ES3049015T3 - Gas suppression device and method for lithium-sulfur battery - Google Patents

Gas suppression device and method for lithium-sulfur battery

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ES3049015T3
ES3049015T3 ES23194170T ES23194170T ES3049015T3 ES 3049015 T3 ES3049015 T3 ES 3049015T3 ES 23194170 T ES23194170 T ES 23194170T ES 23194170 T ES23194170 T ES 23194170T ES 3049015 T3 ES3049015 T3 ES 3049015T3
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Min-Sun Song
Hyun-Soo Lee
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un dispositivo de supresión de gas para una batería de litio-azufre incluye una unidad de medición de voltaje para medir un voltaje de la batería de litio-azufre; una unidad de aplicación de corriente para aplicar una corriente eléctrica; y una unidad de control configurada para controlar la unidad de aplicación de corriente para mantener el voltaje de la batería de litio-azufre dentro de un rango predeterminado basado en un resultado de medición de voltaje de la unidad de medición de voltaje, para suprimir la generación de gas en la batería de litio-azufre que ha pasado por un paso de activación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Conjunto que comprende una batería de litio-azufre y un dispositivo de supresión de gases y método para batería de litio-azufre
[0005] Campo técnico
[0007] La presente divulgación se refiere a un dispositivo de supresión de gases y a un método para una batería de litioazufre.
[0009] La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2022-0110383, presentada el 31 de agosto de 2022 y la solicitud de patente coreana n.° 10-2022-0183789, presentada el 23 de diciembre de 2022 en la República de Corea.
[0011] Antecedentes de la técnica
[0013] La creciente atención recibida por la tecnología de almacenamiento de energía, con un gran abanico de aplicaciones, tales como fuentes de energía para teléfonos móviles, tabletas, ordenadores portátiles, cámaras de vídeo, vehículos eléctricos (EV) y vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés), así como dispositivos y sistemas de almacenamiento de energía, comporta mayores esfuerzos en la investigación y el desarrollo de dispositivos electroquímicos. En este aspecto, el campo de los dispositivos electroquímicos que está atrayendo más atención es el desarrollo de baterías secundarias recargables. En el desarrollo de baterías secundarias recargables, se están realizando investigaciones y desarrollos para un nuevo diseño de electrodos en baterías secundarias recargables que mejoren la capacidad de almacenamiento y la densidad de energía específica.
[0015] Entre las baterías secundarias recargables, las baterías de litio-azufre (LiS) están ganando atención como las baterías secundarias de próxima generación que pueden reemplazar a las baterías de iones de litio debido a su alta densidad de energía en vehículos eléctricos (EV) y vehículos híbridos eléctricos (HEV), así como en dispositivos y sistemas de almacenamiento de energía. Como materiales activos del electrodo positivo se utilizan litio-azufre, y en las baterías de litio-azufre se produce la reacción de reducción del azufre y la reacción de oxidación del metal litio durante la descarga, y en este caso, el azufre forma polisulfuros de litio (Li2S2, Li2S4, Li2S6, LÍ2Sb) de estructura lineal a partir de Se de estructura de anillo, y las baterías de litio-azufre muestran una tensión de descarga gradual hasta que el polisulfuro (PS) se ha reducido por completo a LiS.
[0017] Sin embargo, dado que el polisulfuro de litio, un producto intermedio de la batería de litio-azufre, es fácilmente soluble en un electrolito, la disolución continúa durante la reacción de descarga, lo que resulta en una disminución de la cantidad de materiales activos del electrodo positivo, y se generan gases por la reacción con el electrolito. Eventualmente, la batería se degrada con mayor rapidez y los gases generados expanden el volumen de la batería, no consiguiendo de esta manera garantizar la estabilidad. En particular, en muchos casos, la batería de litio-azufre puede estar expuesta a altas temperaturas, y en este caso, el problema descrito anteriormente podría ser más grave. Las baterías de litio-azufre no son especialmente resistentes a las temperaturas elevadas, y cuando se exponen a ellas, podría acelerarse la generación de los gases generados por la reacción con el electrolito.
[0019] Se han hecho intentos por suprimir los gases mediante la generación previa de gases durante el proceso de fabricación de las baterías de litio-azufre y eliminándolos posteriormente. Sin embargo, este método no es suficiente para impedir la generación de gases después de que las baterías de litio-azufre fabricadas hayan sido montadas en vehículos eléctricos (EV) y en vehículos eléctricos híbridos (HEV), así como en dispositivos y sistemas de almacenamiento de energía.
[0021] Para suprimir o evitar la generación de gases, se están realizando muchas investigaciones y desarrollos. Lo anterior incluye, por ejemplo, proporcionar un recubrimiento sobre el electrodo positivo, añadir aditivos al separador, o añadir aditivos al electrolito de la batería de litio-azufre.
[0023] Documentos de la técnica anterior: JP 2021 044860 y CN 101 743678A. Sin embargo, aún se requieren mayores esfuerzos. Los documentos de la técnica anterior JP 2021 044860, CN 101 743678A y WO 2021/048587 divulgan sistemas y métodos para la carga de las baterías de litio-azufre.
[0025] Descripción resumida
[0027] Problema técnico
[0029] Para superar la desventaja descrita anteriormente, la presente divulgación se centra en proporcionar un dispositivo y un método para la supresión de la generación de gases en una batería de litio-azufre.
[0030] Solución técnica
[0032] Los inventores han encontrado que el problema descrito anteriormente puede resolverse a través de un dispositivo de supresión de gases descrito posteriormente y un método que comprende el mismo.
[0034] Una primera realización se refiere a un dispositivo de supresión de gases para suprimir la generación de gases en una batería de litio-azufre que ha pasado por una etapa de activación, incluyendo una unidad de medición de tensión configurada para medir la tensión de la batería de litio-azufre; una unidad de aplicación de corriente configurada para aplicar una corriente eléctrica en la batería de litio-azufre, y una unidad de control configurada para controlar la unidad de aplicación de corriente para mantener la tensión de la batería de litio-azufre dentro de un intervalo predeterminado en base a el resultado de medición de la tensión de la unidad de medición de tensión.
[0035] Una segunda realización se refiere al dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la primera realización, en donde la unidad de control está configurada para comparar la tensión medida por la unidad de medición de tensión con una tensión de referencia preestablecida, y cuando la tensión medida por la unidad de medición de tensión es menor que la tensión de referencia, controla la unidad de aplicación de corriente para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre.
[0037] Una tercera realización se refiere al dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la primera o segunda realización, que además incluye una unidad receptora para recibir la batería de litio-azufre, y una unidad de medición de temperatura para medir la temperatura en la unidad receptora, en donde la unidad de control está configurada para ajustar un ciclo de medición de tensión de la unidad de medición de tensión de acuerdo con la temperatura medida por la unidad de medición de temperatura.
[0039] Una cuarta realización se refiere al dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de los primeras a terceras realizaciones, que incluye además una unidad de recepción configurada para recibir la batería de litio-azufre; y una unidad de ajuste de temperatura configurada para ajustar la temperatura en la unidad de recepción.
[0041] Una quinta realización se refiere al dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la primera a cuarta realización, en donde la unidad de aplicación de corriente está configurada para aplicar una corriente eléctrica de 0,01 C o inferior en la batería de litio-azufre.
[0043] Una sexta realización se refiere al dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la primera a quinta realización, en donde para la batería de litio-azufre no han transcurrido más de 24 horas después de la etapa de activación. Para la batería de litio-azufre han transcurrido hasta 24 horas desde el final de la etapa de activación, es decir, inmediatamente después de la finalización de la etapa de activación.
[0044] Una séptima realización se refiere al dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la primera a sexta realización, en donde la batería de litio-azufre se carga de tal manera que el estado de carga (EdC) es de 90 % o superior.
[0046] Una octava realización se refiere a un método de supresión de gases para suprimir la generación de gases en una batería de litio-azufre que ha pasado por una etapa de activación, que incluye medir una tensión de la batería de litio-azufre después de transcurrido un tiempo predeterminado; realizar un control para aplicar una corriente eléctrica para mantener la tensión de la batería de litio-azufre dentro de un intervalo predeterminado en base a un resultado de medición de tensión, y aplicar la corriente eléctrica para mantener la tensión de la batería de litioazufre dentro del intervalo predeterminado mediante el control. El método de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede realizarse utilizando el dispositivo de supresión de gases de acuerdo con cualquiera de la primera a séptima realización. La etapa de activación, es decir, la etapa de activación que ha experimentado la batería de litio-azufre, puede ser anterior a la etapa de medición de la tensión.
[0048] Una novena realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la octava realización, en donde la etapa de control comprende comparar la tensión medida con una tensión de referencia (por ejemplo, una tensión de referencia preestablecida), y cuando la tensión medida en la etapa de medición es inferior a la tensión de referencia, se realiza un control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre.
[0049] Una décima realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la octava o novena realización, en donde la batería de litio-azufre se recibe en una unidad receptora, en donde el método comprende, además, medir una temperatura en la unidad receptora, y en donde la etapa de medición de tensión comprende ajustar un ciclo de medición de tensión de acuerdo con la temperatura medida en la unidad receptora.
[0050] Una undécima realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la décima realización, que incluye, además, ajustar la temperatura en la unidad receptora de acuerdo con la temperatura medida.
[0051] Una duodécima realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la octava a undécima realización, en donde la etapa de aplicación de corriente comprende aplicar la corriente eléctrica con 0,01C o menos. Por ejemplo, se aplica una corriente eléctrica de 0,01 A por segundo en la batería de litio-azufre.
