ES3037988T3 - Venting device and battery module including the same - Google Patents

Venting device and battery module including the same

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ES3037988T3
ES3037988T3 ES22842318T ES22842318T ES3037988T3 ES 3037988 T3 ES3037988 T3 ES 3037988T3 ES 22842318 T ES22842318 T ES 22842318T ES 22842318 T ES22842318 T ES 22842318T ES 3037988 T3 ES3037988 T3 ES 3037988T3
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Sung Chul Lim
Sang Seung Oh
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de ventilación que comprende: una entrada de gas a través de la cual se introduce gas; una salida de gas a través de la cual el gas introducido a través de la entrada de gas se descarga al exterior; una unidad de alarma que está dispuesta en un lado de la salida de gas y desde la cual se genera sonido cuando el gas se descarga al exterior; una parte de conexión que conecta la entrada de gas y la salida de gas; y una tapa de sellado que está colocada dentro de la parte de conexión y descarga automáticamente el gas al exterior, con lo que el gas generado dentro de una celda o módulo de batería se puede descargar automáticamente al exterior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de ventilación y módulo de batería que incluye el mismo
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un dispositivo de ventilación capaz de descargar, de forma automática, gas generado en una celda de batería al exterior y un módulo de batería que incluye el mismo.
Antecedentes de la invención
Con el desarrollo tecnológico de los dispositivos móviles como, por ejemplo, teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y cámaras digitales, y un aumento en la demanda de los mismos, se han estado llevando a cabo de manera activa investigaciones sobre baterías secundarias que sean capaces de cargarse y descargarse. Además, las baterías secundarias, que son fuentes de energía que reemplazan los combustibles fósiles que provocan contaminación del aire, se han aplicado a un vehículo eléctrico (EV, por sus siglas en inglés), un vehículo eléctrico híbrido (HEV, por sus siglas en inglés) y un vehículo eléctrico híbrido enchufable (P-HEV, por sus siglas en inglés) y un sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés).
Existen una batería de iones de litio, una batería de polímeros de litio, una batería de níquel-cadmio, una batería de níquel-hidruro, y una batería de níquel-zinc como baterías secundarias que se usan ampliamente en la actualidad. La tensión operativa de una celda de batería secundaria unitaria, es decir, una celda de batería unitaria, es de alrededor de 2,0 V a 5,0 V. Cuando se requiere una tensión de salida mayor que la tensión operativa de más arriba, por lo tanto, múltiples celdas de batería pueden conectarse entre sí en serie para constituir un conjunto de módulo de celda. Además, los conjuntos de módulo de celda pueden conectarse entre sí en serie o en paralelo para constituir un módulo de batería dependiendo de la tensión de salida o de las capacidades de carga y descarga requeridas. En general, un paquete de baterías se fabrica usando al menos un módulo de batería añadiendo un componente adicional.
Durante el uso del paquete de baterías, puede generarse gas desde la celda de batería. El gas puede generarse debido a la exposición a alta temperatura, cortocircuito interno, sobrecarga o reacción entre un electrolito y un material activo de electrodo provocado por la carga y descarga repetidas.
Si la presión o la temperatura en la celda de batería aumenta debido a dicha generación de gas, pueden ocurrir problemas como, por ejemplo, daño a una caja de batería, cortocircuito interno, explosión e incendio.
Con el fin de evitar estos problemas, la celda de batería puede estar provista de una estructura capaz de descargar gas, o un módulo de batería o un paquete de baterías que incluye la celda de batería puede estar provisto de un dispositivo de ventilación.
En la mayoría de los dispositivos de ventilación convencionales, sin embargo, el énfasis está puesto solo en la descarga de gas interno y, por lo tanto, se requiere un dispositivo capaz de comprobar rápidamente si se genera gas y al mismo tiempo descargar de forma automática el gas generado.
Ejemplos de antecedentes de la técnica pueden encontrarse en los documentos JPH10184373A, CN206786085U, CN2872043Y, JP2000228180A, WO2022/265423A1. En particular, el documento JP2000228180A describe un dispositivo de ventilación según el preámbulo de la reivindicación 1.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas de más arriba, y es un objeto de la presente invención proveer un dispositivo de ventilación capaz de descargar, de forma automática, gas dependiendo de la presión del gas interno o de la temperatura interna y que tiene un medio de alarma configurado para informar de ello y un módulo de batería que incluye el mismo.
