ES3032437T3 - Battery module with improved stacking structure, and battery pack comprising the same - Google Patents

Battery module with improved stacking structure, and battery pack comprising the same

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ES3032437T3
ES3032437T3 ES21864518T ES21864518T ES3032437T3 ES 3032437 T3 ES3032437 T3 ES 3032437T3 ES 21864518 T ES21864518 T ES 21864518T ES 21864518 T ES21864518 T ES 21864518T ES 3032437 T3 ES3032437 T3 ES 3032437T3
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Hee Jun Jin
Jeong Oh Moon
Ho June Chi
Jin Yong Park
Jhin Ha Park
Kyung Woo Kim
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Abstract

La presente invención se refiere a un módulo de batería con un método mejorado de apilamiento de celdas y a un paquete de baterías que lo comprende. Al apilar alternativamente un segundo conjunto de celdas y un primer conjunto de celdas, con varias celdas conectadas en una sola capa, se optimiza el espacio en el módulo y el paquete de baterías. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería con estructura de apilamiento mejorada y paquete de batería que comprende el mismo
Sector de la técnica
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad basándose en la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0113871, presentada el 7 de septiembre de 2020.
La presente invención se refiere a un módulo de batería preparado con un esquema de laminación de celda de batería mejorado y un paquete de batería que incluye el módulo de batería.
Antecedentes de la invención
Recientemente, las baterías secundarias capaces de cargarse y descargarse se han usado ampliamente como fuentes de energía de dispositivos móviles inalámbricos. Asimismo, la batería secundaria ha llamado la atención como una fuente de potencia de un vehículo eléctrico (EV), un vehículo eléctrico híbrido (HEV), etc., que se proponen como una solución para la contaminación de aire de los vehículos de gasolina y los vehículos diésel existentes que usan combustible fósil.
En dispositivos móviles pequeños, se usa una o un pequeño número de celdas de batería por dispositivo, mientras que en los dispositivos de tamaño medio-grande, tales como los automóviles, debido a la necesidad de alta potencia y gran capacidad, se usa un módulo de batería de mediano a grande conectado eléctricamente a una pluralidad de celdas de batería.
Dado que los módulos de batería medianos y grandes se fabrican preferentemente con un tamaño y un peso lo más pequeños posible, las baterías prismáticas y las baterías de tipo bolsa, que pueden cargarse con un alto grado de integración y tienen un peso pequeño con relación a capacidad, se usan principalmente como celdas de batería de los módulos de batería medianos y grandes. En particular, la batería tipo bolsa usada como un miembro externo, etc., está llamando la atención en los últimos años debido a las ventajas de un bajo peso y bajos costes de fabricación, etc.
Además, con el fin de proporcionar el rendimiento y los requisitos requeridos por un dispositivo predeterminado al que se requiere un módulo de batería de tamaño mediano, las celdas de batería múltiple deben conectarse eléctricamente en serie y deben ser capaces de mantener una estructura estable contra la fuerza externa.
La FIG. 1 muestra una estructura de un módulo de batería convencional y la FIG. 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente una estructura en la que una celda de batería se apila en alguna región (A) del módulo de batería de la FIG. 1. Haciendo referencia a las FlGS. 1 y 2, un módulo de batería convencional 10 incluye un laminado de celdas que se genera a medida que n celdas de batería 12 se apilan en un estuche 11. Se conectan unos pocos o decenas de módulos de batería 10 para constituir un paquete de batería.
Por otro lado, el aumento de volumen del paquete de batería provoca el aumento de volumen de un dispositivo externo al que se aplica el paquete de batería, provocando una restricción de diseño. En particular, cuando el paquete de batería se aplica como una batería secundaria de gran capacidad para el accionamiento de motor de un limpiador eléctrico, un patinete eléctrico o un automóvil (vehículo eléctrico o coche híbrido), es necesario minimizar el volumen del paquete de batería, porque el espacio de instalación del paquete de batería es estrecho. Un ejemplo de un paquete de batería compuesto por una pluralidad de baterías formadas en hojas puede encontrarse en el documento JP 2006 073368 A.
Explicación de la invención
Problema técnico
Con el fin de resolver los problemas de la técnica anterior de más arriba, un objeto de la presente invención es proporcionar un módulo de batería que tiene un esquema de laminación de celda de batería mejorado capaz de aumentar la tasa de utilización de espacio de un módulo de batería y un paquete de batería y un paquete de batería que incluye el módulo de batería.
Solución técnica
La presente invención proporciona un módulo de batería preparado con un esquema de laminación de celda de batería mejorado. En una realización, un módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye: una bandeja que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma; un primer conjunto de celdas que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja, siendo el primer conjunto de celdas una pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí y dispuestas en una sola capa; y un segundo conjunto de celdas que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja, como siendo el segundo conjunto de celdas una pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí y dispuestas en una sola capa. En este momento, cada celda de batería incluye un cuerpo de celda, primer y segundo cables de electrodo que sobresalen en direcciones opuestas del cuerpo de celda e incluye primera y segunda terrazas en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo se conectan al cuerpo de celda, respectivamente.
En un ejemplo específico, una pluralidad de primeras ranuras receptoras, que se definen por un espacio donde el primer cable de electrodo y el segundo cable de electrodo de celdas de batería adyacentes del primer conjunto de celdas, se proporcionan en una superficie del primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda de cada celda de batería del segundo conjunto de celdas se aloja en una correspondiente de las primeras ranuras receptoras del primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda de cada celda de batería incluida en cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas se dispone en una misma capa. Además, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, una almohadilla aislante y una almohadilla enfriadora pueden disponerse entre los primer y segundo conjuntos de celdas.
En una realización, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, una pluralidad de segundas ranuras receptoras, que se definen por un espacio donde los primeros cables de electrodo y los segundos cables de electrodo de celdas de batería adyacentes del segundo conjunto de celdas, se forman en una superficie del segundo conjunto de celdas. En este momento, el cuerpo de celda de la celda de batería del primer conjunto de celdas se aloja en cada una de las segundas ranuras receptoras del segundo conjunto de celdas.
En una realización, una longitud de una región donde los primer y segundo cables de electrodo sobresalen del cuerpo de celda es mayor que una longitud de una región donde los primer y segundo cables de electrodo no sobresalen del cuerpo de celda.
En otra realización, un primer lado de cada celda de batería puede tener una estructura donde una región, donde se forma el cuerpo de celda, sobresale convexamente. Además, un segundo lado de cada celda de batería puede tener una estructura plana.
En una realización, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye m primeros conjuntos de celdas dispuestos en una misma capa y n segundos conjuntos de celdas dispuestos en una misma capa, en donde m es un número entero de 2 o más y en donde n es un número entero de 2 o más. En este momento, una primera ranura receptora de un j-ésimo primer conjunto de celdas y una primera ranura receptora de un (j+1)-ésimo primer conjunto de celdas se disponen en un mismo eje, en donde j es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que (n-1).
En otra realización, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye n segundos conjuntos de celdas dispuestos en una misma capa y m primeros conjuntos de celdas dispuestos en una misma capa, en donde n es un número entero de 2 o más y en donde m es un número entero de 2 o más. En este momento, una segunda ranura receptora de un k-ésimo segundo conjunto de celdas y una segunda ranura receptora de un (k+1)-ésimo segundo conjunto de celdas se disponen en un mismo eje y en donde k es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que (m-1).
En una realización, la almohadilla aislante de acuerdo con la presente invención se dispone entre los primer y segundo conjuntos de celdas. En un ejemplo específico, la almohadilla aislante se dispone para entrar en contacto con las primera y segunda terrazas de celdas de batería adyacentes opuestas entre sí en los primer y segundo conjuntos de celdas. Alternativamente, la almohadilla aislante se dispone para entrar en contacto con las primera y segunda terrazas y los primer y segundo cables de electrodo de celdas de batería adyacentes opuestas entre sí en los primer y segundo conjuntos de celdas.
