ES2964083T3 - Método para suministrar un agente de extinción de incendios a un módulo de batería de iones de litio - Google Patents
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Abstract
Un método para administrar un extintor de incendios a un módulo de batería de iones de litio que comprende proporcionar una composición líquida que contiene un aditivo extintor de incendios a un módulo de batería en el que la composición líquida está contenida dentro de un sistema de administración que comprende al menos una boquilla eutéctica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método para suministrar un agente de extinción de incendios a un módulo de batería de iones de litioAntecedentes
Las realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención pertenecen a la técnica de extinción de incendios en baterías de iones de litio.
A pesar de los avances y mejoras recientes en la seguridad de las baterías de iones de litio, todavía existen preocupaciones de seguridad asociadas con baterías de alta densidad de energía a gran escala para vehículos eléctricos y aplicaciones de consumo. Sigue siendo necesaria una estrategia robusta de extinción de incendios para las baterías de iones de litio. El documento WO 2006/130363 A2 describe un sistema de extinción de incendios de neumáticos y un vehículo con el mismo, el documento KR 2010 0099993 A describe un sistema de extinción de incendios. El documento EP 3028745A1 describe un aparato de detección y extinción de incendios autónomo.
Breve descripción
Se da a conocer un método para suministrar un agente de extinción de incendios a un módulo de batería de iones de litio. El método incluye proporcionar una composición líquida que contiene un aditivo de extinción de incendios, a un módulo de batería. La composición líquida está contenida dentro de un sistema de suministro que incluye al menos una boquilla eutéctica.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la al menos una boquilla eutéctica está dispuesta en el interior de un alojamiento de módulo de batería.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, el aditivo de extinción de incendios incluye una sal de metal alcalino o una dispersión acuosa de vermiculita.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida es una composición refrigerante y el sistema de suministro es un sistema refrigerante.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida incluye agua, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, polialquilenglicol, betaína, diversos aceites, refrigerantes y combinaciones de los mismos.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida incluye acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio o una combinación de los mismos.
También se da a conocer un sistema de extinción de incendios para una batería de iones de litio. El sistema de extinción de incendios incluye un sistema de suministro que tiene boquillas eutécticas dispuestas en el interior de un alojamiento de módulo de batería. Se dispone una composición líquida dentro del sistema de suministro. La composición líquida incluye un aditivo de extinción de incendios.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, el aditivo de extinción de incendios incluye una sal de metal alcalino o una dispersión acuosa de vermiculita o una combinación de las mismas.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida es una composición refrigerante.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida incluye agua, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, polialquilenglicol, betaína, diversos aceites, refrigerantes y combinaciones de los mismos.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida incluye acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio o una combinación de los mismos.
También se da a conocer un módulo de batería. El módulo de batería incluye una pluralidad de celdas de iones de litio y un alojamiento de módulo que rodea la pluralidad de celdas de iones de litio. Un sistema de suministro está dispuesto al menos parcialmente en el interior del alojamiento del módulo. El sistema de suministro incluye al menos una boquilla eutéctica ubicada en el interior del alojamiento del módulo. En el sistema de suministro está dispuesta una composición líquida que comprende un aditivo de extinción de incendios.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, el aditivo de extinción de incendios incluye una sal de metal alcalino o una dispersión acuosa de vermiculita o una combinación de las mismas.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida es una composición refrigerante.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida incluye agua, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, polialquilenglicol, betaína, diversos aceites, refrigerantes y combinaciones de los mismos.
Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como alternativa a cualquiera de las realizaciones anteriores, la composición líquida incluye acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio o una combinación de los mismos.
Breve descripción de los dibujos
Las siguientes descripciones no deben considerarse limitativas de ninguna manera. Con referencia a los dibujos adjuntos, los elementos similares se numeran de la misma manera:
La figura 1 es un dibujo de una celda de batería de iones de litio;
la figura 2 es un dibujo de un módulo de batería de iones de litio; y
la figura 3 es un dibujo de un sistema de suministro de un agente de extinción de incendios para un módulo de batería de iones de litio.
Descripción detallada
En esta memoria se presenta una descripción detallada de una o más realizaciones del aparato y el método dados a conocer a modo de ejemplo y no de limitación con referencia a las figuras.