[0053] Una decimotercera forma de realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la octava a duodécima realización, en donde la batería de litio-azufre se recibe en una caja de batería, y en donde la etapa de aplicación de corriente comprende aplicar la corriente eléctrica de manera que el cambio de volumen de la caja de batería sea de 1 % o inferior.
[0055] Una decimocuarta realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la octava a decimotercera realización, en donde la etapa de activación comprende un proceso de carga y descarga de la batería de litio-azufre por lo menos una vez.
[0057] Una decimoquinta realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la octava a decimocuarta realización, en donde la etapa de activación comprende cargar y descargar la batería de litio-azufre con una corriente eléctrica de 0,02 C a 5 C.
[0059] Una decimosexta realización se refiere al método de supresión de gases para la batería de litio-azufre de acuerdo con cualquiera de la octava a decimoquinta realización, en donde la batería de litio-azufre está libre de gases generados en la etapa de activación.
[0061] Las realizaciones descritas anteriormente son igualmente aplicables a vehículos eléctricos o a dispositivos y sistemas de almacenamiento de energía que incluyen un sistema de gestión de baterías y un paquete de baterías.
[0062] Efectos ventajosos
[0064] Según un aspecto de la presente divulgación, podría ser posible suprimir de manera eficaz la generación de gases en la batería de litio-azufre. En particular, en el caso de la presente divulgación, cuando la batería de litio-azufre se almacena o se instala en un entorno de alta temperatura, puede ser posible suprimir la generación de gases mediante un método relativamente sencillo.
[0066] Además, según un aspecto de la presente divulgación, podría ser posible suprimir la producción de polisulfuro de litio durante la descarga de la batería de litio-azufre. De acuerdo con lo anterior, puede ser posible suprimir los gases generados por la disolución de polisulfuro de litio en soluciones electrolíticas y evitar la degradación de la celda por la reacción química del polisulfuro de litio con solventes inorgánicos o sales de litio.
[0068] Además, la presente divulgación puede presentar muchos otros efectos, y los efectos pueden ser descritos en cada una de las realizaciones, aunque podría omitirse la descripción de los efectos que pueden ser fácilmente inferidos por el experto en la materia.
[0070] Descripción de los dibujos
[0072] Los dibujos adjuntos ilustran realizaciones de ejemplo de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación, y de esta manera, la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos.
[0074] La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una batería de litio-azufre según un aspecto de la presente divulgación. La FIG. 2 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de supresión de gases según un aspecto de la presente divulgación.
[0075] La FIG. 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de supresión de gases según otro aspecto de la presente divulgación.
[0076] La FIG. 4 es una vista en perspectiva de una aplicación de un dispositivo de supresión de gases según un aspecto de la presente divulgación.
[0077] La FIG. 5 es una vista en perspectiva de otra aplicación de un dispositivo de supresión de gases según otro aspecto de la presente divulgación.
[0078] La FIG. 6 es una vista en perspectiva de todavía otra aplicación de un dispositivo de supresión de gases según todavía otro aspecto de la presente divulgación.
[0079] La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un método de supresión de gases para una batería de litio-azufre según un aspecto de la presente divulgación.
[0080] La FIG. 8 es un gráfico de tensión y corriente de baterías de litio-azufre según el Ejemplo 1 y el Ejemplo comparativo 1.
[0082] DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0083] A continuación en el presente documento se describirá en detalle la presente divulgación en referencia a los dibujos adjuntos. Se debe entender que los términos o expresiones utilizados en la especificación y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben ser interpretados en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación, en base a el principio de que está permitido que el inventor defina los términos y expresiones apropiadamente para una explicación óptima.
[0085] Por lo tanto, las realizaciones propuestas en el presente documento y las ilustraciones mostradas en los dibujos son realizaciones de ejemplo de la presente divulgación, para describir las características técnicas de la presente divulgación y no se pretende que sean limitativas, por lo que se debe entender que se podrían haber realizado una variedad de otros equivalentes y modificaciones en el momento en que se presentó la solicitud.
[0087] Debe entenderse, además, que la expresión "que comprende" tal como se utiliza en la presente especificación, especifica la presencia de elementos indicados, pero no excluye la presencia o adición de otro u otros elementos, a menos que se indique expresamente lo contrario. Sin embargo, las expresiones «que comprende», «que incluye» y «que contiene» pueden presentar el significado de "que consiste en", a menos que se excluyan explícitamente.
[0088] En la presente divulgación, "A y/o B" se refiere a A o B o a ambos.
[0090] El término "polisulfuro (PS)" utilizado en el presente documento es un concepto que incluye tanto "ion polisulfuro (Sx<2->, x=8, 6, 4 o 2)" como "polisulfuro de litio (Li<2>S<x>o LiS<x>, x=8, 6, 4 o 2)".
[0092] En la presente divulgación, se pueden proporcionar unidades similares con los mismos números de referencia, aunque estén en diferentes aspectos de la presente divulgación.
[0094] El término "unidad" se refiere a por lo menos uno de un circuito eléctrico, un circuito eléctrico que ejecuta instrucciones, un circuito lógico eléctrico y un dispositivo que realiza la función descrita en la divulgación.
[0096] Un dispositivo de supresión de gases según un aspecto de la presente divulgación puede ser un dispositivo para suprimir la generación de gases en una batería de litio-azufre que ha pasado por una etapa de activación. En particular, el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación puede resultar adecuado para la supresión de la generación de gases en la batería de litio-azufre, y en el presente documento, la batería de litioazufre puede ser proporcionada tras la aplicación de la etapa de activación descrita en el presente documento a la batería de litio-azufre.
[0098] La etapa de activación puede incluir un proceso de formación y un proceso de desgasificación. En el presente documento, el proceso de formación se refiere a un proceso de determinación de la capacidad de la batería mediante carga y descarga de la batería y activando la batería. Por ejemplo, la batería de litio-azufre puede ser activada mediante carga/descarga de la batería de litio-azufre con una corriente eléctrica de 0,02 C a 5 C. El proceso de desgasificación se refiere a un proceso de eliminación de gases generados en el proceso de formación. En la etapa de activación, se pueden generar gases al aplicar una corriente eléctrica en la batería de litio-azufre, y los gases generados pueden ser eliminados. Sin embargo, aparte de aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre en la etapa de activación, el dispositivo según la presente divulgación puede suprimir la generación de gases mediante la aplicación de la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre que ha pasado por la etapa de activación. Por ejemplo, la batería de litio-azufre puede ser fabricada y almacenada o instalada en dispositivos electrónicos y eléctricos, vehículos eléctricos (EV) y vehículos híbridos (HEV), así como en dispositivos y sistemas de almacenamiento de energía.
[0100] La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una batería de litio-azufre según un aspecto de la presente divulgación.
[0101] Una forma de un estuche de batería 20 de la batería de litio-azufre 10 puede ser tipo moneda, tipo cilíndrico, tipo prismático o tipo bolsa. Un conjunto de electrodos 30 dispuesto en la caja 20 de la batería es un dispositivo generador de energía recargable y descargable que presenta una estructura en la que están apilados un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador.
[0103] El conjunto de electrodos 30 puede ser un conjunto de electrodos en espiral tipo «jelly roll» en el que el separador se interpone entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, cada uno de los cuales se proporciona en forma de lámina y el electrodo positivo, el separador y el electrodo negativo están enrollados; un conjunto de electrodos de tipo pila en el que se apilan secuencialmente una pluralidad de electrodos positivos y negativos con un separador interpuesto entre ellos, o un conjunto de electrodos de tipo pila/plegado en el que celdas unidad de tipo pila están enrolladas con un separador de longitud larga.
[0105] La caja de la batería puede contener un electrolito que actúa como un conductor para el conjunto de electrodos durante la carga y descarga. El electrolito puede ser un líquido o un sólido, y por ejemplo, se puede estar contemplado un electrolito orgánico líquido, tal como un electrolito basado en éter, aunque sin limitación. Se puede utilizar otro electrolito basado en un líquido o sólido.
[0107] El electrodo positivo y el electrodo negativo pueden estar conectados a un conducto de electrodo positivo 40 y a un conducto de electrodo negativo 50, respectivamente. La FIG. 1 ilustra una batería de litio-azufre en la que el conductor 40 del electrodo positivo y el conductor 50 del electrodo negativo están dispuestos juntos en una superficie superior de la caja 20 de la batería. Además, la FIG. 1 ilustra una parte de ventilación 60 proporcionada para la seguridad de la batería de litio-azufre dispuesta entre el conductor del electrodo positivo y el conductor del electrodo negativo en la superficie superior de la caja 20 de la batería. Por ejemplo, cuando la presión interna de la batería de litio-azufre aumenta anormalmente y se activa la parte de ventilación 60, la parte de ventilación 60 permite la descarga de la batería de litio-azufre. La descarga y carga de la batería de litio-azufre incluye la desintercalación de litio del electrodo negativo durante la descarga y la intercalación de litio al electrodo negativo durante la carga, y se puede expresar de la siguiente manera:
[0109] Descarga:
[0110] El azufre recibe iones Li+ y electrones y se reduce.
[0111] S8+ 16Li+ 16e--> 8L2S
[0112] El metal de litio proporciona iones de Li y electrones y se oxida.
[0113] Li --> Li+ e-
[0114] Carga:
[0115] El azufre proporciona iones de Li<+>y electrones, y se oxida.
