ES2951185T3 - Batería y aparato relacionado, método de fabricación y dispositivo de fabricación de la misma - Google Patents

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Xiaobo Chen
Peng Wang
Yao Li
Chengdu Liang
Yongshou Lin
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Abstract

En la presente solicitud se describen una batería y un aparato relacionado con la misma y un método de preparación y un dispositivo de preparación para la misma. La batería comprende una celda de batería, un componente de gestión térmica, una cavidad evitadora y una cavidad colectora. La celda de batería comprende un mecanismo de alivio de presión; el componente de gestión térmica se utiliza para alojar fluido con el fin de ajustar la temperatura de la celda de la batería; la cavidad para evitar está configurada para proporcionar un espacio que permita el accionamiento del mecanismo de alivio de presión; y la cavidad colectora se utiliza para recoger las emisiones de la celda de la batería cuando se activa el mecanismo de alivio de presión. El componente de gestión térmica está configurado para permitir, cuando se activa el mecanismo de alivio de presión, que las emisiones de la celda de batería pasen a través del componente de gestión térmica y entren en la cavidad colectora a través de la cavidad de evitación. Según la presente solicitud, como se proporciona la cavidad para evitarlo, no es necesario disponer el mecanismo de alivio de presión en el lado de un terminal de electrodo de la celda de batería; debido a la provisión de la cavidad colectora, las emisiones descargadas por el mecanismo de alivio de presión pueden recolectarse y no brotarán ni fluirán hacia el exterior ni contaminarán otros componentes o el medio ambiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Batería y aparato relacionado, método de fabricación y dispositivo de fabricación de la misma
Campo técnico
La presente solicitud se refiere al campo de las baterías y, en particular, a una batería y un aparato relacionado, un método de fabricación y un dispositivo de fabricación de la misma.
Antecedentes
Una batería química, batería electroquímica o celda electroquímica se refiere a un tipo de aparato que convierte la energía química de los materiales activos de los electrodos positivo y negativo en energía eléctrica a través de una reacción redox. A diferencia de una reacción redox ordinaria, las reacciones de oxidación y reducción se llevan a cabo por separado, teniendo lugar la reacción de oxidación en un electrodo negativo y la reacción de reducción en un electrodo positivo, y la ganancia y pérdida de electrones se llevan a cabo a través de un circuito externo, y así se forma una corriente. Esta es una característica esencial de todas las baterías. Después de una investigación y desarrollo a largo plazo, la batería química ha dado paso a una situación de gran variedad y numerosas aplicaciones, por ejemplo, puede ser un dispositivo enorme que puede caber en un edificio o un dispositivo pequeño en milímetros. Con el desarrollo de la tecnología electrónica moderna, se plantean altos requisitos para la batería química. Cada avance en la tecnología de baterías químicas trae consigo el desarrollo revolucionario de un dispositivo electrónico. Muchos científicos electroquímicos en el mundo han centrado sus intereses de investigación y desarrollo en el campo de las baterías químicas que alimentan automóviles eléctricos.
Como un tipo de batería química, una batería de iones de litio tiene las ventajas de tamaño pequeño, alta densidad de energía, alta densidad de potencia, tiempos de ciclo múltiples, tiempo de almacenamiento prolongado y similares, y se ha aplicado ampliamente en algunos dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos, juguetes eléctricos y aparatos eléctricos. Por ejemplo, actualmente, la batería de iones de litio se aplica ampliamente en teléfonos móviles, ordenadores portátiles, electromóviles, automóviles eléctricos, aviones eléctricos, barcos eléctricos, coches de juguete eléctricos, barcos de juguete eléctricos, aviones de juguete eléctricos, herramientas eléctricas o similares.
Con el desarrollo continuo de la tecnología de baterías de iones de litio, se plantean mayores requisitos para el rendimiento de la batería de iones de litio. Se espera que puedan considerarse simultáneamente factores de diseño en múltiples aspectos para la batería de iones de litio, y el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio es particularmente importante.
La patente US2019229384A1 da a conocer un sistema de refrigeración para refrigerar celdas de batería que incluye un conjunto de placas que define una cámara. La cámara está configurada para recibir un fluido en su interior. Una pluralidad de aberturas se extiende a través del conjunto de placas. Cada una de la pluralidad de aberturas está configurada para alinearse con un respiradero de celda de una de las celdas de la batería.
La patente CN209401662U da a conocer un paquete de batería. El paquete de batería incluye: un módulo de batería, el módulo de batería incluye una pluralidad de celdas de batería, la celda de la batería incluye una válvula a prueba de explosiones, la válvula a prueba de explosiones está dispuesta en la superficie inferior de un lado de la celda de la batería en la dirección de la altura, y la válvula a prueba de explosiones sobresale de la superficie inferior; el cuerpo de la caja, la parte inferior del cuerpo de la caja está dotada de una estructura de cavidades; y una capa adhesiva, la capa adhesiva une la superficie inferior de la celda de la batería a la parte inferior del cuerpo de la caja; donde la parte inferior del cuerpo de la caja está dotada de un área débil en la capa estructural frente a la válvula a prueba de explosiones; la válvula corresponde a la posición del área débil; el gas descargado de la válvula a prueba de explosiones puede recogerse en la estructura de la cavidad a través del área débil y descargarse.
La patente CN111106277A da a conocer un paquete de batería. El paquete de batería comprende una caja, estando dispuesta una estructura de cavidad en la parte inferior de la caja; y una pluralidad de celdas de batería, estando apiladas la pluralidad de celdas de batería en la parte inferior de la caja, y una superficie extrema, mirando hacia la parte inferior de la caja, de cada una de las celdas de batería dotada de una válvula a prueba de explosiones, donde una capa estructural, frente a la válvula a prueba de explosiones, de la parte inferior de la caja está dotada de un área débil, y el gas en la celda de la batería durante una fuga térmica de cualquier celda de la batería se puede recoger a través del área débil en la estructura de la cavidad y, a continuación, se descargado.
La patente US2013059175A1 da a conocer una batería con un sistema de desgasificación y un método para disipar sustancias que salen de una batería, de manera que los gases y electrolitos que resultan de la actividad química pueden disiparse usando medios simples de esta manera, y las celdas de la batería están protegidas contra daños. La batería con el sistema de desgasificación comprende una placa base y al menos un módulo de celdas que está dispuesto sobre la placa base y tiene al menos una celda de la batería, donde la celda de la batería tiene una cara superior, que está dotada de terminales de celda, y una cara inferior, que está dotada de al menos una abertura de desgasificación, y la placa base tiene al menos una abertura a un área de captación en la posición de la al menos una abertura de desgasificación, donde la cara inferior está dispuesta frente a la cara superior y la cara inferior está dispuesta debajo de la cara superior en la dirección de la fuerza de gravedad.
Compendio
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
La presente solicitud da a conocer una batería y un aparato relacionado, un método de producción y un dispositivo de fabricación de la misma, para mejorar el rendimiento de una batería secundaria.
Según un primer aspecto de la presente solicitud, se da a conocer una batería que incluye una celda de la batería, un componente de gestión térmica, una cámara de evitación y una cámara de recogida. La celda de la batería incluye un mecanismo de liberación de presión, estando configurado el mecanismo de liberación de presión para ser accionado cuando una presión o temperatura interna de la celda de la batería alcanza un umbral, para aliviar la presión interna; el componente de gestión térmica está configurado para alojar un fluido para ajustar la temperatura de la celda de la batería; la cámara de evitación está formada entre el mecanismo de liberación de presión y el componente de gestión térmica, estando configurada la cámara de evitación para proporcionar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión; y la cámara de recogida está situada en un lado exterior de la cámara de evitación para recoger las emisiones de la celda de la batería cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión. El componente de gestión térmica está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería pueden pasar a través del componente de gestión térmica cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión y, a continuación, entrar a la cámara de recogida a través de la cámara de evitación. El componente de gestión térmica está dispuesto entre la cámara de evitación y la cámara de recogida y aísla la cámara de evitación y la cámara de recogida entre sí, y el componente de gestión térmica está configurado para que pueda resultar dañado por las emisiones de la celda de la batería, de modo que las emisiones de la celda de la batería entran a la cámara de recogida desde la cámara de evitación.
Según la presente solución, la disposición de la cámara de evitación podría dejar un cierto espacio para el accionamiento del mecanismo de liberación de presión. Por lo tanto, debido a la disposición de la cámara de evitación, puede que no sea necesario disponer el mecanismo de liberación de presión en un lado de un terminal de electrodos de la celda de la batería, y puede disponerse selectivamente en otro lado de la celda de la batería; y la disposición de la cámara de recogida podría permitir que las emisiones liberadas por el mecanismo de liberación de presión sean recogidas sin ser pulverizadas o fluir al exterior, sin causar contaminación a otros componentes o al entorno externo. La solución dada a conocer en la presente solicitud podría conseguir que las emisiones de la celda de la batería se puedan descargar de manera efectiva en caso de que ocurra una fuga térmica dentro de la batería, reduciendo así un riesgo causado por una descarga deficiente de las emisiones. Además, la presente solicitud da a conocer una variedad de posibilidades para el ajuste de la batería, lo que es especialmente útil para optimizar más diversos ajustes de la batería y diversos ajustes relacionados con el mecanismo de liberación de presión.
Según la presente solución, las emisiones tienen que atravesar el componente de gestión térmica para entrar en la cámara de recogida. Esta disposición podría reducir la fuerza de impacto final de las emisiones al exterior y reducir el peligro potencial para el exterior.
En un modo de implementación, el componente de gestión térmica está dotado internamente de un canal de flujo para el flujo de fluido, donde la cámara de evitación está configurada para estar rodeada por el canal de flujo.
En un modo de implementación, el canal de flujo está configurado para permanecer intacto en un proceso en el que las emisiones de la celda de la batería fluyen a través del componente de gestión térmica.
Según las dos soluciones anteriores, el fluido puede ajustar la temperatura de la celda de la batería durante el uso de la batería, lo que evita accionar el mecanismo de liberación de presión debido al sobrecalentamiento de la celda de la batería.
En un modo de implementación, el componente de gestión térmica está configurado de manera que las emisiones de la celda de la batería pueden dañar una pared del canal de flujo, de modo que el canal de flujo esté en comunicación con la cámara de evitación.
Según la presente solución, el fluido puede ser liberado y, a continuación, entrar a la cámara de recogida junto con las emisiones de la celda de la batería. La mezcla del fluido y de las emisiones de la celda de la batería podría acelerar la refrigeración de las emisiones de la celda de la batería.
En un modo de implementación, la cámara de evitación se forma a partir de una estructura de evitación del componente de gestión térmica que está abierta hacia el mecanismo de liberación de presión, y la estructura de evitación incluye una pared lateral de evitación que rodea la cámara de evitación.
Según la presente solución, la estructura de evitación se forma como una cámara cóncava en el componente de gestión térmica. Esta disposición podría evitar la disposición de un espacio adicional y hacer que la estructura de la batería sea más compacta.
