ES2982018T3

ES2982018T3 - Módulo de batería que tiene una estructura capaz de enfriarse rápidamente y ESS que comprende el mismo

Info

Publication number: ES2982018T3
Application number: ES21764340T
Authority: ES
Inventors: Seung-Hyun Kim; Ji-Won Jeong; Kyung-Hyun Bae; Jin-Kyu Shin; Jin-Kyu Lee
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2024-10-14
Anticipated expiration: 2041-03-04
Also published as: AU2021231264A1; EP3993140A1; US20240088469A1; HUE066569T2; PL3993140T3; WO2021177760A1; KR102648382B1; EP3993140B1; CN114175362A; US12211983B2; JP7210782B2; CN114175362B; KR20210113481A; JP2022536132A; EP3993140A4

Abstract

Un módulo de batería, según una realización de la presente invención, comprende: un submódulo que comprende una pila de celdas que comprende una pluralidad de celdas de batería, y un par de marcos de barras colectoras que están acoplados cada uno a un lado y al otro lado, respectivamente, de la pila de celdas; una carcasa del módulo para recibir el submódulo, y que tiene una entrada de aire y una salida de aire formadas para la circulación del aire; un rociador que pasa a través de la carcasa del módulo en un lado de la dirección de apilamiento de la pila de celdas; y un dispositivo de cierre de salida para cerrar la salida de aire moviéndose por medio de la flotabilidad causada por un refrigerante que ha fluido hacia la carcasa del módulo a través del rociador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Módulo de batería que tiene una estructura capaz de enfriarse rápidamente y ESS que comprende el mismoSector de la técnica

La presente divulgación se refiere a un módulo de batería que tiene una estructura que permite un enfriamiento rápido y un ESS que incluye el módulo de batería. Más específicamente, la presente divulgación se refiere a un módulo de batería que tiene una estructura capaz de aumentar rápidamente un nivel de un fluido de enfriamiento (por ejemplo, un agua de enfriamiento) para la extinción y el enfriamiento de incendios cuando se opera un rociador, ya que se filtra un gas de ventilación dentro del módulo de batería, y un ESS que incluye el módulo de batería.

Estado de la técnica

Las baterías secundarias comercializadas actualmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de hidruro de níquel, baterías de níquel-zinc y baterías secundarias de litio. Entre ellas, las baterías secundarias de litio están en el punto de mira, ya que tienen poco efecto de memoria en comparación con las baterías secundarias basadas en níquel para asegurar una carga y descarga gratuitas, y también tienen una tasa de descarga muy baja y una alta densidad de energía.

La batería secundaria de litio usa principalmente óxido de litio y un material de carbono como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos en el que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas respectivamente con un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo están dispuestos con un separador interpuesto entre los mismos, y un exterior, en concreto, un exterior de bolsa de batería, para sellar y almacenar el conjunto de electrodos junto con un electrolito.

Recientemente, las baterías secundarias se usan ampliamente no solo en dispositivos pequeños, tales como dispositivos electrónicos portátiles, sino también en dispositivos de tamaño mediano o grande, tales como vehículos y sistemas de almacenamiento de energía. Cuando se usan en un dispositivo de tamaño mediano o grande de este tipo, se conecta eléctricamente un gran número de baterías secundarias para aumentar la capacidad y la salida. En particular, las baterías secundarias de tipo bolsa se usan ampliamente en tales dispositivos de tamaño mediano, ya que pueden apilarse con facilidad.

Mientras tanto, dado que la necesidad de una estructura de gran capacidad está aumentando recientemente junto con la utilización como fuente de almacenamiento de energía, la demanda de un módulo de batería que incluya una pluralidad de baterías secundarias conectadas eléctricamente en serie y/o en paralelo está aumentando.

Asimismo, el módulo de batería generalmente tiene un alojamiento exterior hecho de un material metálico para proteger o almacenar una pluralidad de baterías secundarias de un impacto externo. Mientras tanto, la demanda de módulos de batería de alta capacidad está aumentando recientemente.

En el caso de un módulo de batería de alta capacidad de este tipo, si la temperatura dentro del módulo de batería aumenta porque se produce una ventilación en al menos algunas de las celdas de batería internas, se pueden generar grandes daños. Es decir, si se produce un fenómeno de embalamiento térmico debido a un aumento de la temperatura interna, la temperatura del módulo de batería de alta capacidad puede aumentar rápidamente y, en consecuencia, puede producirse una ignición y/o explosión a gran escala.

En consecuencia, es necesario desarrollar una tecnología de extinción de incendios rápida y completa para tomar medidas inmediatas cuando se produce un aumento anómalo de temperatura debido a la ventilación que se produce en una celda de batería dentro del módulo de batería.

Se pueden encontrar ejemplos de la técnica anterior en los documentos EP4024579A1, KR102064416B1, CN109893802A y KR200406311Y1.

