa de celda se sella con una placa de cubierta y se inyecta un electrolito. En comparación con la celda con una película laminada de aluminio, la celda 100 según la realización de la presente solicitud tiene una buena conductividad térmica y puede eliminar eficazmente el problema de la disipación de calor causado por una estructura de gran tamaño, cuando se usa junto con una estructura de gestión térmica de la batería convencional. En comparación con las celdas cilíndricas, la utilización del espacio es mayor y los procesos de producción y ensamblaje son más simples.
Cuando la celda 100 de acuerdo con la realización de la presente solicitud está dispuesta en la carcasa 200 del paquete de baterías de alimentación 10, la dirección de la longitud y la dirección del espesor del cuerpo de celda 110 pueden extenderse en las direcciones horizontales, y la dirección de la anchura del cuerpo de celda 110 puede extenderse en la dirección vertical. Es decir, la celda 100 está de lado. Las direcciones horizontal y vertical se basan en la dirección del paquete de baterías de alimentación 10 cuando se usa (por ejemplo, cuando se usa en un vehículo eléctrico).
En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, para optimizar la disposición de la celda 100 en el paquete de baterías de alimentación 10 para aumentar la densidad de energía y aumentar la vida útil de la batería, y para hacer que la disposición del cuerpo de celda 110 sea más compacta y la energía más concentrada en el espacio limitado de
la carcasa 200, se diseñan otros parámetros de la celda 100.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L del cuerpo de celda 110 y el volumen V del cuerpo de celda 110 satisfacen: L/V= 0,0005 mm-2 - 0,002mm-2. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la anchura H del cuerpo de celda 110 y el volumen V del cuerpo de celda 110 satisfacen: H/V= 0,0001 mm-2-0,00015mm-2. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, el espesor D del cuerpo de celda 110 y el volumen V del cuerpo de celda 110 satisfacen: D/V= 0,0000065 mm-2~0,00002mm-2. Para un cuerpo de celda 110 de cierto volumen, la relación de cada uno de la longitud L, la anchura H y el espesor D con el volumen V puede diseñarse para optimizar la distribución espacial de la unidad de energía, facilitando así la disposición en la carcasa. 200.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L del cuerpo de celda 110 y el área superficial S del cuerpo de celda 110 satisfacen: L/S= 0,002 mm-1-0,005mm-1. La longitud L del cuerpo de celda 110 y la energía E del cuerpo de celda 110 satisfacen: L/E=0,8 mm ■ Wh-1 -2,45 mm ■ Wh-1. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la longitud L del cuerpo de celda 110 y la energía E del cuerpo de celda 110 satisfacen: L/E=1,65 mm ■ Wh-1 -2,45 mm ■ Wh-1. Como tal, se facilita que la celda 100 se extienda a través de dos lados opuestos de la carcasa 200 en su dirección de la longitud, mejorando así la vida útil de la batería del paquete de baterías de alimentación 10, mientras que se consideran la resistencia estructural y el efecto de disipación de calor de la celda 100.
En algunas otras realizaciones de esta solicitud, el área superficial S del cuerpo de celda 110 y el volumen V del cuerpo de celda 110 satisfacen: S/V= 0,1-0,35 mm-1. Por lo tanto, es posible garantizar un área de disipación de calor suficiente para garantizar el efecto de disipación de calor y reducir la relación de volumen de las celdas 100, lo que es beneficioso para la disposición compacta de una pluralidad de celdas 100 en el paquete de baterías de alimentación 10.
El área superficial S del cuerpo de celda 110 y la energía E del cuerpo de celda 110 satisfacen: S/E<1000 mm2Wh-1. Esto puede asegurar una disipación de calor suficiente en la superficie de la celda 100. Especialmente cuando se emplea un material de cátodo ternario o ternario con alto contenido de níquel en la batería de potencia, el calor interno de la batería puede conducirse a tiempo, lo que es beneficioso para la seguridad de la batería. Además, la celda 100 en la realización de la presente solicitud es una celda prismática con una superficie exterior lisa, que tiene cierta resistencia estructural y tiene una buena conductividad térmica. En comparación con una celda con una superficie ondulada, el proceso y el montaje posterior son menos difíciles.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 5, la celda 100 incluye además una primera lengüeta de electrodo 101 y una segunda lengüeta de electrodo 102.