En un modo de implementación, la cámara de evitación se forma a partir de una estructura de evitación del componente de gestión térmica que está abierta hacia el mecanismo de liberación de presión, la estructura de evitación incluye una pared lateral de evitación que rodea la cámara de evitación, y la pared lateral de evitación está configurada para ser dañada cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión, por lo que el fluido sale.
En un modo de implementación, la pared lateral de evitación está en un ángulo incluido predeterminado con respecto a una dirección del mecanismo de liberación de presión hacia el componente de gestión térmica, y el ángulo incluido predeterminado es mayor o igual que 15° y menor o igual que 85°.
Según las dos soluciones anteriores, la estructura de evitación se forma como una cámara cóncava en el componente de gestión térmica. Esta disposición podría evitar la disposición de un espacio adicional y hacer que la estructura de la batería sea más compacta. Además, la disposición de la pared lateral de evitación puede facilitar que el canal de flujo se interrumpa por las emisiones de la celda de la batería.
En un modo de implementación, el componente de gestión térmica está dotado de un mecanismo de liberación opuesto a la cámara de evitación, y el mecanismo de liberación está configurado para poder accionarse para liberar emisiones en la cámara de evitación a la cámara de recogida.
En un modo de implementación, el mecanismo de liberación está configurado para ser accionado cuando una presión o temperatura interna en la cámara de evitación alcanza un umbral.
En un modo de implementación, el mecanismo de liberación está configurado para ser accionado cuando la temperatura de las emisiones en la cámara de evitación alcanza un umbral.
En un modo de implementación, el mecanismo de liberación incluye una estructura debilitada formada en una pared del componente de gestión térmica.
Según las diversas soluciones anteriores, se puede disponer un mecanismo de liberación en el componente de gestión térmica según las necesidades, y cuando este se acciona, las emisiones en la cámara de evitación se pueden liberar a la cámara de recogida. Esta disposición podría no solo facilitar la liberación de las emisiones en la cámara de evitación y evitar una gran presión o una alta temperatura en la cámara de evitación, sino también debilitar la fuerza de impacto de las emisiones hasta cierto punto y evitar el peligro para otros componentes o para el entorno externo causado por las emisiones con un impulso aún enorme finalmente.
En un modo de implementación, la batería incluye una carcasa de la caja configurada para alojar la celda de la batería, y el componente de gestión térmica constituye al menos una parte de la carcasa de la caja.
Según la presente solución, el componente de gestión térmica sirve directamente como parte de la carcasa de la caja, lo que puede reducir el volumen de la batería y hacer que la estructura de la batería sea más compacta.
En un modo de implementación, la batería incluye además un elemento protector, y la cámara de recogida está definida entre el componente de gestión térmica y el elemento protector.
Según la presente solución, la disposición del elemento protector podría garantizar mejor la integridad y seguridad de la batería. Mientras tanto, la cámara de recogida puede estar definida por el componente de gestión térmica y el elemento protector, lo que aumenta la flexibilidad de la disposición de la cámara de recogida.
En un modo de implementación, el elemento protector incluye una cámara cóncava que tiene una abertura hacia el componente de gestión térmica para formar la cámara de recogida.
En un modo de implementación, se coloca un elemento de cierre estanco entre el elemento protector y el componente de gestión térmica, y el elemento protector y el componente de gestión térmica se acoplan firmemente mediante un elemento de sujeción.
Según las dos soluciones anteriores, la estructura del elemento protector y el modo de acoplamiento del elemento protector y el componente de gestión térmica pueden seleccionarse de varias formas según las necesidades.
En un modo de implementación, el elemento de cierre estanco está configurado para resultar dañado cuando la temperatura de las emisiones alcanza una temperatura predeterminada, para aliviar la presión en la cámara de recogida.
Según la presente solución, cuando la presión o la temperatura en la cámara de evitación es demasiado grande o alta y la presión o la temperatura en la cámara de recogida es demasiado grande o alta, las emisiones en la cámara de recogida pueden liberarse más al exterior, evitando así causar peligro.
Según un segundo aspecto de la presente solicitud, se da a conocer un aparato que incluye la batería según cualquiera de las soluciones anteriores, estando configurada la batería para proporcionar energía eléctrica.
Según un tercer aspecto de la presente solicitud, se da a conocer un método para fabricar una batería, que incluye: disponer una celda de la batería, incluyendo la celda de la batería un mecanismo de liberación de presión, estando configurado el mecanismo de liberación de presión para ser accionado cuando una presión o temperatura interna de la celda de la batería alcanza un umbral, para aliviar la presión interna; disponer un componente de gestión térmica, estando configurado el componente de gestión térmica para alojar un fluido para ajustar la temperatura de la celda de la batería; disponer una cámara de evitación, estando formada la cámara de evitación entre el mecanismo de liberación de presión y el componente de gestión térmica, y estando configurada la cámara de evitación para proporcionar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión; y disponer una cámara de recogida, estando situada la cámara de recogida en un lado exterior de la cámara de evitación para recoger las emisiones de la celda de la batería cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión. El componente de gestión térmica está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería pueden pasar a través del componente de gestión térmica cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión y, a continuación, entrar a la cámara de recogida a través de la cámara de evitación. El componente de gestión térmica está dispuesto entre la cámara de evitación y la cámara de recogida y aísla la cámara de evitación y la cámara de recogida entre sí, y el componente de gestión térmica está configurado para que pueda resultar dañado por las emisiones de la celda de la batería, de modo que las emisiones de la celda de la batería entran a la cámara de recogida desde la cámara de evitación.
Según un cuarto aspecto de la presente solicitud, se da a conocer un dispositivo para fabricar una batería que incluye: un módulo de fabricación de celdas de batería configurado para fabricar una pluralidad de celdas de batería, incluyendo al menos una celda de la batería de la pluralidad de celdas de batería un mecanismo de liberación de presión, estando configurado el mecanismo de liberación de presión para ser accionado cuando una presión o temperatura interna de la al menos una celda de la batería alcanza un umbral, para aliviar la presión interna; un módulo de fabricación del componente de gestión térmica configurado para fabricar un componente de gestión térmica, estando configurado el componente de gestión térmica para alojar un fluido para ajustar la temperatura de la celda de la batería; un módulo de formación de la cámara de evitación configurado para formar una cámara de evitación, formándose la cámara de evitación entre el mecanismo de liberación de presión y el componente de gestión térmica, y estando configurada la cámara de evitación para proporcionar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión; y un módulo de formación de la cámara de recogida configurado para formar una cámara de recogida, estando ubicada la cámara de recogida en un lado exterior de la cámara de evitación para recoger emisiones de la celda de la batería cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión. El componente de gestión térmica está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería pueden pasar a través del componente de gestión térmica cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión y, a continuación, entrar a la cámara de recogida a través de la cámara de evitación. El componente de gestión térmica está dispuesto entre la cámara de evitación y la cámara de recogida, y aísla la cámara de evitación y la cámara de recogida entre sí, y el componente de gestión térmica está configurado para que pueda resultar dañado por las emisiones de la celda de la batería, de modo que las emisiones de la celda de la batería entran a la cámara de recogida desde la cámara de evitación.
Según una batería y un aparato relacionado, un método de fabricación y un dispositivo de fabricación de la misma de las realizaciones de la presente solicitud, se da a conocer un mecanismo de liberación de presión en una celda de la batería, y se disponen una cámara de evitación y una cámara de conexión en un lado exterior de la celda de batería. La disposición de la cámara de evitación podría dejar un cierto espacio para el accionamiento del mecanismo de liberación de presión. Por lo tanto, debido a la disposición de la cámara de evitación, puede que no sea necesario disponer el mecanismo de liberación de presión en un lado de un terminal de electrodos de la celda de la batería, y puede disponerse selectivamente en otro lado de la celda de la batería; y la disposición de la cámara de recogida podría permitir que las emisiones liberadas por el mecanismo de liberación de presión sean recogidas sin ser pulverizadas o fluir al exterior, sin causar contaminación a otros componentes o al entorno externo. Las soluciones dadas a conocer en la presente solicitud podrían proporcionar una variedad de posibilidades para la configuración de la batería, lo que es especialmente útil para optimizar más diversas configuraciones de la batería y diversas configuraciones relacionadas con el mecanismo de liberación de presión, mejorando así el rendimiento integral de la batería.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos descritos en este documento están destinados a proporcionar una mayor comprensión de la presente solicitud y constituyen una parte de la presente solicitud. Las realizaciones ilustrativas de la presente solicitud y la descripción de las mismas son para explicar la presente solicitud y no constituyen una limitación indebida a la presente solicitud. En los dibujos:
la figura 1 muestra un diagrama estructural esquemático de algunas realizaciones de un vehículo que utiliza una batería de la presente solicitud;
la figura 2 muestra un diagrama esquemático con las piezas desmontadas de una batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 3 muestra un diagrama esquemático con las piezas desmontadas de una batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 4 muestra un diagrama esquemático con las piezas desmontadas de una celda de batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 5 muestra una vista esquemática en perspectiva de una celda de batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 6 muestra una vista esquemática en perspectiva de una celda de batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 7 muestra una vista en sección de una batería según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 8 muestra una vista ampliada de una porción B de la batería mostrada en la figura 7;
la figura 9 muestra una vista superior de un componente de gestión térmica según algunas realizaciones de la presente solicitud;
la figura 10 muestra una vista inferior del componente de gestión térmica mostrado en la figura 9;
la figura 11 muestra una vista en sección del componente de gestión térmica mostrado en la figura 9 en una dirección de A-A;
la figura 12 muestra un diagrama de flujo esquemático de algunas realizaciones de un método para fabricar una batería según la presente solicitud; y
la figura 13 muestra un diagrama estructural esquemático de algunas realizaciones de un dispositivo para fabricar una batería en la presente solicitud.
Descripción de realizaciones
Para hacer más claros los objetivos, las soluciones técnicas y las ventajas de la presente solicitud, las soluciones técnicas en las realizaciones de la presente solicitud se describirán clara y completamente a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos para una pluralidad de realizaciones según la presente solicitud. Debe entenderse que las realizaciones descritas son simplemente algunas, y no todas, las realizaciones de la presente solicitud. Todas las demás realizaciones obtenidas por los expertos en la materia en base a las realizaciones dadas a conocer en la presente solicitud sin esfuerzos creativos estarán dentro del alcance de protección de la presente solicitud.