Objeto de la invención

Problema técnico

La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a aumentar rápidamente el nivel de un fluido de enfriamiento (por ejemplo, un agua de enfriamiento) para la extinción de incendios y el enfriamiento para asegurar una extinción y un enfriamiento rápidos de incendios cuando se opera un rociador, ya que se filtra un gas de ventilación dentro de un módulo de batería, y un ESS que incluye el módulo de batería.

Sin embargo, el problema técnico a resolver por la presente divulgación no se limita a lo anterior, y los expertos en la materia comprenderán otros objetos no mencionados en el presente documento a partir de la siguiente descripción.

Solución técnica

De acuerdo con la reivindicación 1 independiente, se proporciona un módulo de batería, que comprende: un submódulo que incluye una pila de celdas que tiene una pluralidad de celdas de batería y un par de bastidores de barra colectora acoplados respectivamente a un lado y al otro lado de la pila de celdas; un alojamiento de módulo configurado para alojar el submódulo y configurado para tener una entrada de aire y una salida de aire formadas para hacer circular el aire; un rociador proporcionado a través del alojamiento de módulo en un lado de la pila de celdas en una dirección de apilamiento; y un dispositivo de cierre de salida configurado para moverse por una flotabilidad generada por un agua de enfriamiento introducida en el alojamiento de módulo a través del rociador de modo que la salida de aire se cierre.

Además, de acuerdo con la reivindicación 1, el dispositivo de cierre de salida también incluye una barra de fijación fijada en una superficie interior del alojamiento de módulo; una puerta de sellado articulada a la barra de fijación; y un miembro de flotabilidad unido a la puerta de sellado.

La barra de fijación puede tener al menos dos acanaladuras de guía, la puerta de sellado puede incluir bolas deslizantes en un número correspondiente al número de las acanaladuras de guía, y la bola deslizante puede insertarse en la acanaladura de guía y guiarse para moverse a lo largo de una dirección de extensión de la acanaladura de guía.

La acanaladura de guía puede conformarse para inclinarse en sentido ascendente hacia la salida de aire.

La salida de aire puede tener una pluralidad de orificios formados a través del alojamiento de módulo y la puerta de sellado puede tener una pluralidad de salientes de accesorio que tienen una forma y un tamaño correspondientes a los orificios.

El módulo de batería puede comprender una almohadilla de expansión dispuesta en un lado interior de la entrada de aire y configurada para cerrar al menos parcialmente la entrada de aire al expandirse cuando entra en contacto con el fluido de enfriamiento introducido en el módulo de batería.

La almohadilla de expansión puede unirse a una superficie interior del alojamiento de módulo.

La almohadilla de expansión puede insertarse al menos parcialmente en una acanaladura de alojamiento formada en una superficie interior del alojamiento de módulo.

El módulo de batería puede comprender placas de malla dispuestas respectivamente en ambos lados de la almohadilla de expansión para guiar un movimiento de expansión de la almohadilla de expansión.

El módulo de batería puede comprender un bloque de expansión térmica dispuesto en un espacio vacío dentro del alojamiento de módulo para expandirse térmicamente a medida que aumenta la temperatura interna del alojamiento de módulo.

El rociador puede incluir un acoplador situado en un lado exterior del alojamiento de módulo y conectado a un tubo de suministro que suministra un fluido de enfriamiento; un cabezal rociador situado en un lado interior del alojamiento de módulo y conectado al acoplador; y una cubierta de aislamiento que incluye una porción de fijación fijada al alojamiento de módulo y una porción de cubierta fijada a la porción de fijación mediante una capa de adhesión y configurada para separarse de la porción de fijación por encima de una temperatura de referencia a medida que disminuye o se pierde una fuerza de adhesión de la capa de adhesión.

La porción de cubierta puede articularse a la porción de fijación y se abre girando hacia un lado inferior del cabezal rociador basándose en la porción articulada sobre la temperatura de referencia.

Mientras tanto, un sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés) de acuerdo con una realización de la presente divulgación comprende una pluralidad de módulos de batería de acuerdo con la presente divulgación.

Efectos ventajosos

De acuerdo con una realización de la presente divulgación, cuando se opera un rociador, ya que se filtra un gas de ventilación dentro de un módulo de batería, es posible aumentar rápidamente un nivel de un fluido de enfriamiento (por ejemplo, un agua de enfriamiento) para la extinción y el enfriamiento de incendios, permitiendo así un enfriamiento y una extinción rápidos de incendios.

Descripción de las figuras

Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada a los dibujos.

Las figuras 1 y 2 son vistas en perspectiva que muestran un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

La figura 3 es un diagrama que muestra una estructura interior del módulo de batería representado en las figuras 1 y 2.

Las figuras 4 y 5 son diagramas que muestran una estructura interior del módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación de modo que se exhibe un bloque de expansión térmica aplicado en la presente divulgación.

La figura 6 es un diagrama que muestra una estructura interior del módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación, en el que se abre una cubierta de aislamiento aplicada en la presente divulgación.