La primera lengüeta de electrodo 101 se proporciona en un extremo del cuerpo de celda 110 en la dirección de la longitud, y la segunda lengüeta de electrodo 102 se proporciona en el otro extremo del cuerpo de celda 110 en la dirección de la longitud. En otras palabras, la dirección de la longitud de la celda 100 puede ser la dirección actual dentro de la celda 100, es decir, la dirección actual dentro de la celda 100 es la indicada por una flecha B. De esta manera, dado que la dirección actual es la misma como la dirección de la longitud de la celda 100, el área efectiva de disipación de calor de la celda 100 es mayor y la eficiencia de disipación de calor es mayor. Aquí, la primera lengüeta de electrodo 101 puede ser una lengüeta de electrodo positivo de la celda 100, y la segunda lengüeta de electrodo 102 es una lengüeta de electrodo negativo de la celda 100; o, la primera lengüeta de electrodo 101 es la lengüeta de electrodo negativo de la celda 100, y la segunda lengüeta de electrodo 102 es la lengüeta de electrodo positivo de la celda 100.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 5, la celda 100 incluye además al menos una válvula antiexplosión 103.
La al menos una válvula antiexplosión 103 se proporciona en al menos un extremo del cuerpo de celda 110 en la dirección de la longitud. Cuando la celda 100 falla y se expande, la presión del gas en el interior es suficiente para romper una lámina de volteo en la al menos una válvula antiexplosión 103, provocando un cortocircuito de la celda 100 para garantizar la seguridad de la celda 100 y evitar que la celda 100 explote.
Los expertos en la materia pueden comprender que la disposición de al menos una válvula antiexplosión 103 puede aplicarse no solo a una celda con una carcasa de aluminio, sino también a una celda de bolsa. Además, la al menos una válvula antiexplosión 103 también puede estar dispuesta en otras posiciones además de los extremos del cuerpo de la celda 100.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, cuando la celda es una celda de bolsa, la longitud L y la anchura H del cuerpo de la celda satisfacen: L/H=7-20.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, los dos extremos del cuerpo de celda 110 en la dirección de la longitud están respectivamente provistos de una válvula antiexplosión 103.
Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, la FIG. 5 y la FIG. 11, la celda 100 está provista de una válvula
antiexplosión 103 en un primer extremo que está orientada hacia la primera viga lateral 201, y la primera viga lateral 201 está provista de conductos de escape 222 en su interior. Se proporciona una entrada de gas 221 en una posición en la primera viga lateral 201 correspondiente a la válvula antiexplosión 103 de cada celda 100, y la entrada de gas 221 se comunica con el conducto de escape 222. La carcasa 200 está provista de un respiradero de escape que se comunica con el conducto de escape 222.
Y/o la celda 100 está provista de una válvula antiexplosión 103 en un segundo extremo que está orientada hacia la segunda viga lateral 202, y la segunda viga lateral 202 está provista de conductos de escape 222 en su interior. Se proporciona una entrada de gas 221 en una posición en la segunda viga lateral 202 correspondiente a la válvula antiexplosión 103 de cada celda 100, y la entrada de gas 221 se comunica con el conducto de escape 222. La carcasa 200 está provista de un respiradero de escape que se comunica con el conducto de escape 222.
En la técnica relacionada, durante el uso de la celda, si la presión del gas dentro de la celda aumenta hasta cierto punto, la válvula antiexplosión se abre, de modo que la llama, el humo o el gas dentro de la celda se descargarán a través de la válvula antiexplosión. La llama, el humo o el gas se acumulan dentro del paquete de baterías de alimentación y, si no se descargan a tiempo, causarán un daño secundario a la celda. En la realización de la presente solicitud, dado que la primera viga lateral 201 y/o la segunda viga lateral 202 está/n provista/s de la entrada de gas 221 correspondiente a la válvula antiexplosión 103 de la celda 100, y la primera viga lateral 201 y /o la segunda viga lateral 202 se proporciona/n el conducto de escape 222 en el mismo, la válvula antiexplosión 103 se abre cuando aumenta la presión del gas dentro de la celda 100, y la llama, el humo o el gas dentro de la celda entrarán directamente en los conductos de escape 222 dentro de la primera viga lateral 201 y/o la segunda viga lateral 202 a través de la entrada de gas 221, y se descargará fuera de la primera viga lateral 201 y/o la segunda viga lateral 202 a través del respiradero de escape, por ejemplo, se descargará en la atmósfera a través del respiradero de escape. De esta manera, la llama, el humo o el gas no se acumularán dentro del paquete de baterías 200, evitando así que la llama, el humo o el gas causen daños secundarios a la celda 100.