En otra realización, la almohadilla enfriadora del módulo de batería de acuerdo con la presente invención se dispone entre los primer y segundo conjuntos de celdas. En un ejemplo específico, la almohadilla enfriadora se dispone para entrar en contacto con los cuerpos de celda de celdas de batería adyacentes opuestas entre sí en los primer y segundo conjuntos de celdas.
Además, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas tiene una estructura donde la pluralidad de celdas de batería se conecta eléctricamente entre sí en serie.
En otro ejemplo, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, los cuerpos de celda de las celdas de batería incluidas en los primer y segundo conjuntos de celdas se disponen en una misma capa. Además, los primer y segundo conjuntos de celdas se apilan como una pluralidad de capas.
Además, la presente invención proporciona un paquete de batería que incluye el módulo de batería descrito más arriba.
Efectos ventajosos
De acuerdo con un módulo de batería que tiene un esquema de laminación de celda de batería mejorado y un paquete de batería que incluye el módulo de batería de la presente invención, es posible aumentar la tasa de utilización de espacio de un módulo de batería y un paquete de batería laminando alternativamente un primer conjunto de celdas y un segundo conjunto de celdas donde una pluralidad de celdas de batería se conecta en una sola capa.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 muestra una estructura de un módulo de batería convencional.
La FIG. 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente una estructura en la que una celda de batería se apila en alguna región (A) del módulo de batería de la FIG. 1.
La FIG. 3 es un diagrama esquemático de un módulo de batería y una vista en sección transversal (A-A') de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente invención.
La FIG. 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente un conjunto de celdas de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista en sección transversal de un módulo de batería y una vista que muestra la configuración de una celda de batería de acuerdo con otra realización de la presente invención.
Las FIGS. 6A-6F son diagramas que ilustran un proceso de ensamblaje de un módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La FIG. 7 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un módulo de batería en el que una almohadilla aislante se dispone durante el ensamblaje de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente invención.
La FIG. 8 es un diagrama esquemático de un módulo de batería y una vista en sección transversal (A-A') de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente invención.
Las FIGS. 9A-9G son diagramas que ilustran un proceso de ensamblaje de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente invención.
La FIG. 10 es un diagrama esquemático de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente divulgación.
Realización preferente de la invención
En esta solicitud, debe entenderse que términos tales como "incluyen" o "tienen" están previstos para indicar que hay una característica, número, etapa, operación, componente, parte o una combinación de los mismos, descritos en la memoria descriptiva y no excluyen de antemano la posibilidad de la presencia o adición de una u otras más características o números, etapas, operaciones, componentes, partes o combinaciones de los mismos. También, cuando una porción tal como una capa, una película, un área, una placa, etc. se designa como que está "en" otra porción, esto incluye no únicamente el caso donde la porción está "directamente en" la otra porción, sino también el caso donde se interpone todavía otra porción entre las mismas. Por otro lado, cuando una porción tal como una capa, una película, un área, una placa, etc. se designa como que se está "debajo" de otra porción, esto incluye no únicamente el caso donde la porción está "directamente debajo" de la otra porción, sino también el caso donde se interpone todavía otra porción entre las mismas. Asimismo, en la presente solicitud, disponerse "en" puede incluir el caso de disponerse en la parte inferior, así como la parte superior.
La presente invención se refiere a un módulo de batería preparado con un esquema de laminación de celda de batería mejorado y un paquete de batería que incluye el módulo de batería.
De acuerdo con un módulo de batería que tiene un esquema de laminación de celda de batería mejorado y un paquete de batería que incluye el módulo de batería de la presente invención, es posible aumentar la tasa de utilización de espacio de un módulo de batería y un paquete de batería laminando alternativamente un primer conjunto de celdas y un segundo conjunto de celdas donde una pluralidad de celdas de batería se conecta en una sola capa.
A continuación en el presente documento, se describirán en detalle un módulo de batería preparado con un esquema de laminación de celda de batería mejorado y un paquete de batería que incluye el módulo de batería de acuerdo con la presente invención.
En una realización, un módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye: una bandeja que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma; un primer conjunto de celdas que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa; y un segundo conjunto de celdas que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa.
En este momento, la celda de batería incluye un cuerpo de celda, primer y segundo cables de electrodo que sobresalen en ambas direcciones alrededor del cuerpo de celda e incluye primera y segunda terrazas en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo se conectan al cuerpo de celda, respectivamente. La celda de batería puede tener una estructura donde las primera y segunda terrazas están ampliamente formadas en ambos lados de la celda de batería y los primer y segundo cables de electrodo están expuestos un poco desde las primera y segunda terrazas, respectivamente. De manera específica, el área de cada terraza puede ser 5 veces o más del área del cable de electrodo expuesto. Por ejemplo, el área de cada terraza puede corresponder a de 5 a 20 veces, 7 a 15 veces o aproximadamente 10 veces del área del cable de electrodo expuesto. La celda de batería de acuerdo con la presente invención puede minimizar la exposición de un cable de electrodo con riesgo de un cortocircuito por la formación de una amplia área de la terraza y puede asegurar una región amortiguadora cuando se genera gas en el cuerpo de celda.
En una realización, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, una pluralidad de primeras ranuras receptoras, que se forman en un espacio donde los primeros cables de electrodo y los segundos cables de electrodo de celdas de batería adyacentes entre sí se conectan, se forman en una superficie del primer conjunto de celdas. Además, el cuerpo de celda de la celda de batería del segundo conjunto de celdas se aloja en cada una de las primeras ranuras receptoras del primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas se dispone en una misma capa.
Además, una almohadilla aislante y una almohadilla enfriadora pueden disponerse entre los primer y segundo conjuntos de celdas.
En un ejemplo específico, un módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye un primer conjunto de celdas y un segundo conjunto de celdas donde una pluralidad de celdas de batería se conecta en una sola capa. En el presente documento, el segundo conjunto de celdas se apila en una superficie del primer conjunto de celdas. En este momento, las celdas de batería que constituyen el primer conjunto de celdas y las celdas de batería que constituyen el segundo conjunto de celdas se disponen alternativamente. Esto significa que los cuerpos de celda de las celdas de batería que constituyen el primer conjunto de celdas y los cuerpos de celda de las celdas de batería que constituyen el segundo conjunto de celdas se disponen alternativamente. Como tal, los cuerpos de celda de las celdas de batería incluidas en los primer y segundo conjuntos de celdas pueden disponerse en la misma capa y la tasa de utilización de espacio del módulo de batería se puede mejorar por tal estructura de módulo de batería.
En la presente invención, una bandeja es un estuche para alojar celdas de batería y tiene una estructura donde se forma en el interior una porción receptora de celda de batería. En una realización, la bandeja puede ser una carcasa en la que un lado está abierto y puede incluir una cubierta para cubrir una superficie de la carcasa. Además, la bandeja puede estar hecha de un material de una bandeja generalmente usada para alojar celdas de batería y el material puede ser un material aislante.
Los primer y segundo conjuntos de celdas, donde una pluralidad de celdas de batería se conecta eléctricamente y se disponen en una sola capa, se alojan en la bandeja. En el presente documento, no es que un laminado de celda de batería convencional se aloja en la bandeja, sino que es que conjuntos de celdas en una sola capa se alojan en la bandeja y, por lo tanto, la bandeja tiene preferentemente una anchura y longitud apropiadas.
Además, si la celda de batería es una batería secundaria capaz de cargarse y descargarse, no está particularmente limitada. En un ejemplo específico, la celda de batería es una celda unitaria de tipo bolsa y un conjunto de electrodos que tiene una estructura de electrodo positivo/separador/electrodo negativo está incrustado en un material exterior de la hoja laminada en un estado que se conecta a los cables de electrodo formados fuera del material exterior. Los cables de electrodo pueden estirarse al exterior de la hoja y pueden extenderse en la misma u opuesta dirección entre sí. En el presente documento, con el fin de conectar eléctricamente una pluralidad de celdas de batería en la presente invención, es preferible que un par de cables de electrodo se extiendan en la dirección opuesta.