[0116] 8L<2>S --> S<8>+ 16Li<+>+ 16e
[0117] El metal de litio recibe iones de Li<+>y electrones y se reduce.
[0118] Li<+>+ e<->--> Li
[0120] La FIG. 2 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un dispositivo de supresión de gases 100 según un aspecto de la presente divulgación.
[0122] En referencia a la FIG. 2, el dispositivo de supresión de gases 100 según un aspecto de la presente divulgación puede incluir una unidad de medición de tensión 110, una unidad de aplicación de corriente 120 y una unidad de control 130.
[0124] La unidad de medición de tensión 110 puede estar configurada para medir una tensión de la batería de litio-azufre. La unidad de medición de tensión 110 puede medir la tensión utilizando un sensor de tensión. Específicamente, la unidad de medición de tensión 110 puede incluir, además, un terminal de contacto de electrodo positivo y un terminal de contacto de electrodo negativo. En el presente documento, el terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo pueden estar configurados para hacer contacto con el cable del electrodo positivo y el cable del electrodo negativo conectados eléctricamente al conjunto de electrodos de la batería de litio-azufre 10, respectivamente. En la presente configuración de ejemplo, la unidad de medición de tensión 110 puede medir la tensión de la batería de litio-azufre 10, con el terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo en contacto con el cable del electrodo positivo y el cable del electrodo negativo de la batería de litio-azufre 10, respectivamente. Además, la unidad de medición de tensión 110 puede enviar el resultado de la medición de tensión a la unidad de control 130.
[0126] La unidad de aplicación de corriente 120 puede estar configurada para aplicar una corriente eléctrica en la batería de litio-azufre 10. Específicamente, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 utilizando el terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo incluidos en la unidad de medición de tensión 110. Alternativamente, la unidad de aplicación de corriente 120 puede incluir un terminal de contacto de electrodo positivo separado y un terminal de contacto de electrodo negativo separado que están en contacto con el cable de electrodo positivo y el cable de electrodo negativo de la batería de litio-azufre 10, respectivamente. La unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 utilizando la misma.
[0128] La unidad de control 130 puede estar configurada para recibir el resultado de la medición de tensión de la unidad de medición de tensión 110. La unidad de control 130 también puede estar configurada para controlar la unidad de aplicación de corriente 120. Por ejemplo, la unidad de control 130 puede controlar la magnitud de la corriente eléctrica o la cantidad o la duración del suministro de corriente eléctrica de la unidad de aplicación de corriente 120. Con este fin, la unidad de control 130 puede proporcionar una señal de control a la unidad de aplicación de corriente 120. La unidad de control puede ser, por ejemplo, un microprocesador o un circuito eléctrico lógico. La unidad de control puede ejecutar instrucciones almacenadas en una memoria, tal como una memoria de semiconductores o medios de almacenamiento externos, por ejemplo, para llevar a cabo las funciones requeridas.
[0129] La unidad de control 130 puede mantener la tensión de la batería de litio-azufre 10 dentro de un intervalo predeterminado a través del control sobre la unidad de aplicación de corriente 120. En particular, la unidad de control 130 puede controlar la aplicación de corriente de la unidad de aplicación de corriente 120 utilizando el resultado de medición de la unidad de medición de tensión 110.
[0131] De acuerdo con esta configuración de ejemplo del dispositivo de supresión de gases 100 de la presente divulgación, puede ser posible suprimir la generación de gases en la batería de litio-azufre
[0133] 10. En particular, dado que se suprime la generación de gases en la batería de litio-azufre 10, puede ser posible evitar el hinchado de la batería de litio-azufre 10 y, de esta manera, reducir los daños en la batería de litio-azufre o los riesgos de explosión.
[0135] Además, de acuerdo con la configuración de ejemplo del dispositivo de supresión de gases 100 de la presente divulgación, puede ser posible evitar una descarga de la batería de litio-azufre 10 por encima de un nivel predeterminado. En particular, durante la descarga de la batería de litio-azufre 10, el polisulfuro de litio, el producto de reacción intermedio del material activo del electrodo positivo, es fácilmente soluble en una solución de electrolito. Dado que la descarga de la batería de litio-azufre 10 puede ser evitada por el dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación, puede ser posible evitar la disolución y reacción de polisulfuro de litio en la solución electrolítica. Además, dado que la disolución de polisulfuro de litio en la solución electrolítica puede ser evitada, puede ser posible evitar la disminución de la cantidad de materiales activos del electrodo positivo y la degradación de la solución electrolítica.
[0137] En particular, de acuerdo con una configuración de ejemplo del dispositivo de supresión de gases 100 de la presente divulgación, puede ser posible suprimir de manera eficaz la generación de gases cuando la batería de litio-azufre 10 se almacena en un entorno de alta temperatura, superior a la temperatura ambiente (por ejemplo, 23 °C). Por ejemplo, en el caso de que la batería de litio-azufre 10 se almacene a 30 °C o más o a 40 °C o más, se pueden generar gases fácilmente. En este caso, cuando se aplica el dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación a la batería de litio-azufre 10, puede ser posible suprimir la generación de gases en la batería de litio-azufre 10 de una manera relativamente sencilla.
[0139] En una realización de la presente divulgación, la unidad de control 130 puede estar configurada para comparar la tensión medida por la unidad de medición de tensión 110 con una tensión de referencia preestablecida. En el presente documento, la tensión de referencia puede ser preestablecida sobre la base de la tensión de carga completa de la batería de litio-azufre 10. Por ejemplo, la tensión de referencia puede establecerse en una tensión correspondiente al 90 %, 95 %, 98 % o 100 % de la tensión de carga completa de la batería de litio-azufre 10. Sin embargo, la tensión de referencia puede establecerse de diversas maneras según condiciones como el tipo o el método de fabricación o almacenamiento, o el dispositivo, vehículos o sistemas instalados de la batería de litioazufre 10. La tensión de referencia puede ser almacenada en una memoria (por ejemplo, una memoria de semiconductores) integrada en la unidad de control 130 o en medios de almacenamiento externos.
[0141] Adicionalmente, la unidad de control 130 puede estar configurada para determinar si la tensión medida por la unidad de medición de tensión 110 es menor que la tensión de referencia. Por ejemplo, en caso de que la tensión de referencia se establezca en 2,4 V, la unidad de control 130 puede determinar si la tensión medida por la unidad de medición de tensión 110 es inferior a 2,4 V. Además, cuando la tensión medida es inferior a la tensión de referencia, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de aplicación de corriente 120 para aplicar una corriente eléctrica en la batería de litio-azufre 10. Por ejemplo, tal como en la realización anterior, en caso de que la tensión de referencia se establezca en 2,4 V, cuando la tensión medida de la batería de litio-azufre 10 sea inferior a 2,4 V, por ejemplo, 2,39 V, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de aplicación de corriente 120 para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10.
[0143] Según la realización de la presente divulgación, puede ser posible mejorar adicionalmente el efecto de supresión de gases de la batería de litio-azufre 10. En particular, el polisulfuro de litio puede ser producido durante la descarga de la batería de litio-azufre 10, y tal como en la realización descrita anteriormente, la corriente eléctrica puede aplicarse inmediatamente cuando la batería de litio-azufre 10 se descarga mediante el establecimiento de un valor de la tensión de referencia próximo al de la tensión de carga completa de la batería de litio-azufre 10. De acuerdo con lo anterior, en este caso, puede ser posible suprimir eficazmente la producción de polisulfuro de litio, suprimiendo de esta manera la generación de gases en la batería de litio-azufre 10 de manera más eficaz.
[0145] En una realización de la presente divulgación, la unidad de medición de tensión 110 del dispositivo de supresión de gases 100 de acuerdo con la presente divulgación puede estar configurada para medir la tensión de la batería de litio-azufre 10 de manera periódica o aperiódica.
[0147] En un ejemplo específico, la unidad de medición de tensión 110 puede estar configurada para medir periódicamente la tensión de la batería de litio-azufre 10 en un intervalo de 0,01 s a 1 hora, 0,01 s a 10 min, o 5 s. Alternativamente, la unidad de medición de tensión 110 puede medir la tensión en cada ciclo específico dentro del intervalo de 0,01 s a 100 s. Sin embargo, el ciclo de medición de la tensión puede cambiar según situaciones tales como el tipo o la temperatura circundante de la batería de litio-azufre 10.
[0148] En una realización de la presente divulgación, el dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación puede incluir, además, una unidad receptora 140 para recibir una o más baterías de litio-azufre. En caso contrario, la unidad receptora 140 puede estar separada del dispositivo de supresión de gases 100. La unidad receptora 140 puede venir en diferentes tipos, formas, tamaños o materiales. Por ejemplo, la unidad receptora 140 puede ser un espacio de almacenamiento para una batería de litio-azufre en un dispositivo electrónico, un espacio de almacenamiento para un paquete de baterías de litio-azufre en un EV o HEV, una cámara de almacenamiento para una batería de litio-azufre, un espacio de almacenamiento para una o más baterías de litio-azufre en un dispositivo o sistema de almacenamiento de energía, etc.
[0150] Por ejemplo, la unidad receptora 140 puede presentar un espacio vacío para recibir, instalar o almacenar una o más baterías de litio-azufre 10. Además de las baterías de litio-azufre 10, la unidad receptora 140 puede estar configurada para recibir la unidad de medición de tensión 110, la unidad de aplicación de corriente 120 y la unidad de control 130 del dispositivo de supresión de gases 100. Alternativamente, la unidad receptora 140 puede ser simplemente un espacio de almacenamiento para recibir una o más baterías de litio-azufre 10.