La figura 7 es una vista en perspectiva que muestra la cubierta de aislamiento aplicada en la presente divulgación. Las figuras 8 a 11 son diagramas que muestran un dispositivo de cierre de salida aplicado a la invención objeto. La figura 12 es un diagrama que muestra una puerta de sellado y un miembro de flotabilidad aplicado a la invención objeto.

La figura 13 es un diagrama que muestra una parte de una superficie frontal del módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación de modo que se exhibe una almohadilla de expansión dispuesta dentro del módulo de batería.

Las figuras 14 a 16 son diagramas que muestran una parte de una sección del módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación, observado desde un lado, de modo que se exhibe la almohadilla de expansión dispuesta dentro del módulo de batería.

Descripción detallada de la invención

La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas. En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferentes de la presente divulgación se describirán en detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, deberá entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deberían interpretarse como limitados a los significados generales y de diccionario, sino interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente divulgación sobre la base del principio de que se permite al inventor definir términos de forma apropiada para la mejor explicación. Por lo tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferible a efectos meramente ilustrativos, que no pretende limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras equivalencias y modificaciones a la misma sin alejarse del alcance de la divulgación.

En primer lugar, haciendo referencia a todos los dibujos, un módulo de batería 1 de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pluralidad de celdas de batería 100, un bastidor de barra colectora 200, un alojamiento de módulo 300, una entrada de aire 400, una salida de aire 500, un rociador 600 y un dispositivo de cierre de salida 700 (véase la figura 8). Asimismo, el módulo de batería 1 puede incluir, además, un bloque de expansión térmica B y/o una almohadilla de expansión E.

Haciendo referencia a las figuras 3 a 6, la celda de batería 100 se proporciona en plural y la pluralidad de celdas de batería 100 se apila para formar una pila de celdas. La celda de batería 100 puede emplear, por ejemplo, una celda de batería de tipo bolsa. La celda de batería 100 incluye un par de cables de electrodo 110 extraídos respectivamente en ambos lados en una dirección longitudinal (una dirección paralela al eje Y mostrado en la figura). Mientras tanto, aunque no se muestra en los dibujos, la pila de celdas puede incluir, además, una almohadilla amortiguadora proporcionada entre las celdas de batería 100 adyacentes entre sí, si es necesario. Cuando la pila de celdas se aloja en el alojamiento de módulo 300, la almohadilla amortiguadora permite que la pila de celdas se aloje en un estado comprimido, limitando así el movimiento provocado por impactos externos y suprimiendo un fenómeno de hinchamiento de las celdas de batería 100.

Haciendo referencia a las figuras 3 a 6, el bastidor de barra colectora 200 se proporciona en un par y el par de bastidores de barra colectora 200 cubre un lado y el otro lado de la pila de celdas en una dirección de anchura (una dirección paralela al eje Y en la figura). El cable de electrodo 110 de la celda de batería 100 se introduce a través de una hendidura formada en el bastidor de barra colectora 200 y se dobla y fija mediante soldadura, o similar, a una barra colectora proporcionada al bastidor de barra colectora 200. Es decir, la pluralidad de celdas de batería 100 puede conectarse en serie, en paralelo, o tanto en serie como en paralelo, mediante la barra colectora proporcionada al bastidor de barra colectora 200.

La pila de celdas y el bastidor de barra colectora 200 pueden acoplarse entre sí para formar un único submódulo.

Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el alojamiento de módulo 300 tiene una forma de paralelepípedo sustancialmente rectangular y aloja un conjunto de la pila de celdas y el bastidor de barra colectora 200, en concreto, el submódulo, en su interior. El alojamiento de módulo 300 incluye un par de cubiertas de base 310 configuradas respectivamente para cubrir una superficie inferior y una superficie superior del submódulo (superficies paralelas al plano X-Y), un par de cubiertas laterales 320 configuradas respectivamente para cubrir superficies laterales del módulo secundario (superficies paralelas al plano X-Z), una cubierta delantera 330 configurada para cubrir una superficie delantera del submódulo (una superficie paralela al plano Y-Z) y una cubierta trasera 340 configurada para cubrir una superficie trasera del submódulo (una superficie paralela al plano Y-Z).

Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, la entrada de aire 400 se forma en un lado de la pila de celdas en la dirección de apilamiento (una dirección paralela al eje X), es decir, en un lado del módulo de batería 1 en la dirección longitudinal, y tiene una forma de orificio formada a través de la cubierta frontal 330. La salida de aire 500 se forma en el otro lado de la pila de celdas en la dirección de apilamiento, es decir, en el otro lado del módulo de batería 1 en la dirección longitudinal, y tiene una pluralidad de orificios formados a través de la cubierta trasera 340. La entrada de aire 400 y la salida de aire 500 se ubican en lados diagonalmente opuestos a lo largo de la dirección longitudinal (una dirección paralela al eje X) del módulo de batería 1.

