ES2942028T3 - Batería, y aparato relacionado correspondiente, método de preparación y dispositivo de preparación - Google Patents

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Yuqun Zeng
Xiaobo Chen
Peng Wang
Yao Li
Kai Wu
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Abstract

Una batería (10) y un aparato relacionado para la misma, un método de preparación y un dispositivo de preparación. La batería (10) comprende una pluralidad de celdas de batería (20), comprendiendo al menos una de la pluralidad de celdas de batería (20) un mecanismo de alivio de presión (213) utilizado para actuar cuando la presión interna de al menos una celda de batería (20) alcanza un umbral para liberar la presión interna; y un componente de convergencia (12) utilizado para conectar eléctricamente la pluralidad de celdas de batería (20), donde el mecanismo de alivio de presión (213) y el componente de convergencia (12) están dispuestos respectivamente en lados diferentes de al menos una celda de batería (20).), de modo que las emisiones de al menos una celda de batería (20) se descargan a lo largo de la dirección distante del componente de convergencia (12) cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión (213). Mediante el modo de disposición del mecanismo de alivio de presión (213) y el componente de convergencia (12), se mejora significativamente el rendimiento de seguridad de la batería (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Batería, y aparato relacionado correspondiente, método de preparación y dispositivo de preparación
Campo técnico
La presente solicitud hace referencia al campo de las baterías, y en particular a una batería, y a un dispositivo relacionado, método de preparación y dispositivo de preparación de la misma.
Antecedentes
Una batería química, una batería basada en la electroquímica, una batería electroquímica o una celda electroquímica es una clase de dispositivo que convierte la energía química de los materiales activos de los electrodos positivo y negativo en energía eléctrica mediante una reacción redox. A diferencia de una reacción redox ordinaria, las reacciones de oxidación y reducción se llevan a cabo por separado, con la oxidación en un electrodo negativo y la reducción en un electrodo positivo, mientras que las ganancias y pérdidas de electrones se llevan a cabo a través de un circuito externo, formando por lo tanto una corriente. Esta es la característica esencial de todas las baterías. Después de un largo periodo de investigación y desarrollo, la batería química dio paso a una gran variedad de aplicaciones, con un dispositivo lo suficientemente grande como para valer en un edificio, y lo suficientemente pequeño como para medirse en milímetros. Con el desarrollo de la tecnología electrónica moderna, se plantean requisitos muy exigentes para las baterías químicas. Cada avance en la tecnología de las baterías químicas ha supuesto un desarrollo revolucionario de los dispositivos electrónicos. Muchos científicos electroquímicos de todo el mundo están interesados en desarrollar baterías químicas para alimentar vehículos eléctricos.
Una batería de iones de litio, como una clase de batería química, tiene las ventajas de un pequeño volumen, una alta densidad de energía, una alta densidad de potencia, un gran número de veces de ciclo de uso y un largo tiempo de almacenamiento, etc., y se ha utilizado ampliamente en algunos dispositivos electrónicos, medios de transporte eléctricos, juguetes electrónicos y equipos eléctricos. Por ejemplo, las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en teléfonos móviles, ordenadores portátiles, electromóviles, vehículos eléctricos, aviones eléctricos, barcos eléctricos, coches electrónicos de juguete, barcos electrónicos de juguete, aviones electrónicos de juguete, herramientas eléctricas y similares.
Con el continuo desarrollo de la tecnología de las baterías de iones de litio, se han planteado requisitos más exigentes para el rendimiento de las baterías de iones de litio. Es conveniente que se puedan considerar muchos factores de diseño para la batería de iones de litio al mismo tiempo, entre los cuales el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio es particularmente importante.
El documento US2009220850A1 describe una batería refrigerada por líquido. La batería tiene varias celdas de almacenamiento y al menos un volumen que hace contacto térmoconductor con las celdas de almacenamiento y a través del cual puede fluir un medio refrigerante. Cada una de las celdas de almacenamiento tiene una válvula de seguridad que abre la celda de almacenamiento cuando se excede una presión predeterminada del medio en ella, y conecta el volumen de la celda de almacenamiento con el área circundante. La válvula de seguridad se dispone en la celda de almacenamiento y la celda de almacenamiento se dispone con respecto al volumen a través del cual puede fluir el medio refrigerante de tal manera que se produzca una conexión entre el volumen a través del cual puede fluir el medio refrigerante y el interior de la celda de almacenamiento si se acciona la válvula de seguridad.
El documento DE102017212223A1 describe una batería de un vehículo a motor accionado eléctricamente, con varias celdas de almacenamiento de energía, cada una con una conexión eléctrica y una carcasa de celda con una abertura de carcasa proporcionada en un primer lado de la carcasa que está cerrado con una membrana de ruptura, y con una placa de refrigeración que se dispone entre la carcasa de la celda y un espacio de desgasificación de la celda y con un paso que se alinea con la abertura de la carcasa, o se superpone al menos parcialmente, teniendo la placa de refrigeración una abertura de entrada en el paso para suministrar un refrigerante a la carcasa de la celda la cual, se bloquea por medio de un cierre.
El documento US2017170439A1 describe un dispositivo. El dispositivo incluye un contenedor sellado configurado para alojar varios dispositivos de almacenamiento de energía y permitir la comunicación eléctrica a través del contenedor; un dispositivo de venteo configurado a lo largo de una parte del contenedor, comprendiendo el dispositivo de venteo un avellanado circular que se extiende perimetralmente adyacente a un borde de un sustrato para definir un panel central, el avellanado, y un borde exterior, y una muesca configurada en una superficie exterior del sustrato y colocada dentro del avellanado, de tal manera que el contenedor se configura para ventear por medio de un evento de pandeo por liberación de fuerza desencadenado por el avellanado, donde el avellanado se configura para fracturar la muesca a lo largo de la región de la muesca cuando la presión en el contenedor exceda un valor predeterminado; y un dispositivo de interrupción de corriente que comprende un actuador configurado con una cúpula que tiene un avellanado perimétrico, en donde la cúpula se coloca en el contenedor de tal manera que la cúpula se extienda hacia el interior del contenedor de modo que la presión interior del contenedor actúe sobre una superficie interior de la cúpula; un elemento flexible unido por medio de un primer extremo al menos a uno de: un primer terminal y el contenedor y unido por un segundo extremo a la superficie exterior de la cúpula; y un elemento de conexión configurado para unir el elemento flexible por su segundo extremo a la superficie exterior de la cúpula para retener el elemento flexible en la cúpula; y un elemento fusible, en donde el elemento fusible está en comunicación eléctrica con el segundo terminal, y se coloca una distancia predeterminada del actuador.
Resumen
El alcance de la invención se define mediante el conjunto de reivindicaciones adjunto.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos descritos en la presente memoria tienen por objetivo proporcionar una mayor comprensión de la presente solicitud, los cuales constituyen una parte de la misma. Las formas de realización ilustrativas de la presente solicitud y la descripción de las mismas sirven para explicar la presente solicitud y no constituyen una limitación indebida de la misma. En los dibujos:
La Fig. 1 muestra un diagrama estructural esquemático de algunas formas de realización de un vehículo que utiliza una batería de la presente solicitud;
La Fig. 2 muestra una vista en perspectiva estallada de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 3 muestra una vista en perspectiva estallada de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 4 muestra una vista en perspectiva estallada de una celda de batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 5 muestra una vista esquemática en perspectiva de una celda de batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 6 muestra una vista esquemática en perspectiva de una celda de batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 7 muestra una vista en sección transversal de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 8 muestra una vista ampliada de una parte B de la batería mostrada en la Fig. 7;
La Fig. 9 muestra una vista en planta de un componente de gestión térmica de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 10 muestra una vista inferior del componente de gestión térmica mostrado en la Fig. 9;
La Fig. 11 muestra una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea A-A, del componente de gestión térmica mostrado en la Fig. 9;
La Fig. 12 muestra una vista en perspectiva estallada del componente de gestión térmica mostrado en la Fig. 9; Fig. 13 muestra una vista en planta de un elemento protector de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 14 muestra una vista ampliada de una parte C de la batería mostrada en la Fig. 7;
La Fig. 15 muestra una vista en perspectiva estallada de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 16 muestra una vista en perspectiva estallada de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 17 muestra una vista de perfil en sección transversal de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 18 muestra una vista ampliada de una parte A de la batería mostrada en la Fig. 17;
La Fig. 19 muestra una vista en perspectiva estallada de una celda de batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig.20 muestra una vista en perspectiva de una celda de batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 21 muestra una vista en perspectiva de la celda de batería mostrada en la Fig. 20 desde otro ángulo; La Fig. 22 muestra una vista en perspectiva estallada de la celda de batería mostrada en la Fig. 21;
La Fig. 23 muestra una vista en perspectiva estallada de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 24 muestra una vista en perspectiva de una parte de cubierta de caja de una caja de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 25 muestra una vista en perspectiva de una parte de cubierta de caja de una caja de una batería de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 26 muestra una vista en perspectiva estallada de un componente de gestión térmica de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 27 muestra una vista en perspectiva de un componente de aislamiento de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud;
La Fig. 28 muestra una vista en perspectiva estallada del componente de aislamiento de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud que aún no está unido al componente de gestión térmica;
La Fig. 29 muestra una vista en perspectiva estallada del componente de aislamiento de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud que se ha unido al componente de gestión térmica;
Las Fig. 30 a 33 son vistas en perspectiva estallada de algunas formas de realización de un mecanismo de alivio de presión de la presente solicitud;
Las Fig. 34 y 35 son diagramas esquemáticos parciales de algunas formas de realización de una carcasa de una celda de batería provista de un mecanismo de alivio de presión de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud;
La Fig. 36 es una vista en sección transversal de algunas formas de realización de una carcasa de una celda de batería de la presente solicitud;
La Fig. 37 es una vista ampliada de una región A1 de la Fig. 36;
La Fig. 38 es una vista en perspectiva estallada de algunas formas de realización de una celda de batería de la presente solicitud;
La Fig. 39 es una vista en perspectiva estallada de algunas formas de realización de una celda de batería con un mecanismo de alivio de presión de la presente solicitud;
La Fig. 40 es una vista en perspectiva estallada de algunas formas de realización de una celda de batería con un mecanismo de alivio de presión y una placa de soporte de la presente solicitud;
La Fig. 41 muestra un diagrama de flujo esquemático de algunas formas de realización de un método para preparar una batería de la presente solicitud; y
La Fig. 42 muestra un diagrama estructural esquemático de algunas formas de realización de un dispositivo para preparar una batería de la presente solicitud.
Descripción de las formas de realización
Para que los objetivos, las soluciones técnicas y las ventajas de la presente solicitud resulten más claras, a continuación, se describirán las soluciones técnicas en las formas de realización de la presente solicitud de forma clara y completa con referencia a los dibujos que muestran diversas formas de realización de la presente solicitud. Se debe entender que las formas de realización descritas son meramente algunas, y no todas, las formas de realización de la presente solicitud.
A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente solicitud tienen el mismo significado que los comúnmente entendidos por los expertos en la técnica a la que pertenece la presente solicitud. Los términos utilizados en la memoria descriptiva de la presente solicitud son meramente con el propósito de describir formas de realización específicas, pero no pretenden limitar la presente solicitud. Los términos "comprender", "incluir", "tener", "con", "implicar", "contener" y similares en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones de la presente solicitud, así como en la descripción de los dibujos anteriores, son términos abiertos. Por consiguiente, un método o dispositivo que "comprende", "incluye" o "tiene", por ejemplo, una o más etapas o elementos, tiene una o más etapas o elementos, pero no está limitado a tener sólo uno o más elementos. Los términos "primero", "segundo" y similares en la memoria descriptiva y las reivindicaciones de la presente solicitud, así como en los dibujos anteriores, se utilizan para distinguir diferentes objetos, más que para describir un orden específico o una relación primaria-secundaria. Además, los términos "primero" y "segundo" se utilizan meramente a efectos descriptivos y no se deben interpretar en el sentido de que indiquen o impliquen una importancia relativa o indiquen de forma implícita el número de las características técnicas indicadas. Por lo tanto, las características definidas por los términos "primero" y "segundo" pueden incluir explícita o implícitamente una o más características. En la descripción de la presente solicitud, el significado de "varios" es dos o más, a menos que se indique lo contrario.
En la descripción de la presente solicitud, se debe entender que las relaciones de orientación o posición indicadas por los términos "centro", "transversal", "longitud", "anchura", "superior", "inferior", "frontal", "posterior", "izquierda", "derecha", "vertical", "horizontal", "superior", "inferior", "interior", "exterior", "dirección axial", "dirección radial", "dirección circunferencial", etc., se basan en la orientación o relación de posición mostrada en los dibujos adjuntos y sólo tienen por objetivo facilitar la descripción de la presente solicitud y simplificar la descripción, en lugar de indicar o implicar que el dispositivo o elemento al que se hace referencia debe tener una orientación particular o estar construido y funcionar con una orientación particular, y por consiguiente no se interpretarán como una limitación de la presente solicitud.
En la descripción de la presente solicitud, se debe señalar que, a menos que se especifique y defina explícitamente lo contrario, los términos "montar", "conectar", "conexión" y "unir" se deben entender en un sentido amplio, por ejemplo, pueden ser una conexión fija, una conexión desmontable o una conexión integrada; pueden ser una conexión directa y también una conexión indirecta por medio de un medio intermedio, o pueden ser una comunicación entre los interiores de dos elementos. Un experto en la técnica puede entender los significados específicos de los términos anteriores en la presente solicitud de acuerdo con circunstancias específicas.
La frase "formas de realización" a la que se hace referencia en la presente solicitud significa que las descripciones de rasgos, estructuras y características específicos en combinación con las formas de realización están incluidas en al menos una forma de realización de la presente solicitud. La frase en diversas ubicaciones de la memoria descriptiva no hace referencia necesariamente a la misma forma de realización, o a una forma de realización independiente o alternativa exclusiva de otra forma de realización. Los expertos en la técnica entienden, de manera explícita e implícita, que una forma de realización descrita en la presente solicitud se puede combinar con otra forma de realización.
Según se mencionó anteriormente, se debe hacer hincapié en que cuando se utiliza en esta memoria descriptiva el término "comprende/incluye", se utiliza para indicar claramente la presencia de características, enteros, etapas o conjuntos declarados, pero no excluye la presencia o adición de una o más características, enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos. Tal como se utilizan en la presente solicitud, las formas singulares "uno", "una", "el" y "la" también incluyen las formas plurales, a menos que se indique claramente lo contrario en el contexto.
Los términos "uno", "una" en esta memoria descriptiva pueden significar uno, pero también pueden coincidir con el significado de "al menos uno" o "uno o más". El término "aproximadamente" generalmente significa el valor mencionado más o menos un 10 %, o más específicamente más o menos un 5 %. El término "o" utilizado en las reivindicaciones significa "y/o" a menos que se indique claramente que sólo hace referencia a una solución alternativa.
En la presente solicitud, el término "y/o" es sólo una relación de asociación que describe objetos asociados, lo que significa que puede haber tres relaciones, por ejemplo, A y/o B puede representar tres situaciones: A existe solo, A y B existen ambos y B existe solo. Además, el carácter "/" en la presente solicitud generalmente indica que los objetos asociados antes y después del carácter están en una relación "o".
Una batería mencionada en este campo se puede agrupar en batería primaria y batería recargable de acuerdo con que sea recargable o no. La batería primaria también se denomina batería "desechable" y celda galvánica, porque una vez agotada su energía, ya no se puede recargar y sólo se puede desechar. La batería recargable también se denomina batería secundaria, celda secundaria o batería de almacenamiento. La batería recargable tiene un material y un proceso de fabricación diferentes a los de la batería primaria y tiene la ventaja de que se puede reciclar varias veces después de cargarse. La capacidad de carga de corriente de salida de la batería recargable es superior a la de la mayoría de las baterías primarias. En la actualidad, los tipos más comunes de baterías recargables son la batería de plomo-ácido, la batería de níquel-hidruro metálico y la batería de iones de litio. La batería de iones de litio tiene las ventajas de ser ligera, tener una gran capacidad (la capacidad es de 1,5 a 2 veces la de la batería de níquel-hidruro metálico del mismo peso), no tener efecto memoria, etc., y tiene una tasa de autodescarga muy baja, por lo que su uso sigue estando muy extendido aunque su precio sea relativamente alto. En la actualidad, la batería de iones de litio también se utiliza ampliamente como batería para vehículos eléctricos y vehículos híbridos. La capacidad de la batería de iones de litio para este propósito es relativamente baja, pero tiene una salida y una corriente de carga relativamente grandes, y una vida útil relativamente larga, aunque su coste es relativamente alto.