A menos que se definan de otro modo, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente solicitud tienen los mismos significados que los entendidos comúnmente por los expertos en la materia a la que pertenece la presente solicitud. Los términos utilizados en la memoria descriptiva de la presente solicitud tienen simplemente el propósito de describir realizaciones específicas, pero no pretenden limitar la presente solicitud. Los términos "que comprende", "que incluye", "que tiene", "que posee", "que contiene", "que implica" y similares en la memoria descriptiva, las reivindicaciones y la descripción anterior de los dibujos que acompañan a la presente solicitud son palabras abiertas. Por lo tanto, un método o aparato que "comprende", "incluye" o "tiene", por ejemplo, una o más etapas o elementos, tiene una o más etapas o elementos, pero no se limita a tener simplemente los uno o más elementos. Los términos "primero", "segundo" y similares en la memoria descriptiva, las reivindicaciones o los dibujos anteriores que acompañan a la presente solicitud tienen por objeto distinguir entre diferentes objetos, y no describir un orden específico o una relación primario-secundario. Además, los términos "primero" y "segundo" sólo tienen fines descriptivos, y no deben entenderse como una indicación o implicación de importancia relativa o una indicación implícita de la cantidad de características técnicas indicadas. Por lo tanto, una característica limitada por "primero" o "segundo" puede incluir explícita o implícitamente una o más características. En la descripción de la presente solicitud, a menos que se indique lo contrario, "una pluralidad de" significa dos o más de dos.
En la descripción de la presente solicitud, debe entenderse que las orientaciones o relaciones posicionales indicadas por términos tales como "centro", "transversal", "largo", "ancho", "arriba", "abajo", "frente", "posterior", "izquierda", "derecha", "vertical", "horizontal", "superior", "inferior", "interior", "exterior", "dirección axial", "dirección radial" y "dirección circunferencial" son orientaciones o relaciones posicionales mostradas en base a los dibujos, y los términos son meramente para la conveniencia de describir la presente solicitud y para simplificar la descripción, y no para indicar o implicar que un aparato o elemento indicado tiene que tener una orientación específica, y tiene que ser construido y manejado en una orientación específica, lo que, por lo tanto, no puede entenderse como una limitación de la presente solicitud.
En la descripción de la presente solicitud, debe tenerse en cuenta que, a menos que se especifique y defina explícitamente lo contrario, los términos "instalación", "interconexión", "conexión" y "acoplamiento" deben entenderse en sentido amplio, por ejemplo, pueden ser una conexión fija, o una conexión desmontable, o una conexión integrada; y pueden ser una conexión directa, o una conexión indirecta a través de un intermediario, o pueden ser una comunicación entre interiores de dos elementos. Los expertos en la materia pueden comprender los significados específicos de los términos anteriores en la presente solicitud, de acuerdo con condiciones específicas.
La expresión "realización" a la que se hace referencia en la presente solicitud significa que los aspectos, estructuras y características específicas descritas haciendo referencia a las realizaciones pueden incluirse en al menos una realización de la presente solicitud. La expresión en diversos lugares de la memoria descriptiva no se refiere necesariamente a la misma realización, o a una realización independiente o alternativa que se excluya mutuamente de otra realización. Los expertos en la materia entienden, de manera explícita e implícita, que las realizaciones descritas en la presente solicitud pueden estar en combinación con otra realización.
Como se describió anteriormente, se debe enfatizar que la expresión "que comprende/que incluye", cuando se usa en esta memoria descriptiva, se usa para especificar claramente la presencia de características, números enteros, etapas o ensamblajes establecidos, pero no excluye la presencia o adición de otra u otras características, números enteros, etapas o componentes o grupos de características, números enteros, etapas o componentes. Como se usa en la presente solicitud, la forma singular "un", "una", "el" y “la” incluyen formas plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Los términos "un" y "uno" en esta memoria descriptiva pueden significar uno, pero pueden tener el mismo significado que "al menos uno" o "uno o más". El término "alrededor de" generalmente significa más o menos el 10%, o más específicamente más o menos el 5%, del valor mencionado. El término "o" utilizado en las reivindicaciones significa "y/o" a menos que se indique claramente que solo se refiere a una solución alternativa.
El término "y/o" en la presente solicitud simplemente describe una relación de asociación entre objetos asociados e indica que puede haber tres relaciones. Por ejemplo, A y/o B pueden indicar los siguientes tres casos: existe solo A, existen tanto A como B y existe solo B. Además, el carácter "/" en la presente solicitud generalmente indica que los objetos anterior y siguiente asociados están en la relación de "o".
Una batería mencionada en la técnica se puede dividir en una batería principal y una batería recargable en función de si es recargable. La batería principal también se denomina batería "desechable" o batería galvánica, porque una vez que se agota su energía, no se puede recargar y solo se puede desechar. La batería recargable también se denomina batería secundaria, batería de segundo nivel o batería de almacenamiento. Los materiales y procesos de fabricación de la batería recargable son diferentes a los de la batería principal. Su ventaja es que se puede realizar un ciclo múltiples veces después de cargarse, y la capacidad de carga de corriente de salida de la batería recargable es mayor que la de la mayoría de las baterías principales. En la actualidad, los tipos comunes de baterías recargables son: una batería de plomo-ácido, una batería de hidruro de níquel-metal (batería de Ni-MH) y una batería de iones de litio. La batería de iones de litio tiene ventajas como peso ligero, gran capacidad (1,5 a 2 veces más que la batería Ni-MH del mismo peso) y sin efecto memoria, y tiene una tasa de autodescarga muy baja, por lo que incluso si su precio es relativamente alto, se sigue usando ampliamente. En la actualidad, la batería de iones de litio también se aplica ampliamente en vehículos eléctricos de batería y vehículos híbridos. La capacidad de la batería de iones de litio para este propósito es relativamente baja, pero tiene una mayor salida y corriente de carga, y una vida útil más larga, pero un coste más alto.
Una batería descrita en realizaciones de la presente solicitud se refiere a una batería recargable. A continuación, las realizaciones dadas a conocer en la presente solicitud se describirán principalmente mediante un ejemplo de una batería de iones de litio. Debe entenderse que las realizaciones dadas a conocer en la presente solicitud son aplicables a cualquier otro tipo adecuado de batería recargable. La batería mencionada en las realizaciones dadas a conocer en la presente solicitud se puede aplicar directa o indirectamente a un aparato apropiado para alimentar el aparato.
La batería mencionada en las realizaciones dadas a conocer en la presente solicitud se refiere a un solo módulo físico que incluye una o más celdas de batería para proporcionar un voltaje y una capacidad predeterminados. Por ejemplo, la batería mencionada en la presente solicitud puede incluir un módulo de batería, un paquete de batería y similares. Una celda de batería es una unidad básica en una batería y, en general, se puede dividir en una celda de batería cilíndrica, una celda de batería prismática y una celda de batería de bolsa según la forma de embalaje. Lo siguiente se centrará principalmente en una celda de batería prismática. Debe entenderse que las realizaciones descritas a continuación también son aplicables a una celda de batería cilíndrica o una celda de batería de bolsa, en ciertos aspectos.
La celda de batería incluye una lámina del electrodo positivo, una lámina del electrodo negativo, una solución electrolítica y una película de aislamiento. El funcionamiento de una celda de batería de iones de litio se basa principalmente en el movimiento de iones de litio entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo. Por ejemplo, la celda de la batería de iones de litio utiliza un compuesto de litio incrustado como material de electrodo. Actualmente, los principales materiales comunes utilizados como material de cátodo de una batería de iones de litio son: óxido de litio y cobalto (LiCoO2), óxido de litio y manganeso (LiMn2O4), óxido de litio y níquel (LiNiO2) y fosfato de litio y hierro (LiFePO4). La película de aislamiento está dispuesta entre la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo para formar una estructura de película delgada con tres capas de materiales. La estructura de película delgada generalmente se convierte en un conjunto de electrodo con una forma deseada mediante bobinado o apilamiento. Por ejemplo, una estructura de película delgada con tres capas de materiales en una celda de batería cilíndrica se enrolla en un conjunto de electrodo cilíndrico, mientras que en una celda de batería prismática la estructura de película delgada se enrolla o apila en un conjunto de electrodo en una forma sustancialmente cuboides.
Se puede conectar una pluralidad de celdas de batería en serie y/o en paralelo por medio través de terminales de electrodo para diversas aplicaciones. En algunas aplicaciones de alta potencia, como los automóviles eléctricos, la aplicación de una batería incluye tres niveles: una celda de batería, un módulo de batería y un paquete de batería. El módulo de batería se forma conectando eléctricamente un cierto número de celdas de batería y colocándolas en un marco para proteger las celdas de batería de impactos externos, calor, vibraciones o similares. El paquete de baterías es un estado final de un sistema de batería instalado en un automóvil eléctrico. El paquete de batería generalmente incluye una caja para embalar una o más celdas de batería. La caja puede evitar que líquidos u otras materias extrañas afecten la carga o descarga de la celda de batería. La caja generalmente se compone de un cuerpo de tapa y una carcasa de caja. La mayoría de los paquetes de batería actuales se fabrican ensamblando diversos sistemas de control y protección, como 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, se puede omitir el nivel del módulo de batería, es decir, se forma directamente un paquete de batería a partir de celdas de batería. Esta mejora permite que el sistema de batería reduzca significativamente la cantidad de componentes al tiempo que aumenta la densidad de energía en peso y la densidad de energía en volumen. La batería mencionada en la presente solicitud incluye un módulo de batería o un paquete de baterías.
Una celda de batería generalmente está dotada de un mecanismo de liberación de presión. El mecanismo de liberación de presión se refiere a un elemento o componente que se puede accionar cuando una presión o temperatura interna de la celda de la batería alcanza un umbral predeterminado, para aliviar la presión interna. El mecanismo de liberación de presión también se denomina válvula antiexplosión, válvula de gas, válvula de liberación de presión, válvula de seguridad o similar. El mecanismo de liberación de presión puede adoptar específicamente un elemento o estructura sensible a la presión o sensible a la temperatura. Es decir, cuando la presión o temperatura interna de la celda de la batería alcanza un umbral predeterminado, el mecanismo de liberación de presión realiza una acción o se daña una estructura debilitada dispuesta en el mecanismo de liberación de presión, para formar una abertura o canal para aliviar la presión interna.
El "accionamiento" mencionado en la presente solicitud significa que el mecanismo de liberación de presión actúa o se acciona para aliviar la presión interna de la celda de la batería. La acción generada puede incluir, pero no limitarse a: que se fracture, rasgue, rompa o abra al menos una parte del mecanismo de liberación de presión, y así sucesivamente. Cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión, las sustancias a altas temperatura y presión dentro de la celda de la batería se descargan hacia el exterior desde una posición accionada, como emisiones. De este modo, la presión de la celda de la batería se puede aliviar bajo presión controlable, evitando así accidentes más graves. Las emisiones de la celda de la batería mencionadas en la presente solicitud incluyen, entre otras: una solución electrolítica, láminas de los electrodos positivo y negativo disueltas o partidas, fragmentos de una película de aislamiento, gas a altas temperatura y presión generado por reacción, llama, o similar. Las emisiones de altas temperatura y presión se descargan hacia una dirección en la que está dispuesto el mecanismo de liberación de presión de la celda de la batería. La fuerza y el poder destructivo son enormes, o incluso pueden ser lo suficientemente grandes como para atravesar una o más estructuras, como el cuerpo de tapa dispuesto en esta dirección.