La seguridad de las baterías de iones de litio sigue siendo una preocupación. Una vez que estas baterías alcanzan temperaturas internas de aproximadamente 90 °C, reacciones exotérmicas autosostenidas pueden desencadenar un evento de desbordamiento térmico que puede provocar un incendio. Además, la densidad de múltiples celdas puede dificultar la eliminación del calor de las partes más aisladas térmicamente de la batería. Un enfoque para eliminar el calor de la batería es mediante la utilización de refrigerante.
El refrigerante es una composición líquida dispuesta en un sistema de suministro que tiene partes ubicadas adyacentes a las celdas de la batería. Este sistema de suministro también puede servir para suministrar un aditivo de extinción de incendios. El sistema de suministro puede incluir al menos una boquilla eutéctica. Las boquillas eutécticas pueden incluir una válvula eutéctica que activará el sistema de suministro cuando haya un incendio. Las válvulas eutécticas se funden a una temperatura concreta, abriendo por lo tanto la boquilla. La válvula eutéctica se forma, como es bien conocido en la técnica, colocando una sustancia eutéctica sobre al menos una parte de una abertura de la boquilla. La sustancia eutéctica se funde a una temperatura lo suficientemente baja como para que el sistema de suministro se active antes de que se alcance la temperatura de desbordamiento. La sustancia eutéctica se funde a una temperatura superior a la temperatura máxima de funcionamiento normal de la batería. La sustancia eutéctica se funde a una temperatura específica o en un rango estrecho de temperaturas (habitualmente menor o igual a 50 °C, o menor o igual a 25 °C, o menor o igual a 10 °C). La sustancia eutéctica puede ser metálica, polimérica o cualquier otra combinación de materiales que se fundirán y fluirán para abrir la boquilla.
Una vez que las válvulas eutécticas de la boquilla se funden, la composición líquida puede fluir a través del sistema de suministro y salir a través de la boquilla. De esta manera, no son necesarios sensores o válvulas adicionales o activos para liberar la composición líquida del sistema de suministro a través de las boquillas. También se contempla que el sistema de suministro de la composición líquida que tiene un aditivo de extinción de incendios pueda estar separado del sistema de suministro de refrigerante.
La composición líquida incluye un líquido de alta capacidad térmica y un aditivo de extinción de incendios. Los líquidos de alta capacidad térmica a modo de ejemplo presentes en la composición líquida incluyen agua, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, polialquilenglicol, betaína, diversos aceites, refrigerantes y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, la composición líquida incluye agua.
Tal como se mencionó anteriormente, la composición líquida comprende, además, un aditivo de extinción de incendios. El aditivo de extinción de incendios incluye una sal de metal alcalino, una suspensión de vermiculita o una combinación de las mismas. Sales de metales alcalinos a modo de ejemplo incluyen yoduro de potasio, bromuro de potasio, cloruro de sodio, cloruro de litio, acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio, bromuros alcalinos, boratos alcalinos, sulfatos alcalinos y combinaciones de los mismos.
Cuando el aditivo de extinción de incendios es un metal alcalino, el metal alcalino está presente en la composición líquida en una cantidad comprendida entre el 20 y el 50 por ciento en peso (peso %), o entre el 30 y el 40 % en peso, basado en el peso total de la composición líquida.
En algunas realizaciones, la composición líquida incluye agua y acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio o una combinación de los mismos.
Cuando el aditivo de extinción de incendios es una suspensión de vermiculita, la suspensión de vermiculita está presente en una cantidad comprendida entre el 10 y el 20 % en peso, o entre el 15 y el 20 % en peso, basado en el peso total de la composición líquida.
Volviendo a continuación a las figuras, se muestran un sistema de extinción de incendios y un módulo de batería a modo de ejemplo. La figura 1 muestra una celda 102 de batería de litio. La celda 102 incluye un separador 104, un cátodo 106, un separador 108, un ánodo 110 y un separador 112. El terminal 116 está conectado al cátodo 106. El terminal 114 está conectado al ánodo 110.