Además, un extremo de cada celda 100 en la pluralidad de celdas 100 sale a través del conducto de escape 222 en la primera viga lateral 201, y el otro extremo de cada celda 100 en la pluralidad de celdas 100 sale a través del conducto de escape 222 en la segunda viga lateral 202. Como resultado, los dos extremos de la celda 100 se descargan a través de diferentes conductos, lo que aumenta la distancia de escape y forma un escape cruzado, lo que reduce la temperatura.
Un vehículo eléctrico 1 según una realización de la presente solicitud se describe a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. El vehículo eléctrico puede incluir vehículos comerciales, vehículos especiales, bicicletas eléctricas, motocicletas eléctricas, scooters eléctricos y otros vehículos eléctricos que necesitan ser alimentados por un paquete de baterías para proporcionar energía eléctrica para alimentarlos para viajar.
Como se muestra en la FIG. 9 y la FIG. 10, el vehículo eléctrico 1 de acuerdo con la realización de la presente solicitud incluye un paquete de baterías de alimentación 10 de acuerdo con la realización mencionada anteriormente de la presente solicitud, donde la carcasa 200 se puede formar integralmente en el vehículo eléctrico, o la carcasa 200 puede ser también una bandeja de vehículo producida por separado donde se acomoda y monta la celda 100.
En el vehículo eléctrico 1 de acuerdo con la realización de la presente solicitud, la vida útil de la batería se puede mejorar sin expandir el espacio ocupado por la batería usando el paquete de baterías de alimentación 10 de acuerdo con la realización de la presente solicitud.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, como se muestra en la FIG. 9 y la FIG. 10, el paquete de baterías de alimentación 10 está dispuesto en la parte inferior del vehículo eléctrico 1, y la carcasa 200 está conectada de forma fija a un chasis del vehículo eléctrico 1. Dado que el espacio de montaje en el chasis del vehículo eléctrico 1 es grande, cuando el paquete de baterías de alimentación 10 se proporciona en el chasis del vehículo eléctrico 1, la cantidad de celdas 100 se puede aumentar tanto como sea posible, lo que aumenta la vida de la batería del vehículo eléctrico 1.
En algunas realizaciones específicas de esta solicitud, como se muestra en la FIG. 9 y la FIG. 10, el vehículo eléctrico 1 incluye un paquete de baterías de alimentación 10 dispuesto en la parte inferior del vehículo eléctrico 1. La carcasa 200 está conectada de forma fija a un chasis del vehículo eléctrico 1. La dirección de la anchura del paquete de baterías de alimentación 10 se extiende a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo eléctrico 1, es decir, las direcciones izquierda y derecha del vehículo eléctrico 1, y la dirección de la longitud del paquete de baterías 10 se extiende a lo largo de una dirección de la longitud de la carrocería del vehículo del paquete de baterías de alimentación 10, es decir, las direcciones delantera y trasera del vehículo eléctrico 1. En otras realizaciones, el vehículo eléctrico 1 puede incluir una pluralidad de paquetes de baterías de alimentación 10 dispuestos en la parte inferior del vehículo eléctrico 1, y la forma y el tamaño de la pluralidad de paquetes de baterías de alimentación 10 pueden ser iguales o diferentes. Cada paquete de baterías de alimentación 10 se puede ajustar de acuerdo con la forma y el tamaño del chasis del vehículo eléctrico 1, y la pluralidad de paquetes de baterías de alimentación 10 están dispuestos a lo largo de la dirección de la longitud, es decir, las direcciones delantera y trasera de la carrocería del vehículo.