Para un mecanismo de liberación de presión convencional, este requiere un cierto espacio de evitación cuando se acciona. El espacio de evitación se refiere a los espacios internos y externos del mecanismo de liberación de presión en una dirección de accionamiento (es decir, una dirección de rasgado) cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (por ejemplo, se rasga al menos una parte del mecanismo de liberación de presión). En otras palabras, el espacio de evitación es un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión. Dado que una placa de tapa de la celda de la batería es más gruesa que un cuerpo envolvente, es más fácil formar el espacio de evitación cuando el mecanismo de liberación de presión está dispuesto en la placa de tapa, favoreciendo así el diseño y la fabricación de la celda de la batería. Específicamente, dado que el cuerpo envolvente de la celda de la batería se forma estampando una lámina de aluminio, en comparación con la placa de tapa, el grosor de la pared del cuerpo envolvente estampado es muy delgado. Por un lado, el espesor de pared relativamente delgado del cuerpo envolvente dificulta disponer un mecanismo de liberación de presión que requiera un espacio de evitación en el mismo. Por otro lado, una estructura cóncava integral del cuerpo envolvente dificulta instalar un mecanismo de liberación de presión en la misma, lo que también provocaría el aumento de los costes de la celda de la batería.
Además, después de accionar una celda de la batería existente, sus desechos descargados generalmente se descargan directamente al exterior de la batería, lo que no solo contamina el medio ambiente, sino que también es probable que cause peligro para el medio entorno externo debido a las emisiones con mucho calor.
En general, para los investigadores y los expertos en la materia, para cambiar el concepto de diseño de una estructura de evitación de una batería convencional, es necesario resolver diversos problemas técnicos y superar prejuicios técnicos, y no se consigue de la noche a la mañana.
Para resolver o al menos resolver parcialmente los problemas mencionados anteriormente y otros problemas potenciales de una batería en la técnica anterior, el inventor de la presente solicitud va por otro lado y propone una batería novedosa después de realizar muchas investigaciones y experimentos. Los aparatos aplicables para la batería descritos en las realizaciones de la presente solicitud incluyen, pero no se limitan a: teléfonos móviles, dispositivos portátiles, ordenadores portátiles, electromóviles, vehículos eléctricos, barcos, naves espaciales, juguetes eléctricos, herramientas eléctricas y similares. Por ejemplo, las naves espaciales incluyen aviones, cohetes, transbordadores espaciales y naves espaciales y similares; los juguetes eléctricos incluyen juguetes eléctricos fijos o móviles, tales como consolas de juegos, juguetes de vehículos eléctricos, juguetes de barcos eléctricos y juguetes de aviones eléctricos, y similares; las herramientas eléctricas incluyen herramientas eléctricas para cortar metales, herramientas eléctricas abrasivas, ensambladoras eléctricas y herramientas ferroviarias eléctricas, tales como taladros eléctricos, amoladoras eléctricas, llaves eléctricas, destornilladores eléctricos, martillos eléctricos, taladros eléctricos de impacto, vibradores para hormigón y cepillos eléctricos.
La batería descrita en las realizaciones de la presente solicitud no solo es aplicable a los dispositivos descritos anteriormente, sino que también es aplicable a todos los dispositivos que utilizan baterías. Sin embargo, para una breve descripción, las siguientes realizaciones se describen todas mediante un ejemplo de un automóvil eléctrico.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, la figura es un diagrama esquemático simplificado de un vehículo 1 según una realización de la presente solicitud. El vehículo 1 puede ser un vehículo impulsado por combustible, un vehículo impulsado por gasolina o un vehículo de nueva energía, y el vehículo de nueva energía puede ser un vehículo eléctrico de batería, un vehículo híbrido, un vehículo de autonomía extendida o similar. El vehículo 1 puede estar dotado internamente de una batería 10. Por ejemplo, la batería 10 puede estar dispuesta en la parte inferior, delantera o trasera del vehículo 1. La batería 10 puede usarse para suministrar energía al vehículo 1. Por ejemplo, la batería 10 puede servir como fuente de alimentación de funcionamiento del vehículo 1. Además, el vehículo 1 puede incluir además un controlador 30 y un motor 40. El controlador 30 está configurado para controlar la batería 10 para suministrar energía al motor 40, por ejemplo, para una demanda de requisitos de potencia de trabajo del vehículo 1 durante el arranque, la navegación y el funcionamiento. En otra realización de la presente solicitud, la batería 10 puede servir no solo como fuente de energía de funcionamiento del vehículo 1, sino también como fuente de energía de conducción del vehículo 1, reemplazando o reemplazando parcialmente el combustible o el gas natural para proporcionar energía de conducción para el vehículo 1. La batería 10 a la que se hace referencia a continuación también puede entenderse como un paquete de batería que incluye una pluralidad de celdas de batería 20.
Las figuras 2 y 3 muestran respectivamente vistas, con las piezas desmontadas, de una batería 10 según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en las figuras 2 y 3, la batería 10 incluye una pluralidad de celdas de batería 20 y un componente de bus 12 para conectar eléctricamente la pluralidad de celdas de batería 20. Para proteger las celdas de batería 20 de invasión o erosión de líquidos externos o materias extrañas, la batería 10 incluye una caja 11 para encerrar la pluralidad de celdas de batería y otros componentes necesarios, como se muestra en las figuras 2 y 3. En algunas realizaciones, la caja 11 puede incluir un cuerpo de tapa 111 y una carcasa de la caja 112, la batería 10 puede incluir además una viga 114 que se extiende entre el cuerpo de tapa 111 y la carcasa de la caja 112, y la viga 114 puede extenderse desde una parte inferior 112a de la carcasa de caja 112 hasta el cuerpo de tapa 111 en una dirección perpendicular a la parte inferior 112a. El cuerpo de tapa 111 y la carcasa de la caja 112 se combinan juntos a modo de cierre estanco para encerrar y formar colectivamente una cámara eléctrica 11 a para alojar la pluralidad de celdas de batería 20. En algunas otras realizaciones, el cuerpo de tapa 111 y la carcasa de la caja 112 pueden ser combinados entre sí de una manera sin cierre estanco.
La figura 4 muestra una vista, con las piezas desmontadas, de una celda de la batería 20 según una realización de la presente solicitud, y las figuras 5 y 6 muestran respectivamente vistas tridimensionales de la celda de la batería 20 desde diferentes ángulos. Como se muestra en la figura 4 a la figura 6, la celda de la batería 20 según la presente solicitud incluye una caja 21, un conjunto de electrodo 22 y una solución electrolítica. El conjunto de electrodo 22 está alojado en la caja 21 de la celda de la batería 20, y el conjunto de electrodo 22 incluye una lámina del electrodo positivo, una lámina del electrodo negativo y una película de aislamiento. Un material de la película de aislamiento puede ser PP, PE o similar. El conjunto de electrodo 22 puede ser una estructura enrollada o una estructura laminada. La caja 21 incluye un cuerpo envolvente 211 y una placa de tapa 212. El cuerpo envolvente 211 incluye una cámara de alojamiento 211 a formada por una pluralidad de paredes y una abertura 211 b. La placa de tapa 212 está dispuesta en la abertura 211b para cerrar la cámara de alojamiento 211a. Además del conjunto de electrodo 22, la cámara de alojamiento 211a también aloja la solución electrolítica. La lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo en el conjunto de electrodo 22 generalmente están dotadas de patillas de electrodo. Las patillas de electrodo generalmente incluyen una patilla del electrodo positivo y una patilla del electrodo negativo. Específicamente, la lámina del electrodo positivo incluye un colector de corriente del electrodo positivo y una capa de material activo del electrodo positivo. La capa de material activo del electrodo positivo recubre una superficie del colector de corriente del electrodo positivo, el colector de corriente del electrodo positivo no recubierto con la capa de material activo del electrodo positivo sobresale del colector de corriente del electrodo positivo recubierto con la capa de material activo del electrodo positivo y sirve como una patilla del electrodo positivo. El material del colector de corriente del electrodo positivo puede ser aluminio, y el material activo del electrodo positivo puede ser óxidos de cobalto y litio, fosfato de hierro y litio, litio ternario, manganato de litio o similares. La lámina del electrodo negativo incluye un colector de corriente del electrodo negativo y una capa de material activo del electrodo negativo. La capa de material activo del electrodo negativo recubre una superficie del colector de corriente del electrodo negativo, y el colector de corriente del electrodo negativo no recubierto con la capa de material activo del electrodo negativo sobresale del colector de corriente del electrodo negativo recubierto con la capa de material activo del electrodo negativo y sirve como una patilla de electrodo negativo. Un material del colector de corriente del electrodo negativo puede ser cobre, y el material activo del electrodo negativo puede ser carbono, silicio o similar. Para garantizar que no se produzca fusión cuando pasa una gran corriente, hay una pluralidad de patillas del electrodo positivo que se apilan juntas, y hay una pluralidad de patillas del electrodo negativo que se apilan juntas. Las patillas de electrodo están conectadas eléctricamente a un terminal de electrodos 214 ubicado fuera de la celda de la batería 20 a través de un elemento de conexión 23. El terminal de electrodos 214 generalmente incluye un terminal del electrodo positivo 214a y un terminal del electrodo negativo 214b. Al menos una de las celdas de batería 20 en la batería 10 de la presente solicitud incluye un mecanismo de liberación de presión 213. En algunas realizaciones, una celda de la batería de la pluralidad de celdas de batería 20 que es más probable que sufra fuga térmica debido a una posición la celda de batería en la celda de la batería 10 puede estar dotada de un mecanismo de liberación de presión 213. Ciertamente, también es posible que cada celda de la batería 20 en la batería 10 esté dotada de un mecanismo de liberación de presión 213.
El mecanismo de liberación de presión 213 se refiere a un elemento o componente que se acciona cuando una presión o temperatura interna de la celda de la batería alcanza un umbral predeterminado, para aliviar la presión interna. El umbral al que se refiere la presente solicitud puede ser un umbral de presión o un umbral de temperatura. El diseño del umbral es diferente según los diferentes requisitos de diseño. Por ejemplo, el umbral puede diseñarse o determinarse según un valor de presión o temperatura internas de una celda de la batería que se considera que tiene peligro y riesgo de estar fuera de control. Además, el umbral puede depender del material de una o más de la lámina del electrodo positivo, la lámina del electrodo negativo, la solución electrolítica y la película de aislamiento en la celda de la batería. En otras palabras, el mecanismo de liberación de presión 213 está configurado para ser accionado cuando la presión o la temperatura internas de la al menos una celda de la batería 20 en la que está ubicada alcanza un umbral, para aliviar la presión interna de la batería, evitando así accidentes más peligrosos. Como se mencionó anteriormente, el mecanismo de liberación de presión 213 también puede denominarse válvula antiexplosión, válvula de gas, válvula de liberación de presión, válvula de seguridad o similar. El componente de bus 12 también se denomina barra de bus, bus o similar, que es un componente que conecta eléctricamente la pluralidad de celdas de batería 20 en serie y/o en paralelo. La pluralidad de celdas de batería 20 tienen un voltaje más alto después de ser conectadas en serie y/o en paralelo por el componente de bus 12. Por lo tanto, un lado que tiene el componente de bus 12 en ocasiones se denomina lado de alto voltaje. En algunas formas de implementación, el mecanismo de liberación de presión 213 en la batería 10 está dispuesto en un lado inferior de la celda de la batería 20.