En la presente invención, la celda de batería incluye un cuerpo de celda, primer y segundo cables de electrodo que sobresalen en ambas direcciones alrededor del cuerpo de celda e incluye primera y segunda terrazas en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo se conectan al cuerpo de celda, respectivamente.
El cuerpo de la celda es una región que incluye un conjunto de electrodos que tiene una estructura de electrodo positivo/separador/electrodo negativo y las primera y segunda terrazas significan regiones donde los primer y segundo cables de electrodo se conectan al cuerpo de celda, respectivamente. Aquí, la terraza se refiere a un espacio que excluye una placa de electrodo y un conjunto de electrodos, en la que la placa de electrodo y un separador están laminados, en la estructura interna de la celda de batería. Es decir, las primera y segunda terrazas pueden referirse a las regiones en las que los primer y segundo cables de electrodo se conectan al cuerpo de celda, respectivamente.
En una realización, una longitud de un cuerpo de celda de una región donde sobresalen los primer y segundo cables de electrodo es mayor que una longitud de un cuerpo de celda de una región donde no sobresalen los primer y segundo cables de electrodo.
En un ejemplo específico, en la celda de batería, la anchura W del cuerpo de celda es mayor que la longitud L del cuerpo de celda. En concreto, en la celda de batería de la presente invención, la distancia entre el primer cable de electrodo y el segundo cable de electrodo es más pequeña que la de una celda de batería convencional.
En concreto, la distancia, por la que fluye una corriente hasta que una corriente que fluye dentro desde el primer cable de electrodo se transmite al segundo cable de electrodo, se reduce cuando la corriente fluye desde el primer cable de electrodo al segundo cable de electrodo. Como tal, la resistencia interna de la celda de batería puede reducirse.
En otra realización, la celda de batería puede tener una estructura donde la región, donde se forma el cuerpo de celda, sobresale convexamente. De manera específica, una superficie lateral de la celda de batería tiene una estructura donde la región, donde se forma el cuerpo de celda, sobresale convexamente y la otra superficie lateral de la celda de batería tiene una estructura plana. En el presente documento, la estructura plana significa que la parte inferior de la celda de batería es plana y las superficies de parte inferior de los primer y segundo cables de electrodo y las primera y segunda terrazas están ubicadas en la misma línea que la superficie de parte inferior del cuerpo de celda.
Particularmente, cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la parte superior del primer conjunto de celdas, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería se apilan unas frente a otras. En este momento, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería en el primer conjunto de celdas se disponen en la segunda ranura receptora del segundo conjunto de celdas y las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería en el segundo conjunto de celdas se disponen en la primera ranura receptora del primer conjunto de celdas.
Además, en el segundo conjunto de celdas, la región opuesta de una región, donde sobresale convexamente una celda de batería, tiene una estructura plana. En concreto, la otra superficie lateral del segundo conjunto de celdas tiene una estructura plana. Por consiguiente, el módulo de batería de la presente invención puede aumentar la tasa de utilización de espacio.
Además, cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas puede tener una estructura donde una pluralidad de celdas de batería se conecta eléctricamente en serie y cada conjunto de celdas puede incluir un terminal para conectar eléctricamente los primer y segundo conjuntos de celdas o un terminal a conectarse eléctricamente a una fuente de potencia externa.
En una realización, el primer conjunto de celdas de acuerdo con la presente invención tiene una estructura donde una pluralidad de celdas de batería se conecta eléctricamente y se disponen en una sola capa. El primer conjunto de celdas puede incluir de 2 a 30, de 2 a 20, de 2 a 15 o de 2 a 10 celdas de batería. En este momento, la celda de batería incluida en el primer conjunto de celdas se conecta eléctricamente a la celda de batería vecina. En un ejemplo específico, el primer electrodo de una celda de batería se dispone para entrar en contacto con el segundo electrodo de la celda de batería vecina, de modo que las celdas de batería se conectan eléctricamente. Por ejemplo, el primer electrodo de una celda de batería puede conectarse al segundo electrodo de la celda de batería vecina por soldadura. Alternativamente, el primer electrodo de una celda de batería puede conectarse eléctricamente al segundo electrodo de la celda de batería vecina a través de un miembro adhesivo, tal como una cinta.
En una realización, el primer conjunto de celdas incluye una pluralidad de primeras ranuras receptoras. La primera ranura receptora es un espacio donde se dispone el cuerpo de celda de las celdas de batería que constituyen el segundo conjunto de celdas cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la porción superior del primer conjunto de celdas y es un espacio formado por la conexión eléctrica de celdas de batería vecinas.
En un ejemplo específico, el segundo electrodo de la primera celda de batería dispuesta en el primer conjunto de celdas se dispone para entrar en contacto con el primer electrodo de la segunda celda de batería dispuesta. En este momento, una superficie lateral del cuerpo de celda de la celda de batería sobresale convexamente. Como tal, una ranura, que es más cóncava que el cuerpo de celda, se forma en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo se forman y las primera y segunda terrazas donde no se forma el cuerpo de celda. En concreto, se forma una ranura relativamente cóncava entre cuerpos de celda vecinos en el primer conjunto de celdas. El segundo conjunto de celdas también tiene tal estructura. En el presente documento, en el primer conjunto de celdas, la ranura cóncava se convierte en la primera ranura receptora y en el segundo conjunto de celdas, la ranura cóncava se convierte en la segunda ranura receptora.
Además, cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la superficie superior del primer conjunto de celdas, el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el segundo conjunto de celdas se dispone en la primera ranura receptora y el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el primer conjunto de celdas se dispone en la segunda ranura receptora. Además, cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la superficie superior del primer conjunto de celdas, el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el segundo conjunto de celdas se apilan uno frente al otro. Además, el segundo conjunto de celdas puede incluir de 2 a 30, de 2 a 20, de 2 a 15 o de 2 a 10 celdas de batería. En este caso, el segundo conjunto de celdas se apila en una superficie del primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda del segundo conjunto de celdas se aloja en la primera ranura receptora del primer conjunto de celdas. En el presente documento, el número de celdas de batería incluidas en el segundo conjunto de celdas puede ser más pequeño que el número de celdas de batería incluidas en el primer conjunto de celdas en 1.
De acuerdo con la presente invención, la tasa de utilización de espacio se puede aumentar por la estructura del módulo de batería. Además, cuando se genera gas en el interior de la celda de batería del conjunto de celdas, se pueden asegurar huecos tal como una cavidad de gas, lo que es una ventaja.
En una realización, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye una almohadilla aislante y una almohadilla enfriadora. De manera específica, la almohadilla aislante y la almohadilla enfriadora se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas. De manera específica, la almohadilla aislante y la almohadilla enfriadora se disponen entre las primera y segunda ranuras receptoras de los primer y segundo conjuntos de celdas. Como tal, la almohadilla aislante y la almohadilla enfriadora se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas para enfriar, de este modo, directamente la celda de batería.
La almohadilla aislante está prevista para impedir que el calor atraviese entre sí las celdas de batería de los primer y segundo conjuntos de celdas y puede ser una almohadilla aislante usada generalmente. Asimismo, la almohadilla enfriadora puede tener la forma de un tubo que contiene aceite aislante.
En una realización específica, en el primer conjunto de celdas, el primer cable de electrodo de una celda de batería se dispone para entrar en contacto con el segundo cable de electrodo de la celda de batería vecina. Como tal, en el primer conjunto de celdas, las celdas de batería vecinas se conectan eléctricamente entre sí. Además, una primera ranura receptora puede formarse en un espacio donde el primer cable de electrodo y el segundo cable de electrodo de la celda de batería adyacentes entre sí se conectan, en una superficie del primer conjunto de celdas.