La batería descrita en las formas de realización de la presente solicitud hace referencia a una batería recargable. A continuación, se tomará como ejemplo una batería de iones de litio para describir las formas de realización descritas en la presente solicitud. Se debe entender que las formas de realización descritas en la presente solicitud se pueden aplicar a cualquier otro tipo adecuado de baterías recargables. La batería mencionada en las formas de realización descritas en la presente solicitud se puede aplicar directa o indirectamente a un dispositivo apropiado para alimentar el dispositivo.
La batería mencionada en las formas de realización descritas en la presente solicitud hace referencia a un único módulo físico que incluye una o más celdas de batería para proporcionar una tensión y una capacidad predeterminadas. La celda de batería es la unidad básica de la batería, y se puede agrupar generalmente, de acuerdo con la forma de envasado, en: celda de batería cilíndrica, celda de batería prismática y celda de batería de bolsa. A continuación nos centraremos principalmente en la celda de batería prismática. Se debe entender que las formas de realización descritas a continuación también se pueden aplicar a la celda de batería cilíndrica o a la celda de batería de bolsa en determinados aspectos.
La celda de batería incluye una lámina de electrodo positivo, una lámina de electrodo negativo, una solución electrolítica y una película de aislamiento. El funcionamiento de la celda de batería de iones de litio se basa principalmente en el movimiento de iones de litio entre la lámina de electrodo positivo y la lámina de electrodo negativo. Por ejemplo, la celda de batería de iones de litio utiliza un compuesto de litio embebido como material de electrodo. En la actualidad, los principales materiales de electrodo positivo comunes utilizados para la batería de iones de litio son el óxido de cobalto de litio (LiCoO2), el manganato de litio (LiMn2O4), el niquelato de litio (LiNiO2) y el fosfato de hierro de litio (LiFePO4). La película de aislamiento se coloca entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo para formar una estructura de película fina con tres capas de material. La estructura de película fina se convierte generalmente en un conjunto de electrodos con la forma deseada por medio de bobinado o apilamiento. Por ejemplo, en las celdas de batería cilíndricas, la estructura de película fina con tres capas de material se enrolla para formar un conjunto de electrodos cilíndrico mientras que, en las celdas de batería prismáticas, la estructura de película fina se enrolla o apila para formar un conjunto de electrodos con forma a grandes rasgos cúbica.
En las estructuras generales de celdas de batería, la celda de batería incluye una caja de batería, un conjunto de electrodos y una solución electrolítica. El conjunto de electrodos se aloja en la caja de batería de la celda de batería. El conjunto de electrodos incluye una lámina de electrodo positivo, una lámina de electrodo negativo y una película de aislamiento. El material de la película de aislamiento puede ser PP o PE, etc. El conjunto de electrodos puede tener una estructura en espiral o una estructura laminada. La caja de la batería incluye una carcasa y una placa de cubierta. La carcasa incluye una cámara de alojamiento formada por varias paredes y una abertura. La placa de cubierta se dispone en la abertura para cerrar la cámara de alojamiento. Además del conjunto de electrodos, la solución electrolítica también se aloja en la cámara de alojamiento. La lámina de electrodo positivo y la lámina de electrodo negativo en el conjunto de electrodos incluyen cada una, una lengüeta de electrodo. En concreto, la lámina de electrodo positivo incluye un colector de corriente de electrodo positivo y una capa de material activo de electrodo positivo. La capa de material activo de electrodo positivo está recubierta en una superficie del colector de corriente de electrodo positivo, y el colector de corriente de electrodo positivo no recubierto con la capa de material activo de electrodo positivo sobresale del colector de corriente de electrodo positivo recubierto con la capa de material activo de electrodo positivo y se utiliza como lengüeta de electrodo positivo. El material del colector de corriente de electrodo positivo puede ser aluminio, y el material activo de electrodo positivo puede ser óxido de cobalto y litio, fosfato de hierro y litio, litio ternario o manganato de litio, etc. La lámina de electrodo negativo incluye un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo de electrodo negativo. La capa de material activo de electrodo negativo está recubierta en una superficie del colector de corriente de electrodo negativo, y el colector de corriente de electrodo negativo no recubierto con la capa de material activo de electrodo negativo sobresale del colector de corriente de electrodo negativo recubierto con la capa de material activo de electrodo negativo y se utiliza como lengüeta de electrodo negativo. El material del colector de corriente de electrodo negativo puede ser cobre, y el material activo de electrodo negativo puede ser carbono o silicio, etc. Para garantizar que no se produzcan fusiones cuando pase una corriente grande, hay varias lengüetas de electrodos positivos que se apilan juntas, y hay varias lengüetas de electrodos negativos que se apilan juntas. Las lengüetas de los electrodos se conectan eléctricamente a los terminales de los electrodos situados fuera de la celda de batería por medio de elementos de conexión. Los terminales de electrodo generalmente incluyen un terminal de electrodo positivo y un terminal de electrodo negativo. En el caso de las celdas de batería prismáticas, los terminales de electrodo se encuentran generalmente en la parte de la placa de cubierta. Varias celdas de batería se conectan entre sí en serie y/o en paralelo por medio de los terminales de electrodo, de forma que se puedan aplicar a diversos escenarios de aplicación.
En algunos escenarios de aplicación de alta potencia, como por ejemplo los vehículos eléctricos, la aplicación de la batería incluye tres niveles: celda de batería, módulo de batería y paquete de baterías. El módulo de batería se forma conectando eléctricamente un cierto número de celdas de batería y colocándolas en un bastidor para proteger las celdas de batería de impactos externos, calor, vibraciones, etc. El paquete de baterías es el estado final del sistema de baterías montado en el vehículo eléctrico. Por lo general, el paquete de baterías incluye una caja para alojar una o más celdas de batería. La caja puede evitar que el líquido u otros objetos extraños afecten a la carga o descarga de la celda de batería. La caja se compone generalmente de un cuerpo de la cubierta y una cubierta de caja. La mayoría de los paquetes de baterías actuales se fabrican montando varios sistemas de control y protección, como por ejemplo un sistema de gestión de baterías (BMS) y un componente de gestión térmica en uno o más módulos de batería. Con el desarrollo de la tecnología en el campo de las baterías, se puede omitir el nivel de módulo de batería, es decir, el paquete de baterías se puede formar directamente a partir de celdas de batería. Esta mejora permite que el sistema de batería aumente la densidad de energía gravimétrica y la densidad de energía volumétrica al tiempo que reduce significativamente el número de piezas. La batería mencionada en la presente solicitud incluye un módulo de batería o un paquete de baterías.
Con respecto a la celda de batería, los principales riesgos para la seguridad proceden de los procesos de carga y descarga, y también se requiere un diseño adecuado de la temperatura ambiental. Para evitar de forma eficaz pérdidas innecesarias, se suelen adoptar al menos tres medidas de protección para la celda de batería. En concreto, las medidas de protección incluyen al menos un elemento de conmutación, un material de película de aislamiento adecuadamente seleccionado y un mecanismo de alivio de presión. El elemento de conmutación hace referencia a un elemento que puede detener la carga o descarga de una batería cuando la temperatura o la resistencia en una celda de batería alcanza un determinado umbral. La película de aislamiento se configura para aislar la lámina de electrodo positivo de la lámina de electrodo negativo y puede disolver automáticamente microporos de tamaño micrométrico (o incluso nanoescala) unidos a la película de aislamiento cuando la temperatura aumenta hasta un determinado valor, impidiendo por lo tanto que los iones de litio atraviesen la película de aislamiento y poniendo fin a la reacción interna de la batería.
El mecanismo de alivio de presión hace referencia a un elemento o componente que se puede accionar cuando una presión o temperatura interna de la celda de batería alcanza un umbral predeterminado, con el fin de liberar la presión interna y/o las sustancias internas. El mecanismo de alivio de presión también se denomina válvula antiexplosión, válvula de aire, válvula de alivio de presión o válvula de seguridad, etc. El "accionamiento" mencionado en la presente solicitud significa que el mecanismo de alivio de presión actúa o es accionado para liberar la presión interna de la celda de batería. La acción generada puede incluir, entre otros: que al menos una parte del mecanismo de alivio de presión se fracture, rasge, rompa o abra, etc. Cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión, las sustancias de alta temperatura y alta presión del interior de la celda de batería se descargan hacia el exterior desde una posición accionada como emisiones. De esta manera, la presión en la celda de batería se puede liberar a una presión que se puede controlar, evitando de este modo accidentes más graves. Las emisiones procedentes de la celda de batería mencionadas en la presente solicitud incluyen, entre otros: la solución electrolítica, las láminas de electrodo positivo y negativo disueltas o partidas, fragmentos de la película de aislamiento, gas a alta temperatura y alta presión generado por reacción, y/o llama, etc. Las emisiones de alta temperatura y alta presión se descargan en la dirección del mecanismo de alivio de presión provisto en la celda de batería, y su fuerza y poder destructivo son enormes, pudiendo incluso romper una o más estructuras como por ejemplo el cuerpo de la cubierta provisto en esta dirección.
El mecanismo convencional de alivio de presión convencional se suele proporcionar en la placa de cubierta de la celda de batería, es decir, se dispone en el mismo lado que los terminales de los electrodos de la placa de cubierta.
Esta disposición se ha aplicado en el campo de las baterías durante muchos años y tiene la racionalidad de su existencia. En concreto, para la caja de la celda de batería, la placa de cubierta se mecaniza por separado, la cual tiene una estructura similar a una placa plana, y el mecanismo de alivio de presión se puede instalar o formar firmemente en la placa de cubierta por medio de un proceso sencillo y adecuado. Por el contrario, la disposición del mecanismo de alivio de presión por separado en la carcasa de la celda de batería puede utilizar procesos más complicados y acarrear costes más elevados.
Además, para el mecanismo de alivio de presión convencional, se requiere una cierta cantidad de espacio de evasión durante el accionamiento. El espacio de evasión hace referencia al espacio dentro o fuera del mecanismo de alivio de presión en la dirección de actuación (es decir, la dirección de rasgado) cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión (por ejemplo, al menos una parte del mecanismo de alivio de presión se rasga). En otras palabras, el espacio de evasión es el espacio que permite accionar el mecanismo de alivio de presión. Dado que la placa de cubierta tiene un grosor mayor que la carcasa, es más fácil formar un espacio de evasión cuando el mecanismo de alivio de presión se proporciona en la placa de cubierta, facilitando de este modo el diseño y la fabricación de las celdas de batería. En concreto, la carcasa de la celda de batería se forma mediante estampación de una lámina de aluminio. En comparación con la placa de cubierta, el espesor de la pared de la carcasa estampada es muy fino. Por una parte, el espesor de pared relativamente fino de la carcasa dificulta la instalación del mecanismo de alivio de presión que requiere un espacio de evasión en la carcasa. Por otra parte, la estructura cóncava de una sola pieza de la carcasa dificulta el montaje del mecanismo de alivio de presión en la carcasa, lo que también aumentará el coste de la celda de batería.
Además, la instalación del mecanismo de alivio de presión en la pared de la carcasa presenta el grave problema de que la solución electrolítica de la carcasa corroe más fácilmente el mecanismo de alivio de presión. En este caso, el mecanismo de alivio de presión se corroe debido al contacto a largo plazo con la solución electrolítica, y la corrosión puede hacer que el mecanismo de alivio de presión falle de forma prematura, lo que además acarrea riesgos para la seguridad y el coste de mantenimiento de la celda de batería. Todos estos problemas son factores que los técnicos deben tener en cuenta a la hora de diseñar una batería. En los años de rápido desarrollo de la industria de las baterías recargables, los fabricantes de baterías han tenido en cuenta el coste y otros diversos factores, y la celda de batería, especialmente el mecanismo de alivio de presión de la celda de batería de tracción, se dispone básicamente en la placa de cubierta de la celda de batería, es decir, el mecanismo de alivio de presión y los terminales de electrodo de la celda de batería se disponen en el mismo lado. Esto también se ha convertido en un concepto de diseño que los diseñadores de baterías han mantenido durante mucho tiempo a la hora de diseñarlas.
En general, cambiar el concepto de diseño de la disposición del mecanismo de alivio de presión en la placa de cubierta requiere que los investigadores y los expertos en la técnica resuelvan diversos problemas técnicos y superen prejuicios técnicos, y no se puede lograr de una sola vez.
Por ejemplo, en el caso de que la batería se aplique a un vehículo, el hecho de que el mecanismo de alivio de presión se disponga en la placa de cubierta de la celda de batería presenta el problema de que las emisiones procedentes de la celda de batería atraviesen la estructura situada encima de la celda de batería, lo que pone en peligro la seguridad del personal de la cabina. Para resolver este problema, a muchos investigadores se les habría ocurrido reforzar al menos una de las múltiples estructuras entre la celda de batería y la cabina para evitar que se produjera este problema. Es decir, debido a los prejuicios técnicos causados por la existencia de los diversos problemas mencionados anteriormente o de otros problemas diversos, los expertos en la técnica no concebirían fácilmente disponer el mecanismo de alivio de presión en otra posición de la celda de batería para resolver este problema. Esto también se debe a que un cambio de diseño de este tipo es demasiado arriesgado y difícil. Este riesgo y dificultad impiden a los investigadores colocar el mecanismo de alivio de presión en otra posición de la celda de batería.
Con el fin de resolver o al menos resolver parcialmente los problemas anteriores y otros problemas potenciales de las baterías de la técnica anterior, los inventores de la presente solicitud fueron por otro camino y proponen una nueva batería después de llevar a cabo una gran cantidad de investigaciones y experimentos. El dispositivo al que se puede aplicar la batería descrita en las formas de realización de la presente solicitud incluye, entre otros, un teléfono móvil, un dispositivo portátil, un ordenador portátil, un electromóvil, un vehículo eléctrico, un barco, una nave espacial, un juguete electrónico, una herramienta eléctrica, etc. Por ejemplo, la nave espacial incluye un avión, un cohete, un transbordador espacial, una nave espacial y similares; el juguete electrónico incluye un juguete electrónico fijo o móvil, como por ejemplo una consola de juegos, un juguete de vehículo eléctrico, un juguete de barco eléctrico, un juguete de aeronave eléctrica y similares; y la herramienta eléctrica incluye una herramienta eléctrica de corte de metal, una herramienta eléctrica de amolado, una herramienta eléctrica de montaje y una herramienta eléctrica ferroviaria, como por ejemplo un taladro eléctrico, una amoladora eléctrica, una llave eléctrica, un destornillador eléctrico, un martillo eléctrico, un taladro de impacto eléctrico, un vibrador de hormigón y una cepilladora eléctrica.
Por ejemplo, según se muestra en la Fig. 1, que es un diagrama esquemático de un vehículo 1 de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud, el vehículo 1 puede ser un vehículo de combustible, un vehículo de gas o un vehículo de nueva energía. El vehículo de nueva energía puede ser un vehículo eléctrico de batería, un vehículo híbrido o un vehículo de autonomía extendida o similares. En el interior del vehículo 1 se puede proporcionar una batería 10. Por ejemplo, la batería 10 se puede proporcionar en la parte inferior, en la cabeza o en la cola del vehículo 1. La batería 10 se puede configurar para suministrar energía al vehículo 1. Por ejemplo, la batería 10 se puede utilizar como fuente de alimentación de funcionamiento del vehículo 1. Además, el vehículo 1 también puede incluir un controlador 30 y un motor 40. El controlador 30 se utiliza para controlar la batería 10 para suministrar energía al motor 40 para, por ejemplo, una demanda de energía de trabajo del vehículo 1 durante el arranque, la navegación y la marcha. En otra forma de realización de la presente solicitud, la batería 10 se puede utilizar no sólo como una fuente de alimentación de funcionamiento del vehículo 1, sino también como fuente de alimentación de accionamiento del vehículo 1, sustituyendo o sustituyendo parcialmente al combustible o al gas natural para proporcionar energia de accionamiento al vehículo 1.
Las Fig. 2 y 3 muestran respectivamente vistas en perspectiva estallada de una batería de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud. Según se muestra en las Fig. 2 y 3, la batería 10 incluye varias celdas de batería 20 y un componente de bus 12 para conectar eléctricamente las varias celdas de batería 20. Con el fin de proteger las celdas de batería 20 de que sean atacadas o corroídas por un líquido externo o un objeto extraño, la batería 10 incluye una caja 11, que se utiliza para empaquetar las varias celdas de batería 20 y otros componentes esenciales, según se muestra en las Fig. 2 y 3. En algunas formas de realización, la caja 11 puede incluir un cuerpo de la cubierta 111 y una cubierta de caja 112. El cuerpo de la cubierta 111 y la cubierta de caja 112 se ensamblan herméticamente juntas para formar conjuntamente, de forma envolvente, una cámara eléctrica 11 a para alojar las varias celdas de batería 20. En algunas formas de realización opcionales, el cuerpo de la cubierta 111 y la cubierta de caja 112 también se pueden ensamblar entre sí de manera no hermética.