La figura 8 muestra una vista ampliada de una parte B de la figura 7. Como se muestra en la figura 8, en algunas realizaciones, la batería 10 puede incluir además un componente de gestión térmica 13. El componente de gestión térmica 13 en la presente solicitud se refiere a un componente que puede gestionar y ajustar la temperatura de la celda de la batería 20. El componente de gestión térmica 13 puede alojar un fluido para gestionar y ajustar la temperatura de la celda de la batería 20. El fluido aquí puede ser líquido o gas. La gestión y el ajuste de la temperatura pueden incluir calentar o refrigerar la pluralidad de celdas de batería 20. Por ejemplo, en caso de refrigerar o bajar la temperatura de la celda de la batería 20, el componente de gestión térmica 13 está configurado para alojar un fluido refrigerante para reducir la temperatura de la pluralidad de celdas de batería 20. En este caso, el componente de gestión térmica 13 también puede denominarse componente de refrigeración, sistema de refrigeración, placa de refrigeración o similar. El fluido alojado en este también puede denominarse medio de refrigeración o fluido de refrigeración, y más específicamente, puede denominarse líquido de refrigeración o gas de refrigeración, donde el medio de refrigeración puede estar diseñado para fluir de manera circulante para conseguir un mejor efecto de ajuste de la temperatura. El medio refrigerante puede utilizar específicamente agua, una mezcla de agua y etilenglicol, aire o similar. Para conseguir la eficacia del ajuste de la temperatura, el componente de gestión térmica 13 generalmente está acoplado a la celda de la batería 20 por medios tales como gel de sílice termoconductor. Además, el componente de gestión térmica 13 también se puede usar para calentar y elevar la temperatura de la pluralidad de celdas de batería 20. Por ejemplo, calentar la batería 10 podría mejorar el rendimiento de la batería antes de arrancar un vehículo eléctrico en algunas zonas con temperaturas más frías en invierno.
También haciendo referencia a la figura 8, se forma una cámara de evitación 134a entre el mecanismo de liberación de presión 213 y el componente de gestión térmica 13, y la cámara de evitación 134a puede dejar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión. Se forma una cámara de recogida 11b en un lado exterior de la cámara de evitación 134a, y la cámara de recogida 11b está configurada para recoger emisiones de la celda de la batería 20 cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213. Debido a la disposición de la cámara de evitación 134a, es posible que no sea necesario disponer el mecanismo de liberación de presión 213 en un lado del terminal de electrodo 214 de la celda de la batería 20, y puede disponerse selectivamente en otro lado de la celda de la batería 20; y la disposición de la cámara de recogida 11b podría permitir que las emisiones descargadas desde el mecanismo de liberación de presión 213 se recogieran sin ser pulverizadas o fluir al exterior, sin causar contaminación a otros componentes o al entorno externo. La solución dada a conocer en la presente solicitud podría conseguir que las emisiones de la celda de la batería 20 puedan descargarse de manera efectiva en caso de que ocurra una fuga térmica dentro de la batería 10, reduciendo así el riesgo causado por una descarga deficiente de las emisiones.
Las estructuras de la cámara de evitación 134a y la cámara de recogida 11b se describirán en detalle a continuación haciendo referencia a la estructura específica del componente de gestión térmica 13.
En algunas realizaciones, el componente de gestión térmica 13 puede incluir un par de placas térmicamente conductoras y un canal de flujo 133 formado entre el par de placas térmicamente conductoras. Para facilitar la descripción a continuación, se hará referencia al par de placas térmicamente conductoras como una primera placa térmicamente conductora 131 unida a la pluralidad de celdas de batería 20 y una segunda placa térmicamente conductora 132 dispuesta en un lado de la primera placa térmicamente conductora 131 lejos de las celdas de batería 20. El canal de flujo 133 está configurado para alojar un fluido y permitir que el fluido fluya en el mismo. En algunas realizaciones, la cámara de evitación 134a está configurada para estar rodeada por el canal de flujo 133. En algunas realizaciones, el componente de gestión térmica 13 que incluye la primera placa térmicamente conductora 131, la segunda placa térmicamente conductora 132 y el canal de flujo 133 pueden ser integralmente fabricados por un proceso apropiado tal como moldeo por soplado, o la primera placa térmicamente conductora 131 y la segunda placa térmicamente conductora 132 se ensamblan juntas por soldadura (tal como soldadura fuerte). En algunas realizaciones alternativas, la primera placa térmicamente conductora 131, la segunda placa térmicamente conductora 132 y el canal de flujo 133 pueden formarse por separado y ensamblarse juntos para formar el componente de gestión térmica 13.
En algunas realizaciones, el componente de gestión térmica 13 puede constituir una parte de la caja 11 para alojar la pluralidad de celdas de batería. Por ejemplo, el componente de gestión térmica 13 puede ser la parte inferior 112a de la carcasa de la caja 112 de la caja 11. Además de la parte inferior 112a, la carcasa de la caja 112 incluye también partes laterales 112b. Como se muestra en la figura 7, en algunas realizaciones, las partes laterales 112b se forman en una estructura de marco y se pueden ensamblar con el componente de gestión térmica 13 para formar la carcasa de la caja 112. De este modo, la estructura de la batería 10 podría ser más compacta y se podría mejorar la utilización eficaz del espacio, lo que conduce a la mejora de la densidad de energía.
El componente de gestión térmica 13 y las partes laterales 112b se pueden ensamblar entre sí mediante un elemento de cierre estanco tal como un anillo de cierre estanco y un elemento de sujeción a modo de cierre estanco. Para mejorar el efecto de cierre estanco, el elemento de sujeción puede usar un tornillo de perforación de flujo (FDS). Ciertamente, debe entenderse que esta forma de montaje de cierre estanco es solo ilustrativa, y no pretende limitar el alcance de protección del contenido de la presente solicitud. También es posible cualquier otra forma de montaje adecuada. Por ejemplo, en algunas realizaciones alternativas, el componente de gestión térmica 13 y las partes laterales 112b se pueden ensamblar entre sí de una manera apropiada, como por ejemplo mediante soldadura.
En algunas realizaciones alternativas, el componente de gestión térmica 13 y las partes laterales 112b también se pueden fabricar integralmente. En otras palabras, la carcasa de la caja 112 de la caja 11 se puede formar integralmente. Este modo de formación podría aumentar la resistencia de la carcasa de la caja 112 y es menos propensa a fugas. En algunas realizaciones alternativas, las partes laterales 112b de la carcasa de la caja 112 pueden estar fabricadas integralmente con el cuerpo de tapa 111. En otras palabras, en este caso, el cuerpo de tapa 111 constituye una estructura con una abertura inferior, y la abertura inferior cerrarse mediante el componente de gestión térmica 13.
En otras palabras, la relación entre el componente de gestión térmica 13 y la caja 11 pueden ser varias. Por ejemplo, en algunas realizaciones alternativas, el componente de gestión térmica 13 puede no ser una parte de la carcasa de la caja 112 de la caja 11, sino un componente ensamblado en un lado de la carcasa de la caja 112 enfrentado al cuerpo de tapa 111. Este modo es más propicio para mantener la caja 11 cerrada. En algunas realizaciones alternativas, el componente de gestión térmica 13 puede estar integrado en un lado interior de la carcasa de la caja 112 de manera apropiada.
Como se mencionó anteriormente, algún mecanismo de liberación de presión 213 tiene que estar dotado de una estructura de evitación 134 en una posición fuera de la celda de la batería 20 correspondiente al mecanismo de liberación de presión 213 cuando se acciona, de modo que el mecanismo de liberación de presión 213 pueda accionarse suavemente para realizar su función prevista. En algunas realizaciones, la estructura de evitación 134 puede estar dispuesta en el componente de gestión térmica 13, de modo que en caso de que el componente de gestión térmica 13 esté fijado a la pluralidad de celdas de batería 20, se puede formar una cámara de evitación 134a entre la estructura de evitación 134 y el mecanismo de liberación de presión 213. En otras palabras, la cámara de evitación 134a mencionada en la presente solicitud se refiere a una cámara hueca cerrada formada por el entorno colectivo de la estructura de evitación 134 y el mecanismo de liberación de presión 213. En esta solución, para la descarga de las emisiones de la celda de la batería 20, una superficie del lado de entrada de la cámara de evitación 134a puede abrirse mediante el accionamiento del mecanismo de liberación de presión 213, y una superficie del lado de salida opuesta a la superficie del lado de entrada puede dañarse parcialmente y abrirse debido a emisiones de alta temperatura y alta presión, formando así un canal de liberación para las emisiones. Según algunas otras realizaciones, la cámara de evitación 134a puede ser, por ejemplo, una cámara hueca no cerrada formada por el entorno colectivo de la estructura de evitación 134 y el mecanismo de liberación de presión 213. Una superficie lateral de salida de la cámara hueca no cerrada puede tener originalmente un canal para que salgan las emisiones.
Como se muestra en la figura 8, en algunas realizaciones, la estructura de evitación 134 formada en el componente de gestión térmica 13 puede incluir una pared inferior de evitación 134b y una pared lateral de evitación 134c que rodea la cámara de evitación 134a. La pared inferior de evitación 134b y la pared lateral de evitación 134c en la presente solicitud están relacionadas con la cámara de evitación 134a. Específicamente, la pared inferior de evitación 134b se refiere a una pared de la cámara de evitación 134a opuesta al mecanismo de liberación de presión 213, y la pared lateral de evitación 134c es una pared adyacente y en un ángulo predeterminado con respecto a la pared inferior de evitación 134b para rodear la cámara de evitación 134a. En algunas realizaciones, la pared inferior de evitación 134b puede ser una parte de la segunda placa térmicamente conductora 132, y la pared lateral de evitación 134c puede ser una parte de la primera placa térmicamente conductora 131.
Por ejemplo, en algunas realizaciones, la estructura de evitación 134 se puede formar rebajando una parte de la primera placa térmicamente conductora 131 hacia la segunda placa térmicamente conductora 132 para formar una abertura, y fijando un borde de la abertura y la segunda placa térmicamente conductora 132 juntos en una forma de fijación adecuada. Cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, las emisiones de la celda de la batería 20 entrarán primero en la cámara de evitación 134a. Como muestran las flechas en la cámara de evitación 134a de la figura 8, las emisiones se descargan hacia el exterior en una dirección en forma de abanico.