Además, la almohadilla aislante puede disponerse en la primera ranura receptora. En este momento, la almohadilla aislante puede disponerse en la superficie frontal de la primera ranura receptora y puede disponerse en la superficie superior de las primera y segunda terrazas y los primer y segundo cables de electrodo. En una realización, la almohadilla aislante puede disponerse en la primera ranura receptora y puede disponerse en la superficie superior de las primera y segunda terrazas.
La almohadilla enfriadora puede disponerse en la primera ranura receptora donde se dispone la almohadilla aislante y la almohadilla enfriadora puede disponerse en la porción superior del cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el primer conjunto de celdas. En particular, la almohadilla enfriadora dispuesta en la superficie superior del cuerpo de celda puede enfriar directamente la celda de batería.
Luego, después de disponer la almohadilla aislante en la superficie superior del cuerpo de celda de la celda de batería donde se dispone la almohadilla enfriadora, el segundo conjunto de celdas puede apilarse en la superficie superior del primer conjunto de celdas donde se disponen la almohadilla aislante y la almohadilla enfriadora. Además, el segundo conjunto de celdas tiene una estructura donde 7 celdas de batería se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa. Además, como en el primer conjunto de celdas, en el segundo conjunto de celdas, el primer cable de electrodo de una celda de batería se dispone para entrar en contacto con el segundo cable de electrodo de su celda de batería vecina, de modo que las celdas de batería vecinas pueden conectarse eléctricamente. Por ejemplo, el primer conjunto de celdas puede incluir 8 celdas de batería y el segundo conjunto de celdas puede incluir 7 celdas de batería. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello.
De manera específica, cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la parte superior del primer conjunto de celdas, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería se apilan unas frente a otras. En este momento, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería en el primer conjunto de celdas se disponen en la segunda ranura receptora del segundo conjunto de celdas y las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería en el segundo conjunto de celdas se disponen en la primera ranura receptora del primer conjunto de celdas. Por la colocación de estos primer y segundo conjuntos de celdas, la tasa de utilización de espacio del módulo de batería se puede aumentar
En otro ejemplo, un módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye m (m es un número entero de 2 o más) primeros conjuntos de celdas dispuestos en la misma capa e incluye n (n es un número entero de 2 o más) segundos conjuntos de celdas dispuestos en la misma capa. En este momento, cada primera ranura receptora de un j-ésimo (j es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que n-1) primer conjunto de celdas y cada primera ranura receptora de un (j+1)-ésimo primer conjunto de celdas se disponen en el mismo eje. Además, cada segunda ranura receptora de un k-ésimo (k es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que m-1) conjunto de segunda celda y cada segunda ranura receptora de un (k+1 )-ésimo conjunto de segunda celda se disponen en el mismo eje. Además, el número (m) de los primeros conjuntos de celdas dispuestos en la misma capa puede ser de 2 a 10, de 2 a 8 o de 2 a 6. Por ejemplo, puede ser 4. Además, el número (n) de los segundos conjuntos de celdas dispuestos en la misma capa puede ser uno de 2 a 10, de 2 a 8 o de 2 a 6. Por ejemplo, puede ser 4.
Por ejemplo, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye cuatro primeros conjuntos de celdas dispuestos en la misma capa. En este momento, cada primera ranura receptora del 1er primer conjunto de celdas se dispone en el mismo eje que cada primera ranura receptora del 2° primer conjunto de celdas. Además, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye cuatro segundos conjuntos de celdas dispuestos en la misma capa. En este momento, cada segunda ranura receptora del 1er segundo conjunto de celdas se dispone en el mismo eje que cada segunda ranura receptora del 2° segundo conjunto de celdas.
Como se ha descrito más arriba, el cuerpo de celda del segundo conjunto de celdas puede disponerse en la primera ranura receptora del primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda del primer conjunto de celdas puede disponerse en la segunda ranura receptora del segundo conjunto de celdas.
En todavía otro ejemplo, un módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye primer y segundo conjuntos de celdas. Como se ha descrito más arriba, cuerpos de celda de las celdas de batería incluidas en los primer y segundo conjuntos de celdas se disponen en una misma capa. De manera específica, cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la superficie superior del primer conjunto de celdas, el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el primer conjunto de celdas y el cuerpo de celda de la celda de batería incluida en el segundo conjunto de celdas se apilan uno frente al otro.
Además, en el segundo conjunto de celdas, la región opuesta de una región, donde sobresale convexamente una celda de batería, tiene una estructura plana. En concreto, la otra superficie lateral del segundo conjunto de celdas tiene una estructura plana.
Además, un primer conjunto de celdas puede disponerse de nuevo en la superficie plana del segundo conjunto de celdas. En concreto, los primer y segundo conjuntos de celdas se apilan como una pluralidad de capas.
De acuerdo con la presente invención, la tasa de utilización de espacio se puede aumentar por la estructura del módulo de batería. Además, cuando se genera gas en el interior de la celda de batería del conjunto de celdas, se pueden asegurar huecos tal como una cavidad de gas, lo que es una ventaja.
Además, la presente invención proporciona un paquete de batería que incluye un módulo de batería descrito más arriba.
El paquete de batería es aplicable a diversos tipos de dispositivos de almacenamiento de energía y fuentes de potencia. Por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento de energía es un Sistema de Almacenamiento de Energía (SAE) que almacena una gran cantidad de energía eléctrica. Asimismo, la fuente de potencia es aplicable a la fuente de potencia de medios móviles, tal como un vehículo. El vehículo se refiere a cualquier tipo de vehículo que usa baterías secundarias como su fuente de potencia auxiliar o fuente de potencia principal. De manera específica, el vehículo incluye un vehículo híbrido (HEV), un vehículo híbrido enchufable (PHEV) o un coche eléctrico puro (BEV, EV) y similares.
A continuación en el presente documento, la presente invención se describirá con más detalle a través de dibujos y ejemplos. Dado que el concepto inventivo permite diversos cambios y numerosas realizaciones, se ilustrarán realizaciones particulares en los dibujos y se describirán en detalle en lo siguiente. Sin embargo, no está previsto para limitar la presente invención a la forma específica divulgada y debe entenderse que incluye todos los cambios, equivalentes y sustitutos incluidos en el espíritu y alcance de la presente invención.
Primera realización
La FIG. 3 es un diagrama esquemático de un módulo de batería y una vista en sección transversal (A-A') de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente invención y la FIG. 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente un conjunto de celdas de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente invención. A continuación en el presente documento, el módulo de batería de la presente invención se describirá con referencia a las FIGS. 3 y 4.
Un módulo de batería 100 de acuerdo con la presente invención incluye: una bandeja 110 que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma; un primer conjunto de celdas 130 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 110 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 120 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa; y un segundo conjunto de celdas 140 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 110 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 120 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa.
En este momento, la celda de batería 120 incluye un cuerpo de celda 121, primer y segundo cables de electrodo 1221 y 1222 que sobresalen en ambas direcciones del cuerpo de celda 121 e incluye primera y segunda terrazas 1211 y 1212 en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo 1211 y 1212 se conectan al cuerpo de celda 121, respectivamente. Además, una pluralidad de primeras ranuras receptoras 131, que se definen por un espacio donde el primer cable de electrodo 1221 y el segundo cable de electrodo 1222 de la celda de batería adyacentes entre sí se conectan, se forman en una superficie del primer conjunto de celdas 130.
Además, el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120 del segundo conjunto de celdas 140 se aloja en cada una de las primeras ranuras receptoras 131 del primer conjunto de celdas 130 y el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120 incluida en cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas 130 y 140 se dispone en la misma capa. Además, una almohadilla aislante 150 y una almohadilla enfriadora 160 se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas 130 y 140.