La Fig. 4 muestra una vista en perspectiva estallada de una celda de batería 20 de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud, y las Fig. 5 y 6 muestran respectivamente las vistas en perspectiva de la celda de batería 20 vista desde diferentes ángulos. Según se muestra en las Fig. 4 a 6, en la celda de batería 20 de acuerdo con la presente solicitud, la celda de batería 20 incluye una caja 21, un conjunto de electrodos 22 y una solución electrolítica, en donde el conjunto de electrodos 22 se aloja en la caja de batería 21 de la celda de batería 20. La caja de batería 21 incluye una carcasa 211 y una placa de cubierta 212. La carcasa 211 incluye una cámara de alojamiento 211a formada por varias paredes, y una abertura 211b. La placa de cubierta 212 se dispone en la abertura 211 b para cerrar la cámara de alojamiento 211 a. Además del conjunto de electrodos 22, la solución electrolítica también se aloja en la cámara de alojamiento 211a. La lámina de electrodo positivo y la lámina de electrodo negativo en el conjunto de electrodos 22 se equipan cada una generalmente con una lengüeta de electrodo. Las lengüetas de electrodo incluyen generalmente una lengüeta de electrodo positiva y una lengüeta de electrodo negativa. Las lengüetas de electrodo se conectan eléctricamente a los terminales de electrodo 214 situados fuera de la celda de batería 20 a través de los elementos de conexión 23. Los terminales de electrodo 214 incluyen generalmente un terminal de electrodo positivo 214a y un terminal de electrodo negativo 214b. Al menos una celda de batería 20 de las celdas de batería 20 en la batería 10 de la presente solicitud incluye un mecanismo de alivio de presión 213. En algunas formas de realización, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede proporcionar en la celda de batería 20, que puede ser más vulnerable al desbordamiento térmico debido a su posición en la batería 10, entre las varias celdas de batería 20. Por supuesto, también es posible que al menos una celda de batería 20 de la batería 10 esté provista de un mecanismo de alivio de presión 213.
El mecanismo de alivio de presión 213 hace referencia a un elemento o componente que se acciona cuando una presión o temperatura interna de la celda de batería 20 alcanza un umbral predeterminado con el fin de liberar la presión interna. El umbral mencionado en la presente solicitud puede ser un umbral de presión o un umbral de temperatura. El diseño del umbral varía de acuerdo con los diferentes requisitos de diseño. Por ejemplo, el umbral se puede diseñar o determinar de acuerdo con el valor de la presión interna o de la temperatura interna de la celda de batería 20 que se considere peligroso o con riesgo de descontrol. Además, el umbral puede depender del material de uno o más de la lámina de electrodo positivo, la lámina de electrodo negativo, la solución electrolítica y la película de aislamiento de la celda de batería 20. Es decir, el mecanismo de alivio de presión 213 se configura para, cuando una presión o temperatura interna de la al menos una celda de batería 20 en la que se encuentra alcanza un umbral, ser accionado para liberar la presión interna de la celda de batería 20, evitando de este modo accidentes más peligrosos. Según se mencionó anteriormente, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede denominar también válvula antiexplosión, válvula de gas, válvula de alivio de presión o válvula de seguridad, etc., y puede adoptar específicamente un elemento o estructura sensible a la presión o a la temperatura. Es decir, cuando la presión interna o la temperatura de la celda de batería 20 alcanza un umbral predeterminado, el mecanismo de alivio de presión 213 realiza una acción o se daña una estructura debilitada provista en el mecanismo de alivio de presión 213, con el fin de formar una abertura o canal para liberar la presión interna. El componente de bus 12 también se denomina barra de bus o bus, etc., que es un componente que conecta eléctricamente varias celdas de batería 20 en serie y/o en paralelo. Después de que las varias celdas de batería 20 se conecten en serie y en paralelo a través del componente de bus 12, tienen una tensión más alta, por lo que el lado con el componente de bus 12 a veces se denomina lado de alta tensión.
A diferencia de la batería convencional, el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de bus 12 en la batería 10 de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud se disponen en diferentes lados de la celda de batería 20, respectivamente. Es decir, el componente de bus 12 se dispone generalmente en el lado superior donde se sitúa la placa de cubierta 212, y el mecanismo de alivio de presión 213 de la celda de batería 20 de acuerdo con la forma de realización de la presente solicitud se puede disponer en cualquier lado apropiado diferente del lado superior. Por ejemplo, la Fig. 7 muestra que el mecanismo de alivio de presión 213 está dispuesto en el lado opuesto del componente de bus 12. De hecho, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede disponer en una o más paredes de la carcasa 211 de la celda de batería 20, lo que se explicará con más detalle más adelante.
Por ejemplo, cuando la batería 10 se aplica a un escenario como por ejemplo un vehículo eléctrico, el lado de alta tensión con el componente de bus 12 se dispone generalmente en el lado adyacente a la cabina debido al cableado y otras relaciones, y el mecanismo de alivio de presión 213 se dispone en un lado diferente de tal manera que cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213, las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se puedan descargar en una dirección alejada del componente de bus 12. De esta manera, se elimina el peligro oculto de las emisiones descargadas hacia la cabina que pondrían en peligro la seguridad de los ocupantes, mejorando de este modo significativamente el rendimiento de seguridad de la batería 10.
Además, dado que las emisiones incluyen diversos líquidos o sólidos conductores de la electricidad, disponer el componente de bus 12 y el mecanismo de alivio de presión 213 en el mismo lado tiene un gran riesgo: las emisiones pueden conducir directamente a producir un cortocircuito entre el electrodo positivo y el electrodo negativo de alta tensión. Una serie de reacciones interconectadas causadas por el cortocircuito pueden provocar el desbordamiento térmico o la explosión de todas las celdas de batería 20 de la batería 10. Disponiendo el componente de bus 12 y el mecanismo de alivio de presión 213 en lados diferentes, de tal manera que las emisiones se descarguen en la dirección alejada del componente de bus 12, se pueden evitar los problemas anteriores, mejorando de este modo el rendimiento de seguridad de la batería 10.
La Fig. 8 muestra una vista ampliada de una parte B de la Fig. 7. Según se muestra en la Fig. 8, en algunas formas de realización, la batería 10 también puede incluir un componente de gestión térmica 13. El componente de gestión térmica 13 en la presente solicitud hace referencia a un componente que puede gestionar y ajustar la temperatura de las celdas de batería 20. El componente de gestión térmica 13 puede alojar un fluido para gestionar y ajustar la temperatura de la celda de batería 20. El fluido en este caso puede ser líquido o gaseoso. La gestión y el ajuste de la temperatura pueden incluir el calentamiento o la refrigeración de las varias celdas de batería 20. Por ejemplo, en el caso de refrigeración o disminución de la temperatura de las celdas de batería 20, el componente de gestión térmica 13 se configura para alojar un fluido de refrigeración para disminuir la temperatura de las varias celdas de batería 20. En este caso, el componente de gestión térmica 13 también se puede denominar componente de refrigeración, sistema de refrigeración o placa de refrigeración, etc. El fluido alojado por el componente de gestión térmica 13 también se puede denominar medio refrigerante o fluido refrigerante, y más específicamente, se puede denominar líquido refrigerante o gas refrigerante, en donde el medio refrigerante se puede diseñar para que fluya de una manera circulante para conseguir mejores efectos de ajuste de la temperatura. El medio refrigerante puede utilizar en concreto agua, una mezcla de agua y etilenglicol, o aire, etc. Con el fin de lograr una refrigeración eficaz, el componente de gestión térmica 13 se une generalmente a las celdas de batería 20 por medio de una silicona termoconductora, etc. Además, el componente de gestión térmica 13 también se puede utilizar para calentar a fin de elevar la temperatura de las varias celdas de batería 20. Por ejemplo, en algunas áreas con temperaturas más frías en invierno, calentar la batería 10 antes de arrancar el vehículo eléctrico puede mejorar el rendimiento de la batería.
En algunas formas de realización, el componente de gestión térmica 13 puede incluir un par de placas termoconductoras y un canal de flujo 133 formado entre el par de placas termoconductoras. Para facilitar la descripción, a continuación, se hará referencia al par de placas termoconductoras como una primera placa termoconductora 131 unida a las varias celdas de batería 20, y una segunda placa termoconductora 132 dispuesta en el lado de la primera placa termoconductora 131 que está alejado de las celdas de batería 20, según se muestra en la Fig. 8. El canal de flujo 133 se utiliza para alojar el fluido y permitir que el fluido circule por el mismo. En algunas formas de realización, el componente de gestión térmica 13 que incluye la primera placa termoconductora 131, la segunda placa termoconductora 132 y el canal de flujo 133 se puede conformar de forma integral por medio de un proceso adecuado tal como por ejemplo moldeo por soplado, o la primera placa termoconductora 131 y la segunda placa termoconductora 132 se ensamblan juntas por medio de soldadura (como por ejemplo soldadura fuerte). En algunas formas de realización alternativas, la primera placa termoconductora 131, la segunda placa termoconductora 132 y el canal de flujo 133 también se pueden formar por separado y ensamblarse juntos para formar el componente de gestión térmica 13.
En algunas formas de realización, el componente de gestión térmica 13 puede constituir una parte de la caja 11 para alojar las varias celdas de batería 20. Por ejemplo, el componente de gestión térmica 13 puede ser una parte inferior 112a de la cubierta de caja 112 de la caja 11. Además de la parte inferior 112a, la cubierta de caja 112 incluye una parte lateral 112b. Según se muestra en la Fig. 7, en algunas formas de realización, la parte lateral 112b se forma como una estructura de bastidor, y se puede ensamblar junto con el componente de gestión térmica 13 para formar la cubierta de caja 112. De esta manera, la estructura de la batería 10 se puede hacer más compacta, y la utilización eficaz del espacio se puede mejorar, facilitando de este modo la mejora de la densidad de energía.
El componente de gestión térmica 13 y la parte lateral 112b se pueden ensamblar herméticamente juntos por medio de un elemento de estanqueidad, como por ejemplo un anillo de estanqueidad, un cierre, etc. Para mejorar el efecto de estanqueidad, el cierre puede utilizar un tornillo de perforación de flujo (FDS). Por supuesto, se debe entender que este método de ensamblaje hermético es sólo ilustrativo y no pretende limitar el alcance de la protección del contenido de la presente solicitud. También es posible cualquier otro método de ensamblaje adecuado. Por ejemplo, en algunas formas de realización alternativas, el componente de gestión térmica 13 se puede ensamblar por medio de un método adecuado, como por ejemplo unión adhesiva.
En algunas formas de realización alternativas, el componente de gestión térmica 13 y la parte lateral 112b se pueden conformar de forma integral. Es decir, la cubierta de caja 112 de la caja 11 se puede conformar de forma integral. Este método de conformación puede hacer que la parte de la cubierta de caja 112 sea más resistente y menos propensa a fugas. En algunas formas de realización alternativas, la parte lateral 112b de la cubierta de caja 112 también se puede conformar de forma integral con el cuerpo de la cubierta 111. Es decir, en este caso, el cuerpo de la cubierta 111 constituye una estructura con una abertura inferior, que se puede cerrar mediante el componente de gestión térmica 13.
En otras palabras, puede haber diversas relaciones entre el componente de gestión térmica 13 y la caja 11. Por ejemplo, en algunas formas de realización alternativas, el componente de gestión térmica 13 puede no ser una parte de la cubierta de caja 112 de la caja 11, sino un componente montado en el lado de la cubierta de caja 112 que da al cuerpo de la cubierta 111. Este método es más propicio para mantener la caja 11 hermética. En algunas formas de realización alternativas, el componente de gestión térmica 13 también se puede integrar en el interior de la cubierta de caja 112 por medio de un método adecuado.
En algunas formas de realización, cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión 213, es necesario proporcionar una estructura de evasión 134 fuera de la celda de batería 20 en una posición correspondiente al mecanismo de alivio de presión 213, de tal manera que el mecanismo de alivio de presión 213 se pueda accionar suavemente para realizar su función debida. En algunas formas de realización, la estructura de evasión 134 se puede disponer en el componente de gestión térmica 13, de tal manera que cuando el componente de gestión térmica 13 se acople a las varias celdas de batería 20, se pueda formar una cámara de evasión 134a entre la estructura de evasión 134 y el mecanismo de alivio de presión 213. Es decir, la cámara de evasión 134a mencionada en la presente solicitud hace referencia a una cavidad cerrada formada conjuntamente por la estructura de evasión 134 y el mecanismo de alivio de presión 213. En esta solución, para la descarga de las emisiones procedentes de la celda de batería 20, se puede abrir una superficie lateral de entrada de la cámara de evasión 134a mediante el accionamiento del mecanismo de alivio de presión 213, y se puede dañar parcialmente una superficie lateral de salida opuesta a la superficie lateral de entrada mediante las emisiones de alta temperatura y alta presión, formando de este modo un canal de alivio para las emisiones. De acuerdo con algunas otras formas de realización, la cámara de evasión 134a puede ser, por ejemplo, una cavidad no cerrada formada conjuntamente por la estructura de evasión 134 y el mecanismo de alivio de presión 213. La superficie lateral de salida de la cavidad no cerrada se puede proveer originalmente de un canal para que las emisiones fluyan fuera de la misma.
Según se muestra en la Fig. 8, en algunas formas de realización, la estructura de evasión 134 formada en el componente de gestión térmica 13 puede incluir una pared de evasión inferior 134b y una pared de evasión lateral 134c que rodean la cámara de evasión 134a. La pared de evasión inferior 134b y la pared de evasión lateral 134c en la presente solicitud se describen en relación con la cámara de evasión 134a. En concreto, la pared de evasión inferior 134b hace referencia a la pared de la cámara de evasión 134a opuesta al mecanismo de alivio de presión 213, y la pared de evasión lateral 134c es la pared adyacente a la pared de evasión inferior 134b y en un ángulo predeterminado para rodear la cámara de evasión 134a. En algunas formas de realización, la pared de evasión inferior 134b puede ser una parte de la segunda placa termoconductora 132, y la pared de evasión lateral 134c puede ser una parte de la primera placa termoconductora 131.
Por ejemplo, en algunas formas de realización, la estructura de evasión 134 se puede formar rebajando una parte de la primera placa termoconductora 131 hacia la segunda placa termoconductora 132 y formando una abertura, y fijando un borde de la abertura y la segunda placa termoconductora 132 juntos por medio de un método de fijación adecuado. Cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión 213, las emisiones procedentes de la celda de batería 20 entrarán primero en la cámara de evasión 134a. Según se muestra por las flechas en la cámara de evasión 134a en la Fig. 8, las emisiones se descargarán hacia el exterior en direcciones aproximadamente en forma de un sector.
A diferencia del componente de gestión térmica convencional, el componente de gestión térmica 13 de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud se puede dañar cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión 213, de tal manera que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 pasa a través del componente de gestión térmica 13. La ventaja de esta disposición es que las emisiones de alta temperatura y alta presión procedentes de la celda de batería 20 pueden pasar a través del componente de gestión térmica 13 sin problemas, evitando de este modo accidentes secundarios provocados por las emisiones que no se descargan de manera oportuna, y mejorando por lo tanto el rendimiento de seguridad de la batería 10.