Solución técnica
Un dispositivo de ventilación según la presente invención para lograr el objeto anterior es un dispositivo de ventilación como se define en la reivindicación independiente 1. El dispositivo de ventilación se configura para proveerse en un lado de una celda de batería o un módulo de batería y configurado para descargar gas en la celda de batería o el módulo de batería a un exterior, incluyendo el dispositivo de ventilación una entrada de gas configurada para permitir que el gas en la celda de batería o el módulo de batería se introduzca a través de la misma, una salida de gas configurada para permitir que el gas introducido a través de la entrada de gas se descargue al exterior a través de la misma, un medio de alarma provisto en un lado de la salida de gas, estando configurado el medio de alarma para generar un sonido cuando el gas se descarga al exterior, una porción de conexión configurada para conectar la entrada de gas y la salida de gas entre sí, y una tapa de sellado ubicada en la porción de conexión, estando la tapa de sellado configurada para descargar, de forma automática, gas al exterior, en donde la tapa de sellado bloquea la conexión entre la entrada de gas y la salida de gas, bloqueando de este modo la descarga de gas y la introducción de aire externo, en un estado normal, y se mueve en la porción de conexión en una condición predeterminada de modo tal que la entrada de gas y la salida de gas se conectan entre sí. Durante el uso, cuando una temperatura interna aumenta a un nivel predeterminado o más alto debido al gas generado en la celda de batería o el módulo de batería, la tapa de sellado se mueve en la porción de conexión de modo tal que la entrada de gas y la salida de gas se conectan entre sí. La porción de conexión está hecha de un tubo termocontraíble configurado para contraerse a una temperatura predeterminada o superior.
Asimismo, en el dispositivo de ventilación según la presente invención, el tubo termocontraíble puede estar formado por polietileno (PE) y polipropileno (PP).
Asimismo, en el dispositivo de ventilación según la presente invención, el tubo termocontraíble puede estar formado por silicona.
Asimismo, en el dispositivo de ventilación según la presente invención, el tubo termocontraíble puede estar formado por tereftalato de polietileno (PET).
Asimismo, en el dispositivo de ventilación según la presente invención, la tapa de sellado puede incluir una porción de cuerpo principal y una porción empotrada formada en un lado de la porción de cuerpo principal de modo tal que una parte de la porción de cuerpo principal se contrae cuando se contrae el tubo termocontraíble.
Asimismo, en el dispositivo de ventilación según la presente invención, una parte del tubo termocontraíble cercana a la entrada de gas puede contraerse térmicamente a la temperatura más baja.
Además, una celda de batería según la presente descripción tiene el dispositivo de ventilación según la presente invención.
Además, un módulo de batería según la presente descripción tiene el dispositivo de ventilación según la presente invención.
Efectos ventajosos
Un dispositivo de ventilación según un ejemplo tiene la ventaja de que se provee una tapa de sellado configurada para abrirse y cerrarse de forma automática dependiendo de la presión del gas, por medio de lo cual es posible descargar, de forma automática, gas en una celda de batería o un módulo de batería cuando la presión del gas es igual a o mayor que un nivel predeterminado y bloquear la introducción de aire desde el exterior cuando la presión del gas es menor que el nivel predeterminado.
Un dispositivo de ventilación según la invención reivindicada tiene la ventaja de que se provee una tapa de sellado configurada para abrirse y cerrarse de forma automática dependiendo de la temperatura, por medio de lo cual es posible descargar, de forma automática, gas cuando la temperatura en la celda de batería o el módulo de batería es igual a o mayor que un nivel predeterminado y bloquear la introducción de aire desde el exterior cuando la temperatura es menor que el nivel predeterminado.
Además, el dispositivo de ventilación según la presente invención tiene la ventaja de que se provee un medio de alarma, por medio de lo cual es posible comprobar la descarga de gas en tiempo real.
Además, el dispositivo de ventilación según la presente invención tiene la ventaja de que el dispositivo de ventilación se aplica a la celda de batería o al módulo de batería, por medio de lo cual es posible reducir el peligro de explosión o daño debido a un aumento de la presión del gas interno.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en corte que muestra, de forma esquemática, un dispositivo de ventilación según una realización a modo de ejemplo que no está cubierta por la invención reivindicada.
La FIG. 2 es una vista que muestra, de forma esquemática, un dispositivo de ventilación según otra realización de la presente invención.
Realización preferente de la invención
En la presente solicitud, debe comprenderse que los términos “comprende”, “tiene”, “incluye”, etc., especifican la presencia de características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones establecidas de los mismos, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones diferentes de los mismos.