La figura 2 muestra una vista en despiece ordenado del módulo de batería que tiene una serie de celdas de batería que incluyen la celda de batería 102-1, la celda de batería 102-2, la celda de batería 102-3, la celda de batería 102-4 y las celdas de batería hasta 102-n. Un módulo de batería puede incluir cualquier número de celdas de batería de litio en el interior de un alojamiento 220. El módulo de batería puede incluir varias celdas de batería conectadas en serie y/o en paralelo.
La figura 3 es una vista del sistema de suministro y del módulo de batería. La figura 3 muestra un alojamiento del módulo 220. El alojamiento del módulo contiene una serie de celdas de batería tal como se muestra en la figura 2. El sistema de suministro incluye un canal 318 que conecta el depósito de composición líquida 322 al módulo de la batería. Aunque no se muestra en el presente documento, el canal puede tomar un camino tortuoso a través del módulo. El canal también puede salir del módulo y reconectarse con el depósito para recircular la composición líquida con fines de enfriamiento. El canal 318 incluye al menos una boquilla eutéctica 326.
Se contempla, además, que las celdas de batería individuales puedan comprender uno o más microcanales, para facilitar el suministro de la composición líquida y dispersar más completamente la composición líquida por todo el módulo de la batería.
El término "aproximadamente" pretende incluir el grado de error asociado con la medición de la cantidad concreta en función del equipo disponible en el momento de presentar la solicitud. Por ejemplo, "aproximadamente" puede incluir un intervalo del 8 % o el 5 %, o el 2 % de un valor determinado.
La terminología que se utiliza en el presente documento tiene el objetivo de describir realizaciones concretas y no se pretende que sea limitativa de la presente invención. Tal como se utiliza en el presente documento, las formas singulares "un", "una", "el" y "la" pretenden incluir también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente otra cosa. Se comprenderá, además, que los términos "comprende" y/o "que comprende", cuando se utilizan en la presente memoria descriptiva, especifican la presencia de las características, los enteros, las etapas, las operaciones, los elementos y/o los componentes que se indican, pero no excluyen la presencia o incorporación de una o más características, enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos adicionales de los mismos.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones a modo de ejemplo, los expertos en la técnica comprenderán que se pueden realizar diversos cambios y sustituciones por elementos equivalentes, sin apartarse del alcance de la presente invención. Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptar una situación o material concreto a las explicaciones de la invención, sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la presente invención no esté limitada a la realización concreta dada a conocer como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta presente invención, sino que la presente invención incluya todas las realizaciones que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (11)
1. Un método para suministrar un agente de extinción de incendios a un módulo de batería de iones de litio, que comprende proporcionar una composición líquida que contiene un aditivo de extinción de incendios, a un módulo de batería, en donde la composición líquida está contenida dentro de un sistema de suministro que comprende al menos una boquilla eutéctica.
2. El método de la reivindicación 1, en el que al menos una boquilla eutéctica está dispuesta en el interior de un alojamiento de módulo de batería.
3. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el aditivo de extinción de incendios comprende una sal de metal alcalino o una dispersión acuosa de vermiculita.
4. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que la composición líquida es una composición refrigerante y el sistema de suministro es un sistema refrigerante.
5. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que la composición líquida comprende agua, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, polialquilenglicol, betaína, diversos aceites, refrigerantes y combinaciones de los mismos.
6. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que la composición líquida comprende acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio o una combinación de los mismos.
7. Un sistema de extinción de incendios para una batería de iones de litio, que comprende un sistema de suministro que tiene boquillas eutécticas dispuestas en el interior de un alojamiento de módulo de batería (220); una composición líquida está dispuesta dentro del sistema de suministro, en donde la composición líquida comprende un aditivo de extinción de incendios.
8. El sistema de la reivindicación 7, en el que el aditivo de extinción de incendios comprende una sal de metal alcalino o una dispersión acuosa de vermiculita, o
en el que la composición líquida es una composición refrigerante.
9. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en el que la composición líquida comprende agua, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, polialquilenglicol, betaína, diversos aceites, refrigerantes y combinaciones de los mismos.
10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la composición líquida comprende acetato de potasio, lactato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio o una combinación de los mismos.
11. Un módulo de batería, que comprende:
una pluralidad de celdas de iones de litio (102);
un alojamiento de módulo (220), que rodea una pluralidad de celdas de iones de litio; y
el sistema de extinción de incendios de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.
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