Para permitir que las emisiones pasen a través del componente de gestión térmica 13 sin problemas, el componente de gestión térmica 13 puede estar provisto de un orificio pasante o un mecanismo de alivio en la posición opuesta al mecanismo de alivio de presión 213. Por ejemplo, en algunas formas de realización, se puede proporcionar un mecanismo de alivio en la pared de evasión inferior 134b, es decir, en la segunda placa termoconductora 132. El mecanismo de alivio en la presente solicitud hace referencia a un mecanismo que se puede accionar cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213 con el fin de permitir que al menos las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se descarguen a través del componente de gestión térmica 13. En algunas formas de realización, el mecanismo de alivio también puede tener la misma configuración que el mecanismo de alivio de presión 213 de la celda de batería 20. Es decir, en algunas formas de realización, el mecanismo de alivio puede ser un mecanismo dispuesto en la segunda placa termoconductora 132 y tener la misma configuración que el mecanismo de alivio de presión 213. En algunas formas de realización alternativas, el mecanismo de alivio también puede tener una configuración diferente de la del mecanismo de alivio de presión 213 y ser sólo una estructura debilitada proporcionada en la pared de evasión inferior 134b. Por ejemplo, la estructura debilitada puede incluir, entre otros: una parte de espesor reducido integrada con la pared de evasión inferior 134b, una hendidura (por ejemplo, una hendidura transversal 134d mostrada en la Fig. 9), o una parte vulnerable fabricada de un material vulnerable como por ejemplo plástico e instalada en la parte de evasión inferior 134b. Como alternativa, el mecanismo de alivio puede ser un mecanismo de alivio sensible a la temperatura o sensible a la presión, que se accione cuando la temperatura o la presión detectada supere de este modo un umbral.
En algunas formas de realización, con el fin de permitir que las emisiones pasen a través del componente de gestión térmica 13 sin problemas, la estructura de evasión 134 también puede ser un orificio pasante que penetre en el componente de gestión térmica 13. Es decir, la estructura de evasión 134 puede tener únicamente la pared de evasión lateral 134c, y la pared de evasión lateral 134c es la pared del orificio pasante. En este caso, cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión 213, las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se pueden descargar directamente a través de la estructura de evasión 134. De esta manera, se puede evitar de forma más eficaz la formación de alta tensión secundaria, mejorando de este modo el rendimiento de seguridad de la batería 10.
En algunas formas de realización, el componente de gestión térmica 13 se puede configurar además para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213, de tal manera que el fluido fluya hacia el exterior. La salida del fluido puede reducir rápidamente la temperatura de las emisiones de alta temperatura y alta presión procedentes de la celda de batería 20 y extinguir el fuego, evitando de este modo daños mayores a otras celdas de batería 20 y a la batería 10, lo que causa accidentes más graves. Por ejemplo, en algunas formas de realización, la pared de evasión lateral 134c también se puede conformar para que se pueda dañar fácilmente mediante las emisiones procedentes de la celda de batería 20. Dado que la presión interna de la celda de batería 20 es relativamente grande, las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se descargarán hacia el exterior en una forma aproximadamente cónica. En este caso, si se puede aumentar el área de contacto entre la pared de evasión lateral 134c y las emisiones, se puede aumentar la posibilidad de que la pared de evasión lateral 134c resulte dañada.
Por ejemplo, en algunas formas de realización, la pared de evasión lateral 134c se configura para formar un ángulo incluido predeterminado con respecto a una dirección del mecanismo de alivio de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13, y el ángulo incluido es mayor o igual de 15° y menor o igual de 85°. Por ejemplo, el ángulo incluido predeterminado que se muestra en la Fig. 8 es de aproximadamente de 45°. Mediante el ajuste adecuado del ángulo incluido, la pared de evasión lateral 134c se puede dañar más fácilmente cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213, con el fin de permitir aún más que el fluido fluya hacia el exterior y entre en contacto con las emisiones, logrando de este modo el efecto de refrigerar las emisiones de manera oportuna. Además, el ángulo incluido predeterminado también puede permitir que la pared de evasión lateral 134c se conforme más fácilmente. Por ejemplo, el ángulo incluido predeterminado puede proporcionar un cierto ángulo de inclinación, facilitando de este modo la fabricación de la pared de evasión lateral 134c e incluso de toda la primera placa termoconductora 131.
Además, esta disposición de la pared de evasión lateral 134c se puede aplicar a la situación anterior en la que se proporciona la cámara de evasión 134a y a la situación en la que la estructura de evasión 134 sea un orificio pasante. Por ejemplo, en el caso en el que la estructura de evasión 134 sea un orificio pasante, el diámetro del orificio pasante puede disminuir gradualmente en la dirección del mecanismo de alivio de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13, y un ángulo incluido formado por una pared del orificio pasante con respecto a la dirección del mecanismo de alivio de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13 es mayor o igual de 15° y menor o igual de 85°.
Por supuesto, se debe entender que la forma anteriormente mencionada de un ángulo incluido predeterminado formado por la pared de evasión lateral 134c con respecto a la dirección del mecanismo de alivio de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13 es sólo ilustrativa y no pretende limitar el alcance de protección del contenido de la presente solicitud. Cualquier otra estructura adecuada que pueda facilitar el daño de la pared de evasión lateral 134c cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213 es factible. Por ejemplo, en algunas formas de realización, también se puede proporcionar cualquier tipo de estructura debilitada en la pared de evasión lateral 134c.
Las formas de realización anteriores describen el caso en el que el componente de gestión térmica 13 tiene la estructura de evasión 134. Es decir, la cámara de avasión 134a mencionada en las formas de realización anteriores está formada por la estructura de evasión 134 en el componente de gestión térmica 13 y el mecanismo de alivio de presión 213. Se debe entender que las formas de realización anteriores de la cámara de evasión 134a son sólo ilustrativas y no pretenden limitar el alcance de protección del contenido de la presente solicitud. También es posible cualquier otra estructura o disposición adecuada. Por ejemplo, en algunas formas de realización alternativas, el componente de gestión térmica 13 puede no incluir la estructura de evasión 134. En este caso, la cámara de evasión 134a puede estar formada, por ejemplo, por una parte saliente formada alrededor del mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13. Además, se puede proporcionar un mecanismo de alivio o una estructura debilitada en el componente de gestión térmica 13 en una posición opuesta al mecanismo de alivio de presión 213 para permitir que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 pasen a través del componente de gestión térmica 13 y/o atraviesen el componente de gestión térmica 13 de tal manera que el fluido fluya hacia el exterior.
Por supuesto, en algunas formas de realización, se puede no emplear la cámara de evasión 134a. Por ejemplo, para algunos mecanismos de alivio de presión 213 que se pueden accionar sin la necesidad del espacio de evasión, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede disponer cerca del componente de gestión térmica 13. Un mecanismo de alivio de presión 213 de este tipo puede incluir, entre otros, por ejemplo, un mecanismo de alivio de presión sensible a la temperatura 213. El mecanismo de alivio de presión sensible a la temperatura 213 es un mecanismo que se acciona cuando la temperatura de la celda de batería 20 alcanza un umbral para liberar la presión interna de la celda de batería 20. Una alternativa correspondiente es un mecanismo de alivio de presión sensible a la presión 213. El mecanismo de alivio de presión sensible a la presión 213 es el mecanismo de alivio de presión 213 mencionado anteriormente. El mecanismo de alivio de presión sensible a la presión 213 es un mecanismo que se acciona cuando la presión interna de la celda de batería 20 alcanza un umbral para liberar la presión interna de la celda de batería 20. El mecanismo de alivio de presión 213 puede tener diversas formas, y las mejoras específicas del mecanismo de alivio de presión 213 se ilustrarán con más detalle a continuación.
En algunas formas de realización, la batería 10 incluye además una cámara de recogida 11b, según se muestra en las Fig. 7 y 8. La cámara de recogida 11b en la presente solicitud hace referencia a una cavidad que recoge las emisiones procedentes de la celda de batería 20 y el componente de gestión térmica 13 cuando se acciona el mecanismo de alivio de presión 213. La cámara de recogida 11b se configura para recoger las emisiones y puede ser hermética o no. En algunas formas de realización, la cámara de recogida 11b puede contener aire u otro gas. Opcionalmente, la cámara de recogida 11b también puede contener líquido, como por ejemplo un medio de refrigeración, o se proporciona un componente para alojar el líquido para reducir aún más la temperatura de las emisiones que entran en la cámara de recogida 11b. Además, opcionalmente, el gas o el líquido en la cámara de recogida 11b fluye de una manera circulante. En el caso de que se proporcione la cámara de evasión 134a según se describió anteriormente, la cámara de evasión 134a se puede aislar de la cámara de recogida 11b mediante el componente de gestión térmica 13. El denominado "aislamiento" en este caso hace referencia a la separación, que puede no ser hermética. Esto puede ser más propicio para que las emisiones atraviesen la pared de evasión lateral 134c de tal manera que el fluido fluya hacia el exterior, con el fin de reducir aún más la temperatura de las emisiones y extinguir el fuego, mejorando de este modo el rendimiento de seguridad de la batería. Además, en el caso de que la estructura de evasión 134 sea un orificio pasante según se describió anteriormente, la cámara de evasión 134a y la cámara de recogida 11b pueden estar en comunicación entre sí. Este enfoque es más propicio para la descarga de las emisiones, con el fin de evitar posibles riesgos de seguridad provocados por la alta presión secundaria.
En algunas formas de realización, la cámara de recogida 11b también puede ser una cavidad abierta fuera del componente de gestión térmica 13. Por ejemplo, en una forma de realización en la que el componente de gestión térmica 13 se utiliza como la parte inferior de la cubierta de caja 112 de la caja 11, las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se pueden descargar directamente al espacio exterior del componente de gestión térmica 13, es decir, fuera de la caja 11, después de pasar a través del componente de gestión térmica 13, con el fin de evitar la generación de alta presión secundaria. En algunas formas de realización alternativas, la batería 10 puede incluir además un elemento protector 115, según se muestra en la Fig. 7. El elemento protector 115 en la presente solicitud hace referencia a un componente dispuesto en el lado del componente de gestión térmica 13 alejado de la celda de batería 20 para proporcionar protección al componente de gestión térmica 13 y a la celda de batería 20. En estas formas de realización, la cámara de recogida 11b se puede disponer entre el elemento protector 115 y el componente de gestión térmica 13.
En algunas formas de realización, el elemento protector 115 puede ser una pieza instalada en la parte inferior de la caja 11 para desempeñar una función protectora. Este enfoque ayuda a promover diseños más diversificados para las áreas o espacios de aplicación de la batería 10, como por ejemplo los vehículos eléctricos. Por ejemplo, para algunos vehículos eléctricos, con el fin de reducir el coste de fabricación y por consiguiente el precio del producto final, se puede no proporcionar el elemento protector 115 sin afectar al uso. Los usuarios pueden elegir si instalar o no un elemento protector 115 de acuerdo con sus necesidades. En este caso, la cámara de recogida 11b constituye la cavidad abierta mencionada anteriormente, y las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se pueden descargar directamente al exterior de la batería 10.
En algunas formas de realización, el elemento protector 115 puede ser la parte inferior 112a de la cubierta de caja 112 de la caja 11. Por ejemplo, el componente de gestión térmica 13 se puede ensamblar al elemento protector 115 como la parte inferior 112a de la cubierta de caja 112. El componente de gestión térmica 13 se ensambla al elemento protector 115 con un hueco entre los dos para formar la cámara de recogida 11b. En este caso, la cámara de recogida 11b se puede utilizar como cámara de amortiguación para las emisiones procedentes de la celda de batería 20. Cuando al menos uno de los valores de temperatura, volumen o presión de las emisiones en la cámara de recogida 11 b alcance un nivel o umbral predeterminado, el elemento protector 115 se puede dañar parcialmente para liberar la presión en la cámara de recogida 11b de manera oportuna. En algunas formas de realización alternativas, como alternativa o adicionalmente, se puede proporcionar un elemento de estanqueidad (como por ejemplo un anillo de estanqueidad, un sellante, etc.) entre el elemento protector 115 y el componente de gestión térmica 13 para sellar la cámara de recogida 11b, en donde el elemento de sellado también se puede dañar parcialmente cuando al menos una de la temperatura, volumen o presión de las emisiones en la cámara de recogida 11 b alcance un nivel o umbral predeterminado, para liberar la presión en la cámara de recogida 11b de manera oportuna, evitando daños secundarios.
En algunas formas de realización alternativas, el elemento protector 115 también se puede formar de forma integral con el componente de gestión térmica 13. Por ejemplo, en el exterior del componente de gestión térmica 13, también se forma de forma integral un elemento protector térmico 115, y hay un espacio entre el elemento protector 115 y el componente de gestión térmica 13 para formar la cámara de recogida 11b. El elemento protector 115 puede estar provisto de una estructura debilitada, de tal manera que cuando la temperatura, el volumen o la presión de las emisiones en la cámara de recogida 11b alcance un nivel o umbral predeterminado, el elemento protector 115 se pueda dañar parcialmente para liberar la presión de la cámara de recogida 11b de manera oportuna. Este enfoque puede reducir aún más el número de componentes, y por consiguiente reducir el tiempo de montaje y el coste de montaje.
Las Fig. 9 a 12 muestran, respectivamente, vistas desde diferentes ángulos, una vista en sección transversal y una vista en perspectiva estallada del componente de gestión térmica 13 de acuerdo con algunas formas de realización de la presente solicitud. Según se muestra en las figuras, en algunas formas de realización, se puede formar una estructura de semirebaje correspondiente al canal de flujo 133 en la primera placa termoconductora 131 y la segunda placa termoconductora 132, respectivamente, y las estructuras de semirebaje de la primera placa termoconductora 131 y la segunda placa termoconductora 132 se alinean entre sí. Al ensamblar la primera placa termoconductora 131 y la segunda placa termoconductora 132 juntas, las estructuras de semirebaje de la primera placa termoconductora 131 y la segunda placa termoconductora 132 se combinan en el canal de flujo 133, y finalmente se forma el componente de gestión térmica 13.
Por supuesto, se debe entender que la estructura específica del componente de gestión térmica 13 descrito anteriormente es sólo ilustrativa y no pretende limitar el alcance de la protección de la presente solicitud. También es posible cualquier otra estructura o disposición adecuada. Por ejemplo, en algunas formas de realización alternativas, al menos uno de la primera placa termoconductora 131, la segunda placa termoconductora 132 y el canal de flujo 133 se pueden omitir. Por ejemplo, se puede omitir la segunda placa termoconductora 132. Es decir, en algunas formas de realización, el componente de gestión térmica 13 puede incluir únicamente la primera placa termoconductora 131 y el canal de flujo 133 dispuesto en un lado de la misma o incrustado en la misma.
De la descripción anterior se puede observar que, en algunas formas de realización, en el caso de que el mecanismo de alivio de presión 213 se disponga en un lado diferente con respecto al componente de bus 12 de la celda de batería 20, se puede formar una estructura de doble cámara después del ajuste estructural.
La cámara dual hace referencia a la cámara de evasión 134a entre el mecanismo de alivio de presión 213 de la celda de batería 20 y la estructura de evasión 134, y la cámara de recogida 11 b mencionada anteriormente, según se muestra en la Fig. 8. La estructura de doble cámara puede garantizar de manera eficaz que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se puedan descargar de una manera controlada, ordenada y oportuna cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213. Además, en algunas formas de realización, la cámara de evasión 134a también se puede dañar para permitir que el fluido fluya fuera del componente de gestión térmica 13, refrigerando las emisiones procedentes de la celda de batería 20 y extinguiendo el fuego, reduciendo de este modo rápidamente la temperatura de las emisiones procedentes de la celda de batería 20, y mejorando por lo tanto el rendimiento de seguridad de la batería 10.
Además, al disponer el mecanismo de alivio de presión 213 en el lado diferente del componente de bus 12 de la celda de batería 20, ninguna emisión o una pequeña cantidad de emisiones procedentes de la celda de batería 20 entrarán en la cámara eléctrica 11a formada en la caja 11. Esto es particularmente ventajoso para garantizar la seguridad eléctrica y evitar cortocircuitos entre los componentes de bus 12. Basándose en esta estructura separada de la cámara eléctrica 11a y en la estructura de doble cámara mencionada anteriormente, el cuerpo de la cubierta 111 de la caja 11 se puede diseñar para que esté más cerca del componente de bus 12. Esto se debe a que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se descargarán en la cámara de evasión 134a y/o en la cámara de recogida 11b, y es posible no proporcionar a la parte de la cámara eléctrica 11a un canal para la circulación de las emisiones, de modo que el cuerpo de la cubierta 111 pueda estar más cerca del componente de bus 12, incluso en contacto con el componente de bus 12. Esto puede hacer que la estructura superior de la batería 10 sea más compacta y aumentar el espacio efectivo de la batería 10 para alojar las celdas de batería 20, aumentando de este modo la densidad volumétrica de energía de la batería 10.
En concreto, en la batería convencional 10, especialmente cuando la celda de batería 20 utiliza una celda de batería ternaria de iones de litio, sin mencionar el contacto entre el cuerpo de la cubierta 111 y el componente de bus 12, es básicamente imposible establecer que la distancia entre los dos sea inferior a 7 mm. Esto se debe a que en la celda de batería 20 convencional, el componente de bus 12 y el mecanismo de alivio de presión 213 se proporcionan ambos en el mismo lado de la celda de batería 20, con el fin de garantizar que el mecanismo de alivio de presión 213 se pueda abrir normalmente cuando se accione, de tal manera que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se puedan descargar y circular sin problemas, la distancia entre el componente de bus 12 y el cuerpo de la cubierta 111 se establece generalmente en 7 mm o más de 7 mm para garantizar la seguridad de la batería 10.