A diferencia de un componente de gestión térmica convencional, el componente de gestión térmica 13 según la realización de la presente solicitud puede resultar dañado cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, de modo que las emisiones de la celda de la batería 20 pasan a través del componente de gestión térmica 13.
La ventaja de esta disposición es que las emisiones de alta temperatura y alta presión de la celda de la batería 20 pueden pasar sin problemas a través del componente de gestión térmica 13, para evitar accidentes secundarios causados por las emisiones que no se descargan a tiempo, mejorando así el comportamiento de seguridad de la batería 10.
Para permitir que las emisiones pasen suavemente a través del componente de gestión térmica 13, se puede disponer un orificio pasante o un mecanismo de liberación en una posición del componente de gestión térmica 13 opuesta al mecanismo de liberación de presión 213. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede disponer un mecanismo de liberación en la pared inferior de evitación 134b, es decir, en la segunda placa térmicamente conductora 132. El mecanismo de liberación en la presente solicitud se refiere a un mecanismo que puede accionarse cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, para permitir que al menos las emisiones de la celda de la batería 20 pasen a través del componente de gestión térmica 13 para ser descargadas. En algunas realizaciones, el mecanismo de liberación también puede adoptar la misma estructura que el mecanismo de liberación de presión 213 en la celda de la batería 20. En otras palabras, en algunas realizaciones, el mecanismo de liberación puede ser un mecanismo que está dispuesto en la segunda placa térmicamente conductora 132 y tiene la misma estructura que el mecanismo de liberación de presión 213. En algunas realizaciones alternativas, el mecanismo de liberación también puede adoptar una estructura diferente del mecanismo de liberación de presión 213, y es solo una estructura debilitada dispuesta en la pared inferior de evitación 134b. La estructura debilitada puede incluir, pero no se limita a: una parte adelgazada integral con la pared inferior de evitación 134b, una muesca (por ejemplo, una muesca en forma de cruz 134d como se muestra en la figura 9), o una parte vulnerable fabricada de un material vulnerable, tal como plástico, instalada en la pared inferior de evitación 134b, por ejemplo. Alternativamente, el mecanismo de liberación puede ser un mecanismo de liberación sensible a la temperatura o sensible a la presión, que se acciona cuando una temperatura o presión detectada por el mecanismo de liberación excede un umbral.
En algunas realizaciones, para permitir que las emisiones pasen sin problemas a través del componente de gestión térmica 13, la estructura de evitación 134 también puede ser un orificio pasante que penetre en el componente de gestión térmica 13. En otras palabras, la estructura de evitación 134 puede tener solo la pared lateral de evitación 134c, y la pared lateral de evitación 134c es, por lo tanto, una pared de orificio del orificio pasante. En este caso, cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, las emisiones de la celda de la batería 20 pueden pasar directamente a través de la estructura de evitación 134 y descargarse. De esta forma, la formación de alta presión secundaria podría evitarse de forma más eficaz, mejorando así el rendimiento de seguridad de la batería 10.
En algunas realizaciones, el componente de gestión térmica 13 también puede estar configurado para resultar dañado cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, para permitir que el fluido salga. La salida de fluido podría reducir rápidamente la temperatura de las emisiones de alta temperatura y alta presión de la celda de la batería 20 y extinguirlas, evitando así daños adicionales a otras celdas de batería 20 y a la batería 10 para no causar accidentes más graves. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la pared lateral de evitación 134c también puede estar fabricada para ser dañada fácilmente por las emisiones de la celda de la batería 20, de modo que el canal de flujo 133 esté en comunicación con la cámara de evitación 134a y, por lo tanto, el fluido en el canal de flujo 133 puede fluir hacia la cámara de evitación 134a y/o la cámara de recogida 11 b.
Dado que la presión interna de la celda de la batería 20 es relativamente grande, las emisiones de la celda de la batería 20 se descargarán hacia el exterior en una forma sustancialmente cónica. En este caso, si se puede aumentar el área de contacto entre la pared lateral de evitación 134c y las emisiones, podría aumentar la posibilidad de que se dañe la pared lateral de evitación 134c. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la pared lateral de evitación 134c está configurada para formar un ángulo incluido predeterminado con respecto a una dirección del mecanismo de liberación de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13, y el ángulo incluido es mayor o igual que 15° y menor o igual que 85°. Por ejemplo, el ángulo incluido predeterminado mostrado en la figura 8 es aproximadamente 45°. Al establecer correctamente el ángulo incluido, la pared lateral de evitación 134c podría resultar dañada más fácilmente cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, para permitir que el fluido salga para entrar en contacto con las emisiones y conseguir el efecto de enfriar las emisiones a tiempo. Además, el ángulo incluido predeterminado también puede permitir que la pared lateral de evitación 134c se forme más fácilmente. Por ejemplo, el ángulo incluido predeterminado puede proporcionar un cierto ángulo de desmoldeo, lo que favorece la fabricación de la pared lateral de evitación 134c e incluso de la primera placa térmicamente conductora 131 completa.
En otras realizaciones no mostradas, el canal de flujo 133 también puede configurarse para permanecer intacto en un proceso en el que las emisiones de la celda de la batería 20 fluyen a través del componente de gestión térmica 13. Cabe señalar que el "permanecer intacto" mencionado aquí significa que el canal de flujo 133 no resulta dañado en el proceso de las emisiones de la celda de la batería 20 que fluyen a través del componente de gestión térmica 13, de modo que el canal de flujo 133 no está en comunicación con el exterior, y el fluido en el canal de flujo 133 no se libera a un espacio fuera del canal de flujo 133.
Además, este modo de disposición de la pared lateral de evitación 134c puede aplicarse a la situación mencionada anteriormente con la cámara de evitación 134a y la situación en la que la estructura de evitación 134 es un orificio pasante. Por ejemplo, en caso de que la estructura de evitación 134 sea un orificio pasante, una abertura del orificio pasante puede disminuir gradualmente en una dirección del mecanismo de liberación de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13, y el ángulo incluido formado desde una pared de orificio del orificio pasante con respecto a la dirección del mecanismo de liberación de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13 es mayor o igual que 15° y menor o igual que 85°.
Ciertamente, debe entenderse que la configuración anterior de la pared lateral de evitación 134c está en el ángulo incluido predeterminado con respecto a la dirección del mecanismo de liberación de presión 213 hacia el componente de gestión térmica 13 es solo ilustrativa y no pretende limitar el alcance de protección del contenido de la presente solicitud. Es factible cualquier otra estructura adecuada que pueda ayudar a que la pared lateral de evitación 134c se dañe cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213. Por ejemplo, en algunas realizaciones, también se puede disponer cualquier tipo de estructura debilitada en la pared lateral de evitación 134c.
Las realizaciones anteriores describen el caso en que el componente de gestión térmica 13 tiene la estructura de evitación 134. En otras palabras, la cámara de evitación 134a mencionada en las realizaciones anteriores se forma a partir de la estructura de evitación 134 en el componente de gestión térmica 13 y el mecanismo de liberación de presión 213. Debe entenderse que las realizaciones anteriores sobre la cámara de evitación 134a son solo ilustrativas y no pretenden limitar el alcance de protección del contenido de la presente solicitud, y también es posible cualquier otra estructura o disposición adecuada. Por ejemplo, en algunas realizaciones alternativas, el componente de gestión térmica 13 puede no incluir la estructura de evitación 134. En este caso, la cámara de evitación 134a puede formarse a partir de una parte sobresaliente formada alrededor del mecanismo de liberación de presión 213 y el elemento de gestión térmica 13, por ejemplo. Además, una posición del componente de gestión térmica 13 opuesta al mecanismo de liberación de presión 213 puede estar dotada de un mecanismo de liberación o una estructura debilitada, de modo que las emisiones de la celda de la batería 20 puedan pasar a través del componente de gestión térmica 13 y/o romperse a través del componente de gestión térmica 13 para permitir que el fluido salga.
Ciertamente, en algunas realizaciones, la cámara de evitación 134a puede no usarse. Por ejemplo, para algunos mecanismos de liberación de presión 213 que se pueden accionar sin un espacio de evitación, el mecanismo de liberación de presión 213 se puede disponer en estrecho contacto con el componente de gestión térmica 13. Dicho mecanismo de liberación de presión 213 puede incluir, entre otros, un mecanismo de liberación de presión sensible a la temperatura 213, por ejemplo. El mecanismo de liberación de presión sensible a la temperatura 213 es un mecanismo que se acciona cuando la temperatura de la celda de la batería 20 alcanza un umbral, para aliviar la presión interna de la celda de la batería 20. Corresponde a esto un mecanismo de liberación de presión sensible a la presión 213. El mecanismo de liberación de presión sensible a la presión 213 es el mecanismo de liberación de presión mencionado anteriormente. El mecanismo de liberación de presión sensible a la presión es un mecanismo que se acciona cuando la presión interna de la celda de la batería 20 alcanza un umbral, para aliviar la presión interna de la celda de la batería 20.
En algunas realizaciones, la batería 10 incluye además una cámara de recogida 11b, como se muestra en la figura 7 y la figura 8. La cámara de recogida 11b en la presente solicitud se refiere a una cámara que recoge emisiones de la celda de la batería 20 y al componente de gestión térmica 13 cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213. La cámara de recogida 11b está configurada para recoger emisiones y puede o no estar cerrada de manera estanca. En algunas realizaciones, la cámara de recogida 11b puede contener aire u otro gas. Opcionalmente, la cámara de recogida 11b también puede contener un líquido, como un medio de refrigeración, o está dispuesto un componente para alojar el líquido para reducir más la temperatura de las emisiones que entran a la cámara de recogida 11 b. Además, opcionalmente, el gas o líquido en la cámara de recogida 11 b fluye de manera circulante. En caso de que exista la cámara de evitación 134a como se ha descrito anteriormente, la cámara de evitación 134a puede estar aislada de la cámara de recogida 11 b por el componente de gestión térmica 13. El llamado "aislamiento" aquí se refiere a separación, que puede referirse a ruptura del cierre estanco. Esta situación podría ser más propicia a que las emisiones rompan la pared lateral de evitación 134c para permitir que el fluido salga, para reducir más la temperatura de las emisiones y extinguirlas, mejorando así el rendimiento de seguridad de la batería. Además, en caso de que la estructura de evitación 134 sea un orificio pasante descrito anteriormente, la cámara de evitación 134a y la cámara de recogida 11 b pueden estar en comunicación entre sí. Este modo es más propicio para la descarga de las emisiones, evitando así los riesgos de seguridad causados por la alta presión secundaria.