Haciendo referencia a la figura 3, un espacio vacío se forma entre el bastidor de barra colectora 200 y la cubierta lateral 320. Es decir, el espacio vacío en el que fluye aire para enfriar la celda de batería 100 se forma entre una de las seis superficies exteriores del alojamiento de módulo 300 orientada hacia un lado y el otro lado del submódulo en la dirección de anchura (una dirección paralela al eje Y) y el bastidor de barra colectora 200. El espacio vacío se forma en cada uno de ambos lados del módulo de batería 1 en la dirección de anchura (una dirección paralela al eje Y).

La entrada de aire 400 se forma en una ubicación correspondiente al espacio vacío formado en un lado del módulo de batería 1 en la dirección de anchura (una dirección paralela al eje Y), y la salida de aire 500 se forma en una ubicación correspondiente al espacio vacío formado en el otro lado del módulo de batería 1 en la dirección de anchura.

En el módulo de batería 1, el aire introducido en su interior a través de la entrada de aire 400 enfría la celda de batería 100 mientras se mueve desde el espacio vacío formado en un lado del módulo de batería 1 en la dirección de anchura hasta el espacio vacío formado en el otro lado del módulo de batería 1 en la dirección de anchura y, luego, sale a través de la salida de aire 500. Es decir, el módulo de batería 1 corresponde a un módulo de batería enfriado por aire.

Mientras tanto, en la presente divulgación, la entrada de aire 400 también se puede usar para enfriar y servir como un paso a través del que se descarga el aire caliente que asciende, a diferencia de su nombre. También, la salida de aire 500 también puede usarse como un paso a través del que se introduce aire externo para enfriar, a diferencia de su nombre. Es decir, se puede instalar un impulsor para ventilación forzada en la entrada de aire 400 y la dirección de circulación de aire puede variar dependiendo de la dirección de rotación del impulsor.

Haciendo referencia a las figuras 3, 6 y 7, el rociador 600 se conecta a un tubo de suministro (no mostrado) que suministra un fluido de enfriamiento, tal como un agua de refrigeración, y el rociador 600 opera cuando la temperatura dentro del módulo de batería 1 o un caudal de gas dentro del módulo de batería 1 aumenta con respecto a un nivel determinado, suministrando así el fluido de enfriamiento al módulo de batería 1. Dicho de otro modo, si se produce una situación anómala en la celda de batería 100 para provocar ventilación de modo que se descargue un gas a alta temperatura, el rociador 600 detecta el gas a alta temperatura y opera. Si el rociador 600 opera de esta manera, el fluido de enfriamiento puede suministrarse al módulo de batería 1 para impedir que la celda de batería 100 entre en ignición y/o explote debido a un sobrecalentamiento.

Una parte del rociador 600 se expone fuera de la cubierta trasera 340 y la otra parte del rociador 600 se proporciona a través de la cubierta trasera 340 y se sitúa en un espacio vacío formado entre el bastidor de barra colectora 200 y la cubierta lateral 320. El rociador 600 se instala en un lado opuesto a la salida de aire 500 que se forma en un lado de la cubierta trasera 340 en una dirección longitudinal (una dirección paralela al eje Y).

El rociador 600 incluye un acoplador 610, un cabezal rociador 620 y una cubierta de aislamiento 630. El acoplador 610 se sitúa en un lado exterior del alojamiento de módulo 300 y se conecta al tubo de suministro (no mostrado) que suministra el fluido de enfriamiento. Es decir, el acoplador 610 está hecho de un material metálico y es un componente para sujetar un tubo de suministro externo. El cabezal rociador 620 se sitúa en un lado interior del alojamiento de módulo 300 y se conecta al acoplador 610. La cubierta de aislamiento 630 cubre el cabezal rociador 620, impidiendo así que el cabezal rociador 620 entre en contacto directo con el cable de electrodo 110 de la celda de batería 100 y/o la barra colectora del bastidor de barra colectora 200 para provocar un cortocircuito.

El cabezal rociador 620 incluye un bulbo de vidrio 621 y una abrazadera de retención 622.

El bulbo de vidrio 621 bloquea un orificio de inyección de fluido de enfriamiento P del acoplador 610 y, si la temperatura dentro del módulo de batería 1 o el caudal del gas interno calentado por el gas de ventilación aumenta por encima de un valor de referencia, el bulbo de vidrio 621 se rompe para abrir el orificio de inyección de fluido de enfriamiento P. El bulbo de vidrio 621 contiene un líquido que se expande a medida que aumenta la temperatura y el líquido se expande si se produce ventilación en al menos algunas de las celdas de batería 100 dentro del módulo de batería 1 de modo que el gas de ventilación a alta temperatura llene el módulo de batería 1. A medida que el líquido se expande, la presión interna del bulbo de vidrio 621 aumenta y, al mismo tiempo, si la fuerza externa del gas actúa conjuntamente debido al gas de ventilación a alta presión en el exterior del bulbo de vidrio 621, el bulbo de vidrio 621 se rompe, por lo que el fluido de enfriamiento llena el interior del alojamiento de módulo 300 a través del orificio de inyección de fluido de enfriamiento P. La abrazadera de retención 622 está hecha de un material metálico y rodea el bulbo de vidrio 621 para fijar el bulbo de vidrio 621 para que no se mueva.