Además, los mismos números de referencia se usarán a lo largo de los dibujos para hacer referencia a partes que llevan a cabo funciones u operaciones similares. En el caso en el cual se indica que una parte se conecta a otra parte en la memoria descriptiva, la parte puede no solo conectarse directamente a la otra parte, sino que también la parte puede conectarse indirectamente a la otra parte mediante una parte adicional. Además, que cierto elemento se incluya no significa que otros elementos se excluyan, sino que significa que dichos elementos pueden incluirse además a menos que se establezca lo contrario.
A continuación, se describirá un dispositivo de ventilación según la presente invención con referencia a los dibujos anexos.
La FIG. 1 es una vista en corte que muestra, de forma esquemática, un dispositivo de ventilación según una realización a modo de ejemplo que no está cubierta por la invención reivindicada.
Cuando se describe el dispositivo 100 de ventilación con referencia a la FIG. 1, el dispositivo 100 de ventilación incluye una entrada 110 de gas, una salida 120 de gas, una tapa 130 de sellado, una porción 140 de conexión, y un medio 150 de alarma.
La entrada 110 de gas es una parte que tiene un lado acoplado a una celda de batería o un módulo de batería y sirve como una trayectoria a través de la cual se introduce gas en el dispositivo 100 de ventilación desde su interior, y la salida 120 de gas es una parte que sirve como una trayectoria a través de la cual el gas introducido desde la entrada 110 de gas se descarga al exterior del dispositivo 100 de ventilación. Cada una de la entrada de gas y la salida de gas puede, en general, configurarse en la forma de una tubería. Sin embargo, pueden emplearse varias formas capaces de introducir y descargar gas.
Además, la porción 140 de conexión se provee entre la entrada 110 de gas y la salida 120 de gas para conectar la entrada de gas y la salida de gas entre sí, y una saliente 141 configurada para espaciar una superficie inferior de la tapa 130 de sellado y una superficie inferior de la porción 140 de conexión entre sí se provee en un extremo inferior de la porción 140 de conexión.
Cuando se describen las posiciones de la entrada 110 de gas y la salida 120 de gas fijadas a la porción 140 de conexión, la entrada 110 de gas se ubica en un extremo inferior de la porción 140 de conexión mientras que la salida 120 de gas se ubica en aproximadamente una parte media de la porción 140 de conexión en una dirección opuesta a la entrada 110 de gas, como se muestra en la FIG. 1.
Por supuesto, dependiendo de las circunstancias, la salida 120 de gas puede proveerse en varias posiciones como, por ejemplo, una dirección perpendicular a la entrada 110 de gas, no la dirección opuesta a la entrada 110 de gas. En la porción 140 de conexión, se ubica la tapa 130 de sellado movible en la porción 140 de conexión. En un estado normal, es decir, cuando la presión del gas en la celda de batería o módulo de batería es similar a la presión del aire externo, la tapa 130 de sellado se ubica en el extremo inferior de la porción 140 de conexión para bloquear el flujo de gas entre la entrada 110 de gas y la salida 120 de gas, como se muestra en (a) de la FIG. 1.
Cuando se genera gas en la celda de batería y, por consiguiente, la presión del gas en la celda de batería o módulo de batería aumenta, sin embargo, la tapa 130 de sellado se eleva en la porción 140 de conexión por la presión del gas interno, como se muestra en (b) de la FIG. 1. Cuando la tapa de sellado se eleva más alta que la porción de acoplamiento con la salida 120 de gas, el gas introducido desde la entrada 110 de gas puede descargarse a la salida 120 de gas a través de la porción 140 de conexión.
A continuación, cuando la presión del gas interno se reduce debido a la descarga del gas, la tapa 130 de sellado se baja al extremo inferior de la porción 140 de conexión para bloquear la descarga de gas y la introducción de aire desde el exterior.
El material para cada una de la entrada 110 de gas, la salida 120 de gas, la tapa 130 de sellado y la porción 140 de conexión del dispositivo 100 de ventilación puede seleccionarse, de manera apropiada, de entre plásticos y metales que exhiben alta moldeabilidad y resistencia al calor.
Además, el medio 150 de alarma, que genera sonido al momento de descarga de gas para informar la descarga del gas, se provee en la salida 120 de gas.
Varios dispositivos conocidos que generan sonido cuando el gas fluye pueden usarse como el medio 150 de alarma, y el medio de alarma puede ubicarse, de manera apropiada, en la salida 120 de gas.
Mientras tanto, la FIG. 2 es una vista que muestra, de forma esquemática, un dispositivo de ventilación según una realización de la invención reivindicada.