En algunas realizaciones, la cámara de recogida 11 b también puede ser una cavidad abierta fuera del componente de gestión térmica 13. Por ejemplo, en una realización en la que el componente de gestión térmica 13 sirve como parte inferior 112a de la carcasa de caja 112 de la caja 11, las emisiones de la celda de la batería 20 pueden descargarse directamente a un espacio exterior del componente de gestión térmica 13, es decir, el exterior de la caja 11, después de pasar por el componente de gestión térmica 13, evitando así la generación de alta presión secundaria. En algunas realizaciones alternativas, la batería 10 puede incluir además un elemento protector 115, como se muestra en la figura 7. El elemento protector 115 en la presente solicitud se refiere a un componente que está dispuesto en un lado del componente de gestión térmica 13 lejos de la celda de la batería 20 para proporcionar protección al componente de gestión térmica 13 y la celda de la batería 20. En estas realizaciones, la cámara de recogida 11b puede disponerse entre el elemento protector 115 y el componente de gestión térmica 13.
En algunas realizaciones, el elemento protector 115 puede ser una parte que se instala en la parte inferior de la caja 11 para desempeñar una función protectora. Este modo ayuda a promover diseños más diversificados de un espacio o posición de aplicación para la batería 10, tal como un vehículo eléctrico. Por ejemplo, para algunos vehículos eléctricos, con el fin de reducir los costes de fabricación y reducir más el precio de un producto final, el elemento protector 115 puede no proporcionarse sin afectar al uso. Un usuario puede elegir si instalar un elemento protector según sus necesidades. En este caso, la cámara de recogida 11b constituye una cavidad abierta mencionada anteriormente, y las emisiones de la celda de la batería 20 pueden descargarse directamente al exterior de la batería 10.
En algunas realizaciones, el elemento protector 115 puede ser la parte inferior 112a de la tapa de la carcasa de caja 112 de la caja 11. Por ejemplo, el componente de gestión térmica 13 puede ensamblarse en el elemento protector 115 que sirve como la parte inferior 112a de la carcasa de la caja 112, y el componente de gestión térmica 13 se monta en el elemento protector 115 con un espacio entre ambos para formar la cámara de recogida 11b. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el elemento protector 115 incluye una cámara cóncava que tiene una abertura hacia el componente de gestión térmica 13 para formar la cámara de recogida 11b. En este caso, la cámara de recogida 11 b puede servir como cámara intermedia para las emisiones de la celda de la batería 20. Cuando al menos uno de la temperatura, el volumen o la presión de las emisiones en la cámara de recogida 11b alcanza un nivel o umbral predeterminado, el elemento protector 115 puede resultar dañado parcialmente para aliviar la presión en la cámara de recogida 11b a tiempo. En algunas realizaciones alternativas, alternativa o adicionalmente, se puede disponer un elemento de cierre estanco (como un anillo de cierre estanco, un sellante o similar) entre el elemento protector 115 y el componente de gestión térmica 13 para cerrar con estanqueidad la cámara de recogida 11 b, donde el elemento de cierre estanco también puede resultar dañado al menos parcialmente cuando al menos uno de la temperatura, el volumen o la presión de las emisiones en la cámara de recogida 11b alcanza un nivel o umbral predeterminado, para aliviar la presión en la cámara de recogida 11b a tiempo, evitando así causar daño secundario.
En algunas realizaciones alternativas, el elemento protector 115 también puede estar fabricado integralmente con el componente de gestión térmica 13. Por ejemplo, en el exterior del componente de gestión térmica 13, también está formado integralmente un elemento protector 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 15 puede estar dotado de una estructura debilitada, de modo que el elemento protector 115 pueda resultar dañado parcialmente cuando la temperatura, el volumen o la presión de las emisiones en la cámara de recogida 11b alcanza un nivel o umbral predeterminado, para aliviar la presión de la cámara de recogida 11b a tiempo. Este modo podría reducir más el número de componentes y, por lo tanto, reducir el tiempo de montaje y los costes de montaje.
Adicionalmente o como una solución alternativa, en algunas realizaciones, la cámara de recogida 11b puede estar constituida por una viga 114 (ver figura 3) dispuesta para extenderse entre el cuerpo de tapa 111 y la carcasa de la caja 112. El componente de gestión térmica 13 puede estar dispuesto entre la viga 114 y la celda de la batería 20. En algunas realizaciones, la viga 114 puede tener una estructura hueca, y el espacio hueco de la viga 114 puede constituir la cámara de recogida 11 b.
Las figuras 9 a 11 muestran respectivamente vistas en diferentes ángulos y una vista en sección de un componente de gestión térmica 13 según algunas realizaciones de la presente solicitud. Como se muestra en las figuras, en algunas realizaciones, se puede formar una estructura de medio rebaje correspondiente a un canal de flujo 13 en la primera placa térmicamente conductora 131 y la segunda placa térmicamente conductora 132, respectivamente, y las estructuras de medio rebaje de la primera placa térmicamente conductora 131 y la segunda placa térmicamente conductora 132 están alineadas entre sí. Al ensamblar la primera placa térmicamente conductora 131 y la segunda placa térmicamente conductora 132 juntas, las estructuras de medio rebaje de la primera placa térmicamente conductora 131 y la segunda placa térmicamente conductora 132 se combinan en el canal de flujo 133, y se forma finalmente el componente de gestión térmica 13.
Ciertamente, debe entenderse que la estructura específica del componente de gestión térmica 13 descrita anteriormente es solo ilustrativa y no pretende limitar el alcance de protección de la presente solicitud. También es posible cualquier otra estructura o disposición adecuada. Por ejemplo, en algunas realizaciones alternativas, al menos uno de la primera placa térmicamente conductora 131, la segunda placa térmicamente conductora 132 y el canal de flujo 133 puede omitirse. Por ejemplo, se puede omitir la segunda placa térmicamente conductora 132. En otras palabras, en algunas realizaciones, el componente de gestión térmica 13 solo puede incluir la primera placa térmicamente conductora 131 y el canal de flujo 133 dispuesto en un lado o incrustado en el mismo.
Como se puede ver en la descripción anterior, en algunas realizaciones, en caso de que el mecanismo de liberación de presión 213 esté dispuesto en un lado diferente con respecto al componente de bus 12 de la celda de la batería 20, se puede formar una estructura de doble cámara después del ajuste estructural. Las cámaras dobles se refieren a la cámara de evitación 134a entre el mecanismo de liberación de presión 213 de la celda de la batería 20 y la estructura de evitación 134 y la cámara de recogida 11b mencionadas anteriormente. La estructura de doble cámara podría asegurar de manera efectiva que las emisiones de la celda de la batería 20 pueden descargarse de manera controlable, ordenada y oportuna cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213. Además, en algunas realizaciones, la cámara de evitación 134a también puede resultar dañada para permitir que el fluido en el componente de gestión térmica 13 salga, enfriando y extinguiendo las emisiones de la celda de la batería 20, de modo que la temperatura de las emisiones de la celda de la batería 20 puede reducirse rápidamente, mejorando así el rendimiento de seguridad de la batería 10.
Además, al disponer el mecanismo de liberación de presión 213 en un lado diferente del componente de bus 12 de la celda de la batería 20, las emisiones de la celda de la batería 20 no entran a la cámara eléctrica 11 a formada a partir de la caja 11 o entran a la cámara eléctrica 11a formada a partir de la caja 11 en una pequeña cantidad. Esto es particularmente ventajoso para garantizar la seguridad eléctrica y evitar cortocircuitos entre componentes de bus 12. En base a una estructura en la que la cámara eléctrica 11a está separada de la estructura de doble cámara mencionada anteriormente, el cuerpo de tapa 111 de la caja 11 puede diseñarse para ser más cerca del componente de bus 12. La razón es que las emisiones de la celda de la batería 20 se descargan a la cámara de evitación 134a y/o la cámara de recogida 11b, y es posible que la cámara eléctrica 11a no necesite estar dotada de un canal para el flujo de emisión, de modo que el cuerpo de tapa 111 puede estar más cerca del componente de bus 12, incluso en contacto con el componente de bus 12. Esto puede hacer más compacta la estructura superior de la batería 10 y aumentar el espacio efectivo de la batería 10 para alojar las celdas de batería 20, mejorando así la densidad de energía volumétrica de la batería 10.
Específicamente, en una batería convencional 10, especialmente en caso de que una celda de la batería 20 adopte una celda de la batería de iones de litio ternaria, es básicamente imposible conseguir que la distancia entre un cuerpo de tapa 111 y un componente de bus 12 se establezca en menos de 7 mm, por no hablar del contacto entre el cuerpo de tapa 111 y el componente de bus 12. La razón es que para una celda de la batería convencional 20, dado que un componente de bus 12 y un mecanismo de liberación de presión 213 están ambos dispuestos en el mismo lado de la celda de la batería 20, para garantizar que el mecanismo de liberación de presión 213 puede accionarse normalmente y que las emisiones de la celda de la batería 20 pueden descargarse y fluir sin problemas cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión 213, una distancia entre el componente de bus 12 y un cuerpo de tapa 111 generalmente se establece normalmente en 7 mm o más para garantizar la seguridad de la batería 10.
A diferencia de la batería convencional 10, después de que el mecanismo de liberación de presión 213 y el componente de bus 12 se disponen en lados diferentes de la celda de la batería 20, dado que las emisiones de la celda de la batería 20 se descargan a la cámara de evitación 134a y/o la cámara de recogida 11b, no hay necesidad de reservar una posición requerida para la disposición del mecanismo de liberación de presión 213 en la placa de tapa 212 de la celda de la batería 20, y la cámara eléctrica 11 a puede no necesitar estar dotada de un canal para el flujo de emisión, de modo que el cuerpo de tapa 111 y el componente de bus 12 pueden disponerse uno al lado del otro y la distancia entre los dos puede ser inferior a 2 mm. Un intersticio 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 la actualidad, en un caso de garantizar la seguridad, es muy difícil que la batería 10 reduzca un tamaño ocupado por cada estructura y componente excepto el espacio para alojar las celdas de la batería 20 en 1 mm. Por lo tanto, el mecanismo de liberación de presión 213 y el componente de bus 12 se disponen en diferentes lados de la celda de la batería 20, lo que podría mejorar significativamente la compacidad de la estructura de la batería 10, aumentar razonablemente un espacio de alojamiento efectivo para las celdas de batería 20, mejorando así la densidad de energía volumétrica de la batería 10.
La batería de las realizaciones de la presente solicitud se ha descrito anteriormente haciendo referencia a las figuras 1 a 11, y un método y dispositivo para fabricar una batería de realizaciones de la presente solicitud se describirán a continuación haciendo referencia a las figuras 12 y 13, y las partes que no se describen en detalle pueden referirse a las realizaciones anteriores.