La cubierta de aislamiento 630 incluye una porción de fijación 631 y una porción de cubierta 632. La porción de fijación 631 se une a la cubierta trasera 340 mediante fijación de pinza. Es decir, una parte de la porción de fijación 631 se ubica en un lado exterior de la cubierta trasera 340 y la otra parte de la porción de fijación 631 se ubica en un lado interior de la cubierta trasera 340. La porción de cubierta 632 se extiende en una dirección sustancialmente vertical desde la porción de fijación 631 y cubre el cabezal rociador 620.

La porción de cubierta 632 incluye una primera región 632a, orientada hacia la pila de celdas y el bastidor de barra colectora 200, y una segunda región 632b distinta de la primera región. La primera región 632a se forma de modo que un área cerrada es mayor que un área abierta, y la segunda región 632b se forma de modo que un área abierta es mayor que un área cerrada. La porción de cubierta 632 se abre al menos parcialmente para permitir que el fluido de enfriamiento inyectado a través del orificio de inyección de fluido de enfriamiento P se suministre con suavidad al alojamiento de módulo 300.

Asimismo, el área abierta de la primera región 632a es más pequeña que el área abierta de la segunda región 632b con el fin de minimizar la posibilidad de un cortocircuito provocado por el contacto entre la abrazadera de retención 622 y el cable de electrodo 110 y/o el contacto entre la abrazadera de retención 622 y la barra colectora. Mientras tanto, la primera región 632a puede tener al menos un orificio de cubierta H para inyectar el fluido de enfriamiento.

Mientras tanto, la porción de cubierta 632 se acopla a la porción de fijación 631 fijada al alojamiento de módulo 300 en una estructura desprendible. Una capa de adhesión A se interpone entre la porción de fijación 631 y la porción de cubierta 632, de modo que la porción de fijación 631 y la porción de cubierta 632 se mantengan acopladas entre sí cuando el módulo de batería 1 está en un estado de uso normal. Sin embargo, si se produce ventilación en la celda de batería 100 para filtrar un gas a alta temperatura de modo que la temperatura dentro del alojamiento de módulo 300 se eleve por encima de una temperatura de referencia, la capa de adhesión A se funde y la fuerza de adhesión de la capa de adhesión A disminuye o se pierde. En consecuencia, la porción de cubierta 632 se separa de la porción de fijación 631 al inyectar el fluido de enfriamiento o de antemano antes de que se inyecte el fluido de enfriamiento.

No se pueden aplicar otros elementos de fijación distintos de la capa de adhesión A al acoplamiento entre la porción de fijación 631 y la porción de cubierta 632, o se puede aplicar a esta, adicionalmente, una estructura de articulación además de la capa de adhesión A, como se muestra en las figuras. Si se aplica una estructura articulada para acoplar la porción de fijación 631 y la porción de cubierta 632 entre sí, la porción de cubierta 632 se abre mientras gira basándose en la porción articulada h a medida que la fuerza de adhesión de la capa de adhesión A disminuye o se pierde.

Dado que la porción de cubierta 632 se separa de la porción de fijación 631 de esta manera, la porción de cubierta 632 ya no actúa como un elemento que altera la inyección del fluido de enfriamiento desde el orificio de inyección de fluido de enfriamiento P, permitiendo así una extinción y un enfriamiento suaves de incendios.

Haciendo referencia a las figuras 8 a 11 junto con la figura 3, el dispositivo de cierre de salida 700 es un dispositivo para cerrar la salida de aire 500 al moverse por una flotabilidad cuando se introduce agua de enfriamiento en el alojamiento de módulo 300 a través del rociador 600. El dispositivo de cierre de salida 700 incluye una barra de fijación 710 formada en una superficie interior del alojamiento de módulo 300, una puerta de sellado 720 articulada a la barra de fijación 710, y un miembro de flotabilidad 730 unido a la puerta de sellado 720.

La barra de fijación 710 se forma en la cubierta trasera 340 en la que se forma la salida de aire 500 y puede tener una forma de pilar cuya sección transversal lateral (la sección transversal cortada en una dirección paralela al plano X-Y) tiene una forma de abanico. La barra de fijación 710 funciona como un soporte para guiar el movimiento de la puerta de sellado 720. Para realizar esta función, la barra de fijación 710 tiene al menos dos acanaladuras de guía 711. Las al menos dos acanaladuras de guía 711 se forman en una superficie periférica exterior de la barra de fijación 710 en posiciones separadas entre sí a lo largo de la dirección longitudinal de la barra de fijación 710 (una dirección paralela al eje Z).