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, la relación entre la anchura F de la carcasa 200 y la anchura W de la carrocería del vehículo satisface: 50 % < F/W < 80 %. En algunas otras realizaciones de la presente solicitud, la longitud L del cuerpo de la celda en la dirección de la anchura del paquete de baterías de alimentación y la anchura W del cuerpo del vehículo satisfacen: 46 % < L/W < 76 %. En las realizaciones anteriores, esto se puede lograr disponiendo solo una carcasa 200 a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo. Cuando hay múltiples carcasas 200, las múltiples carcasas 200 están dispuestas a lo largo de la dirección de la longitud de la carrocería del vehículo. Generalmente, para la mayoría de los vehículos, la anchura W de la carrocería del vehículo es de 500-2000 mm, por ejemplo, 500 mm, 600 mm, 1600 mm, 1800 mm o 2000 mm. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la anchura W de la carrocería del vehículo es de 600-2000 mm, por ejemplo, 600 mm, 1600 mm, 1800 mm o 2000 mm. De acuerdo con esta solicitud, la longitud de la carrocería del vehículo es de 500-5000 mm. Para vehículos de pasajeros, la anchura de los vehículos de pasajeros suele ser de 500-1800 mm. De acuerdo con algunas realizaciones de esta solicitud, la anchura de los vehículos de pasajeros también puede ser de 600 a 1800 mm. De acuerdo con esta solicitud, la longitud de la carrocería de los vehículos de pasajeros es de 500-4000 mm.
En algunas otras realizaciones de la presente solicitud, la anchura F de la carcasa 200 es de 500 a 1500 mm, y de acuerdo con algunas realizaciones de la presente solicitud, la anchura F de la carcasa 200 es de 600 a 1500 mm, que es mucho mayor que la carcasa del paquete de baterías divulgada en el documento de patente china CN107925028A, para facilitar el alojamiento del módulo de batería 400 en el paquete de baterías en el documento CN107925028A y garantizar la duración de la batería. Este tamaño coincide con el tamaño de la carrocería del vehículo.
En algunas realizaciones específicas de la presente solicitud, la celda 100 incluye un cuerpo de celda 110, donde la relación entre la longitud L del cuerpo de celda 110 y la anchura W de la carrocería del vehículo satisface: 46 % < L/W < 76 %. En esta realización, esto se puede lograr disponiendo solo una celda 100 a lo largo de la dirección de la anchura de la carrocería del vehículo. En otras implementaciones posibles, se pueden disponer múltiples módulos de batería 400 o múltiples celdas 100 en la dirección de la longitud, mientras se cumplan dichos requisitos de tamaño. En algunas realizaciones, la longitud L del cuerpo de celda 110 es de 600 a 1500 mm.
En resumen, en comparación con la técnica anterior, la celda está diseñada para tener un tamaño largo de hasta 2500 mm en esta solicitud, y los siguientes efectos técnicos se logran aplicando la celda a un paquete de baterías:
(1) La utilización del volumen del paquete de baterías se mejora significativamente y la densidad de energía volumétrica del paquete de baterías aumenta. La utilización del volumen en la industria es actualmente de alrededor del 40 %. Por el contrario, las celdas se pueden disponer completamente en el paquete de baterías en la presente solicitud, para dar una utilización de volumen del 60 % o más e incluso hasta el 80 %, y un aumento en la densidad de energía volumétrica del 20 % o más. En los mismos vehículos que utilizan las celdas y la forma de disposición de la presente invención, la densidad de energía se puede aumentar en un 20 %-30 %, y la distancia en kilómetros que recorre el vehículo también se puede aumentar en un 20 %-30 %.