Haciendo referencia a la figura 12, según un modo de implementación de la presente solicitud, se da a conocer un método 50 para fabricar una batería, que incluye: una etapa 51 de disponer una celda de la batería, incluyendo la celda de la batería un mecanismo de liberación de presión, estando configurado el mecanismo de liberación de presión para ser accionado cuando una presión interna de la celda de la batería alcanza un umbral, para aliviar la presión interna; una etapa 52 de disponer un componente de gestión térmica, estando configurado el componente de gestión térmica para alojar un fluido para reducir la temperatura de la celda de la batería; una etapa 53 de disponer una cámara de evitación, formándose la cámara de evitación entre el mecanismo de liberación de presión y el componente de gestión térmica, y estando configurada la cámara de evitación para proporcionar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión; y una etapa 54 de disponer una cámara de recogida, estando ubicada la cámara de recogida en un lado exterior de la cámara de evitación para recoger emisiones de la celda de batería 20 cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión. El componente de gestión térmica está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería pueden pasar a través del componente de gestión térmica cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión y, a continuación, entrar a la cámara de recogida a través de la cámara de evitación.
Haciendo referencia a la figura 13, en un modo de implementación dado a conocer en la presente solicitud, se da a conocer además un dispositivo 60 para fabricar una batería, que incluye: un módulo de fabricación de celdas de batería 61 configurado para fabricar una pluralidad de celdas de batería, incluyendo al menos una celda de la batería de la pluralidad de celdas de batería un mecanismo de liberación de presión, estando configurado el mecanismo de liberación de presión para ser accionado cuando una presión interna de la al menos una celda de la batería alcanza un umbral, para aliviar la presión interna; un módulo de fabricación del componente de gestión térmica 62 configurado para fabricar un componente de gestión térmica, estando configurado el componente de gestión térmica para alojar un fluido para reducir la temperatura de la celda de la batería; un módulo de formación de la cámara de evitación 63 configurado para formar una cámara de evitación, formándose la cámara de evitación entre el mecanismo de liberación de presión y el componente de gestión térmica, y estando configurada la cámara de evitación para proporcionar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión; y un módulo de formación de la cámara de recogida 64 configurado para formar una cámara de recogida, estando ubicada la cámara de recogida en un lado exterior de la cámara de evitación para recoger emisiones de la celda de la batería cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión. El componente de gestión térmica está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería pueden pasar a través del componente de gestión térmica cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión y, a continuación, entrar a la cámara de recogida a través de la cámara de evitación.
Según una batería y un aparato relacionado, un método de fabricación y un dispositivo de fabricación de la misma, de las realizaciones de la presente solicitud, se da a conocer un mecanismo de liberación de presión en una celda de la batería, y se da a conocer una cámara de evitación y una cámara de conexión en un lado exterior de la celda de la batería. La disposición de la cámara de evitación podría dejar un cierto espacio para el accionamiento del mecanismo de liberación de presión. Por lo tanto, debido a la disposición de la cámara de evitación, puede que no sea necesario disponer el mecanismo de liberación de presión en un lado de un terminal de electrodo de la celda de la batería, y puede disponerse selectivamente en otro lado de la celda de la batería; y la disposición de la cámara de recogida podría permitir que las emisiones liberadas por el mecanismo de liberación de presión sean recogidas sin ser pulverizadas o fluir al exterior, por lo tanto sin causar contaminación a otros componentes o al entorno externo. Las soluciones dadas a conocer en la presente solicitud podrían proporcionar una variedad de posibilidades para la configuración de la batería, lo que es especialmente útil para optimizar más diversas configuraciones de la batería y diversas configuraciones relacionadas con el mecanismo de liberación de presión, mejorando así el rendimiento integral de la batería.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Una batería (10), que comprende:
una celda de la batería (20) que comprende un mecanismo de liberación de presión (213), estando configurado el mecanismo de liberación de presión (213) para ser accionado cuando una presión o temperatura interna de la celda de la batería (20) alcanza un umbral, para aliviar la presión interna;
un componente de gestión térmica (13) configurado para alojar un fluido para ajustar la temperatura de la celda de la batería (20);
una cámara de evitación (134a) formada entre el mecanismo de liberación de presión (213) y el componente de gestión térmica (13), estando configurada la cámara de evitación (134a) para proporcionar un espacio que permite que se accione el mecanismo de liberación de presión (213); y
una cámara de recogida (11b) ubicada en un lado exterior de la cámara de evitación (134a) para recoger emisiones de la celda de la batería (20) cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (213),
en la que el componente de gestión térmica (13) está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería (20) pueden pasar a través del componente de gestión térmica (13) cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (213), y, a continuación, entrar a la cámara de recogida (11b) a través de la cámara de evitación (134a);
en la que el componente de gestión térmica (13) está dispuesto entre la cámara de evitación (134a) y la cámara de recogida (11b) y aísla la cámara de evitación (134a) y la cámara de recogida (11 b) entre sí, y el componente de gestión térmica (13) está configurado para que pueda ser dañado por las emisiones de la celda de la batería (20), de manera que las emisiones de la celda de la batería (20) entren a la cámara de recogida (11b) desde la cámara de evitación (134a).
2. La batería según la reivindicación 1, en la que el componente de gestión térmica (13) está dotado internamente de un canal de flujo (133) para el flujo de fluido, en la que la cámara de evitación (134a) está configurada para estar rodeada por el canal de flujo (133).
3. La batería según la reivindicación 2, en la que
el canal de flujo (133) está configurado para permanecer intacto en un proceso en el que las emisiones de la celda de la batería (20) fluyen a través del componente de gestión térmica (13); o
el componente de gestión térmica (13) está configurado de manera que las emisiones de la celda de la batería (20) son capaces de dañar una pared del canal de flujo (133), de modo que el canal de flujo (133) está en comunicación con la cámara de evitación (134a).
4. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la cámara de evitación (134a) está formada por una estructura de evitación (134) del componente de gestión térmica (13) que está abierta hacia el mecanismo de liberación de presión (213), y la estructura de evitación (134) comprende una pared lateral de evitación (134c) que rodea la cámara de evitación (134a).
5. La batería según la reivindicación 4, en la que la cámara de evitación (134a) está formada por una estructura de evitación (134) del componente de gestión térmica (13) que está abierta hacia el mecanismo de liberación de presión (213), la estructura de evitación (134) comprende una pared lateral de evitación (134c) que rodea la cámara de evitación (134a), y la pared lateral de evitación (134c) está configurada para resultar dañada cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (213), de modo que el fluido sale.
6. La batería según la reivindicación 5, en la que la pared lateral de evitación (134c) está en un ángulo incluido predeterminado con respecto a una dirección del mecanismo de liberación de presión (213) hacia el componente de gestión térmica (13), y el ángulo incluido predeterminado es mayor o igual que 15° y menor o igual que 85°.
7. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el componente de gestión térmica (13) está dotado de un mecanismo de liberación opuesto a la cámara de evitación (134a), y el mecanismo de liberación está configurado para ser capaz de ser accionado para liberar emisiones en la cámara de evitación (134a) a la cámara de recogida (11b).
8. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la batería (10) comprende una carcasa de la caja (112) configurada para alojar la celda de la batería (20), y el componente de gestión térmica (13) constituye al menos una parte de la carcasa de la caja (112).
9. La batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que:
la batería (10) comprende además un elemento protector (115), y la cámara de recogida (11b) se define entre el componente de gestión térmica (13) y el elemento protector (115).
10. Un aparato que comprende la batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, estando configurada la batería para proporcionar energía eléctrica.
11. Un método para fabricar una batería, que comprende:
disponer una celda de la batería, comprendiendo la celda de la batería (20) un mecanismo de liberación de presión (213), estando configurado el mecanismo de liberación de presión (213) para ser accionado cuando una presión o temperatura interna de la celda de la batería (20) alcanza un umbral, para aliviar la presión interna;
disponer un componente de gestión térmica, estando configurado el componente de gestión térmica (13) para alojar un fluido para ajustar la temperatura de la celda de la batería (20);
disponer una cámara de evitación, formándose la cámara de evitación (134a) entre el mecanismo de liberación de presión (213) y el componente de gestión térmica (13), y estando configurada la cámara de evitación (134a) para proporcionar un espacio que permite que sea accionado el mecanismo de liberación de presión (213); y
disponer una cámara de recogida, estando ubicada la cámara de recogida (11 b) en un lado exterior de la cámara de evitación (134a) para recoger las emisiones de la celda de la batería (20) cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (213),
en la que el componente de gestión térmica (13) está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería (20) pueden pasar a través del componente de gestión térmica (13) cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (213), y, a continuación, entrar a la cámara de recogida (11b) a través de la cámara de evitación (134a);
en la que el componente de gestión térmica (13) está dispuesto entre la cámara de evitación (134a) y la cámara de recogida (11b) y aísla la cámara de evitación (134a) y la cámara de recogida (11b) entre sí, y el componente de gestión térmica (13) está configurado para que pueda ser dañado por las emisiones de la celda de la batería (20), de manera que las emisiones de la celda de la batería (20) entren a la cámara de recogida (11b) desde la cámara de evitación (134a).
12. Un dispositivo para fabricar una batería, que comprende:
un módulo de fabricación de celdas de batería configurado para fabricar una pluralidad de celdas de batería (20), comprendiendo al menos una celda de la batería (20) de la pluralidad de celdas de batería (20) un mecanismo de liberación de presión (213), estando configurado el mecanismo de liberación de presión (213) para ser accionado cuando una presión o temperatura interna de la al menos una celda de la batería (20) alcanza un umbral, para aliviar la presión interna;
un módulo de fabricación del componente de gestión térmica configurado para fabricar un componente de gestión térmica, estando configurado el componente de gestión térmica (13) para alojar un fluido para ajustar la temperatura de la celda de la batería (20);
un módulo de formación de la cámara de evitación configurado para formar una cámara de evitación (134a), formándose la cámara de evitación (134a) entre el mecanismo de liberación de presión (213) y el componente de gestión térmica (13), y estando configurada la cámara de evitación (134a) para proporcionar un espacio que permita accionar el mecanismo de liberación de presión (213); y
un módulo de formación de la cámara de recogida configurado para formar una cámara de recogida (11b), estando ubicada la cámara de recogida (11b) en un lado exterior de la cámara de evitación (134a) para recoger emisiones de la celda de la batería (20) cuando el mecanismo de liberación de presión (213) se acciona,
en la que el componente de gestión térmica (13) está configurado de tal manera que las emisiones de la celda de la batería (20) pueden pasar a través del componente de gestión térmica (13) cuando se acciona el mecanismo de liberación de presión (213), y, a continuación, entrar a la cámara de recogida (11b) a través de la cámara de evitación (134a);
en la que el componente de gestión térmica (13) está dispuesto entre la cámara de evitación (134a) y la cámara de recogida (11b) y aísla la cámara de evitación (134a) y la cámara de recogida (11b) entre sí, y el componente de gestión térmica (13) está configurado para que pueda ser dañado por las emisiones de la celda de la batería (20), de manera que las emisiones de la celda de la batería (20) entren a la cámara de recogida (11b) desde la cámara de evitación (134a).
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