La acanaladura de guía 711 tiene una forma inclinada basándose en un plano horizontal (un plano paralelo al plano X-Y) a lo largo de una dirección desde un extremo longitudinal de la acanaladura de guía hasta el otro extremo longitudinal de esta. Más específicamente, la acanaladura de guía 711 tiene una forma inclinada en sentido ascendente hacia la salida de aire 500. Dado que la acanaladura de guía 711 tiene una forma inclinada, la puerta de sellado 720 puede girar en una dirección para cerrar la salida de aire 500 cuando recibe una fuerza en sentido ascendente (paralela al eje Z) por la flotabilidad generada por el agua de enfriamiento.

La puerta de sellado 720 se articula a la barra de fijación 710 y gira para cerrar la salida de aire 500 cuando se aplica una flotabilidad debido al agua de enfriamiento. Para realizar esta función, la puerta de sellado 720 incluye salientes de accesorio 721 en un número correspondiente a la pluralidad de orificios de la salida de aire 500 e incluye bolas deslizantes 722 en un número correspondiente al número de acanaladuras de guía 711.

El saliente de accesorio 721 se forma para sobresalir sobre una superficie de la puerta de sellado 720 y tiene una forma y un tamaño correspondientes al orificio de la salida de aire 500. El saliente de accesorio 721 se inserta en el orificio de la salida 500 cuando la puerta de sellado 720 gira para cerrar la salida de aire 500 al recibir una flotabilidad debido al agua de enfriamiento, impidiendo así que el agua de enfriamiento suministrada al módulo de batería 1 se pierda al exterior a través de la salida de aire 500.

La bola deslizante 722 tiene una forma que se extiende desde un lado de la puerta de sellado 720 hacia la barra de fijación 710 y se inserta en la acanaladura de guía 711. La bola deslizante 722 puede moverse a lo largo de la dirección longitudinal de la acanaladura de guía 711 dentro de la acanaladura de guía 711. Más específicamente, si se suministra agua de enfriamiento al interior del alojamiento de módulo 300 y, por tanto, el nivel de agua del agua de enfriamiento asciende por encima de un nivel determinado de modo que la puerta de sellado 720 reciba una flotabilidad, la bola deslizante 722 se guía para moverse dentro de la acanaladura de guía 711 a lo largo de la dirección de extensión de la acanaladura de guía 711 de modo que la puerta de sellado 720 pueda girar hacia la salida de aire 500.

El miembro de flotabilidad 730 se une a una superficie de la puerta de sellado 720 de modo que, cuando el nivel del agua de enfriamiento dentro del alojamiento de módulo 300 sube, la puerta de sellado 720 recibe una fuerza en sentido ascendente (en una dirección paralela al eje Z) por la flotabilidad. El miembro de flotabilidad 730 se une en un lado opuesto al lado donde se forma el saliente de accesorio 721, entre ambos lados de la puerta de sellado 720. El miembro de flotabilidad 730 puede emplear cualquier miembro sin limitación siempre que tenga una densidad más baja que el agua de enfriamiento y, por tanto, pueda recibir flotabilidad debido al agua de enfriamiento. Como el miembro de flotabilidad 730, por ejemplo, se puede utilizar una bolsa de aire llena de aire.

Como se ha descrito anteriormente, dado que el módulo de batería 1 de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye el dispositivo de cierre de salida 700 capaz de cerrar la salida de aire 500 dentro del alojamiento de módulo 300, es posible impedir que el agua de enfriamiento suministrada al alojamiento de módulo 300 se filtre al exterior. En consecuencia, el módulo de batería 1 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede responder rápidamente a un aumento anómalo de temperatura y/o la aparición de un incendio dentro del módulo de batería 1, asegurando así la seguridad en el uso del módulo de batería.

Haciendo referencia a las figuras 3 a 6, el módulo de batería 1 puede incluir, además, una pluralidad de bloques de expansión térmica B. Los bloques de expansión térmica B se disponen en un espacio vacío dentro del alojamiento de módulo 300 de modo que el nivel del fluido de enfriamiento aumente rápidamente cuando el fluido de enfriamiento se suministre hacia el interior del alojamiento de módulo 300. El bloque de expansión térmica B se expande cuando la temperatura dentro del alojamiento de módulo 300 aumenta por encima de la temperatura de referencia a medida que se produce ventilación en la celda de batería 100 para generar un gas de ventilación a alta temperatura, reduciendo así el volumen del espacio vacío dentro del alojamiento de módulo 300.

Si el volumen del espacio vacío dentro del alojamiento de módulo 300 disminuye debido a la expansión del bloque de expansión térmica B, el nivel del fluido de enfriamiento aumenta más rápido cuando se inyecta la misma cantidad de fluido de enfriamiento, permitiendo así una extinción y un enfriamiento rápidos de incendios.

El bloque de expansión térmica B puede incluir, por ejemplo, un agente espumante de expansión térmica cuyo volumen aumenta de acuerdo con un aumento de temperatura. El agente espumante de expansión térmica puede tener, por ejemplo, una estructura de núcleo-carcasa que incluye una resina termoplástica acrílica que contiene hidrocarburo en su interior.