A diferencia de la batería convencional 10, después de que el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de bus 12 se proporcionen en diferentes lados de la celda de batería 20, ya que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 se descargan en la cámara de evasión 134a y/o en la cámara de recogida 11b, no es necesario reservar una posición requerida para proporcionar el mecanismo de alivio de presión 213 en la placa de cubierta de la celda de batería 20, y la parte de la cámara eléctrica 11a puede no necesitar estar provista de un canal para la circulación de las emisiones, de modo que el cuerpo de la cubierta 111 y el componente de bus 12 se pueden disponer adyacentes entre sí y la distancia entre ambos pueda ser inferior a 2 mm, según se muestra en la Fig. 14. Un hueco de este tamaño es bastante beneficioso para el desarrollo de la tecnología de baterías. En concreto, con el desarrollo de la tecnología de las baterías hasta ahora, sería muy difícil reducir el tamaño de cada estructura y componente de la batería 10 excepto el espacio para alojar las celdas de batería 20 en 1 mm al mismo tiempo que se garantiza la seguridad. Por consiguiente, al disponer el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de bus 12 en diferentes lados de la celda de batería 20, la compacidad estructural de la batería 10 se puede mejorar significativamente, y el espacio de alojamiento efectivo 111a para las celdas de batería se puede aumentar de forma racional, incrementando de este modo la densidad volumétrica de energía de la batería 10.
En algunas formas de realización, el componente de bus 12 también se puede incorporar en el cuerpo de la cubierta 111. Las Fig. 15 a 18 muestran diagramas esquemáticos de componentes de bus 12 incrustados en el cuerpo de la cubierta 111. Según se muestra en las figuras, en algunas formas de realización, el cuerpo de la cubierta 111 puede incluir un espacio de alojamiento 111a. El espacio de alojamiento 111a puede alojar los componentes de bus 12. En algunas formas de realización, el espacio de alojamiento 111a puede ser a través de orificios formados en el cuerpo de la cubierta 111. Los componentes de bus 12 se pueden fijar en los orificios pasantes por medio de un método apropiado. Por ejemplo, los componentes de bus 12 se pueden montar en un molde antes de que se moldee el cuerpo de la cubierta 111, de modo que después de que se forme el cuerpo de la cubierta 111, los componentes de bus 12 se puedan incorporar en el cuerpo de la cubierta 111, según se muestra en la Fig. 18.
Se debe entender que los componentes de bus 12 se disponen en el cuerpo de la cubierta 111 en posiciones correspondientes a los terminales de electrodo 214 de las celdas de batería 20. Una vez colocadas en su sitio las celdas de batería 20 en la caja 111, el cuerpo de la cubierta 111 se puede ensamblar directamente a la cubierta de caja 112, y los componentes de bus 12 se conectan entonces eléctricamente a los terminales de electrodo 214 de las celdas de batería 20 por medio de soldadura, como por ejemplo soldadura láser o soldadura por ultrasonidos y otros métodos de fijación. Posteriormente, una parte aislante 113 unida al cuerpo de la cubierta 111 se utiliza para cubrir al menos los componentes de bus 12, formando de este modo una caja empaquetada 11.
En algunas formas de realización, la parte aislante 113 puede tener una estructura en forma de lámina o de placa delgada, y el material de la parte aislante 113 puede ser PP, PE, PET, etc. En otras formas de realización, la parte aislante 113 puede ser también un pegamento aislante o una pintura aislante, etc.
En algunas formas de realización, la parte aislante 113 se puede aplicar o ensamblar al cuerpo de la cubierta 111. Por ejemplo, después de que los componentes de bus 12 se conecten eléctricamente a los terminales de electrodo 214 de las celdas de batería 20, la parte aislante 113 se puede formar recubriendo una capa aislante sobre la parte del cuerpo de la cubierta 111 que tiene el componente de bus 12. En algunas formas de realización alternativas, la parte aislante 113 también puede ser un componente ensamblado al cuerpo de la cubierta 111 para cubrir al menos la parte aislante 113. La parte aislante 113 y el cuerpo de la cubierta 111 se pueden ensamblar herméticamente para asegurar la estanqueidad de la caja 11. En algunas formas de realización, la capa aislante revestida o la parte aislante 113 ensamblada también pueden cubrir toda la superficie exterior del cuerpo de la cubierta 111.
En algunas formas de realización, la parte aislante 113 también se puede formar de forma integral con el cuerpo de la cubierta 111. Por ejemplo, la parte aislante 113 se puede formar como una parte del cuerpo de la cubierta 111 que sobresalga de la superficie exterior y se forme un espacio de alojamiento 111a dentro de la parte para alojar los componentes de bus 12. En estas formas de realización, los componentes de bus 12 también se pueden incorporar en el cuerpo de la cubierta 111 por medio de moldeo, etc., o se pueden ensamblar en el cuerpo de la cubierta 111 en un período tardío después de que se forme el cuerpo de la cubierta 111. En el caso mencionado más adelante, los componentes de bus 12 se pueden conectar eléctricamente a los terminales de electrodo 214 de las celdas de batería 20 por medio de soldadura por resistencia, etc.
Para la batería convencional 10, esta forma de incorporar los componentes de bus 12 en el cuerpo de la cubierta 111 es básicamente imposible. Esto se debe a que, como se mencionó anteriormente, el mecanismo de alivio de presión 213 de la celda de batería 20 en la batería convencional 10 se proporciona en el mismo lado que el componente de bus 12, si los componentes de bus 12 se incorporan en el cuerpo de la cubierta 111, las emisiones procedentes de las celdas de batería 20 no tienen por donde circular, provocando accidentes de seguridad más graves.
De acuerdo con la disposición de incorporación de los componentes de bus 12 en el cuerpo de la cubierta 111 descrita en la forma de realización anterior, el volumen de la batería 10 se puede reducir en gran medida sin afectar a la seguridad de la batería 10 o incluso mejorando la seguridad de la batería 10, aumentando de este modo la densidad volumétrica de energía de la batería 10. Además, este enfoque también puede reducir la dificultad de montaje de la batería 10, reduciendo de este modo el coste de montaje. Por otra parte, la incorporación de los componentes de bus 12 en el cuerpo de la cubierta 111 también puede hacer realidad que una unidad de gestión de la batería 15 se disponga al menos parcialmente fuera de la cámara eléctrica 11a mencionada anteriormente.
En concreto, para una batería convencional, los componentes de la cámara eléctrica 11a se deben conectar adecuadamente antes de que el cuerpo de la cubierta 111 y la cubierta de caja 112 se sellen. La conexión incluye la conexión entre los componentes del bus 12 y los terminales de electrodo 214 y la conexión entre la unidad de gestión de la batería 15 y los componentes del bus 12. Es decir, en la batería convencional, la unidad de gestión de la batería 15 se empaqueta dentro de la caja sellada 11. Sin embargo, la unidad de gestión de la batería 15 es un componente vulnerable en comparación con otros componentes. Es necesario abrir la caja sellada 11 para sustituir la unidad de gestión de la batería 15 cuando se daña o funciona mal. Esta operación lleva mucho tiempo y es laboriosa, además de afectar a la estanqueidad de la caja 11.
A diferencia de la batería convencional, en el caso en el que el componente de bus 12 se incorpore en el cuerpo de la cubierta 111, la unidad de gestión de la batería 15 se puede disponer al menos parcialmente fuera de la cámara eléctrica 11a. Por ejemplo, al menos una de las partes de conexión eléctrica 151 entre una parte de control (no mostrada) de la unidad de gestión de la batería 15 y un componente de bus 12 también se puede incorporar en el cuerpo de la cubierta 111, según se muestra en la Fig. 16. La parte de control se puede alojar en una parte de alojamiento integrada con el cuerpo de la cubierta 111. En este caso, después del fallo de la parte de control o de la parte de conexión eléctrica 151 de la unidad de gestión de la batería 15, la reparación se puede llevar a cabo sin abrir la caja 11. De esta manera, se puede garantizar que la estanqueidad de la caja 11 no se vea afectada, al tiempo que se reduce el coste de mantenimiento, mejorando por lo tanto el rendimiento de seguridad y la experiencia del usuario de la batería. En algunas formas de realización, la parte de conexión eléctrica 151, por ejemplo, puede incluir entre otros al menos uno de los siguientes: una placa de circuito (como por ejemplo una placa de circuito impreso o flexible), un cable, un hilo, una lámina conductora o una barra conductora, etc. La parte de conexión eléctrica 151 se utiliza para la conexión eléctrica con varias celdas de batería 20 para recoger las señales de temperatura o tensión de las varias celdas de batería 20.
El concepto de la presente solicitud se describe principalmente tomando como ejemplos el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13, que se disponen en la parte inferior de la celda de batería 20 (es decir, el lado de la celda de batería 20 opuesto al componente de bus 12). Se debe entender que el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13 también se pueden disponer en el lateral de la celda de batería 20, tanto si la celda de batería 20 se coloca verticalmente, horizontalmente, lateralmente (de forma tumbada) o boca abajo en la caja 11, según se muestra en las Fig. 19 a 26. El término "verticalmente" en la presente solicitud significa que la celda de batería 20 se instala en la caja 11 de una manera tal que la placa de cubierta 212 es adyacente y aproximadamente paralela al cuerpo de la cubierta 111, según se muestra en las Fig. 2-7, 15-17, 19 y 23. Del mismo modo, el término "colocada horizontalmente" o "colocada lateralmente" significa que la celda de batería 20 se instala en la caja 11 de una manera tal que la placa de cubierta 212 es aproximadamente perpendicular al cuerpo de la cubierta 111, según se muestra en las Fig. 20 a 22. El término "boca abajo" significa que la celda de batería 20 se instala en la caja 11 de una manera tal que la placa de cubierta 212 es adyacente y aproximadamente paralela a la parte inferior de la cubierta de caja 112.
Para cubrir estos casos, en la siguiente descripción se introducen los conceptos de una primera pared y una segunda pared de la celda de batería 20 y un componente de soporte 16 de la batería 10. La primera pared y la segunda pared son dos paredes que se intersecan en la celda de batería 20. Siempre que la primera pared y la segunda pared se puedan intersecar, pueden ser cualquier pared apropiada de la celda de batería 20 mencionada anteriormente, incluyendo una pared lateral, una pared inferior y la placa de cubierta 212. El componente de soporte 16 de la batería 10 hace referencia al componente configurado para soportar la celda de batería 20, cuyo componente de soporte 16 puede ser el componente de gestión térmica 13, la parte inferior 112a de la cubierta de caja 112 o el elemento protector 115 mencionado anteriormente, etc. Por supuesto, el componente de soporte 16 también puede ser el componente que se dispone sólo en el lado interior de la cubierta de caja 112 para soportar la celda de batería 20.
En algunas formas de realización, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede disponer en la primera pared de la celda de batería 20, y el componente de gestión térmica 13 se une a la primera pared, según se muestra en las Fig. 23 y 24. En algunas formas de realización, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede disponer de tal manera que su superficie exterior se enrase con una superficie exterior de la primera pared. Esta disposición enrasada es más propicia para la unión entre la primera pared y el componente de gestión térmica 13. En algunas formas de realización alternativas, la superficie exterior del mecanismo de alivio de presión 213 también se puede disponer de manera que quede empotrada en una superficie exterior de la primera pared. Esta estructura empotrada puede proporcionar una parte del espacio de evasión, reduciendo por lo tanto o incluso omitiendo la estructura de evasión 134 en el componente de gestión térmica 13, por ejemplo.
Además, el componente de soporte 16 se une a la segunda pared para soportar la celda de batería 20 en una dirección opuesta a la de la gravedad. Se puede observar que el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13 se proporcionan en la primera pared de la celda de batería 20 que es paralela a la dirección de la gravedad, independientemente de cómo se coloque la celda de batería 20 en la caja 11. Por ejemplo, en el caso en que la celda de batería 20 se coloque verticalmente o boca abajo en la caja 11, la primera pared es la pared lateral de la celda de batería 20, mientras que en el caso en que la celda de batería 20 se coloque horizontalmente en la caja 11, la primera pared puede ser la placa de cubierta 212 o la pared opuesta a la placa de cubierta 212. Para facilitar la descripción, se describen a continuación algunas formas de realización con el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13 dispuestos en el lateral o en la primera pared de la celda de batería 20.
En las formas de realización del mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13 dispuestos en el lateral de la celda de batería 20, las características y propiedades estructurales del componente de gestión térmica 13 son también las mismas que las de aquellas dispuestas en la parte inferior de la celda de batería 20, como por ejemplo la cámara de evasión 134a, el orificio pasante, etc., que no se describirán adicionalmente más adelante. Además, en el caso de que el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de gestión térmica 13 se dispongan en el lateral de la celda de batería 20, la batería 10 también puede incluir la cámara de recogida 11b. Además, la cámara de recogida 11 b también se puede configurar para, cuando se accione el mecanismo de alivio de presión 213, recoger las emisiones procedentes de la celda de batería 20 y del componente de gestión térmica 13.
En algunas formas de realización, la cámara de recogida 11b puede estar compuesta de al menos parte de la parte lateral 112b de la cubierta de caja 112, según se muestra en las Fig. 24 y 25. Por ejemplo, la parte lateral 112b se puede construir como una estructura hueca, y la estructura hueca constituir la cámara de recogida 11b, que puede hacer que la batería 10 sea ligera al tiempo que hace que la batería 10 sea más compacta. El componente de gestión térmica 13 se puede disponer entre la parte lateral 112b y la celda de batería 20. En algunas formas de realización, la parte de la parte lateral 112b correspondiente a la estructura de evasión 134 puede estar provista de una estructura débil, un orificio pasante (un orificio pasante 114a según se muestra en la Fig.25) o el mecanismo de alivio mencionado anteriormente, como por ejemplo el mecanismo de alivio de presión 213, de modo que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 entren fácilmente en la cámara de recogida 11 b.
De forma adicional o como alternativa, en algunas formas de realización, la cámara de recogida 11b también puede estar compuesta por una barra 114 dispuesta para extenderse entre el cuerpo de la cubierta 111 y la cubierta de caja 112. La barra 114 se extiende desde la parte inferior de la cubierta de caja 112 hasta el cuerpo de la cubierta 111 en una dirección perpendicular a la parte inferior. El componente de gestión térmica 13 se puede disponer entre la barra 114 y la celda de batería 20. En algunas formas de realización, la barra 114 puede tener una estructura hueca, y un espacio hueco de la barra 114 puede constituir la cámara de recogida 11b. En algunas formas de realización, la parte de la barra 114 correspondiente a la estructura de evasión 134 puede estar provista de una estructura débil, un orificio pasante (un orificio pasante 114a según se muestra en la Fig. 25) o el mecanismo de alivio mencionado anteriormente, como por ejemplo el mecanismo de alivio de presión 213, de modo que las emisiones procedentes de la celda de batería 20 entren fácilmente en la cámara de recogida 11 b.
En algunas formas de realización, la parte lateral 112b de la cubierta de caja 112 y la barra 114 pueden ser el mismo componente.
En algunas formas de realización, el componente de soporte 16 también puede incluir una cámara de recogida adicional (no mostrada en las figuras), y la cámara de recogida adicional se puede comunicar con la cámara de recogida 11b para alojar las emisiones procedentes de la celda de batería 20. La cámara de recogida adicional también puede proporcionar una mayor área de refrigeración para las emisiones, de modo que las emisiones se puedan enfriar eficazmente en la batería 10 antes de ser descargadas, mejorando por lo tanto el rendimiento de seguridad de la batería 10.
Además, en algunas formas de realización, el componente de soporte 16 también puede incluir un canal de flujo adicional (no mostrado en las figuras) que se puede comunicar con el canal de flujo 133 en el componente de gestión térmica 13 de modo que el fluido pueda fluir en el canal de flujo 133 del componente de gestión térmica 13 y en el canal de flujo adicional del componente de soporte 16. De esta manera, la celda de batería 20 se puede enfriar en la parte inferior y en el lateral, mejorando por lo tanto el efecto de refrigeración de la celda de batería 20. La comunicación entre el canal de flujo adicional y el canal de flujo 133 se puede controlar. Por ejemplo, cuando la temperatura de la celda de batería 20 está a un nivel normal, la comunicación entre el canal de flujo adicional y el canal de flujo 133 se puede cerrar. Cuando la temperatura de la celda de batería 20 alcanza un cierto grado o un umbral predeterminado, por ejemplo, cuando la temperatura supere los 50 °C, el canal de flujo adicional y el canal de flujo 133 se pueden comunicar, de modo que el fluido pueda enfriar la celda de batería 20 en múltiples direcciones de la celda de batería 20, mejorando por lo tanto el efecto de refrigeración.