Cuando se describe el dispositivo 200 de ventilación diferente en forma y mecanismo operativo del dispositivo 100 de ventilación descrito más arriba con referencia a la FIG. 2, el dispositivo 200 de ventilación incluye una entrada 210 de gas, una salida 220 de gas, una tapa 230 de sellado, una porción 240 de conexión, y un medio 250 de alarma. Aquí, las funciones y posiciones de la entrada 210 de gas y la salida 220 de gas son similares a las del dispositivo 100 de ventilación de la FIG. 1 y, por lo tanto, se omitirá una descripción separada de las mismas.
La porción 240 de conexión tiene una forma de tubería configurada de modo tal que una parte inferior de la tubería, que es una parte conectada a la entrada 210 de gas, es estrecha, y la tubería se ensancha gradualmente hacia arriba, por medio de lo cual la tubería tiene una sección trapezoidal y, de allí en adelante, la tubería tiene un ancho constante.
Además, la porción 240 de conexión está hecha de un tubo 241 termocontraíble configurado para contraerse a una temperatura predeterminada o superior.
El tubo 241 termocontraíble, que es un tubo que tiene características en las cuales el tubo se contrae a una temperatura predeterminada o superior, puede estar hecho de varios materiales poliméricos, que pueden combinarse o seleccionarse, de manera apropiada, para establecer la temperatura de contracción en un rango deseado.
Como el material usado en el tubo 241 termocontraíble, varios materiales como, por ejemplo, polietileno (PE), polipropileno (PP), tereftalato de polietileno (PET), fluoruro de polivinilideno (PVDF), cloruro de polivinilo (PVC), politetrafluoroetileno (PTFE), y silicona, pueden usarse solos o en un estado mixto.
Es preferible que el tubo 241 termocontraíble según la presente invención se forme incluyendo una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), silicona o PET teniendo en cuenta la temperatura de contracción de los mismos, etc.
Asimismo, es preferible que el tubo 241 termocontraíble esté hecho de un material que se contrae a la temperatura más baja en la totalidad de la porción 240 de conexión en una parte cercana a la entrada 210 de gas y un material que se contrae a una temperatura superior con un aumento en la distancia desde la entrada 210 de gas.
Mientras tanto, la tapa 230 de sellado se ubica en la porción 240 de conexión hecha del tubo 241 termocontraíble. La tapa 230 de sellado incluye una porción 231 de cuerpo principal y una porción 232 empotrada formada en una superficie inferior de la porción 231 de cuerpo principal, y es preferible que la tapa de sellado esté hecha de un material resistente al calor que no se contrae incluso a la temperatura a la cual se contrae el tubo 241 termocontraíble.
Es preferible que la tapa 230 de sellado tenga un tamaño correspondiente al diámetro interior de la porción 240 de conexión de modo tal que la tapa de sellado se ubica en una parte de ancho uniforme de la porción 240 de conexión para bloquear el flujo de gas entre la entrada 210 de gas y la salida 220 de gas.
Además, el medio 250 de alarma, que es capaz de informar sobre la descarga de gas usando sonido, se fija a la salida 220 de gas.
Cuando se describe el mecanismo operativo del dispositivo 200 de ventilación que tiene la construcción anterior con referencia a la FIG 2, (a) de la FIG 2 muestra un estado normal en el cual la temperatura interna es inferior a la temperatura de contracción del tubo 241 termocontraíble.
En el estado normal, la tapa 230 de sellado en la porción 240 de conexión se ubica inmediatamente encima de la parte estrecha de la porción 240 de conexión para bloquear el flujo de gas entre la entrada 210 de gas y la salida 220 de gas.
Cuando la temperatura en la celda de batería o el módulo de batería aumenta debido a la generación de gas, sin embargo, el tubo 241 termocontraíble hecho del material a temperatura de contracción más baja comienza a contraerse desde un lado inferior del mismo, como se muestra en (b) de la FIG 2. Como resultado, una parte de la superficie inferior de la tapa 230 de sellado, en la cual se forma la porción 232 empotrada, se contrae y se empuja hacia arriba a un lado superior de la porción 240 de conexión.
Cuando este proceso se lleva a cabo de forma continua, la tapa 230 de sellado se eleva a un extremo superior de la porción 240 de conexión, como se muestra en (c) de la FIG. 2. Como resultado, la entrada 210 de gas y la salida 220 de gas se conectan entre sí, por medio de lo cual se descarga gas.