[0152] En una realización de la presente divulgación, en el caso de que la batería de litio-azufre 10 se aloje en la unidad receptora 140, la batería de litio-azufre 10 puede no verse afectada por el entorno externo. Por ejemplo, la unidad receptora 140 puede ser un recinto y puede evitar la infiltración de impurezas o materia externas, protegiendo con seguridad de esta manera la batería de litio-azufre 10. En otra realización, la unidad receptora 140 puede incluir estructuras que absorban impactos a fin de proteger la batería de litio-azufre 10 y la unidad de medición de tensión 110, la unidad de aplicación de corriente 120 y la unidad de control 130 del dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación frente a influencias mecánicas externas (impactos, caídas, etc.).
[0154] En una realización de la presente divulgación, el dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación puede incluir, además, una unidad de medición de temperatura 150.
[0156] La unidad de medición de temperatura 150 puede estar configurada para medir la temperatura de la batería de litio-azufre 10. La unidad de medición de temperatura 150 puede medir la temperatura utilizando un sensor de temperatura. Por ejemplo, la unidad de medición de temperatura 150 puede medir la temperatura en uno o más sitios, tales como la temperatura circundante del dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación, la temperatura superficial de la batería de litio-azufre 10, la temperatura circundante de la batería de litio-azufre 10 y/o la temperatura de la unidad receptora 140 cuando la batería de litio-azufre 10 se aloja en la unidad receptora 140.
[0158] La unidad de medición de temperatura 150 puede estar configurada para enviar la información de temperatura medida a la unidad de control 130. La información de temperatura medida puede ser, por ejemplo, la temperatura circundante del dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación, la temperatura superficial de la batería de litio-azufre 10, la temperatura circundante de la batería de litio-azufre 10 y/o la temperatura de la unidad receptora 140. Entonces, la unidad de control 130 puede estar configurada para ajustar el ciclo de medición de la tensión (por ejemplo, el intervalo de tiempo en el que se mide la tensión) de la unidad de medición de tensión 110 según la información de temperatura medida por la unidad de medición de temperatura 150.
[0160] En la realización, se puede prestablecer y almacenar en la memoria de la unidad de control 130 o de cualquier otro componente (por ejemplo, un medio de almacenamiento externo que esté conectado o que se pueda conectar a la unidad de control, etc.) una temperatura de referencia. Además, la unidad de control 130 puede comparar la temperatura medida por la unidad de medición de temperatura 150 con la temperatura de referencia preestablecida (y/o prealmacenada). En este caso, en el caso de que la temperatura medida por la unidad de medición de temperatura 150 sea más alta que la temperatura de referencia, la unidad de control 130 puede hacer que el ciclo de medición de tensión de la unidad de medición de tensión 110 sea más corto.
[0162] Por ejemplo, en caso de que la temperatura medida sea inferior a la temperatura de referencia y el ciclo de medición de la tensión de la unidad de medición de tensión 110 sea de 100 segundos, en el caso de que la temperatura medida sea superior a la temperatura de referencia, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de medición de la tensión 110 para que el ciclo de medición de tensión sea de 10 segundos, ya que la batería de litio-azufre 10 puede descargarse más rápido a altas temperaturas. Según la realización descrita anteriormente, el ciclo de medición de la tensión en el intervalo de temperatura en el que la tasa de descarga es alta puede acortarse para aplicar la corriente eléctrica de inmediato o más rápidamente cuando la batería de litio-azufre 10 se descarga, mejorando de esta manera el efecto de supresión de gases.
[0164] Por el contrario, cuando la temperatura medida por la unidad de medición de temperatura 150 es inferior a la temperatura de referencia, la unidad de control 130 puede hacer que el ciclo de medición de la tensión de la unidad de medición de tensión 110 sea más largo. Debido a que la batería de litio-azufre 10 puede descargarse lentamente a bajas temperaturas, al alargar el ciclo de medición de tensión de la unidad de medición de tensión 110, es posible reducir el consumo de energía debido a las mediciones de tensión frecuentes.
[0165] En una realización de la presente divulgación, la unidad de aplicación de corriente 120 puede estar configurada para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 a una tasa C de 0,01 C o inferior. En la realización de la presente divulgación, la unidad de aplicación de corriente 120 puede estar configurada para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 a una tasa C de 0,0005 C o superior, de 0,001 C o superior o de 0,005 C o superior. En la realización de la presente divulgación, la unidad de aplicación de corriente 120 puede estar configurada para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 a una tasa C de 0,01 C o inferior o de 0,0005 C o superior. La operación de control de la tasa C de la unidad de aplicación de corriente 120 puede ser realizada por la unidad de control 130.
[0167] Por ejemplo, cuando la batería de litio-azufre 10 utilizada en el dispositivo según la presente divulgación se descarga a un nivel predeterminado o superior a este, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a una tasa C de 0,02 C a 0,5 C. Además, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a una tasa de C de 0,02 C o superior, de 0,05 C o superior, de 0,1 C o superior, o de 0,5 C o superior. Además, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la tasa C establecida, tal como 2 C o inferior, o 1 C o inferior. Además, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a tasas C establecidas, tales como 0,02 C a 2 C, 0,05 C a 2 C, 0,05 C a 1 C, 0,1 C a 1 C o 0,5 C a 1 C.
[0169] En particular, la unidad de aplicación de corriente 120 puede estar configurada para cambiar la tasa C de acuerdo con el estado de carga (EdC) de la batería de litio-azufre 10. Además, la unidad de aplicación de corriente 120 puede estar configurada para disminuir gradualmente la tasa C cuando el EdC de la batería de litio-azufre 10 aumenta.
[0171] Por ejemplo, cuando el EdC de la batería de litio-azufre 10 es igual o inferior al 97 % (por ejemplo, del 90 % al 97 %), la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 a una tasa C de 0,02 C a 0,05 C o de 0,02 C. Además, en el caso de que el EdC de la batería de litio-azufre 10 sea superior al 97 % (por ejemplo, de 98 % a 99,5 % o de 98 % a 99,9 %), la unidad de aplicación de corriente 120 puede reducir la tasa C hasta un valor de 0,005 C a 0,01 C o de 0,01 C y aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10. Es decir, en la configuración de ejemplo descrita anteriormente, la unidad de aplicación de corriente 120 puede cargar la batería de litio-azufre 10 a una tasa C más alta hasta un nivel predeterminado y, posteriormente, cuando la batería de litio-azufre 10 esté cargada al nivel predeterminado o nivel superior a este, puede aplicar la corriente eléctrica a una tasa C más baja.
[0173] De acuerdo con esta configuración de ejemplo de la presente divulgación, cuando el EdC de la batería de litioazufre 10 sea bajo, la batería de litio-azufre 10 puede cargarse rápidamente, y cuando el EdC sea alto, la batería de litio-azufre 10 puede cargarse de forma segura. Sin embargo, la corriente eléctrica aplicada en la batería de litio-azufre 10 no está limitada al intervalo numérico descrito anteriormente, y la corriente eléctrica puede aplicarse a tasas C suficientes para cargar apropiadamente la batería de litio-azufre 10 sin sobrecargarla ni causar daños en la batería misma.
[0175] El dispositivo de supresión de gases 100 de la batería de litio-azufre 10 según la presente divulgación puede incluir, además, una unidad de ajuste de temperatura 160. La unidad de ajuste de temperatura 160 puede configurarse para ajustar la temperatura del espacio interno de la unidad receptora 140. Por ejemplo, la unidad de ajuste de temperatura 160 puede ajustar la temperatura para mantener la temperatura de la unidad receptora 140 a 40 °C, de 0 °C a 40 °C, de 10 °C a 40 °C, de 20 °C a 40 °C o a temperatura ambiente (23 °C) de acuerdo con un resultado deseado. Sin embargo, la temperatura de la unidad receptora 140 ajustada por la unidad de ajuste de temperatura 160 no se encuentra limitada al intervalo de temperatura descrito anteriormente y puede estar configurada para mantener una variedad de otras temperaturas adecuadas para la batería de litio-azufre 10 de acuerdo con el resultado deseado.
[0177] De acuerdo con la configuración de ejemplo de la presente divulgación, la batería de litio-azufre 10 puede almacenarse a una temperatura óptima, y la temperatura de almacenamiento puede estar comprendida dentro del intervalo de temperaturas indicado anteriormente. En particular, la batería de litio-azufre 10 puede descargarse rápidamente en situaciones de alta temperatura, y la unidad de ajuste de temperatura 160 puede ajustar la temperatura interna de la unidad de recepción 140 en la que se almacena la batería de litio-azufre 10, a fin de evitar la descarga rápida de la batería de litio-azufre 10.
[0179] Además, cuando el dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación incluye la unidad de medición de temperatura 150 junto con la unidad receptora 140 tal como se ha descrito en la realización anteriormente descrita, la unidad de medición de temperatura 150 puede medir la temperatura en la unidad receptora 140 y enviar la información medida a la unidad de control 130. Entonces, la unidad de control 130 puede determinar si la temperatura en la unidad receptora 140 es mayor o menor que un intervalo de referencia preestablecido, y cuando se determina que la temperatura en la unidad receptora 140 es mayor o menor que el intervalo de referencia preestablecido, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de ajuste de temperatura 160 para ajustar la temperatura en la unidad receptora 140 a temperaturas comprendidas dentro del intervalo de referencia. La unidad de ajuste de temperatura 160 puede ser controlada por la unidad de control 130, y puede ser o incluir un enfriador o un calentador o ambos, y puede corresponder a un dispositivo que presente una función de ajuste de la temperatura.