Haciendo referencia a las figuras 3 y 4, la pluralidad de bloques de expansión térmica B se fija para estar separados entre sí a lo largo de una dirección longitudinal del módulo de batería 1 (una dirección paralela al eje X) en la cubierta de base 310 que cubre la superficie inferior de la pila de celdas, y la pluralidad de bloques de expansión térmica B pueden disponerse en un espacio vacío entre el bastidor de barra colectora 200 y la cubierta lateral 320.

Asimismo, haciendo referencia a la figura 5, la pluralidad de bloques de expansión térmica B pueden disponerse entre porciones de terraza T de celdas de batería 100 adyacentes entre sí entre la pluralidad de celdas de batería 100 incluidas en la pila de celdas. En este punto, la porción de terraza T se refiere a una región parcial de la porción de sellado 100b de la celda de batería 100. Es decir, la celda de batería 100 de tipo bolsa incluye una porción de alojamiento 100a en la que se aloja un conjunto de electrodos (no mostrado), y una región de sellado 100b que se extiende desde la circunferencia de la porción de alojamiento 100a. En este punto, una porción de la región de sellado 100b ubicada en una dirección en la que se extrae el cable de electrodo 110 se denomina porción de terraza T.

Como se ha descrito anteriormente, si el bloque de expansión térmica B se interpone respectivamente entre las porciones de terraza T adyacentes entre sí, es posible utilizar el espacio muerto, mejorando así la eficiencia de extinción y enfriamiento de incendios sin reducir la densidad de energía.

Mientras tanto, para maximizar el efecto del aumento del nivel del fluido de enfriamiento, el bloque de expansión térmica B puede aplicarse no solo al espacio vacío entre el bastidor de barra colectora 200 y la cubierta lateral 320, sino también entre las porciones de terraza T adyacentes.

Haciendo referencia a la figura 13, el módulo de batería 1 puede incluir, además, una almohadilla de expansión E configurada para cerrar al menos parcialmente la entrada de aire 400 de modo que el nivel del fluido de enfriamiento aumente rápidamente al minimizar la cantidad del fluido de enfriamiento filtrado al exterior cuando el fluido de enfriamiento se suministra al módulo de batería 1.

La almohadilla de expansión E se une a una superficie interior del alojamiento de módulo 300 y tiene un tamaño menor que el área abierta de la entrada de aire 400. Cuando el módulo de batería 1 está en uso normal, la almohadilla de expansión E tiene preferentemente un tamaño inferior a aproximadamente el 30 % del área abierta de la entrada de aire 400 de modo que el aire pueda fluir con suavidad a través de la entrada de aire 400. Mientras tanto, si bien las figuras de la presente divulgación solo representan que la almohadilla de expansión E se une a una porción inferior de la superficie interior del alojamiento de módulo 300, la almohadilla de expansión E también puede unirse a una porción superior o una porción lateral del alojamiento de módulo 300.

La almohadilla de expansión E se expande al entrar en contacto con el fluido de enfriamiento introducido en el módulo de batería 1 para cerrar la entrada de aire 400. La almohadilla de expansión E contiene una resina que presenta una tasa de expansión muy grande cuando absorbe humedad, por ejemplo, una resina que aumenta su volumen al menos aproximadamente dos veces o más en comparación con el volumen inicial cuando se proporciona una cantidad suficiente de humedad a esta. Como resina utilizada para la almohadilla de expansión E, se puede mencionar un tejido no tejido en el que se mezclan SAP (fibra superabsorbente) y fibra cortada de poliéster, por ejemplo. La SAP se prepara formando una fibra usando SAP (polímero superabsorbente).

Mientras tanto, cuando la entrada de aire 400 se cierra debido a la expansión de la almohadilla de expansión E, esto no significa necesariamente que la entrada de aire 400 se cierre tan completamente que el fluido de enfriamiento no pueda filtrarse, también incluye el caso donde el área abierta de la entrada de aire 400 disminuye para reducir la cantidad de filtración.

Al aplicar la almohadilla de expansión E, cuando se produce un fenómeno de embalamiento térmico en al menos algunos módulos de batería 1 y, por tanto, se introduce un fluido de enfriamiento en los módulos de batería 1, la entrada de aire 400 se cierra. Si la entrada de aire 400 y la salida de aire 500 se cierran como anteriormente, el fluido de enfriamiento introducido en el módulo de batería 1 no escapa al exterior, sino que permanece dentro de los módulos de batería 1, resolviendo así rápidamente el fenómeno de embalamiento térmico que se produce en los módulos de batería 1.

Haciendo referencia a la figura 14, la almohadilla de expansión E puede proporcionarse en un par. En este caso, el par de almohadillas de expansión E está unido a una porción superior y una porción inferior de la superficie interior del alojamiento de módulo 300, respectivamente. El par de almohadillas de expansión E se unen en posiciones correspondientes y entran en contacto entre sí para cerrar la entrada de aire 400 al expandirse.