En algunas formas de realización, el componente de gestión térmica 13 también se puede integrar con el componente de soporte 16. Por ejemplo, el componente de gestión térmica 13 y el componente de soporte 16 forman una estructura en forma de L, T o U, etc. De esta manera, se puede mejorar la resistencia estructural de la batería. En algunas formas de realización alternativas, el componente de soporte 16 también se puede fijar al componente de gestión térmica 13 de forma adecuada. Este enfoque facilita la fabricación del componente de soporte 16 y del componente de gestión térmica 13 y, por lo tanto, reduce el coste de fabricación.
Con el fin de mejorar la función de ajuste de la temperatura del componente de gestión térmica 13, tanto si el componente de gestión térmica 13 se dispone en el lateral como en la parte inferior de la celda de batería 20, el componente de gestión térmica 13 y la celda de batería 20 se pueden unir por medio de silicona termoconductora. La silicona termoconductora no sólo puede proporcionar una fuerza de unión requerida para la combinación del componente de gestión térmica 13 y la celda de batería 20, sino que también puede facilitar la conducción de calor entre el componente de gestión térmica 13 y la celda de batería 20, con el fin de facilitar el ajuste de temperatura del componente de gestión térmica 13 en la celda de batería 20.
Con el fin de evitar afectar el accionamiento del mecanismo de alivio de presión 213 mediante la aplicación de adhesivos como por ejemplo silicona termoconductora entre el componente de gestión térmica 13 y el mecanismo de alivio de presión 213, en algunas formas de realización, la batería 10 también puede incluir un componente de aislamiento 14. La Fig. 27 muestra una vista en perspectiva del componente de aislamiento 14, la Fig. 28 muestra una vista en perspectiva estallada del componente de aislamiento 14 y el componente de gestión térmica 13 no ensamblados juntos y la Fig. 29 muestra una vista en perspectiva del componente de aislamiento 14 y el componente de gestión térmica 13 unidos juntos. Se puede observar que el componente de aislamiento 14 se puede unir al componente de gestión térmica 13 antes de que se recubra el adhesivo y hacer que las características estructurales especiales del mismo correspondan al menos al mecanismo de alivio de presión 213 o a la estructura de evasión 134. De esta manera, cuando se recubre el adhesivo, el adhesivo no entrará o entrará en una pequeña cantidad en la región, correspondiente al mecanismo de alivio de presión 213 o a la estructura de evasión 134, del componente de gestión térmica 13, con el fin de garantizar que el mecanismo de alivio de presión 213 se pueda accionar y no bloquee la estructura de evasión 134. Además, la utilización del componente de aislamiento 14 también puede acelerar la velocidad y la precisión del recubrimiento adhesivo, y ahorrar tiempo y costes de producción.
Se debe tener en cuenta que lo anterior es sólo un ejemplo para describir que el componente de aislamiento 14 se puede disponer entre la celda de batería 20 y el componente de gestión térmica 13 para evitar que el adhesivo se aplique entre el componente de gestión térmica 13 y el mecanismo de alivio de presión 213. Se debe entender que cualquier otro componente apropiado, como por ejemplo el componente de soporte 16 mencionado anteriormente, se puede unir a la celda de batería 20 mediante el adhesivo. Es decir, el componente de aislamiento 14 se puede utilizar para cualquier componente que requiera la unión del adhesivo a la celda de batería 20. Para facilitar la descripción, a continuación, el componente que requiere la unión del adhesivo a la celda de batería 20 se denominará componente de unión. El componente de unión hace referencia al componente unido a la celda de batería 20 mediante el adhesivo, que puede incluir, entre otros: el componente de gestión térmica 13 o el componente de soporte 16, etc. El adhesivo puede ser silicona termoconductora, adhesivo de resina epoxi, adhesivo de poliuretano, etc. Al proporcionar el componente de aislamiento 14 entre el componente de unión y la celda de batería 20, se puede evitar que el adhesivo se aplique entre el componente de unión y el mecanismo de alivio de presión 213.
En algunas formas de realización, el componente de aislamiento 14 puede incluir un cuerpo principal 141 y un saliente 142. El cuerpo principal 141 es adecuado para su unión al componente de unión. El saliente 142 sobresale hacia el exterior de la superficie del cuerpo principal 141, y el saliente 142 está construido para alinearse con el mecanismo de alivio de presión 213 en una dirección saliente si el cuerpo principal 141 se une al componente de unión, y el tamaño periférico del saliente 142 es mayor o igual que el del mecanismo de alivio de presión 213. De esta manera, cuando se recubre el adhesivo, una máquina de recubrimiento de adhesivo se puede guiar para llevar a cabo una operación de recubrimiento de adhesivo de acuerdo con una trayectoria predeterminada, y también puede garantizar que el adhesivo no se recubrirá hasta la posición en la que se encuentra el mecanismo de alivio de presión 213, garantizando por lo tanto que el adhesivo se pueda recubrir hasta una posición adecuada de manera eficiente y precisa.
En algunas formas de realización, la altura del saliente 142 puede ser mayor o igual que una altura de aplicación predeterminada del adhesivo, lo que puede asegurar que ninguna o una pequeña cantidad de adhesivo entrará en la región entre el mecanismo de alivio de presión 213 y el componente de unión cuando se aplique el adhesivo, lo que es particularmente ventajoso especialmente en el caso en el que la estructura de evasión 134 se proporcione en el componente de unión. Además, el saliente 142 también se construye de tal manera que se pueda comprimir a la misma altura que el adhesivo si la celda de batería 20 se une al componente de unión, asegurando por lo tanto la conexión entre el componente de unión y la celda de batería 20. Además, el componente de aislamiento 14 también se fabricará de un material susceptible de ser dañado por las emisiones procedentes de la celda de batería 20, de modo que las emisiones puedan atravesar fácilmente el componente de aislamiento 14. Es decir, el saliente 142 o todo el componente de aislamiento 14 se puede fabricar de un material o estructura que sea flexible y tenga una baja resistencia a la rotura. Por ejemplo, en algunas formas de realización, el componente de aislamiento 14 se puede fabricar de un material termoplástico mediante un proceso de blíster. Además, el espesor de la pared del componente de aislamiento 14 puede estar comprendido entre 0,01 mm y 0,05 mm.
Dado que generalmente varias celdas de batería 20 se unen en filas al componente de unión, en algunas formas de realización, varios componentes de aislamiento 14 para las varias celdas de batería 20 puede ser una lámina entera formada de forma integral. Por ejemplo, los componentes de aislamiento 14 dispuestos en una o más filas se pueden fabricar de forma integral por medio de conformación en blíster. Además, las posiciones de los varios componentes de aislamiento 14 dispuestos en filas corresponden respectivamente a las posiciones del mecanismo de alivio de presión 213 de las varias celdas de batería 20, de modo que los componentes de aislamiento 14 se puedan configurar de forma segura para proteger el mecanismo de alivio de presión 213 para unir las celdas de batería 20 al componente de unión.
Se debe entender, por supuesto, que las formas de realización anteriores del componente de aislamiento 14 que utilizan el saliente 142 para evitar que el adhesivo se aplique entre el componente de unión y el mecanismo de alivio de presión 213 son sólo esquemáticas y no pretenden limitar el alcance de protección de la presente solicitud, y también es posible cualquier otra disposición o estructura adecuada. Por ejemplo, en algunas formas de realización alternativas, el componente de aislamiento 14 también se puede construir sin el saliente 142, pero sólo con un recubrimiento especial en la ubicación correspondiente al mecanismo de alivio de presión 213 para evitar que el adhesivo se aplique entre el componente de unión y el mecanismo de alivio de presión 213.
Se puede observar que el componente de aislamiento 14 se puede utilizar entre el componente de unión y la celda de batería 20 para evitar que el adhesivo se aplique entre el componente de unión y el mecanismo de alivio de presión 213. Además, se pueden configurar medios automáticos más avanzados para guiar la operación de recubrimiento de adhesivo, de modo que un operador no tenga que ser cuidadoso para operar. De esta manera, se mejora eficazmente la eficiencia de aplicación del adhesivo, reduciendo por lo tanto el coste de ensamblaje de la batería 10. Al mismo tiempo, se puede evitar eficazmente que el adhesivo se aplique entre el componente de unión y el mecanismo de alivio de presión 213, lo que favorece el accionamiento eficaz del mecanismo de alivio de presión 213, así como evita que el adhesivo bloquee la estructura de evasión 134 que forma la cámara de evasión 134a, mejorando por lo tanto la seguridad de la batería 10.
El mecanismo de alivio de presión 213 mencionado anteriormente puede adoptar diversas formas. Por ejemplo, en algunas formas de realización, según se muestra en las Fig. 30 y 31, el mecanismo de alivio de presión 213 dispuesto en la celda de batería 20 en las formas de realización de la presente solicitud puede incluir: una unidad de conexión 2131, una lámina de alivio de presión 2132, una primera lámina protectora 2133, un anillo de compresión 2134 y una estructura de presión 2135. En concreto, la unidad de conexión 2131 incluye una abertura 2131a y un primer saliente 2131b, en donde el primer saliente 2131b se conecta a una pared interior de la abertura 2131a y se extiende hacia el eje de la abertura 2131a; la lámina de alivio de presión 2132 se dispone en un lado del primer saliente 2131b, la primera lámina protectora 2133 se dispone en el otro lado del primer saliente 2131b que está alejado de la lámina de alivio de presión 2132, la lámina de alivio de presión 2132 se configura para, cuando una presión o temperatura interna de la celda de batería 20 alcanza un umbral, ser accionada para liberar la presión interna, y la primera lámina protectora 2133 se configura para proteger la lámina de alivio de presión 2132; para el lado del primer saliente 2131b que está provisto de la primera lámina protectora 2133, el lado de la primera lámina protectora 2133 que está alejado del primer saliente 2131 b está provisto del anillo de compresión 2134 para presionar la primera lámina protectora 2133; y la estructura de presión 2135 se conecta a la unidad de conexión 2131 y se puede presionar hacia la dirección axial de la abertura 2131a para presionar el anillo de compresión 2134. La Fig. 30 es un diagrama esquemático de la estructura de presión antes de ser presionada y la Fig. 31 es un diagrama esquemático de la estructura de presión después de ser presionada.
Además, considerando que cuando el mecanismo de alivio de presión 213 se instala en la celda de batería 20, se puede disponer un saliente en el exterior del mecanismo de alivio de presión 213 para facilitar la fijación. En concreto, según se muestra en la Fig. 32 (la estructura de presión 2135 de la Fig. 32 es la que está antes de ser presionada) y en la Fig. 33 (la estructura de presión 2135 de la Fig. 33 es la que está después de ser presionada), la unidad de conexión 2131 puede incluir además un segundo saliente 2131c, el segundo saliente 2131c se conecta a una pared exterior de la unidad de conexión 2131 y se extiende hacia el eje de la abertura 2131a, y el segundo saliente 2131c se utiliza para instalar el mecanismo de alivio de presión 213 en la celda de batería 20.
Teniendo en cuenta que cuando se instala el mecanismo de alivio de presión 213, la primera lámina protectora 2133 está más cerca del interior de la celda de batería 20 que la lámina de alivio de presión 2132, de modo que como se muestra en las Fig. 30 a 33, el segundo saliente 2131c se pueda disponer en el extremo de la unidad de conexión 2131 cerca de la estructura de presión 2135. Por lo tanto, cuando el mecanismo de alivio de presión 213 se instala en una pared de la celda de batería 20, la superficie del mecanismo de alivio de presión 213 cerca del interior de la celda de batería 20 se puede mantener, en esencia, enrasado con una superficie interior de la pared, de modo que la instalación de componentes como por ejemplo el conjunto de electrodos 22 y una placa de soporte 24 en el interior de la celda de batería 20 no se ve afectada y se ahorre espacio interno.
Además, para aumentar la estanqueidad de la primera lámina protectora 2133, se puede disponer una junta entre la primera lámina protectora 2133 y el primer saliente 2131b. En concreto, según se muestra en las Fig. 32 y 33, el mecanismo de alivio de presión 213 puede incluir, además: una junta anular 2136 dispuesta entre la primera lámina protectora 2133 y el primer saliente 2131b para aumentar por lo tanto la estanqueidad de la primera lámina protectora 2133.
Teniendo en cuenta que cuando el mecanismo de alivio de presión 213 se instala en la celda de batería 20, la lámina de alivio de presión 2132 se aleja más del interior de la celda de batería 20 que la primera lámina protectora 2133, o la lámina de alivio de presión 2132 se sitúa en el exterior de la celda de batería 20. Para proteger la lámina de alivio de presión 2132 de ser afectada por otros componentes distintos de la celda de batería 20, según se muestra en las Fig. 32 a 33, el mecanismo de alivio de presión 213 puede incluir además: una segunda lámina protectora 2137 configurada para proteger la lámina de alivio de presión 2132, estando instalada la segunda lámina protectora 2137 en la unidad de conexión 2131 y estando situada en el lado de la lámina de alivio de presión 2132 que está alejado del primer saliente 2131b y cubriendo la lámina de alivio de presión 2132.
Con el fin de facilitar el montaje del mecanismo de alivio de presión 213 en la pared, en algunas formas de realización, la celda de batería 20 puede incluir además un mecanismo de conexión 2431, según se muestra en la Fig. 34. La Fig. 34 muestra un diagrama esquemático parcial de una pared de la carcasa 211, la pared puede ser una pared inferior o una pared lateral de la carcasa 211, es decir, la carcasa 211 de la Fig. 34 hace referencia a una parte de la pared inferior de la carcasa 211. Además, según se muestra en las Fig. 34 y 35, la parte superior corresponde al interior de la carcasa 211, mientras que la parte inferior corresponde al exterior de la carcasa 211, es decir, la superficie superior de la pared de la carcasa 211 en las figuras representa la superficie interior de la carcasa 211 o la superficie interior de la pared y es la superficie que da al interior de la carcasa 211, y la superficie inferior de la pared de la carcasa 211 en las figuras representa la superficie exterior de la carcasa 211 o la superficie exterior de la pared y es la superficie que da al exterior de la carcasa 211. La pared de la carcasa 211 está provista de un orificio pasante (no mostrado en las figuras), el mecanismo de conexión 2431 se sitúa en el orificio pasante y es anular, el mecanismo de conexión 2431 se configura para conectar el mecanismo de alivio de presión 213 y la pared, el mecanismo de alivio de presión 213 se sitúa en el lado del mecanismo de conexión 2431 que está cerca del interior de la carcasa 211, y el mecanismo de alivio de presión 213 se configura para ser accionado para liberar la presión interna cuando la presión interna o la temperatura de la celda de batería 20 alcanza un umbral.
Se debe entender que el mecanismo de conexión 2431 y el mecanismo de alivio de presión 213 en las formas de realización de la presente solicitud pueden ser dos componentes separados o pueden tener de una estructura integral. En concreto, según se muestra en la Fig. 34, el mecanismo de conexión 2431 y el mecanismo de alivio de presión 213 pueden ser dos componentes, el mecanismo de alivio de presión 213 puede ser una lámina de alivio de presión similar a una lámina, y el mecanismo de alivio de presión 213 se puede fijar al lado del mecanismo de conexión 2431 cercano al interior de la carcasa 211. Por ejemplo, el mecanismo de alivio de presión 213 y el mecanismo de conexión 2431 se pueden fijar mediante soldadura y así sucesivamente, por ejemplo, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede fijar a un lado del mecanismo de conexión 2431 por medio de soldadura láser. Por el contrario, según se muestra en la Fig 35, el mecanismo de conexión 2431 también se puede integrar con el mecanismo de alivio de presión 213, es decir, el mecanismo de conexión 2431 y el mecanismo de alivio de presión 213 son un componente de una sola pieza. Por ejemplo, el mecanismo de conexión 2431 y el mecanismo de alivio de presión 213 se pueden mecanizar como un todo mediante estampación, pero las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello.