[0181] En una realización de la presente divulgación, la batería de litio-azufre 10 recibida en la unidad receptora 140 puede estar en un estado dentro de las 24 horas posteriores a la etapa de activación. Es decir, la batería de litioazufre 10 puede ser recibida en el espacio interno de la unidad receptora 140 dentro de las 24 horas posteriores a la etapa de activación. Es decir, la batería de litio-azufre utilizada en el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación puede estar en una condición dentro de las 24 horas siguientes al final de la etapa de activación, es decir, inmediatamente después de la finalización de la etapa de activación.
[0183] Además, la batería de litio-azufre 10 puede ser recibida en el espacio interno dentro de las 10 horas posteriores a la etapa de activación, y además, dentro de las 5 horas, y en un ejemplo, dentro de 1 hora. Cuando se deja solo, la batería de litio-azufre 10 puede autodescargarse, y durante la descarga, puede producirse polisulfuro de litio. Para evitar lo anterior, la batería de litio-azufre 10 puede aplicarse en el dispositivo de supresión de gases 100 de acuerdo con la presente divulgación dentro del intervalo de período de tiempo después de la etapa de activación. Sin embargo, la presente divulgación no está necesariamente limitada dentro del intervalo de período de tiempo, y el intervalo de período de tiempo puede cambiar dependiendo de la condición en el que se almacene y se someta a la batería de litio-azufre 10, por ejemplo, la temperatura. Por ejemplo, dado que la batería de litio-azufre 10 se autodescarga rápidamente cuando se somete a temperatura elevada, la batería de litio-azufre 10 puede aplicarse al dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación dentro de un período de tiempo anterior al intervalo de período de tiempo después de la etapa de activación. Alternativamente, la batería de litio-azufre 10 puede aplicarse al dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación dentro de un período de tiempo posterior al intervalo de período de tiempo después de la etapa de activación.
[0185] La batería de litio-azufre 10 puede cargarse y/o descargarse por lo menos una vez en la etapa de activación, y se pueden generar gases durante la carga y/o descarga. Los gases generados en el proceso de carga y/o descarga pueden ser eliminados. Posteriormente, la batería de litio-azufre 10 cargada es recibida en la unidad de recepción 140, y cuando ha pasado mucho tiempo (por ejemplo, más de 24 horas) después de la carga, la batería de litioazufre 10 se autodescarga y podría producirse polisulfuro de litio, y como consecuencia, se pueden generar gases en la batería de litio-azufre 10.
[0187] De acuerdo con lo anterior, la batería de litio-azufre 10 cargada en la etapa de activación puede ser recibida en la unidad receptora 140 y en el dispositivo según la presente divulgación lo antes posible. Preferentemente, la batería de litio-azufre 10 puede ser recibida en la unidad receptora 140 inmediatamente después de la etapa de activación. Sin embargo, la presente divulgación no está necesariamente limitada al intervalo de período de tiempo, y puede seleccionarse adecuadamente según el proceso de fabricación de la batería de litio-azufre 10.
[0189] En una realización de la presente divulgación, la batería de litio-azufre 10 que ha pasado por la etapa de activación puede cargarse a un EdC del 90 % o superior. Dado que el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación puede configurarse para aplicar una corriente eléctrica de 0,01 C o inferior a la batería de litio-azufre 10 para evitar daños en la batería de litio-azufre 10, cuando el EdC de la batería de litio-azufre 10 que ha pasado por la etapa de activación es bajo, puede llevar mucho tiempo cargar por completo la batería de litio-azufre 10. De acuerdo con lo anterior, la batería de litio-azufre 10 utilizada en el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación puede presentar el EdC comprendido en el intervalo indicado anteriormente.
[0191] Sin embargo, el EdC de la batería de litio-azufre 10 que ha pasado por la etapa de activación no está limitado al intervalo numérico indicado anteriormente, e incluso la batería de litio-azufre 10 con bajo EdC puede aplicarse al dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación y ser cargada por el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación. La FIG. 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de supresión de gases según otro aspecto de la presente divulgación.
[0193] La unidad receptora 140 puede alojar la batería de litio-azufre 10, la unidad de ajuste de temperatura 160 y la unidad de medición de temperatura 150. En una realización de la presente divulgación, la unidad receptora 140 puede no incluir la totalidad de unidad de ajuste de temperatura 160 y unidad de medición de temperatura 150, y puede incluir un sensor de temperatura, un enfriador y/o un calentador. La batería de litio-azufre 10 puede estar conectada a la unidad de medición de tensión 110 y a la unidad de aplicación de corriente 120. La unidad de medición de tensión 110 puede medir la tensión de la batería de litio-azufre 10, y la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10. En este caso, la unidad de control 130 conectada a la unidad de medición de tensión 110 y la unidad de aplicación de corriente 120 puede comparar la tensión medida con la tensión de referencia y controlar la unidad de aplicación de corriente 120 para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10. Además, la unidad de control 130 puede estar conectada a la unidad de medición de temperatura 150 y a la unidad de ajuste de temperatura 160. La unidad de control 130 puede recibir la temperatura interna de la unidad receptora 140 medida por la unidad de medición de temperatura 150, y en el caso de que la temperatura recibida se encuentre fuera del intervalo de temperatura de referencia, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de ajuste de temperatura 160 para ajustar la temperatura interna de la unidad receptora 140.
[0195] La FIG. 4 es una vista en perspectiva de una cámara de almacenamiento en la que se aplica el dispositivo de supresión de gases según un aspecto de la presente divulgación. Aunque la FIG. 4 ilustra una cámara de almacenamiento, el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación también es aplicable a dispositivos de almacenamiento de energía y sistemas de almacenamiento de energía.
[0197] La unidad receptora 140 puede alojar la batería de litio-azufre 10, y la unidad de medición de temperatura 150, y la unidad de ajuste de temperatura 160 pueden estar unida a la pared interior de la unidad receptora 140. En este caso, la unidad de medición de temperatura 150 y la unidad de ajuste de temperatura 160 pueden estar separadas espacialmente entre sí.
[0199] La unidad de medición de temperatura 150 y la unidad de ajuste de temperatura 160 pueden estar dispuestas en el dispositivo de supresión de gases 100, y la unidad de sensor de temperatura 170 y la unidad de enfriamiento/calentamiento 180 pueden estar dispuestas en la pared interna de la unidad receptora 140. Específicamente, la unidad de enfriamiento/calentamiento puede ser un sistema de ciclo de enfriamiento de compresión/expansión. En diversas realizaciones, la unidad de enfriamiento/calentamiento puede ser una bomba de calor o un módulo termoeléctrico que utiliza el efecto Peltier y similares. En una realización, la unidad de enfriamiento/calentamiento puede ser un ventilador/bobina de calefacción.
[0201] La unidad de medición de tensión 110 puede estar conectada al conductor de electrodo positivo y al conductor de electrodo negativo de la batería de litio-azufre 10 a través del terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo para medir la tensión de la batería de litio-azufre 10. Además, la unidad de control 130 puede recibir la tensión medida y controlar la unidad de aplicación de corriente 120 para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10, con el fin de mantener la tensión de la batería de litio-azufre 10 dentro del intervalo predeterminado en base a el resultado de la medición. En el presente documento, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 a través del terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo. La unidad de control 130 puede recibir la temperatura medida desde la unidad de medición de temperatura 150 y controlar la unidad de ajuste de temperatura 160 para mantener la temperatura en la unidad receptora 140 dentro del intervalo preestablecido según el resultado de la medición.
[0203] Además, la unidad de medición de temperatura 150 puede medir la temperatura interna de la unidad receptora 140 a través de la unidad de sensor de temperatura 170 y enviar la temperatura medida a la unidad de control 130. La unidad de control 130 puede recibir la temperatura medida. Adicionalmente, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de ajuste de temperatura 160 para ajustar la temperatura de la unidad receptora 140 y mantener la temperatura interna de la unidad receptora 140 dentro del intervalo predeterminado en base a el resultado de la temperatura medida. La unidad de ajuste de temperatura 160 puede controlar la unidad de enfriamiento/calentamiento 180 para ajustar la temperatura de la unidad receptora 140.
[0205] La FIG. 5 es una vista en perspectiva de otra aplicación de un dispositivo de supresión de gases según otro aspecto de la presente divulgación, e ilustra un sistema de gestión de batería (BMS, por sus siglas en inglés) 200 y un receptor 140 que contiene un paquete de baterías que incluye una pluralidad de baterías de litio-azufre 10 en un vehículo eléctrico (por ejemplo, EV o HEV).
[0207] El BMS 200 puede gestionar los parámetros de las baterías del paquete de baterías. Los parámetros de las baterías que gestiona el BMS 200 pueden incluir la tensión del conjunto de baterías, la tensión de las baterías individuales, la temperatura del conjunto de baterías, el estado de carga (EdC) de la batería y el nivel de carga del conjunto de baterías, el estado de salud (EdS) de la batería y el equilibrado de las baterías para que presenten la misma tensión en todo el conjunto de baterías, el estado de potencia (EdP) del conjunto de baterías, y pueden incluir, además, factores asociados a las baterías. El BMS 200 puede incluir el dispositivo de supresión de gases 100 según la presente divulgación como parte de la gestión de los parámetros de las baterías, y el dispositivo de supresión de gases 100 puede utilizar la unidad de medición de la tensión y la unidad de medición de la temperatura incluidas en el BMS 200. Alternativamente, el dispositivo de supresión de gases 100 puede estar configurado para utilizar una unidad separada de medición de la tensión y una unidad separada de medición de la temperatura.