De manera específica, el módulo de batería 100 de acuerdo con la presente invención incluye un primer conjunto de celdas 130 y un segundo conjunto de celdas 140 que se obtienen como una pluralidad de celdas de batería 120 que se conectan en una sola capa. Además, el segundo conjunto de celdas 140 se apila en la superficie superior del primer conjunto de celdas 130. En este momento, la celda de batería 120 que constituye el primer conjunto de celdas 130 y la celda de batería 120 que constituye el segundo conjunto de celdas 140 se disponen alternativamente. Esto significa que el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120 que constituye el primer conjunto de celdas 130 y el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120 que constituye el segundo conjunto de celdas 140 se disponen alternativamente. Como tal, los cuerpos de celda 121 de las celdas de batería 120 incluidas en los primer y segundo conjuntos de celdas 130 y 140 pueden disponerse en la misma capa y la tasa de utilización espacial del módulo de batería puede aumentarse por la estructura del módulo de batería 100.
El primer conjunto de celdas 130 de acuerdo con la presente invención tiene una estructura donde 8 celdas de batería 120 se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa. En este momento, la celda de batería 120 incluida en el primer conjunto de celdas 130 se conecta eléctricamente a la celda de batería 120 vecina. De manera específica, el primer cable de electrodo 1221 de una celda de batería 120 se dispone para estar en contacto con el segundo cable de electrodo 1222 de la celda de batería 120 vecina, de modo que las celdas de batería 120 vecinas están conectadas eléctricamente entre sí. De manera más específica, el primer cable de electrodo 1221 de una celda de batería 120 se suelda con el segundo cable de electrodo 1222 de la celda de batería 120 vecina para conectarse, de este modo, entre sí.
Por otro lado, el primer conjunto de celdas 130 incluye una pluralidad de primeras ranuras receptoras 131. La primera ranura receptora 131 es un espacio donde el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120 que constituye el segundo conjunto de celdas 140 se dispone cuando el segundo conjunto de celdas 140 se apila en la porción superior del primer conjunto de celdas y es un espacio formado por la conexión eléctrica de las celdas de batería 120 vecinas.
De manera específica, el segundo cable de electrodo 1222 de la primera celda de batería dispuesta 120 en el primer conjunto de celdas 130 se dispone para entrar en contacto con el primer cable de electrodo 1221 de la segunda celda de batería dispuesta 120. En este momento, una superficie lateral del cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120 sobresale convexamente. Como tal, una ranura, que es más cóncava que el cuerpo de celda, se forma en las regiones donde se forman los primer y segundo cables de electrodo 1221 y 1222 y las primera y segunda terrazas 1211 y 1212 donde no se forma el cuerpo de celda 121. Es decir, se forma una ranura relativamente cóncava entre los cuerpos de celda 121 adyacentes entre sí en el primer conjunto de celdas 130. El segundo conjunto de celdas 140 también tiene tal estructura. Aquí, la ranura cóncava se convierte en la primera ranura receptora 131 en el primer conjunto de celdas 130 y la ranura cóncava se convierte en la segunda ranura receptora 141 en el segundo conjunto de celdas 140.
Además, cuando el segundo conjunto de celdas 140 se apila en la porción superior del primer conjunto de celdas 130, el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120, que se incluye en el segundo conjunto de celdas 140, se dispone en la primera ranura receptora 131 y el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120, que se incluye en el primer conjunto de celdas 130, se dispone en la segunda ranura receptora 141. Además, cuando el segundo conjunto de celdas 140 se apila en la porción superior del primer conjunto de celdas 130, el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120, que se incluye en el primer conjunto de celdas 130 y el cuerpo de celda 121 de la celda de batería 120, que se incluye en el segundo conjunto de celdas 140, se apilan uno frente al otro.
De acuerdo con la presente invención, la tasa de utilización de espacio se puede aumentar por la estructura del módulo de batería 100. Además, cuando se genera gas en el interior de la celda de batería 120 del conjunto de celdas 130 o 140, se pueden asegurar huecos tal como una cavidad de gas, lo que es una ventaja.
El módulo de batería 100 de acuerdo con la presente invención incluye una almohadilla aislante 150 y una almohadilla enfriadora 160. De manera específica, la almohadilla aislante 150 y la almohadilla enfriadora 160 se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas 130 y 140.
De manera específica, la almohadilla aislante 150 y la almohadilla enfriadora 160 se disponen en las primera y segunda ranuras receptoras 131 y 141 de los primer y segundo conjuntos de celdas 130 y 140. Por consiguiente, la almohadilla aislante 150 y la almohadilla enfriadora 160 pueden disponerse entre los primer y segundo conjuntos de celdas 130 y 140 para enfriar, de este modo, directamente la celda de batería.
Por esta estructura, es posible liberar eficazmente al exterior el calor generado en la celda de batería 120 y mejorar en consecuencia las características de vida útil de la batería.
Segunda realización
La FIG. 5 es una vista en sección transversal de un módulo de batería y una vista que muestra la configuración de una celda de batería de acuerdo con otra realización de la presente invención. A continuación en el presente documento, el módulo de batería de la presente invención se describirá con referencia a la FIG. 5.
Un módulo de batería 200 de acuerdo con la presente invención incluye: una bandeja 210 que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma; un primer conjunto de celdas 230 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 210 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 220 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa; y un segundo conjunto de celdas 240 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 210 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 220 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa.
En este momento, la celda de batería 220 incluye un cuerpo de celda 221, primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 que sobresalen en ambas direcciones del cuerpo de celda 221 e incluye primera y segunda terrazas 2211 y 2212 en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 se conectan al cuerpo de celda 221, respectivamente. La celda de batería 220 puede tener una estructura donde las primera y segunda terrazas 2211 y 2212 están ampliamente formadas en ambos lados de la celda de batería 220 y los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 están expuestos un poco desde las primera y segunda terrazas 2211 y 2212, respectivamente. El área de cada una de las primera y segunda terrazas 2211 y 2212 puede corresponder a aproximadamente 10 veces del área de cada uno de los primer y segundo cables de electrodo expuestos 2221 y 2222. En la celda de batería 220, la exposición de los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 puede minimizarse haciendo el área de los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 más pequeña que el área de las primera y segunda terrazas 2221 y 2222, reduciendo, de este modo, el riesgo de un cortocircuito de la celda de batería 220. Además, es posible asegurar una región de amortiguación cuando se genera gas en el cuerpo de celda 211 haciendo el área de las primera y segunda terrazas grande.
Una pluralidad de primeras ranuras receptoras 231, que se forman en un espacio donde el primer cable de electrodo 2221 y el segundo cable de electrodo 2222 de la celda de batería adyacentes entre sí se conectan, se forman en una superficie del primer conjunto de celdas 230.
Además, el cuerpo de celda 221 de la celda de batería 220 del segundo conjunto de celdas 240 se aloja en cada una de las primeras ranuras receptoras 231 del primer conjunto de celdas 230 y el cuerpo de celda 221 de la celda de batería 220 incluida en cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas 230 y 240 se dispone en la misma capa. Además, una almohadilla aislante 250 y una almohadilla enfriadora 260 se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas 230 y 240.
Además, en la celda de batería 220, la longitud del cuerpo de celda 221 de la región donde sobresalen los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 es mayor que la longitud del cuerpo de celda 221 de la región donde no sobresalen los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222. En concreto, en la celda de batería 220, la anchura W del cuerpo de celda 221 es mayor que la longitud L del cuerpo de celda 221.
En concreto, la distancia, por la que fluye una corriente hasta que una corriente que fluye dentro desde el primer cable de electrodo 2221 se transmite al segundo cable de electrodo 2222, se reduce cuando la corriente fluye desde el primer cable de electrodo 2221 de la celda de batería 220 al segundo cable de electrodo 2222. Como tal, la resistencia interna de la celda de batería 220 puede reducirse.