En el caso en el que el mecanismo de alivio de presión 213 se integre con el mecanismo de conexión 2431 según se muestra en la Fig. 35, la superficie lateral del mecanismo de conexión 2431 cercana al interior de la carcasa 211 y la superficie lateral del mecanismo de alivio de presión 213 cercana al interior de la carcasa 211 son la misma superficie, y por lo tanto las dos están enrasadas entre sí. Mientras que para el mecanismo de alivio de presión 213 y el mecanismo de conexión 2431 según se muestra en la Fig. 34, permitir que la superficie lateral del mecanismo de conexión 2431 cerca del interior de la carcasa 211 se enrase, en esencia, con la superficie lateral del mecanismo de alivio de presión 213 cerca del interior de la carcasa 211, se puede lograr proporcionando un rebaje en el mecanismo de conexión 2431.
Sin embargo, independientemente de cualquier caso en las Fig. 34 y 35, el mecanismo de conexión 2431 y el mecanismo de alivio de presión 213 tienen generalmente la forma de un rebaje, la pared inferior del rebaje es opuesta a la abertura del rebaje, la pared lateral del rebaje es adyacente a la abertura del rebaje, el mecanismo de alivio de presión 213 es la pared inferior del rebaje, y el mecanismo de conexión 2431 es la pared lateral del rebaje. Por lo tanto, cuando la presión o la temperatura interna de la celda de batería 20 alcanza un umbral, el mecanismo de alivio de presión 213 tiene suficiente espacio para fracturarse y abrirse, es decir, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede abrir a la parte del rebaje, lo que puede liberar la presión en el interior de la celda de batería 20. En algunas formas de realización, el mecanismo de alivio de presión 213 también se puede integrar en la carcasa 211. En dichas formas de realización, el mecanismo de alivio de presión 213 se construye como una región de alivio de presión. La Fig.36 muestra una vista en sección transversal de la carcasa 211 en las formas de realización de la presente solicitud. Por ejemplo, la superficie mostrada en la vista en sección transversal puede ser una cara que pasa a través de la región de alivio de presión y que es paralela a una pared lateral con un área pequeña de la carcasa 211. La Fig. 37 es una vista ampliada de una sección A1 de la Fig. 36, dicha sección A1 incluye la región de alivio de presión, en donde la parte superior de la Fig. 37 corresponde al interior de la carcasa 211, y la parte inferior de la Fig. 36 corresponde al exterior de la carcasa 211. En concreto, según se muestra en la Fig. 37, la región de alivio de presión en las formas de realización de la presente solicitud puede incluir un primer rebaje 2231 proporcionado en la superficie interior de la carcasa 211 de la celda de batería 20 y un segundo rebaje 2232 proporcionado en la superficie exterior de la carcasa 211 de la celda de batería 20, estando dispuestos el primer rebaje 2231 y el segundo rebaje 2232 uno frente al otro, en donde una pared inferior del primer rebaje 2231 y/o una pared inferior del segundo rebaje 2232 están provistas de un tercer rebaje 2233, y la región de alivio de presión se configura para fracturarse en el tercer rebaje 2233 cuando la presión interna de la celda de batería 20 alcance un umbral para liberar la presión interna.
De esta manera, cuando se produce un desbordamiento térmico dentro de la celda de batería 20, la celda de batería 20 se puede fracturar en el tercer rebaje 2233 relativamente débil para liberar la presión interna. Además, en comparación con el método en el que la celda de batería 20 se instala adicionalmente con un mecanismo de alivio de presión 213, la región de alivio de presión en las formas de realización de la presente solicitud tiene un proceso de mecanizado más simple. Por ejemplo, a través de estampado se pueden proporcionar un primer rebaje 2231, un segundo rebaje 2232 y un tercer rebaje 2233, en donde el primer rebaje 2231 se proporciona opuesto al segundo rebaje 2232, y en concreto, a través de estampación opuesta para mecanizar de forma simultánea dos rebajes, de tal manera que el proceso de mecanizado sea práctico y eficaz. Además, la dimensión, la forma, etc., de los tres rebajes se establecen de forma flexible y se pueden ajustar de acuerdo con las aplicaciones prácticas. Además, la carcasa 211 se suele fabricar de aluminio metálico, por lo que la región de alivio de presión también se fabrica de aluminio, y en comparación con el mecanismo de alivio de presión 213 proporcionado adicionalmente y fabricado de otros materiales, la región de alivio de presión en las formas de realización de la presente solicitud es más fácil de mecanizar, y también es fácil de abrir a tiempo cuando se produce un desbordamiento térmico en el interior de la celda de batería 20, de modo que la ventilación es más suave y la tasa de ventilación es alta.
Además, teniendo en cuenta que los terminales de electrodo 214 se proporcionan generalmente en la placa de cubierta 212 de la celda de batería 20, si la región de alivio de presión también se proporciona en la placa de cubierta 212, la región de alivio de presión se fractura cuando se produce un desbordamiento térmico en el interior de la celda de batería 20, y un material combustible líquido o sólido, que también puede contener un material conductor, se pulverizará mientras se libera la presión de gas interna de la celda de batería 20, lo que puede provocar un cortocircuito entre los terminales de electrodo 214. Además, teniendo en cuenta que los terminales de electrodo 214 están generalmente dirigidos hacia arriba, es decir, hacia un pasajero, cuando la batería está instalada en un vehículo, si la región de alivio de presión se instala en el mismo lado de los terminales de electrodo 214, el flujo de gas y otros materiales liberados después de que la región de alivio de presión se fracture serán descargados hacia arriba, lo que puede provocar quemaduras o escaldaduras al pasajero, aumentando el riesgo del pasajero. Por consiguiente, la región de alivio de presión en las formas de realización de la presente solicitud se puede seleccionar de forma flexible para disponerse en la pared inferior o en la pared lateral de la carcasa 211 de la celda de batería 20, lo que no estará limitado por el método de procesamiento.
En las formas de realización de la presente solicitud, el tercer rebaje 2233 se puede proporcionar en la pared inferior del primer rebaje 2231 y/o en la pared inferior del segundo rebaje 2232. Sin embargo, teniendo en cuenta que el primer rebaje 2231 se proporciona en la superficie interior de la carcasa 211 de la celda de batería 20, si el tercer rebaje 2233 se proporciona en la pared inferior del primer rebaje 2231, debido a la existencia de la solución electrolítica en la carcasa 211, la solución electrolítica se acumulará en el tercer rebaje 2233 y corroerá parte del tercer rebaje 2233, lo que puede provocar una fractura prematura de la región de alivio de presión en el tercer rebaje 2233, por lo que el tercer rebaje 2233 se proporciona generalmente en la pared inferior del segundo rebaje 2232 en la superficie exterior, evitando de este modo la corrosión de la solución electrolítica. El tercer rebaje 2233 que se proporciona en la pared inferior del segundo rebaje 2232 se toma como ejemplo para la descripción a continuación.
Se debe entender que las posiciones del primer rebaje 2231 y del segundo rebaje 2232 en las formas de realización de la presente solicitud se disponen opuestas entre sí, es decir, con respecto a la superficie interior en la que se encuentra el primer rebaje 2231 de la celda de batería 20, la proyección del segundo rebaje 2232 sobre la superficie interior se solapa al menos parcialmente con el primer rebaje 2231. Por ejemplo, se toma como ejemplo para la descripción a continuación que el primer rebaje 2231 se dispone opuesto al segundo rebaje 2232, es decir, el eje perpendicular a la pared inferior del primer rebaje 2231 es el mismo que el eje perpendicular a la pared inferior del segundo rebaje 2232.
La forma de la pared inferior de cada uno del primer rebaje 2231 y del segundo rebaje 2232, que están incluidos en la región de alivio de presión en las formas de realización de la presente solicitud, se pueden disponer de acuerdo con las aplicaciones prácticas. Además, la forma de la pared inferior del primer rebaje 2231 puede ser igual o diferente de la forma de la pared inferior del segundo rebaje 2232. Para facilitar la descripción, la forma de la pared inferior del primer rebaje 2231 que es igual a la forma de la pared inferior del segundo rebaje 2232 se toma como ejemplo para la descripción a continuación. La forma de la pared inferior del primer rebaje 2231 y la forma de la pared inferior del segundo rebaje 2232 pueden ser rectangulares, circulares, elípticas o anulares, lo que se describirá en detalle en combinación con dos formas de realización a continuación.
Opcionalmente, como una primera forma de realización, según se muestra en las Figs. 36 y 37, la forma de la pared inferior del primer rebaje 2231 y la forma de la pared inferior del segundo rebaje 2232 puede ser anular, por ejemplo, puede ser un anillo cuadrado, un anillo circular, o un anillo de otras formas. Por ejemplo, un anillo en forma de pista de carreras se toma como un ejemplo, en donde la pista de carreras es elíptica con dos extremos en forma de arco y siendo el medio lineal, pero las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello.
Según se muestra en la Fig. 37, para facilitar el mecanizado, proporcionar el tercer rebaje 2233 en la pared inferior del segundo rebaje 2232 puede incluir: proporcionar un cuarto rebaje 2234 en la pared inferior del segundo rebaje 2232, y proporcionar el tercer rebaje 2233 en la pared inferior del cuarto rebaje 2234. Teniendo en cuenta que la forma de la pared inferior del segundo rebaje 2232 es anular, la forma de la pared inferior del cuarto rebaje 2234 puede ser de acuerdo con la forma de la pared inferior del segundo rebaje 2232 y también se establece que sea anular, pero las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello.
Según se muestra en la Fig. 37, la forma seccional de cada uno del primer rebaje 2231, el segundo rebaje 2232, el tercer rebaje 2233 y el cuarto rebaje 2234 en la Fig. 37 en las formas de realización de la presente solicitud se puede establecer de acuerdo con las aplicaciones prácticas. Por ejemplo, el ángulo formado entre la pared inferior y la pared lateral del rebaje puede ser un rebaje en ángulo recto según se muestra en el segundo rebaje 2232 y el cuarto rebaje 2234 en la Fig. 37, o un rebaje en ángulo según se muestra en el primer rebaje 2231 y el tercer rebaje 2233 en la Fig. 37, y las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello.
Dado que el primer rebaje 2231 y el segundo rebaje 2232 son rebajes anulares, habrá una estructura saliente en su región central. En este caso, una estructura saliente 2236 cerca del interior de la carcasa 211 se toma como ejemplo para la ilustración. La estructura saliente 2236 es la región central del primer rebaje anular 2231, y la superficie de la estructura saliente 2236 cercana a la carcasa 211 puede no estar elevada con respecto a la superficie interior de la carcasa 211 excluyendo la región de alivio de presión. Por ejemplo, la superficie de la estructura saliente 2236 próxima a la carcasa 211 se puede enrasar, en esencia, con la superficie interior de la carcasa 211 excluyendo la región de alivio de presión. Como alternativa, según se muestra en la Fig. 37, la superficie de la estructura que sobresale 2236 cerca de la carcasa 211 también se puede rebajar con respecto a la superficie interior de la carcasa 211 excluyendo la región de alivio de presión, y las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello.
Además, la periferia del primer rebaje 2231 tampoco se eleva con respecto a la superficie interior de la carcasa 211, por lo que la superficie interior de la carcasa 211 no está provista de una parte saliente, y cuando se instalan los componentes como por ejemplo el conjunto de electrodos 22 en la carcasa 211, no se verá afectada, y no se necesita un diseño adicional para evitar la parte saliente, ahorrando de este modo el espacio interno.
Según se muestra en la Fig. 37, para el exterior de la carcasa 211, también se puede proporcionar un saliente 2237 en la superficie exterior de la carcasa 211 alrededor del segundo rebaje 2232, y el saliente 2237 se extiende alejándose del interior de la carcasa 211 con respecto a la superficie exterior de la carcasa 211. Teniendo en cuenta que si el primer rebaje 2231 y el segundo rebaje 2232 se mecanizan mediante estampación, normalmente habrá un saliente 2237 en el borde del rebaje, y si el saliente 2237 se proporciona en el interior, afectará a la instalación del conjunto de electrodos 22 en el interior y, por consiguiente, el saliente 2237 se puede disponer en la superficie exterior de la carcasa 211.
Cuando la celda de batería 20 se ensambla en la batería 10, es necesario disponer un componente debajo de la celda de batería 20, por ejemplo, se puede proporcionar una placa de refrigeración para enfriar la celda de batería 20, o también se puede proporcionar una placa protectora inferior, y las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello. Debido a la existencia del saliente 2237, para el componente situado debajo de la celda de batería 20, la celda de batería 20 se puede ensamblar proporcionando una región de evasión empotrada en la superficie. Por ejemplo, si la placa de refrigeración se proporciona por debajo de la celda de batería 20, la región de la placa de refrigeración correspondiente a la región de alivio de presión se puede proporcionar con un rebaje o un orificio pasante, de modo que el saliente 2237 que sobresale de la región de alivio de presión se pueda alojar en el rebaje o el orificio pasante, ahorrando de este modo espacio.
Además, debido a la existencia del saliente 2237, se forma un hueco entre la superficie de la región de alivio de presión alejada del interior de la carcasa 211 y la superficie del componente (como por ejemplo el componente de gestión térmica o la placa protectora inferior) situado debajo de la región de alivio de presión, y la región de alivio de presión puede tener un cierto espacio de apertura al ventilar para garantizar que el tercer rebaje 2233 de la región de alivio de presión se pueda fracturar y abrir con el fin de liberar la presión interna.
Según se muestra en la Fig. 37, para proteger el lado de la región de alivio de presión alejado de la carcasa 211 de ser afectado por otros componentes distintos de la celda de batería 20, la región de alivio de presión puede incluir además: una lámina protectora 2235, que se configura para proteger la región de alivio de presión, se dispone en la superficie exterior de la carcasa 211 de la celda de batería 20 y cubre el segundo rebaje 2232.
Según se mencionó anteriormente, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede disponer en una parte de esquina de la carcasa 211 de la celda de batería 20. Por ejemplo, en algunas formas de realización, como se mencionó anteriormente, según se muestra en la Fig. 38, la celda de batería 20 en las formas de realización de la presente solicitud incluye al menos dos paredes, para cualesquiera dos paredes adyacentes, para facilitar la descripción, que se denominarán la primera pared 21a y la segunda pared 21b a continuación, es decir, las al menos dos paredes proporcionadas por la celda de batería 20 incluyen la primera pared 21a y la segunda pared 21b, y la primera pared 21 a interseca la segunda pared 21 b. En esta situación, el mecanismo de alivio de presión 213 incluye una primera parte 2331 y una segunda parte 2332 conectadas entre sí, en donde la primera parte 2331 se proporciona en la primera pared 21a, y la segunda parte 2332 se proporciona en la segunda pared 21b, es decir, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede doblar para formar dos partes, es decir, la primera parte 2331 y la segunda parte 2332 con el fin de que se dispongan respectivamente en la primera pared 21a y la segunda pared 21b. El mecanismo de alivio de presión 213 se dispone en dos paredes, respectivamente, y para las dos partes del mecanismo de alivio de presión 213, la primera parte 2331 y/o la segunda parte 2332 se configura(n) de tal manera que las misma(s) se pueda(n) dañar cuando la presión interna o la temperatura de la celda de batería 20 alcanza un umbral para liberar la presión interna.
Por consiguiente, con la celda de batería 20 en las formas de realización de la presente solicitud, el mecanismo de alivio de presión 213 se proporciona en una posición de intersección de dos paredes adyacentes cualesquiera, es decir, el mecanismo de alivio de presión 213 se sitúa en la intersección de las dos paredes de la carcasa 211 de la celda de batería 20, y en comparación con el mecanismo de alivio de presión que se proporciona sólo en una pared, el área total del mecanismo de alivio de presión 213 se puede incrementar; y en caso de cortocircuito o sobrecarga, la temperatura interna y la presión del gas de la celda de batería 20 aumentan bruscamente, el mecanismo de alivio de presión 213 de la celda de batería 20 se puede fracturar y abrir a tiempo desde las dos partes correspondientes de las dos paredes para liberar la temperatura y la presión hacia el exterior y evitar que la batería explote y se incendie. Además, dado que el mecanismo de alivio de presión 213 se proporciona en la posición de intersección de las dos paredes, se ve menos afectado por los conjuntos del interior de la celda de batería 20. Por ejemplo, se ve menos afectado por el impacto de la caída del conjunto de electrodos 22, lo que puede evitar que el mecanismo de alivio de presión 213 se fracture y se abra con antelación. Además, la pared de la celda de batería 20 tiene poca deformación en la posición de intersección de las dos paredes, lo que también puede garantizar que el mecanismo de alivio de presión 213 no se vea afectado por la deformación por fluencia, mejorando por lo tanto el rendimiento general de la batería.