[0209] En referencia a la FIG. 5, la unidad receptora 140 puede alojar el paquete de baterías que incluye una pluralidad de baterías de litio-azufre 10. La unidad de medición de tensión 110 puede incluir una pluralidad de terminales de contacto de electrodo positivo y una pluralidad de terminales de contacto de electrodo negativo, y los terminales de contacto de electrodo positivo y los terminales de contacto de electrodo negativo pueden estar conectados al conductor de electrodo positivo y conductor de electrodo negativo respectivos de las baterías de litio-azufre 10.
[0210] La unidad de control 130 puede recibir el resultado de la medición de la tensión de las baterías de litio-azufre individuales 10 y controlar la unidad de aplicación de corriente 120 para aplicar la corriente eléctrica a las baterías de litio-azufre individuales 10, a fin de mantener las tensiones de las baterías de litio-azufre individuales 10 dentro del intervalo predeterminado de acuerdo con el resultado de la medición de tensión recibido de las baterías de litioazufre individuales 10. La unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a las baterías de litio-azufre individuales 10 a través de los terminales de contacto de electrodo positivo y los terminales de contacto de electrodo negativo conectados al cable de electrodo positivo y cable de electrodo negativo respectivos de las baterías de litio-azufre 10.
[0212] La unidad de medición de temperatura 150 puede medir la temperatura interna de la unidad receptora 140 a través de la unidad de sensor de temperatura 170 y enviar la temperatura medida a la unidad de control 130. Además, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de ajuste de temperatura 160 para ajustar la temperatura de la unidad receptora 140 y mantener la temperatura interna de la unidad receptora 140 dentro del intervalo predeterminado en base a el resultado de temperatura medido.
[0214] El aire acondicionado de la unidad receptora 140 puede ser proporcionado por un sistema de aire acondicionado del EV. Específicamente, el aire acondicionado proporcionado por el sistema de aire acondicionado del EV puede ser suministrado a la unidad receptora 140 a través de un conducto 190 conectado al sistema de aire acondicionado. El sistema de aire acondicionado es un sistema de control de aire y puede ser un acondicionador de aire. Por ejemplo, el sistema de aire acondicionado puede controlar la temperatura, la humedad, la limpieza y el flujo del aire.
[0216] La FIG. 6 ilustra un dispositivo electrónico con un dispositivo de supresión de gases según otro aspecto de la presente divulgación. El dispositivo electrónico puede incluir, por ejemplo, un teléfono móvil, una tableta, un ordenador portátil, una videocámara y similares.
[0218] La unidad receptora 140 puede alojar la batería de litio-azufre 10, y la unidad de medición de tensión 110 puede incluir el terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo, y el terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo pueden estar conectados al conductor de electrodo positivo y al conductor de electrodo negativo de la batería de litio-azufre 10. La unidad de control 130 puede recibir el resultado de la medición de la tensión de la batería de litio-azufre 10 y controlar la unidad de aplicación de corriente 120 para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10, a fin de mantener la tensión de la batería de litio-azufre 10 dentro de un intervalo predeterminado de acuerdo con el resultado de la medición de la tensión recibido de la batería de litio-azufre 10. En el presente documento, la unidad de aplicación de corriente 120 puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 a través del terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo conectados al conductor del electrodo positivo y al conductor del electrodo negativo de la batería de litio-azufre 10.
[0220] Con respecto al mantenimiento de una temperatura interna de la unidad receptora 140, en una realización de la presente divulgación, el dispositivo de supresión de gases puede no incluir el sistema de enfriamiento. En otra realización, el dispositivo de supresión de gases puede incluir un ventilador como el sistema de enfriamiento.
[0221] En una realización, la unidad de medición de temperatura 150 puede medir la temperatura interna de la unidad receptora 140 a través de la unidad de sensor de temperatura 170 y enviar la temperatura medida a la unidad de control 130. Adicionalmente, la unidad de control 130 puede controlar la unidad de ajuste de la temperatura 160 para ajustar la temperatura en la unidad receptora 140 y mantener la temperatura interna de la unidad receptora 140 dentro del intervalo predeterminado. Además, la unidad de ajuste de temperatura 160 puede controlar la unidad de enfriamiento/calentamiento 180 para mantener la temperatura interna de la unidad receptora 140 dentro del intervalo predeterminado.
[0223] La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según un aspecto de la presente divulgación.
[0225] Según un aspecto de la presente divulgación, se proporciona el método de supresión de gases para suprimir la generación de gases en la batería de litio-azufre que ha pasado por la etapa de activación (S100), incluyendo medir la tensión de la batería de litio-azufre (S200); realizar el control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre (S300); y aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre (S400).
[0227] La etapa de activación (S 100) puede incluir un proceso de formación (S110) y un proceso de desgasificación (S120). En el presente documento, el proceso de formación (S110) se refiere a un proceso de determinar la capacidad de la batería mediante la carga y descarga de la batería por lo menos una vez y activando la batería, y el proceso de desgasificación (S120) se refiere a un proceso de eliminación de los gases generados en el proceso de formación (S110). En la etapa de activación (S110), se pueden generar gases mediante la aplicación de la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre, y los gases generados pueden ser eliminados. Sin embargo, además de aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre en la etapa de activación (S100), el dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación puede suprimir la generación de gases mediante la aplicación de la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre que ha pasado por la etapa de activación (S100).
[0229] Las siguientes etapas pueden ser llevadas a cabo por la unidad de control que ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria, tal como una memoria de semiconductores o medios de almacenamiento externos.
[0230] La etapa (S200) de medición de la tensión de la batería de litio-azufre puede incluir la medición de la tensión de la batería de litio-azufre después de transcurrido un tiempo predeterminado. El método para medir la tensión de la batería de litio-azufre no está limitado a un método particular. Por ejemplo, la tensión de la batería de litio-azufre se puede medir mediante la conexión del terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo de una unidad de medición de la tensión al cable de electrodo positivo y al cable de electrodo negativo de la batería de litio-azufre, respectivamente.
[0232] La etapa (S300) de realización del control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre es la etapa de realizar el control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre con el fin de mantener la tensión de la batería de litio-azufre dentro del intervalo predeterminado en base a la tensión medida.
[0234] La etapa (S400) de aplicación de la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre es la etapa de aplicación de la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre. El método de aplicación de la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre no está limitado a un método particular. Por ejemplo, cuando la unidad de aplicación de corriente aplica la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre, la corriente eléctrica puede aplicarse en la batería de litio-azufre utilizando el terminal de contacto de electrodo positivo y el terminal de contacto de electrodo negativo conectados a la unidad de medición de la tensión. Alternativamente, la unidad de aplicación de corriente puede incluir un terminal de contacto de electrodo positivo separado y un terminal de contacto de electrodo negativo separado, y puede aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre utilizando la misma.
[0236] Según dicha configuración de ejemplo de la presente divulgación, puede ser posible suprimir la generación de gases en la batería de litio-azufre. En particular, cuando la batería de litio-azufre se expone a un entorno de temperatura elevada, superior a la temperatura ambiente, de acuerdo con el método de supresión de gases de la presente divulgación, puede ser posible suprimir de manera eficaz la generación de gases en la batería de litioazufre. Adicionalmente, dado que la generación de gases ha sido suprimida, puede ser posible prevenir el hinchado de la batería de litio-azufre y reducir los riesgos de explosión.
[0238] En una realización de la presente divulgación, la etapa de activación (S100) puede incluir cargar y descargar la batería por lo menos una vez mediante la aplicación de la corriente eléctrica a la tasa C de 0,02 C a 5 C. Sin embargo, la carga y descarga no están limitadas al intervalo de tasa C anteriormente indicado, y se puede contemplar cualquier tasa C que resulte suficiente para cargar la batería de litio-azufre sin dañarla.
[0240] De acuerdo con una realización de la presente divulgación, la etapa (S300) de realizar el control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre 10 puede incluir la comparación de la tensión medida en la etapa de medición de tensión (S200) con la tensión de referencia preestablecida y realizar el control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre. Específicamente, en el caso de que la tensión medida sea inferior a la tensión de referencia preestablecida, la unidad de aplicación de corriente puede ser controlada para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre.
[0242] En una realización de la presente divulgación, la etapa de la aplicación de corriente (S400) puede incluir la aplicación de la corriente eléctrica para mantener la tensión de la batería de litio-azufre en un valor igual o superior a la tensión de referencia preestablecida. Específicamente, la tensión de referencia prestablecida puede ser de 100 %, 99 %, 98 % o 95 % de la tensión de carga completa de la batería de litio-azufre. Puede producirse polisulfuro de litio durante la descarga de la batería de litio-azufre, y se pueden generar gases, por lo que puede resultar preferente el mantenimiento de la tensión de la batería de litio-azufre en la tensión de carga completa.
[0244] En una realización de la presente divulgación, la etapa de aplicación de corriente (S400) puede incluir la aplicación de la corriente eléctrica a una tasa C de 0,01 C o inferior, o de 0,0005 C o superior. Sin embargo, la magnitud de la corriente eléctrica aplicada en la etapa de aplicación de corriente no está limitada al intervalo descrito anteriormente, y la corriente eléctrica puede aplicarse en el intervalo en el que puede cargarse la batería de litioazufre sin daños.