Cuando la temperatura interna se reduce como resultado de la descarga de gas, el tubo 241 termocontraíble se relaja a su forma original. Como resultado, la tapa 230 de sellado se mueve hacia abajo para bloquear el flujo de aire, como se muestra en (a) de la FIG 2.
Como se describe más arriba, el dispositivo 100 o 200 de ventilación según la presente invención bloquea la introducción de aire desde el exterior en un estado normal y descarga automáticamente gas interno en una condición predeterminada, por medio de lo cual puede lograrse un efecto de prevención de explosión, incendio, etc., debido a la generación de gas, y la descarga de gas puede comprobarse a través del sonido mediante el uso del medio 150 o 250 de alarma.
El dispositivo 100 o 200 de ventilación puede fijarse a varios productos de batería como, por ejemplo, un paquete de baterías, además de la celda de batería o el módulo de batería descritos más arriba, y el número de dispositivos 100 o 200 de ventilación que se fijarán puede seleccionarse de manera adecuada según sea necesario.
Además, dos dispositivos 100 y 200 de ventilación que tienen diferentes mecanismos operativos pueden fijarse simultáneamente a un producto de batería.
Aunque se han descrito en detalle los detalles específicos de la presente invención, el alcance de la presente invención se define por las reivindicaciones anexas.
Descripción de numerales de referencia
100, 200: dispositivos de ventilación
110, 210: entradas de gas
120, 220: salidas de gas
130, 230: tapas de sellado
231: porción de cuerpo principal
232: porción empotrada
140, 240: porciones de conexión
141: saliente
241: tubo termocontraíble
150, 250: medio de alarma

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (100,200) de ventilación configurado para proveerse en un lado de una celda de batería o un módulo de batería y configurado para descargar gas en la celda de batería o módulo de batería a un exterior, el dispositivo (100,200) de ventilación comprendiendo:
una entrada (110,210) de gas configurada para permitir que el gas en la celda de batería o el módulo de batería se introduzca a través de la misma;
una salida (120,220) de gas configurada para permitir que el gas introducido a través de la entrada (110,210) de gas se descargue al exterior a través de la misma;
una porción (140,240) de conexión, configurada para conectar la entrada (110,210) de gas y la salida (120,220) de gas entre sí; y
una tapa (130,230) de sellado ubicada en la porción (140,240) de conexión, la tapa (130,230) de sellado estando configurada para descargar automáticamente el gas al exterior, en donde
la tapa (130,230) de sellado bloquea la conexión entre la entrada (110,210) de gas y la salida (120,220) de gas, bloqueando de este modo la descarga de gas y la introducción de aire externo, en un estado normal, y se mueve en la porción (140,240) de conexión en una condición predeterminada de modo tal que la entrada (110,210) de gas y la salida (120,220) de gas se conectan entre sí
en donde, durante el uso,
cuando la temperatura interna aumenta a un nivel predeterminado o superior debido al gas generado en la celda de batería o el módulo de batería, la tapa (230) de sellado se mueve en la porción (240) de conexión de modo tal que la entrada (210) de gas y la salida (220) de gas se conectan entre sí,
caracterizado por que
un medio (150, 250) de alarma se provee en un lado de la salida (120, 220) de gas, el medio (150, 250) de alarma estando configurado para generar un sonido cuando el gas se descarga al exterior, y por que la porción (240) de conexión está hecha de un tubo (241) termocontraíble configurado para contraerse a una temperatura predeterminada o superior.
2. El dispositivo de ventilación según la reivindicación 1, en donde el tubo (241) termocontraíble está formado por polietileno (PE) y polipropileno (PP).
3. El dispositivo de ventilación según la reivindicación 1, en donde el tubo (241) termocontraíble está formado por silicona.
4. El dispositivo de ventilación según la reivindicación 1, en donde el tubo (241) termocontraíble está formado por tereftalato de polietileno (PET).
5. El dispositivo de ventilación según la reivindicación 1, en donde la tapa (230) de sellado comprende una porción (231) de cuerpo principal y una porción (232) empotrada formada en un lado de la porción (231) de cuerpo principal de modo tal que una parte de la porción (231) de cuerpo principal se contrae cuando se contrae el tubo (241) termocontraíble.
6. El dispositivo de ventilación según la reivindicación 1, en donde una parte del tubo (241) termocontraíble cercana a la entrada (210) de gas se contrae térmicamente a la temperatura más baja.
7. Una celda de batería que tiene el dispositivo de ventilación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Un módulo de batería que tiene el dispositivo (100,200) de ventilación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
ES22842318T 2021-07-14 2022-06-24 Venting device and battery module including the same Active ES3037988T3 (en)

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