Además, la celda de batería 220 tiene una estructura en la que una región, donde se forma el cuerpo de celda 221, sobresale convexamente. De manera específica, una superficie lateral de la celda de batería 220 tiene una estructura donde la región, donde se forma el cuerpo de celda 221, sobresale convexamente y la otra superficie lateral de la celda de batería 220 tiene una estructura plana. En el presente documento, la estructura plana significa que la parte inferior de la celda de batería 220 es plana y las superficies de parte inferior de los primer y segundo cables de electrodo 2221 y 2222 y las primera y segunda terrazas 2211 y 2212 están ubicadas en la misma línea que la superficie de parte inferior del cuerpo de celda 221.
Particularmente, cuando el segundo conjunto de celdas 240 se apila en la parte superior del primer conjunto de celdas 230, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería 220 se apilan unas frente a otras. En este momento, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería 220 en el primer conjunto de celdas 230 se disponen en la segunda ranura receptora 241 del segundo conjunto de celdas 240 y las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería 220 en el segundo conjunto de celdas 240 se disponen en la primera ranura receptora 241 del primer conjunto de celdas 230.
Además, en el segundo conjunto de celdas 240, la región opuesta de una región, donde sobresale convexamente una celda de batería 220, tiene una estructura plana. En concreto, la otra superficie lateral del segundo conjunto de celdas 240 tiene una estructura plana. Por consiguiente, el módulo de batería 200 de la presente invención puede aumentar la tasa de utilización de espacio.
Por otro lado, la descripción sobre cada elemento del módulo de batería de acuerdo con la presente invención ya se ha hecho más arriba y, por lo tanto, se omite aquí una descripción específica sobre cada elemento.
Tercera realización
Las FIGS. 6A-6F son diagramas que ilustran un proceso de ensamblaje de un módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente invención. A continuación en el presente documento, el proceso de ensamblaje del módulo de batería de acuerdo con otra realización de la presente invención se describirá en detalle con referencia a las FIGS.
6A-6F.
En primer lugar, el primer conjunto de celdas 330 se aloja en la bandeja 310 en la que se forma la porción receptora de celda de batería. El primer conjunto de celdas 330 tiene una estructura donde 8 celdas de batería 320 se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa. En este momento, la celda de batería 320 incluida en el primer conjunto de celdas 330 se conecta eléctricamente a la celda de batería 320 vecina. De manera específica, el primer cable de electrodo 3221 de una celda de batería 320 se dispone para estar en contacto con el segundo cable de electrodo 3222 de la celda de batería 320 vecina, de modo que las celdas de batería 320 vecinas están conectadas eléctricamente entre sí. Además, una pluralidad de primeras ranuras receptoras 331, que se forman en un espacio donde el primer cable de electrodo 3221 y el segundo cable de electrodo 3222 de las celdas de batería 320 adyacentes entre sí se conectan, se forman en una superficie del primer conjunto de celdas 330 (FIG. 6A).
A continuación, la almohadilla aislante 350 se dispone en la primera ranura receptora 331. La almohadilla aislante 350 se dispone en la superficie frontal de la primera ranura receptora 331 y se dispone en la superficie superior de las primera y segunda terrazas 3211 y 3212 y los primer y segundo cables de electrodo 3221 y 3222 (FIG. 6B).
Una almohadilla enfriadora 360 se dispone en la primera ranura receptora 331 donde se dispone la almohadilla aislante 350 y una almohadilla enfriadora 360 se dispone en la porción superior del cuerpo de celda 321 de la celda de batería 320 incluida en el primer conjunto de celdas 330, también. En particular, la almohadilla enfriadora 360, que se dispone en la superficie superior del cuerpo de celda 321, puede enfriar directamente la celda de batería 320 (FIGS. 6C a 6D).
Tras lo cual, después de disponer la almohadilla aislante 350 en la superficie superior del cuerpo de celda 321 de la celda de batería 320 donde se dispone la almohadilla enfriadora 360, el segundo conjunto de celdas 340 se apila en la superficie superior del primer conjunto de celdas 330 donde se disponen la almohadilla aislante 350 y la almohadilla enfriadora 360. Además, el segundo conjunto de celdas 340 tiene una estructura donde 7 celdas de batería 320 se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa. En el segundo conjunto de celdas 340, el primer cable de electrodo 3221 de una celda de batería 320 se dispone para entrar en contacto con el segundo cable de electrodo 3222 de su celda de batería 320 vecina, de modo que las celdas de batería 320 vecinas pueden conectarse eléctricamente, como en el primer conjunto de celdas 330. Además, se ilustra en el dibujo que el primer conjunto de celdas 330 incluye 8 celdas de batería 320 y el segundo conjunto de celdas 340 incluye 7 celdas de batería 320, pero la presente invención no se limita a ello.
De manera específica, cuando el segundo conjunto de celdas se apila en la parte superior del primer conjunto de celdas, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería se apilan unas frente a otras. En este momento, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería en el primer conjunto de celdas se disponen en la segunda ranura receptora del segundo conjunto de celdas y las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería en el segundo conjunto de celdas se disponen en la primera ranura receptora del primer conjunto de celdas. Por la colocación de estos primer y segundo conjuntos de celdas, la tasa de utilización de espacio del módulo de batería se puede aumentar.
Además, la almohadilla enfriadora 360 se dispone para estar en contacto con el cuerpo de celda 321 de la celda de batería 320 para enfriar directamente la celda de batería 320.
Por otro lado, la descripción sobre cada elemento del módulo de batería de acuerdo con la presente invención ya se ha hecho más arriba y, por lo tanto, se omite aquí una descripción específica sobre cada elemento.
Cuarta realización
La FIG. 7 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un módulo de batería en el que una almohadilla aislante se dispone durante el ensamblaje de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 7, un módulo de batería 400 de acuerdo con la presente invención aloja un primer conjunto de celdas 430 en una bandeja 410 donde se forma una porción receptora de celda de batería. El primer conjunto de celdas 430 tiene una estructura donde 8 celdas de batería 420 se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa.
Además, la almohadilla aislante 450 se dispone en la primera ranura receptora 431 del primer conjunto de celdas 430. La almohadilla aislante 450 se dispone en la primera ranura receptora 431 y se dispone en la superficie superior de las primera y segunda terrazas. Opcionalmente, cuando la almohadilla aislante 450 se dispone en la superficie superior del cuerpo de celda 421 de la celda de batería 420, la almohadilla aislante puede disponerse en las primera y segunda terrazas del segundo conjunto de celdas de la misma manera.
La descripción sobre cada elemento del módulo de batería de acuerdo con la presente invención ya se ha hecho más arriba y, por lo tanto, se omite aquí una descripción específica sobre cada elemento.
Quinta realización
La FIG. 8 es un diagrama esquemático de un módulo de batería y una vista en sección transversal (A-A') de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente invención. Las FIGS. 9A-9F son diagramas que ilustran un proceso de ensamblaje de un módulo de batería de acuerdo con la FIG. 8.
Haciendo referencia a la FIG. 8, un módulo de batería 500 de acuerdo con la presente invención incluye: una bandeja 510 que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma; un primer conjunto de celdas 530 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 510 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 520 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa; y un segundo conjunto de celdas 540 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 510 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 520 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa.
En este momento, la celda de batería 520 incluye un cuerpo de celda 521, primer y segundo cables de electrodo 5221 y 5222 que sobresalen en ambas direcciones del cuerpo de celda 521 e incluye primera y segunda terrazas 5211 y 5212 en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo 5221 y 5222 se conectan al cuerpo de celda 521, respectivamente. Además, una pluralidad de primeras ranuras receptoras 531, que se forman en un espacio donde el primer cable de electrodo 5221 y el segundo cable de electrodo 5222 de las celdas de batería 520 adyacentes entre sí se conectan, se forman en una superficie del primer conjunto de celdas 530.
Además, el cuerpo de celda 521 de la celda de batería 520 del segundo conjunto de celdas 540 se aloja en cada una de las primeras ranuras receptoras 531 del primer conjunto de celdas 530 y el cuerpo de celda 521 de la celda de batería 520 incluida en cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas 530 y 540 se dispone en la misma capa. Además, una almohadilla aislante 550 y una almohadilla enfriadora 560 se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas 530 y 540.