[0246] En una realización de la presente divulgación, el ciclo de medición de la tensión de la etapa de medición de la tensión (S200) puede estar configurado para medir la tensión de la batería de litio-azufre periódicamente o de forma aperiódica. Por ejemplo, la tensión de la batería de litio-azufre puede medirse periódicamente cada 5 segundos. Alternativamente, la tensión puede medirse en cada ciclo específico dentro del intervalo de 0,01 s a 100 s. Sin embargo, el ciclo de medición de tensión puede cambiar dependiendo de situaciones como el tipo o la temperatura circundante de la batería de litio-azufre.
[0247] En una realización de la presente divulgación, la batería de litio-azufre se recibe en una unidad receptora, y el método puede incluir, además, la medición de la temperatura en la unidad receptora. El método de medición de la temperatura en la unidad receptora no se encuentra limitado a un método particular. Por ejemplo, una unidad de medición de la temperatura puede estar presente dentro de la unidad receptora o en una pared interior de la unidad receptora, y la unidad de medición de la temperatura puede medir la temperatura utilizando la unidad de sensor de temperatura.
[0249] Adicionalmente, el ciclo de medición de tensión de la etapa de medición de la tensión puede ajustarse según la temperatura medida. Por ejemplo, en el caso de que la temperatura medida esté fuera del intervalo de temperatura de referencia preestablecido, puede ajustarse el ciclo de medición de la tensión. Específicamente, cuando la temperatura medida excede el intervalo de temperatura de referencia, puede acortarse el ciclo de medición de la tensión.
[0251] Dado que la batería de litio-azufre puede descargarse rápidamente a temperatura elevada, puede acortarse el ciclo de medición de la tensión para permitir que una unidad de aplicación de corriente aplique la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre inmediatamente cuando esta se descarga. En contraste, dado que la batería de litio-azufre puede descargarse lentamente a baja temperatura, el ciclo de medición de la tensión puede hacerse más largo para reducir el consumo de energía por mediciones de tensión frecuentes.
[0253] Además, el método de supresión de gases según la presente divulgación puede incluir, además, la etapa de ajustar la temperatura. El ajuste de temperatura puede llevarse a cabo para mantener el intervalo de temperatura de referencia preestablecido, y puede llevarse a cabo para ajustar la temperatura interna de la unidad receptora, y en particular, la temperatura circundante de la batería de litio-azufre. Por ejemplo, en caso de que la temperatura de referencia preestablecida sea de 10 °C a 20 °C, en el caso de que la temperatura interna medida de la unidad receptora sea de 30 °C, la temperatura interna de la unidad receptora puede ajustarse a 20 °C.
[0255] El método para ajustar la temperatura puede ser llevado a cabo por una unidad de enfriamiento/calentamiento y no se encuentra limitado a un método particular. La unidad de enfriamiento/calentamiento puede ser o incluir un enfriador o un calentador, o ambos, y la temperatura puede ajustarse utilizando aquellos que presentan una función de ajuste de temperatura.
[0257] En una realización de la presente divulgación, la batería de litio-azufre se recibe en la caja de la batería, y la etapa de aplicación de corriente puede incluir la aplicación de corriente eléctrica de tal manera que un cambio de volumen de la caja de batería sea de 1 % o inferior, de 3 % o inferior, de 5 % o inferior o de 10 % o inferior. Cuando se aplica el método de supresión de gases según la presente divulgación en la batería de litio-azufre, puede ser posible suprimir la producción de polisulfuro de litio, suprimiendo de esta manera la generación de gases, y de esta manera, el cambio de volumen de la caja de la batería puede cumplir con el intervalo anteriormente indicado.
[0259] En una realización de la presente divulgación, el método de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede aplicarse en el caso de que la batería de litio-azufre se almacene o se reciba a 30 °C o más, a 40 °C o más o a 50 °C o más. Debido a que la batería de litio-azufre puede descargarse más rápidamente cuando se almacena o es recibida a temperatura elevada, en el caso de que la batería de litio-azufre se almacene o se instale en un intervalo de temperatura elevada, tal como el intervalo de temperatura indicado anteriormente, cuando se aplica el método de supresión de gases según la presente divulgación, puede ser posible suprimir la producción de polisulfuro de litio, suprimiendo de esta manera la generación de gases. Sin embargo, el método de supresión de gases según la presente divulgación no se encuentra limitado al intervalo de temperatura anteriormente indicado, y puede aplicarse en cualquier intervalo de temperatura en el que se pueda almacenar y recibir la batería de litioazufre o en cualquier intervalo de temperatura en el que la batería de litio-azufre pueda funcionar normalmente.
[0260] En una realización de la presente divulgación, el método de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede aplicarse en el caso de que no se apliquen cargas en la batería de litio-azufre 10. Específicamente, en el caso de que no se apliquen cargas que consumen energía en la batería de litio-azufre, la batería de litio-azufre puede estar sometida a una carga flotante o a una carga de ecualización, y puede aplicarse el método de supresión de gases descrito anteriormente de acuerdo con la presente divulgación. En una realización de la presente divulgación, el método de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede aplicarse en el sistema de gestión de baterías del paquete de baterías que incluye la batería de litio-azufre. Por ejemplo, el sistema de gestión de baterías puede llevar a cabo la carga flotante de la batería de litio-azufre utilizando la carga eléctrica almacenada en el paquete de baterías. Alternativamente, el sistema de gestión de baterías puede llevar a cabo la carga flotante de la batería de litio-azufre desde cualquier otra batería o un proveedor de energía fuera del paquete de baterías.
[0261] En un aspecto de la presente divulgación, el método de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede incluir la carga de la batería de litio-azufre hasta que esté completamente o parcialmente cargada, y cargar flotante de la batería de litio-azufre.
[0262] En una realización de la presente divulgación, la etapa de carga flotante puede llevarse a cabo a una tasa C de 0,01 C o inferior. La carga flotante de la batería de litio-azufre puede incrementar la vida de la batería de litio-azufre. La carga flotante es un método en el que un cargador, una batería y una carga están conectados en paralelo, y se suministra energía a la carga durante la carga de la batería con la electricidad y la potencia o corriente suministrada por el cargador, y el cargador puede incluir el dispositivo de supresión de gases descrito anteriormente, y la batería puede ser la batería de litio-azufre. En el caso de que el consumo de energía de la carga sea elevado, durante la carga flotante, la energía puede ser suministrada a la carga tanto desde el cargador como desde la batería que se está cargando al mismo tiempo. Además, el cargador puede asumir toda la responsabilidad por la energía consumida por la carga, y suministrarse a la batería solo una corriente de carga que sea lo suficientemente débil como para compensar la autodescarga.
[0263] La etapa de carga flotante puede incluir el mantenimiento de la tensión de la batería de litio-azufre en la tensión de carga completa o en 95 % o más de la tensión de carga completa.
[0264] La etapa de carga flotante puede incluir la carga flotante a una tasa C de 0,01 C o inferior, o de 0,0005 C o superior. La etapa de carga flotante puede incluir una carga flotante que no exceda la tensión de carga completa de la batería de litio-azufre.
[0265] La etapa de carga flotante puede incluir la carga flotante a una tensión flotante constante de 2,4 V o inferior por celda de la batería de litio-azufre.
[0266] La etapa de carga flotante puede incluir la carga flotante de la batería de litio-azufre en el caso de que no se apliquen cargas en la batería de litio-azufre. Por ejemplo, en el caso de que la batería de litio-azufre esté conectada a un vehículo eléctrico, y el vehículo eléctrico se encuentre aparcado y no esté en movimiento, la batería de litioazufre puede someterse a carga flotante.
[0267] La etapa de carga flotante puede incluir la carga flotante de la batería de litio-azufre durante un tiempo preestablecido. Por ejemplo, el tiempo preestablecido puede ser de 1 a 10 horas, aunque no se encuentra limitado al intervalo de tiempo indicado anteriormente.
[0268] La etapa de carga flotante puede llevarse a cabo a intervalos regulares en el caso de que la temperatura de la batería de litio-azufre o la unidad receptora que aloja la batería de litio-azufre o la temperatura ambiente de la batería de litio-azufre sea de 30 °C o superior.
[0269] Por ejemplo, en el caso de que la temperatura ambiente de la batería de litio-azufre sea de 30 °C o superior, la batería de litio-azufre puede ser cargada mediante carga flotante a intervalos de 1 hora.
[0270] La etapa de carga flotante puede llevarse a cabo en el caso de que la temperatura de la batería de litio-azufre o de la unidad receptora que aloja la batería de litio-azufre o la temperatura circundante de la batería de litio-azufre sea de 30 °C o superior, o de 40 °C o superior.
[0271] En un aspecto de la presente divulgación, el método puede incluir la etapa de carga flotante, y opcionalmente, la carga de ecualizado, la carga automática o la carga de recuperación. La carga de ecualización es un método de cargar cada batería con una tensión uniforme, mediante la carga con una tensión que es más alta en aproximadamente 10 % a la tensión de la batería, a fin de evitar un EdC no uniforme y una diferencia de potencial debida a las diferencias en las características entre cada batería en el caso de que se utilice un conjunto de baterías durante un largo periodo de tiempo. La carga automática es un método de ecualización de carga en la etapa temprana de carga según cuánto se ha descargado la batería, y cuando está completamente cargada, cambia automáticamente a carga flotante para llevar a cabo continuamente la carga flotante, y la carga de recuperación es un método de carga con corriente débil durante 40 a 50 horas mediante carga de corriente constante, seguido de descarga y nuevamente carga, y realización repetida de este proceso para restaurar la placa del electrodo a su estado original.