(2) Los costes del paquete de baterías se reducen significativamente. Debido a que la propia celda proporciona una función de refuerzo mecánico, los nervios de refuerzo utilizados en la bandeja de la batería pueden reducirse u omitirse, lo que simplifica el proceso de fabricación del paquete de baterías y reduce los costes de fabricación. Además, de acuerdo con esta solicitud, el tamaño de las celdas puede ajustarse al tamaño del paquete de baterías, y las celdas pueden disponerse directamente una al lado de la otra en el paquete de baterías, a diferencia de la técnica anterior, donde es necesario disponer una pluralidad de celdas una al lado de la otra en un marco de módulo formado por dos placas de extremo y dos placas laterales, y luego los módulos de batería se ensamblan para formar un paquete de baterías. El tamaño de la celda en esta solicitud es lo suficientemente largo, y una pluralidad de celdas se pueden colocar directamente una al lado de la otra en el paquete de baterías, por lo que el uso de placas de extremo y placas laterales para ensamblar módulos de batería y una gran cantidad de sujetadores tales como tornillos para el montaje fijo de los módulos de batería se evita o reduce, simplificando el proceso de montaje de las celdas y reduciendo significativamente los costes de fabricación en mano de obra y materiales. Estos son propicios para la popularización de nuevos vehículos eléctricos.
(3) Se incrementa la estabilidad y la fiabilidad del paquete de baterías. Un proceso de ensamblaje del paquete de baterías más complejo indica una mayor tasa de defectos e indica un aumento en la posibilidad de aflojamiento y montaje inestable del paquete de baterías, lo que afecta negativamente la calidad del paquete de baterías y reduce la estabilidad y la fiabilidad del paquete de baterías. En esta solicitud, las celdas se ensamblan para formar el paquete de baterías, y debido a que el proceso de ensamblaje se vuelve más simple, se incrementa la estabilidad y la fiabilidad del paquete de baterías y, en consecuencia, se reduce la tasa de defectos del paquete de baterías.
(4) El rendimiento de seguridad relacionado con la disipación de calor del paquete de baterías se mejora significativamente. El aumento de temperatura del paquete de baterías es el resultado combinado de la producción y disipación de calor. Con la misma capacidad, la producción de calor de la celda es constante. En esta solicitud, la celda está diseñada para aplanarse y alargarse y, por lo tanto, tiene un mejor efecto de disipación y disminuye el aumento de temperatura de la celda. Bajo una condición de trabajo dada del paquete de baterías, el aumento de temperatura del paquete de baterías se reduce y el rendimiento de seguridad del paquete de baterías mejora en gran medida, cuando se usa la celda.
Sobre la base del importante efecto técnico que aportan las celdas largas, para permitir que la celda se soporte por sí misma, se puede aumentar la fuerza de soporte de la carcasa al realizar mejoras en términos del proceso de formación y el diseño estructural, y la relación longitud-anchura de la carcasa se controla en un intervalo predeterminado. Además, la resistencia interna de la celda se puede reducir mediante la optimización de la trayectoria de recogida de corriente. Además, el proceso de inyección de líquido también se puede mejorar para resolver el problema del largo tiempo de inyección de líquido causado por el tamaño de celda grande.
Otras configuraciones y operaciones de la celda 100, el paquete de baterías de alimentación 10 y el vehículo eléctrico 1 de acuerdo con las realizaciones de la presente solicitud son conocidas por los expertos en la técnica y no se describirán en detalle aquí.
La presente solicitud se describirá a continuación en relación con las Realizaciones Comparativas 1 y 2 y las Realizaciones 1 a 3. Al diseñar los parámetros de tamaño de la celda 100 de acuerdo con la realización de la presente solicitud, la batería de alimentación tiene un efecto de disipación de calor obviamente mejorado.
En las siguientes realizaciones y realizaciones comparativas, la batería es una batería de fosfato de hierro y litio.
En las mismas condiciones, las celdas de la Realización comparativa 1 y las Realizaciones 1 a 5 se cargan rápidamente a una velocidad de 2 °C y se mide el aumento de temperatura de las celdas durante el proceso de carga rápida. En la siguiente tabla, se registran las selecciones de parámetros que incluyen la longitud, la anchura, el espesor, el volumen, el área superficial y la energía de la celda en cada realización y realización comparativa, y se registra el aumento de temperatura específico.
A partir de los datos de la tabla, se puede ver que en la celda 100 (es decir, las Realizaciones 1 -5) proporcionadas en esta solicitud, el aumento de temperatura es algo menor que en la realización comparativa bajo las mismas condiciones de carga rápida, por lo que la presente solicitud tiene un mejor efecto de disipación de calor que la técnica anterior.