En particular, un módulo de batería 500 de acuerdo con la presente invención incluye m (m es un número entero de 2 o más) primeros conjuntos de celdas 530 dispuestos en la misma capa e incluye n (n es un número entero de 2 o más) segundos conjuntos de celdas 540 dispuestos en la misma capa. En este momento, cada primera ranura receptora 531 de un j-ésimo (j es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que n-1) primer conjunto de celdas 530 y cada primera ranura receptora 531 de un (j+1)-ésimo primer conjunto de celdas 531 se disponen en el mismo eje. Además, cada segunda ranura receptora 541 de un k-ésimo (k es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que m-1) segundo conjunto de celdas 540 y cada segunda ranura receptora 541 de un (k+1)-ésimo segundo conjunto de celdas 540 se disponen en el mismo eje.
De manera específica, el módulo de batería 500 de acuerdo con la presente invención incluye cuatro primeros conjuntos de celdas 530 dispuestos en la misma capa. En este momento, cada primera ranura receptora 531 del 1er primer conjunto de celdas 530 se dispone en el mismo eje que cada primera ranura receptora 531 del 2° primer conjunto de celdas 530. Además, el módulo de batería 500 de acuerdo con la presente invención incluye cuatro segundos conjuntos de celdas 540 dispuestos en la misma capa. En este momento, cada segunda ranura receptora 541 del 1er segundo conjunto de celdas 540 se dispone en el mismo eje que cada segunda ranura receptora 541 del 2° segundo conjunto de celdas 540.
La descripción sobre cada elemento del módulo de batería de acuerdo con la presente invención ya se ha hecho más arriba y, por lo tanto, se omite aquí una descripción específica sobre cada elemento.
A continuación en el presente documento, el proceso de ensamblaje del módulo de batería se describirá en detalle con referencia a las FIGS. 9A-9G.
En primer lugar, el primer conjunto de celdas 530 se aloja en la bandeja 510 en la que se forma la porción receptora de celda de batería. El primer conjunto de celdas 530 tiene una estructura donde 8 celdas de batería 520 se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa. En este momento, la celda de batería 520 incluida en el primer conjunto de celdas 530 se conecta eléctricamente a la celda de batería 520 vecina. De manera específica, el primer cable de electrodo 5221 de una celda de batería 520 se dispone para estar en contacto con el segundo cable de electrodo 5222 de la celda de batería 520 vecina, de modo que las celdas de batería 520 vecinas están conectadas eléctricamente entre sí. Además, una pluralidad de primeras ranuras receptoras 531, que se forman en un espacio donde el primer cable de electrodo 5221 y el segundo cable de electrodo 5222 de las celdas de batería 520 adyacentes entre sí se conectan, se forman en una superficie del primer conjunto de celdas 530 (FIG. 9A).
Además, 4 primeros conjuntos de celdas 530 se disponen en la misma capa en la bandeja 510. En este momento, la primera ranura receptora 531, que se forma en el primer conjunto de celdas 530 dispuesto en primer lugar y la primera ranura receptora 531, que se forma en el primer conjunto de celdas 530 dispuesto en segundo lugar, se disponen en el mismo eje (FIG. 9B).
A continuación, la almohadilla aislante 550 se dispone en la primera ranura receptora 531. La almohadilla aislante 550 se dispone en la superficie frontal de la primera ranura receptora 531 y se dispone en la superficie superior de las primera y segunda terrazas 5211 y 5212 y los primer y segundo cables de electrodo 5221 y 5222 (FIG. 9C).
Una almohadilla enfriadora 560 se dispone en la primera ranura receptora 531 donde se dispone la almohadilla aislante 550 y una almohadilla enfriadora 560 se dispone en la porción superior del cuerpo de celda 521 de la celda de batería 520 incluida en el primer conjunto de celdas 530, también. En particular, la almohadilla enfriadora 560, que se dispone en la superficie superior del cuerpo de celda 521, puede enfriar directamente la celda de batería 520 (FIGS. 9D a 9E).
Tras lo cual, después de disponer la almohadilla aislante 550 en la superficie superior del cuerpo de celda 521 de la celda de batería 520 donde se dispone la almohadilla enfriadora 560, el segundo conjunto de celdas 540 se apila en la superficie superior del primer conjunto de celdas 530 donde se disponen la almohadilla aislante 550 y la almohadilla enfriadora 560. Además, el segundo conjunto de celdas 540 tiene una estructura donde 7 celdas de batería 520 se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa. En el segundo conjunto de celdas 540, el primer cable de electrodo de una celda de batería 520 se dispone para entrar en contacto con el segundo cable de electrodo de su celda de batería 520 vecina, de modo que las celdas de batería 520 vecinas pueden conectarse eléctricamente, como en el primer conjunto de celdas 530. Además, se ilustra en el dibujo que el primer conjunto de celdas 530 incluye 8 celdas de batería 520. Y el segundo conjunto de celdas 540 puede incluir 7 celdas de batería, pero la presente invención no se limita a ello.
De manera específica, cuando el segundo conjunto de celdas 540 se apila en la parte superior del primer conjunto de celdas 530, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería 520 se apilan unas frente a otras. En este momento, las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería 520 en el primer conjunto de celdas 530 se disponen en la segunda ranura receptora 541 del segundo conjunto de celdas 540 y las regiones que sobresalen convexamente de las celdas de batería 520 en el segundo conjunto de celdas 540 se disponen en la primera ranura receptora 541 del primer conjunto de celdas 530. Por la colocación de estos primer y segundo conjuntos de celdas 530 y 540, la tasa de utilización de espacio del módulo de batería 500 se puede aumentar (FIGS. 6F a 6G).
Además, la almohadilla enfriadora 560 se dispone para estar en contacto con el cuerpo de celda 521 de la celda de batería 520 para enfriar directamente la celda de batería 520.
Sexta realización
La FIG. 10 es un diagrama esquemático de un módulo de batería de acuerdo con todavía otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la FIG. 10, un módulo de batería 600 de acuerdo con la presente invención incluye: una bandeja 610 que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma; un primer conjunto de celdas 630 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 610 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 620 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa; y un segundo conjunto de celdas 640 que se aloja en la porción receptora de celda de batería de la bandeja 610 y se obtiene como una pluralidad de celdas de batería 620 que se conectan eléctricamente y se disponen en una sola capa.
En este momento, los cuerpos de celda 621 de las celdas de batería 620 incluidas en los primer y segundo conjuntos de celdas 630 y 640 se disponen en la misma capa. De manera específica, cuando el segundo conjunto de celdas 640 se apila en la porción superior del primer conjunto de celdas 630, el cuerpo de celda 621 de la celda de batería 620, que se incluye en el primer conjunto de celdas 630 y el cuerpo de celda 621 de la celda de batería 620, que se incluye en el segundo conjunto de celdas 640, se apilan uno frente al otro.
Además, en el segundo conjunto de celdas 640, la región opuesta de una región, donde sobresale convexamente una celda de batería 620, tiene una estructura plana. En concreto, la otra superficie lateral del segundo conjunto de celdas 640 tiene una estructura plana.
Además, el primer conjunto de celdas 630-a puede disponerse de nuevo en la superficie plana del segundo conjunto de celdas 640. En concreto, los primer y segundo conjuntos de celdas 630 y 640 se apilan como una pluralidad de capas.
De acuerdo con la presente invención, la tasa de utilización de espacio se puede aumentar por la estructura del módulo de batería 600. Además, cuando se genera gas en el interior de la celda de batería 620 del conjunto de celdas 630 o 640, se pueden asegurar huecos tal como una cavidad de gas, lo que es una ventaja.
La descripción sobre cada elemento del módulo de batería de acuerdo con la presente invención ya se ha hecho más arriba y, por lo tanto, se omite aquí una descripción específica sobre cada elemento.