Haciendo referencia a la figura 15, la almohadilla de expansión E puede fijarse al insertar al menos una porción de la almohadilla de expansión E en una acanaladura de alojamiento 300a formada a una profundidad predeterminada en la superficie interior del alojamiento de módulo 300.

Haciendo referencia a la figura 16, el movimiento de expansión de la almohadilla de expansión E puede guiarse mediante un par de placas de malla 400a dispuestas respectivamente en ambos lados de esta al expandirse cuando absorbe la humedad. Las placas de malla 400a son placas de tipo malla y tienen una estructura que permite que el aire y el fluido de enfriamiento pasen a través de estas en un estado donde la almohadilla de expansión E no se expande.

Mientras tanto, un ESS (sistema de almacenamiento de energía) de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pluralidad de módulos de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación como se ha descrito anteriormente.

La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debería entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones preferidas de la divulgación, se proporcionan únicamente a modo de ilustración, ya que diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones serán evidentes para los expertos en la materia a partir de esta descripción detallada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un módulo de batería (1), que comprende:

un submódulo que incluye una pila de celdas que tiene una pluralidad de celdas de batería (100) y un par de bastidores de barra colectora (200) acoplados respectivamente a un lado y al otro lado de la pila de celdas; un alojamiento de módulo (300) configurado para alojar el submódulo y configurado para tener una entrada de aire (400) y una salida de aire (500) formadas para hacer circular el aire;

un rociador (600) proporcionado a través del alojamiento de módulo (300) en un lado de la pila de celdas en una dirección de apilamiento; y

un dispositivo de cierre de salida (700) configurado para moverse por una flotabilidad generada por un agua de enfriamiento introducida en el alojamiento de módulo (300) a través del rociador (600) de modo que la salida de aire (500) se cierre;

caracterizado por queel dispositivo de cierre de salida (700) incluye:

una barra de fijación (710) fijada en una superficie interior del alojamiento de módulo (300);

una puerta de sellado (720) articulada a la barra de fijación (710); y

un miembro de flotabilidad (730) unido a la puerta de sellado (720).

2. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 1

en donde la barra de fijación (710) tiene al menos dos acanaladuras de guía, la puerta de sellado (720) incluye bolas deslizantes (722) en un número correspondiente al número de las acanaladuras de guía (711), y la bola deslizante (722) se inserta en la acanaladura de guía (711) y se guía para moverse a lo largo de una dirección de extensión de la acanaladura de guía (711).

3. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 2,

en donde la acanaladura de guía (711) se conforma para inclinarse en sentido ascendente hacia la salida de aire (500).

4. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 1,

en donde la salida de aire (500) tiene una pluralidad de orificios formados a través del alojamiento de módulo (300), y

la puerta de sellado (720) tiene una pluralidad de salientes de accesorio (721) que tienen una forma y un tamaño correspondientes a los orificios.

5. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 1,

en donde el módulo de batería (1) comprende una almohadilla de expansión (E) dispuesta en un lado interior de la entrada de aire (400) y configurada para cerrar al menos parcialmente la entrada de aire (400) al expandirse cuando entra en contacto con el fluido de enfriamiento introducido en el módulo de batería (1).

6. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 5,

en donde la almohadilla de expansión (E) se une a una superficie interior del alojamiento de módulo (300).

7. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 5,

en donde la almohadilla de expansión (E) se inserta al menos parcialmente en una acanaladura de alojamiento (300a) formada en una superficie interior del alojamiento de módulo (300).

8. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 5,

en donde el módulo de batería (1) comprende placas de malla (400a) dispuestas respectivamente en ambos lados de la almohadilla de expansión (E) para guiar un movimiento de expansión de la almohadilla de expansión (E).

9. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 1,

en donde el módulo de batería (1) comprende un bloque de expansión térmica (B) dispuesto en un espacio vacío dentro del alojamiento de módulo (300) para expandirse térmicamente a medida que aumenta la temperatura interna del alojamiento de módulo (300).

10. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 1,

en donde el rociador (600) incluye:

un acoplador (610) situado en un lado exterior del alojamiento de módulo (300) y conectado a un tubo de suministro que suministra un fluido de enfriamiento;

un cabezal rociador (620) situado en un lado interior del alojamiento de módulo (300) y conectado al acoplador (610); y

una cubierta de aislamiento (630) que incluye una porción de fijación (631) fijada al alojamiento de módulo (300) y una porción de cubierta (632) fijada a la porción de fijación (631) mediante una capa de adhesión (A) y configurada para separarse de la porción de fijación (631) por encima de una temperatura de referencia a medida que disminuye o se pierde una fuerza de adhesión de la capa de adhesión (A).

11. El módulo de batería (1) de acuerdo con la reivindicación 10,

en donde la porción de cubierta (632) se articula a la porción de fijación (631) y se abre al girar hacia un lado inferior del cabezal rociador (620) basándose en la porción articulada (h) por encima de la temperatura de referencia.

12. Un sistema de almacenamiento de energía, ESS, que comprende una pluralidad de módulos de batería (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.