En la descripción de esta memoria descriptiva, la descripción de términos de referencia como "realizaciones específicas" o "un ejemplo" significa que incluye características, estructuras, materiales o características específicas descritas en la realización o ejemplo en al menos una realización o ejemplo de esta solicitud. En esta memoria descriptivas, las descripciones de ejemplo de los términos anteriores no se refieren necesariamente a la misma realización o ejemplo.
Aunque se han mostrado y descrito las realizaciones de esta solicitud, una persona con experiencia ordinaria en la técnica debe comprender que se pueden realizar varios cambios, modificaciones, reemplazos y variaciones en las realizaciones sin apartarse de los principios de esta solicitud y el alcance de esta solicitud es tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Una celda de batería, que comprende:
un cuerpo de celda, que tiene una longitud L, una anchura H y un espesor D, siendo la longitud L del cuerpo de celda mayor que la anchura H, y siendo la anchura H del cuerpo de celda mayor que el espesor D, en la que
la longitud L del cuerpo de celda es superior a 600 mm; y la longitud L y la anchura H del cuerpo de celda satisfacen L/H=4-21.
2. La celda según la reivindicación 1, en la que la longitud L y la anchura H del cuerpo de celda satisfacen L/H=9-13.
3. La celda según la reivindicación 1, en la que la longitud L y el espesor D del cuerpo de celda satisfacen L/D = 23 208.
4. La celda según la reivindicación 1, en la que la longitud L del cuerpo de celda y el volumen V del cuerpo de celda satisfacen L/V= 0,0005 - 0,002 mm-2.
5. La celda según la reivindicación 1, en la que la anchura H del cuerpo de celda y el volumen V del cuerpo de celda satisfacen H/V= 0,0001 mi r r 2-0,00015m iT r2
6. La celda según la reivindicación 1, en la que el espesor D del cuerpo de celda y el volumen V del cuerpo de celda satisfacen D/V= 0,0000065 mm'2-0,00002mm-2.
7. La celda según la reivindicación 1, en la que la longitud L del cuerpo de celda y el área superficial S del cuerpo de celda satisfacen L/S = 0,002 m irr1-0,005mm-1.
8. La celda según la reivindicación 1, en la que el área superficial S del cuerpo de celda y el volumen V del cuerpo de celda satisfacen S/V = 0,1 m irr1-0,35mm-1, o
en la que el área superficial S del cuerpo de celda y la energía E del cuerpo de celda satisfacen S/E<1000 mm2Wh_1, o
en la que la longitud L del cuerpo de celda y la energía E del cuerpo de la celda satisfacen L/E=0,8 mm-Wh-1 -2,45 mm-Wh'1, o
en la que la longitud L del cuerpo de celda y la energía E del cuerpo de celda satisfacen L/E=1,65 mm-Wh’1 -2,45 mm-Wh’1.
9. La celda según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la longitud L del cuerpo de celda es de 600 a 2500 mm, preferiblemente de 600 a 1500 mm.
10. La celda según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la dirección de la longitud y la dirección del espesor del cuerpo de celda se extienden a lo largo de direcciones horizontales, y la dirección de la anchura del cuerpo de la batería se extiende a lo largo de una dirección vertical.
11. La celda según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además
una primera lengüeta de electrodo, proporcionada en un extremo del cuerpo de celda a lo largo de la dirección de la longitud; y
una segunda lengüeta de electrodo, proporcionada en el otro extremo del cuerpo de celda a lo largo de la dirección de la longitud, o
en la que la celda es una celda prismática con una carcasa de aluminio, y en la que dos extremos del cuerpo de celda en la dirección de la longitud están preferiblemente provistos respectivamente de una válvula antiexplosión.
12. La celda según la reivindicación 11, que comprende además al menos una válvula antiexplosión, dispuesta en al menos un extremo del cuerpo de la celda en la dirección de la longitud.
13. La celda según la reivindicación 1, en la que la celda es una celda de bolsa, y la longitud L y la anchura H del cuerpo de celda satisfacen L/H = 7-20.
14. Un paquete de baterías de alimentación, que comprende:
una carcasa; y
una pluralidad de celdas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, proporcionadas en la carcasa.
15. Un vehículo eléctrico, que comprende un paquete de baterías de alimentación según la reivindicación 14.
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