En lo de más arriba, la presente invención se ha descrito con más detalle a través de los dibujos y ejemplos. Por consiguiente, las realizaciones descritas en la memoria descriptiva y las configuraciones descritas en los dibujos son únicamente las realizaciones más preferidas de la presente invención y no representan todas las ideas técnicas de la presente invención. Debe entenderse que puede haber diversos equivalentes y variaciones en lugar de ellas en el momento de presentar la presente solicitud, todo dentro del ámbito definido por las reivindicaciones.
Descripción de los números de referencia
100, 200, 300, 400, 500, 600: módulo de batería
110, 210, 310, 410, 510, 610: bandeja
120, 220, 320, 420, 520, 620: celda de batería
121, 221, 321,421, 521, 621: cuerpo de celda
1211,2211, 3211, 4211, 5211: primera terraza
1212, 2212, 3212, 4212, 5212: segunda terraza
1221,2221, 3221, 5221: primer cable de electrodo
1222, 2222, 3222, 5222: segundo cable de electrodo
130, 230, 330, 430, 530, 630: primer conjunto de celdas
131, 231, 331, 431, 531: primera ranura receptora
140, 240, 340, 540, 640: segundo conjunto de celdas
141, 241, 341, 541: segunda ranura receptora
150, 250, 350, 450, 550: almohadilla aislante
160, 260, 360, 560: almohadilla enfriadora

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) que comprende:
una bandeja (110, 210, 310, 410, 510, 610) que tiene una porción receptora de celda de batería formada en la misma;
un primer conjunto de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630) que está alojado en la porción receptora de celda de batería de la bandeja (110, 210, 310, 410, 510, 610), siendo el primer conjunto de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630) una pluralidad de celdas de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) conectadas eléctricamente entre sí y dispuestas en una sola capa; y
un segundo conjunto de celdas (140, 240, 340, 540, 640) que está alojado en la porción receptora de celda de batería de la bandeja (110, 210, 310, 410, 510, 610), siendo el segundo conjunto de celdas (140, 240, 340, 540, 640) una pluralidad de celdas de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) conectadas eléctricamente entre sí y dispuestas en una sola capa,
en donde cada celda de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) incluye un cuerpo de celda (121, 221, 321, 421, 521,621), primer y segundo cables de electrodo (1221,2221,3221,5221, 1222, 2222, 3222, 5222) que sobresalen en direcciones opuestas del cuerpo de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621) y primera y segunda terrazas (1211, 2211, 3211, 4211, 5211, 1212, 2212, 3212, 4212, 5212) en las regiones donde los primer y segundo cables de electrodo (1221, 2221, 3221, 5221, 1222, 2222, 3222, 5222) se conectan al cuerpo de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621), respectivamente,
en donde
una pluralidad de primeras ranuras receptoras (131, 231, 331, 431, 531), que se definen por un espacio donde el primer cable de electrodo (1221, 2221, 3221, 5221) y el segundo cable de electrodo (1222, 2222, 3222, 5222) de celdas de batería adyacentes (120, 220, 320, 420, 520, 620) del primer conjunto de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630), se proporcionan en una superficie del primer conjunto de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630), en donde el cuerpo de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621) de cada celda de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) del segundo conjunto de celdas (140, 240, 340, 540, 640) se aloja en una correspondiente de las primeras ranuras receptoras (131, 231, 331, 431, 531) del primer conjunto de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630) y el cuerpo de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621) de cada celda de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) incluida en cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640) se dispone en una misma capa y
caracterizado por que
una almohadilla aislante (150, 250, 350, 450, 550) y una almohadilla enfriadora (160, 260, 360, 560) se disponen entre los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640).
2. El módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) de la reivindicación 1, en donde una pluralidad de segundas ranuras receptoras (141,241,341, 541), que se definen por un espacio donde los primeros cables de electrodo (1221, 2221,3221,5221) y los segundos cables de electrodo (1222, 2222, 3222, 5222) de celdas de batería adyacentes (120, 220, 320, 420, 520, 620) del segundo conjunto de celdas (140, 240, 340, 540, 640), se proporcionan en una superficie del segundo conjunto de celdas (140, 240, 340, 540, 640) y
en donde el cuerpo de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621) de cada celda de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) del primer conjunto de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630) se aloja en una correspondiente de las segundas ranuras receptoras (141, 241, 341, 541) del segundo conjunto de celdas (140, 240, 340, 540, 640).
3. El módulo de batería (200) de la reivindicación 1, en donde una longitud de una región donde los primer y segundo cables de electrodo (2221,2222) sobresalen del cuerpo de celda (221) es mayor que una longitud de una región donde los primer y segundo cables de electrodo (2221,2222) no sobresalen del cuerpo de celda (221).
4. El módulo de batería (200) de la reivindicación 1, en donde un primer lado de cada celda de batería (220) tiene una estructura donde una región, donde se forma el cuerpo de celda (221), sobresale convexamente y un segundo lado de cada celda de batería (220) tiene una estructura plana.
5. El módulo de batería (500) de la reivindicación 1, en donde el módulo de batería (500) incluye m primeros conjuntos de celdas (530) que se disponen en una misma capa y n segundos conjuntos de celdas (540) dispuestos en una misma capa,
en donde m es un número entero de 2 o más,
en donde n es un número entero de 2 o más,
en donde una primera ranura receptora (531) de un j-ésimo primer conjunto de celdas (530) y una primera ranura receptora (531) de un (j+1)-ésimo primer conjunto de celdas (530) se disponen en un mismo eje y
en donde j es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que (n-1).
6. El módulo de batería (500) de la reivindicación 1, en donde el módulo de batería (500) incluye n segundos conjuntos de celdas (540) dispuestos en una misma capa y m primeros conjuntos de celdas (530) dispuestos en una misma capa,
en donde n es un número entero de 2 o más,
en donde m es un número entero de 2 o más,
en donde una segunda ranura receptora (541) de un k-ésimo segundo conjunto de celdas (540) y una segunda ranura receptora (541) de un (k+1)-ésimo segundo conjunto de celdas (540) se disponen en un mismo eje y en donde k es un número entero que es igual a o mayor que 1 y es igual a o menor que (m-1).
7. El módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) de la reivindicación 1,
en donde la almohadilla aislante (150, 250, 350, 450, 550) se dispone para entrar en contacto con las primera y segunda terrazas (1211, 2211, 3211, 4211, 5211, 1212, 2212, 3212, 4212, 5212) de celdas de batería adyacentes (120, 220, 320, 420, 520, 620) opuestas entre sí en los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640) o se dispone para entrar en contacto con las primera y segunda terrazas (1211, 2211,3211,4211,5211, 1212, 2212, 3212, 4212, 5212) y los primer y segundo cables de electrodo (1221,2221,3221, 5221, 1222, 2222, 3222, 5222) de celdas de batería adyacentes (120, 220, 320, 420, 520, 620) opuestas entre sí en los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640).
8. El módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) de la reivindicación 1,
en donde la almohadilla enfriadora (160, 260, 360, 560) se dispone para entrar en contacto con los cuerpos de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621) de celdas de batería adyacentes (120, 220, 320, 420, 520, 620) opuestas entre sí en los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640).
9. El módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) de la reivindicación 1, en donde cada uno de los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640) tiene una estructura donde la pluralidad de celdas de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) se conectan eléctricamente entre sí en serie.
10. El módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) de la reivindicación 1, en donde los cuerpos de celda (121, 221, 321, 421, 521, 621) de las celdas de batería (120, 220, 320, 420, 520, 620) incluidas en los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640) se disponen en una misma capa y en donde los primer y segundo conjuntos de celdas (130, 230, 330, 430, 530, 630, 140, 240, 340, 540, 640) se apilan como una pluralidad de capas.
11. Un paquete de batería que comprende el módulo de batería (100, 200, 300, 400, 500, 600) de acuerdo con la reivindicación 1.
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