Se debe entender que el mecanismo de alivio de presión 213 se puede proporcionar en la primera pared 21a y la segunda pared 21b en las formas de realización de la presente solicitud de diversas maneras, y que la primera parte 2331 y la segunda parte 2332 del mecanismo de alivio de presión 213 también se pueden procesar de la misma manera o de maneras diferentes. Sin embargo, para facilitar el mecanizado, la primera parte 2331 y la segunda parte 2332 del mecanismo de alivio de presión 213 se mecanizan generalmente de la misma manera, y las formas de realización de la presente solicitud también se ilustran tomando la primera parte 2331 y la segunda parte 2332 del mecanismo de alivio de presión 213 siendo generalmente mecanizadas de la misma manera como un ejemplo, pero las formas de realización de la presente solicitud no están limitadas a ello.
Por ejemplo, proporcionar el mecanismo de alivio de presión 213 en la primera pared 21a y la segunda pared 21b puede incluir que: el mecanismo de alivio de presión 213, la primera pared 21a y la segunda pared 21b se puedan formar de forma integral, es decir, adelgazando directamente las regiones correspondientes de la primera pared 21a y la segunda pared 21b para formar el mecanismo de alivio de presión 213. Sin embargo, teniendo en cuenta que si la primera pared 21a y la segunda pared 21b son la pared inferior y la pared lateral de la carcasa 211, dado que la carcasa 211 es de estructura hueca, el adelgazamiento local de la pared inferior y la pared lateral es difícil de conseguir. Por consiguiente, proporcionar el mecanismo de alivio de presión 213 en la primera pared 21a y la segunda pared 21b puede incluir, además: proporcionar una abertura en la primera pared 21a y la segunda pared 21b respectivamente con el fin de permitir que el mecanismo de alivio de presión 213 cubra la región de apertura.
En concreto, según se muestra en la Fig. 38, la primera pared 21a está provista de una primera abertura 2111 en la región donde se sitúa la primera parte 2331, cubriendo la primera porción 2331 la primera abertura 2111. Del mismo modo, la segunda pared 21 b está provista de una segunda abertura 2112 en la región donde se sitúa la segunda parte 2332, cubriendo la segunda parte 2332 la segunda abertura 2112. Es decir, el mecanismo de alivio de presión 213 no se integra con la carcasa 211 de la celda de batería 200. De esta manera, el mecanismo de alivio de presión 213 se puede disponer por separado de la celda de batería 20. Por ejemplo, el material del mecanismo de alivio de presión 213 puede ser diferente del material de la celda de batería 20, y el espesor también se puede establecer de forma diferente, de modo que el mecanismo de alivio de presión 213 se pueda disponer de forma flexible de acuerdo con los requisitos prácticos.
Teniendo en cuenta que la primera parte 2331 y la segunda parte 2332 del mecanismo de alivio de presión 213 están conectadas, para facilitar el mecanizado, la primera abertura 2111 también se puede conectar a la segunda abertura 2112. Es decir, la primera abertura 2111 de la primera pared 21a y la segunda abertura 2112 de la segunda pared 21b están realmente en comunicación entre sí. De esta manera, sólo es necesario procesar una abertura en la posición de intersección de dos paredes adyacentes de la celda de batería 20, lo cual es práctico para el procesamiento.
Además, la primera parte 2331 y la segunda parte 2332 del mecanismo de alivio de presión 213 en las formas de realización de la presente solicitud también pueden estar conectadas. Para el mecanismo de alivio de presión 213 antes de la instalación, puede ser de una estructura similar a una lámina; y cuando se instala el mecanismo de alivio de presión 213, instalando el mismo en la pared inferior y la pared lateral de la carcasa 211 se toma como ejemplo, la superficie inferior se puede soldar primero, es decir, la primera parte 2331 del mecanismo de alivio de presión 213 se suelda en la pared inferior, a continuación, el mecanismo de alivio de presión 213 se dobla para formar la segunda parte 2332, y la segunda parte 2332 se suelda en la pared lateral, de modo que el procesamiento es más práctico y rápido.
En algunas formas de realización, según se muestra en la Fig. 39, la celda de batería 20 puede incluir además una placa de soporte 24, la cual placa de soporte 24 se sitúa entre el conjunto de electrodos 22 y la pared inferior de la carcasa 211, puede soportar el conjunto de electrodos 22, y también puede evitar eficazmente que el conjunto de electrodos 22 interfiera con las esquinas redondeadas alrededor de la pared inferior de la carcasa 211. La forma de la placa de soporte 24 en las formas de realización de la presente solicitud se puede disponer de acuerdo con las aplicaciones prácticas. Por ejemplo, según se muestra en la Fig. 39, la placa de soporte 24 se puede configurar para tener una forma rectangular de acuerdo con la forma de la pared inferior de la carcasa 211, o se puede configurar para tener otra forma. Además, la placa de soporte 24 se puede proveer de uno o más orificios pasantes. Por ejemplo, se pueden disponer varios orificios pasantes dispuestos uniforme o simétricamente de modo que el espacio de las superficies superior e inferior de la placa de soporte 24 se puedan comunicar, y el gas, que se genera dentro de la solución electrolítica y el conjunto de electrodos 22, y la solución electrolítica puedan pasar libremente a través de la placa de soporte 24 para la conducción de fluidos y gases.
El espesor de la placa de soporte 24 suele ser de 0,3 a 5 mm, y la placa de soporte es preferiblemente un componente aislante, pero también puede no ser aislante. Por ejemplo, la placa de soporte 24 se puede fabricar de PP, PE, PET, PPS, teflón, acero inoxidable, aluminio y otros materiales resistentes a la solución electrolítica y también aislantes, en donde PP, PE, PET, PPS y otros materiales plásticos se pueden seleccionar como materiales ignífugos, y la superficie de aluminio o acero inoxidable y otros materiales metálicos se pueden anodizar y aislar. La placa de soporte 24 se puede configurar para soportar el conjunto de electrodos 22 y se sitúa en el interior de la primera pared de la carcasa 211; y la placa de soporte 24 tiene un saliente 241, según se muestra en la Fig. 40, y el saliente 241 se extiende hacia el mecanismo de alivio de presión 213 y se aloja dentro de la abertura 2211. Al proporcionar el saliente 241, el saliente 241 se extiende hacia el mecanismo de alivio de presión 213, es decir, la depresión se puede llenar con el saliente, con el fin de reducir la acumulación de la solución electrolítica en esta parte, aliviar el impacto y la corrosión de la solución electrolítica en el mecanismo de alivio de presión 213, y evitar la fractura prematura del mecanismo de alivio de presión 213.
La batería en las formas de realización de la presente solicitud se describió anteriormente con referencia a las Fig. 1 a 40. El método y el dispositivo para preparar una batería en las formas de realización de la presente solicitud se describen a continuación con referencia a las Fig. 41 y 42.
En concreto, la Fig. 41 muestra un diagrama de flujo esquemático de un método 50 para preparar una batería en las formas de realización de la presente solicitud. Según se muestra en la Fig. 41, el método 50 incluye: etapa 51: proporcionar varias celdas de batería, incluyendo al menos una de las varias celdas de batería un mecanismo de alivio de presión, y utilizándose el mecanismo de alivio de presión para, cuando una presión interna o una temperatura de la al menos una celda de batería alcanza un umbral, ser accionado para aliviar la presión interna; etapa 52: proporcionar un componente de bus configurado para conectar eléctricamente las varias celdas de batería; y etapa 53: disponer el mecanismo de alivio de presión y el componente de bus respectivamente en diferentes lados de la al menos una celda de batería, de modo que las emisiones procedentes de la al menos una celda de batería se descarguen en una dirección alejada del componente de bus cuando se accione el mecanismo de alivio de presión.
En algunas formas de realización, el método incluye además proporcionar un componente de gestión térmica, que se configura para alojar un fluido para ajustar las temperaturas de las varias celdas de batería, y configurándose el componente de gestión térmica para, cuando se accione el mecanismo de alivio de presión, dañarse de modo que las emisiones procedentes de las celdas de batería pasen a través del componente de gestión térmica.
En algunas formas de realización, el método incluye, además: unir el componente de gestión térmica a una primera pared de al menos dos paredes de la celda de batería y proporcionar el mecanismo de alivio de presión en la primera pared; y unir un componente de soporte a una segunda pared, para soportar la celda de batería.
En algunas formas de realización, el método incluye, además: proporcionar un componente de unión adaptado para unirse a la celda de batería por medio de un adhesivo; y proporcionar un componente de aislamiento, que se construye para evitar que el adhesivo se aplique entre el componente de unión y el mecanismo de alivio de presión.
La Fig. 42 muestra un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo 60 para preparar una batería en las formas de realización de la presente solicitud. Según se muestra en la Fig. 42, el dispositivo 60 en las formas de realización de la presente solicitud incluye: un módulo de preparación de celdas de batería 61 configurado para preparar varias celdas de batería, incluyendo al menos una de las varias celdas de batería: un mecanismo de alivio de presión, que se utiliza para, cuando una presión interna o una temperatura de la al menos una celda de batería alcanza un umbral, ser accionado para liberar la presión interna; un módulo de preparación de componente de bus 62 configurado para preparar un componente de bus, estando configurado el componente de bus para conectar eléctricamente las varias celdas de batería; y un módulo de ensamblaje 63 configurado para disponer respectivamente el mecanismo de alivio de presión y el componente de bus en diferentes lados de la al menos una celda de batería, de modo que las emisiones procedentes de la al menos una celda de batería se descarguen en una dirección alejada del componente de bus cuando se accione el mecanismo de alivio de presión.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Batería (10), que comprende:
varias celdas de batería (20), comprendiendo al menos una celda de batería (20) de las varias celdas de batería (20):
un mecanismo de alivio de presión (213), estando configurado el mecanismo de alivio de presión (213) para, cuando una presión o temperatura interna de la al menos una celda de batería (20) alcanza un umbral, ser accionado para liberar la presión interna; y
un componente de bus (12) configurado para conectar eléctricamente las varias celdas de batería (20), en donde el mecanismo de alivio de presión (213) y el componente de bus (12) se disponen respectivamente en lados diferentes de la al menos una celda de batería (20), de tal manera que las emisiones de la al menos una celda de batería (20) se descarguen en dirección alejándose del componente de bus (12) cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (23);
en donde la batería (10) comprende además un componente de gestión térmica (13), estando configurado el componente de gestión térmica (13) para alojar un fluido para ajustar las temperaturas de las varias celdas de la batería (20), y estando configurado el componente de gestión térmica (13) para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213), de tal manera que las emisiones procedentes de la celda de batería (20) pasen a través del componente de gestión térmica (13).
2. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el componente de gestión térmica (13) se configura para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213), de tal manera que el fluido fluya hacia el exterior.
3. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el componente de gestión térmica (13) comprende:
una primera placa termoconductora (131), estando unida la primera placa termoconductora (131) a las varias celdas de la batería (20);
una segunda placa termoconductora (132), estando dispuesta la segunda placa termoconductora (132) en un lado de la primera placa termoconductora (131) que está alejado de las celdas de batería (20); y un canal de flujo (133), estando formado el canal de flujo (133) entre la primera placa termoconductora (131) y la segunda placa termoconductora (132) para permitir que el fluido fluya por el canal de flujo (133).
4. Batería (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el componente de gestión térmica (13) comprende, además:
una estructura de evasión (134), estando configurada la estructura de evasión (134) para proporcionar un espacio que permita accionar el mecanismo de alivio de presión (213), y
en donde el componente de gestión térmica (13) se une a las varias celdas de batería (20) para formar una cámara de evasión (134a) entre la estructura de evasión (134) y el mecanismo de alivio de presión (213), o la estructura de evasión (134) es un orificio pasante que penetra en el componente de gestión térmica (13).
5. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la estructura de evasión (134) comprende una pared de evasión inferior (134b) y una pared de evasión lateral (134c) que rodean la cámara de evasión (134a), y la pared de evasión inferior (134b) se configura para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213), de tal manera que las emisiones procedentes de la celda de batería (20) pasen a través del componente de gestión térmica (13).
6. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la pared de evasión lateral (134c) se configura para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213), de tal manera que el fluido fluya hacia el exterior.
7. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en donde la pared de evasión lateral (134c) forma un ángulo incluido predeterminado con respecto a una dirección del mecanismo de alivio de presión (213) hacia el componente de gestión térmica (13), y el ángulo incluido predeterminado es mayor o igual a 15° y menor o igual a 85°.
8. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 4 o 5 que comprende, además:
una cámara de recogida (11b), estando configurada la cámara de recogida (11b) para recoger las emisiones procedentes de la celda de batería (20) y del componente de gestión térmica (13) cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213),
en donde una cámara de evasión (134a) y la cámara de recogida (11b) están aisladas por el componente de gestión térmica (13), o la estructura de evasión (134) está en comunicación con la cámara de recogida (11b).
9. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende, además:
un elemento protector (115), en donde el elemento protector (115) se dispone en un lado del componente de gestión térmica (13) que está alejado de las celdas de batería (20), y la cámara de recogida (11b) se dispone entre el componente de gestión térmica (13) y el elemento protector (115).
10. Batería (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la celda de batería (20) comprende además una carcasa (211) que tiene una abertura (211b) y está delimitada por varias paredes y una placa de cubierta (212) para cerrar la abertura (211 b), y
en donde el mecanismo de alivio de presión (213) se dispone en al menos una de las varias paredes.
11. Batería (10) de acuerdo con la reivindicación 10, en donde una superficie exterior del mecanismo de alivio de presión (213) se enrasa o empotra en una superficie exterior de la al menos una pared; o
el mecanismo de alivio de presión (213) se dispone en una parte de esquina entre dos paredes adyacentes de las varias paredes; o bien
se proporcionan varios mecanismos de alivio de presión (213), estando dispuestos los varios mecanismos de alivio de presión (213) en una de las varias paredes, o bien
los varios mecanismos de alivio de presión (213) se disponen en al menos dos de las varias paredes.
12. Dispositivo que comprende una batería (10) de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, estando configurada la batería para proporcionar energía eléctrica.
13. Método para preparar una batería (10), comprendiendo el método:
proporcionar varias celdas de batería (20), comprendiendo al menos una celda de batería (20) de las varias celdas de batería (20):
un mecanismo de alivio de presión (213), estando configurado el mecanismo de alivio de presión (213) para, cuando una presión interna o una temperatura de la al menos una celda de batería (20) alcanza un umbral, ser accionado para liberar la presión interna;
proporcionar un componente de bus (12), y conectar eléctricamente las varias celdas de batería (20) por medio del componente de bus (12); y
disponer el mecanismo de alivio de presión (213) y el componente de bus (12) respectivamente en lados diferentes de la al menos una celda de batería (20), de tal manera que las emisiones de la al menos una celda de batería (20) se descarguen en dirección alejándose del componente de bus (12) cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213);
en donde el método comprende: proporcionar un componente de gestión térmica (13), estando configurado el componente de gestión térmica (13) para alojar un fluido para ajustar las temperaturas de las varias celdas de batería (20), y estando configurado el componente de gestión térmica (13) para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213), de tal manera que las emisiones procedentes de la celda de batería (20) pasen a través del componente de gestión térmica (13).
14. Dispositivo para preparar una batería (10), comprendiendo el dispositivo: un módulo de preparación de celdas de batería configurado para preparar varias celdas de batería (20), comprendiendo al menos una celda de batería (20) de las varias celdas de batería (20):
un mecanismo de alivio de presión (213), estando configurado el mecanismo de alivio de presión (213) para, cuando una presión interna o una temperatura de la al menos una celda de batería (20) alcanza un umbral, ser accionado para liberar la presión interna;
un módulo de preparación del componente de bus configurado para preparar un componente de bus (12), estando configurado el componente de bus (12) para conectar eléctricamente las varias celdas de batería (20); y un módulo de ensamblaje configurado para disponer respectivamente el mecanismo de alivio de presión (213) y el componente de bus (12) en diferentes lados de la al menos una celda de batería (20), de tal manera que las emisiones procedentes de la al menos una celda de batería (20) se descarguen en dirección alejándose del componente de bus (12) cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213);
en donde el dispositivo comprende además: un módulo de preparación del componente de gestión térmica configurado para preparar un componente de gestión térmica (13), estando configurado el componente de gestión térmica (13) para alojar un fluido para ajustar las temperaturas de las varias celdas de batería (20), y estando configurado el componente de gestión térmica (13) para dañarse cuando se accione el mecanismo de alivio de presión (213), de tal manera que las emisiones procedentes de la celda de batería (20) pasen a través del componente de gestión térmica (13).
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