[0272] En una realización de la presente divulgación, el método de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede aplicarse en el sistema de gestión de baterías del paquete de baterías. En el presente documento, la carga flotante puede llevarse a cabo a través del sistema de gestión de baterías utilizando la carga eléctrica almacenada en el paquete de baterías. Además, la carga flotante puede llevarse a cabo a través del sistema de gestión de baterías utilizando la carga eléctrica almacenada en la batería independiente que está separada del paquete de baterías. En el presente documento, el sistema de gestión de baterías puede aplicarse en el vehículo eléctrico o en cualquier otro dispositivo eléctrico.
[0273] En una realización de la presente divulgación, el método de supresión de gases para la batería de litio-azufre o el dispositivo de supresión de gases para la batería de litio-azufre puede aplicarse, mientras que la batería de litio azufre presenta una tensión de circuito abierto (TCA) correspondiente a una carga parcial o completa. Específicamente, la tensión flotante puede suministrarse mientras la batería de litio-azufre presenta un TCA correspondiente a carga parcial o completa.
[0274] A continuación, se describirán en detalle el ejemplo y el ejemplo comparativo para describir la presente divulgación con más precisión. Sin embargo, el ejemplo según la presente divulgación puede modificarse en muchas otras formas, y el alcance de la presente divulgación no debe interpretarse como limitada al siguiente ejemplo. El ejemplo de la presente divulgación se proporciona para describir la presente divulgación de manera exhaustiva y completa al experto en la materia.
[0275] Se fabrican de manera idéntica dos baterías de litio-azufre, de la siguiente manera.
[0276] Para un material activo de electrodo positivo, se prepara un compuesto de azufre-carbono, en el que el azufre se carga en nanotubos de carbono. En este caso, la proporción en peso de los nanotubos de carbono y el azufre es de 1:3. Se añaden ácido poliacrílico (APA) como aglutinante y fibras de carbono como material conductor al material activo de electrodo positivo y se mezclan para preparar una pasta de electrodo positivo. En este caso, la proporción en peso del material activo del electrodo positivo, el material conductor y el aglutinante es de 88:5:7.
[0277] Para un electrodo negativo se prepara metal de litio.
[0278] Para un electrolito, se prepara una mezcla de bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI) 0,75 M y nitrato de litio (LiNOa) al 1 % en peso disuelto en un solvente orgánico de 1,3-dioxolano y éter dimetílico (DOL:DME=1:1 (proporción volumétrica)).
[0279] Los electrodos positivos y negativos fabricados se colocan uno frente al otro con un separador de polietileno de 16 |jm de grosor y una porosidad del 46 % interpuesto entre ellos, y se integran en una caja de batería de tipo bolsa, y después se inyectan 70 j l del electrolito para fabricar la batería de litio-azufre.
[0280] Las dos baterías fabricadas pasan por el proceso de formación mediante descarga de 0,1 C hasta 1,8 V, reposo de 20 minutos y carga con 0,1 C hasta 2,4 V. Posteriormente, las baterías se dejaron solas a 25 °C durante dos días para generar gases, y se lleva a cabo un proceso de desgasificación para eliminar los gases. Posteriormente, cada batería de litio-azufre es recibida en la unidad de recepción respectiva, y la temperatura de la unidad receptora se establece en 40 °C y las baterías se almacenan durante 3 días.
[0281] Ejemplo 1
[0282] El dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación se aplica a una de las baterías de litio-azufre almacenadas en la unidad receptora. La unidad de medición de tensión del dispositivo de supresión de gases mide la tensión de la batería de litio-azufre cada segundo, y cuando el EdC es inferior a 100 %, la unidad de aplicación de corriente aplica la corriente eléctrica. En este caso, la corriente eléctrica aplicada se establece en menos de 0,01 C.
[0283] Ejemplo comparativo 1
[0284] El dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación no se aplica a la otra batería de litio-azufre almacenada en la unidad receptora, y solo se realiza la medición de la tensión.
[0285] La FIG. 8 muestra un gráfico de tensión y corriente de las baterías de litio-azufre según el Ejemplo 1 y el Ejemplo comparativo 1.
[0286] Las baterías de litio-azufre del Ejemplo 1 y del Ejemplo comparativo 1 se cargan a 2,4 V a través de la carga en la etapa de activación. Posteriormente, dado que la batería de litio-azufre según el Ejemplo 1 se aplica al dispositivo de supresión de gases según la presente divulgación, se mantienen 2,4 V. Sin embargo, la batería de litio-azufre del Ejemplo comparativo 1 se descarga lentamente y disminuye la tensión.
[0287] Se observa el cambio de volumen en la caja de batería de las baterías de litio-azufre del Ejemplo 1 y del Ejemplo comparativo 1.
[0288] La batería de litio-azufre según el Ejemplo 1 no presenta cambios de volumen durante 72 horas después del almacenamiento, y se puede observar que la generación de gases en la batería de litio-azufre ha sido suprimida. En contraste, la batería de litio-azufre según el Ejemplo comparativo 1 presenta expansión de volumen cuando se observa 24 horas después del almacenamiento, y se puede observar que se generan gases en la batería de litioazufre.
[0289] Aunque la presente divulgación ha sido descrita anteriormente en relación con un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se encuentra limitada a los mismos y resultará evidente para el experto en la materia que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones dentro de las características técnicas de la presente divulgación y reivindicaciones adjuntas.
[0291] [Descripción de los números de referencia]
[0293] 10: Batería de litio-azufre
[0294] 20: caja de batería
[0295] 30: Conjunto de electrodos
[0296] 40: Cable de electrodo positivo
[0297] 50: Cable de electrodo negativo
[0298] 60: Parte de ventilación
[0299] 100: Dispositivo de supresión de gases
[0300] 110: Unidad de medición de tensión
[0301] 120: Unidad de aplicación de corriente
[0302] 130: Unidad de control
[0303] 140: Unidad receptora
[0304] 150: Unidad de medición de temperatura
[0305] 160: Unidad de ajuste de temperatura
[0306] 170 Unidad del sensor de temperatura
[0307] 180: Unidad de enfriamiento/calentamiento

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES
i.Conjunto que comprende una batería de litio-azufre y un dispositivo de supresión de gases para suprimir la generación de gases en la batería de litio-azufre que ha pasado por una etapa de activación, que comprende:
una unidad de medición de la tensión configurada para medir una tensión de la batería de litio-azufre; una unidad de aplicación de corriente configurada para aplicar una corriente eléctrica a la batería de litioazufre, y
una unidad de control configurada para controlar la unidad de aplicación de corriente para que mantenga la tensión de la batería de litio-azufre dentro de un intervalo predeterminado en base a un resultado de medición de la tensión de la unidad de medición de tensión;
en donde la etapa de activación incluye un proceso de formación y un proceso de desgasificación, el proceso de formación se refiere al proceso de cargar y descargar la batería por lo menos una vez, y el proceso de desgasificación se refiere a un proceso de eliminación de los gases generados en el proceso de formación,
en donde la unidad de control está configurada para comparar la tensión medida por la unidad de medición de tensión con una tensión de referencia preestablecida, y en el caso de que la tensión medida por la unidad de medición de tensión sea inferior a la tensión de referencia, controlar la unidad de aplicación de corriente para que aplique la corriente eléctrica en la batería de litio-azufre.
2. Conjunto según la reivindicación 1, que comprende, además:
una unidad receptora para recibir la batería de litio-azufre, y
una unidad de medición de la temperatura para medir una temperatura en la unidad receptora, en donde la unidad de control está configurada para ajustar un ciclo de medición de la tensión de la unidad de medición de tensión de acuerdo con la temperatura medida por la unidad de medición de la temperatura.
3. Conjunto según la reivindicación 1, que comprende, además:
una unidad receptora configurada para recibir la batería de litio-azufre, y
una unidad de ajuste de la temperatura configurada para ajustar la temperatura en la unidad receptora.
4. Conjunto según la reivindicación 1, en el que la unidad de aplicación de corriente es controlada para aplicar una corriente eléctrica de 0,01 C o inferior a la batería de litio-azufre.
5. Conjunto según la reivindicación 1, en el que para la batería de litio-azufre no han transcurrido más de 24 horas después de la etapa de activación.
6. Conjunto según la reivindicación 1, en el que la batería de litio-azufre es cargada de tal manera que un estado de carga (EdC) sea de 90 % o superior.
7. Método de supresión de gases para suprimir la generación de gases en una batería de litio-azufre, en donde el método comprende:
activar la batería de litio-azufre mediante una etapa de activación que comprende un proceso de carga y descarga de la batería de litio-azufre por lo menos una vez;
medir una tensión de la batería de litio-azufre;
realizar control para aplicar una corriente eléctrica que mantenga la tensión de la batería de litio-azufre dentro de un intervalo predeterminado en base a un resultado de medición de tensión; y
aplicar la corriente eléctrica para mantener la tensión de la batería de litio-azufre dentro del intervalo predeterminado por el control,
en donde el proceso de formación se refiere al proceso de carga y descarga de la batería por lo menos una vez, y el proceso de desgasificación se refiere a un proceso de eliminación de los gases generados en el proceso de formación
en donde la etapa de control comprende comparar la tensión medida con una tensión de referencia preestablecida, y en el caso de que la tensión medida sea inferior a la tensión de referencia, realizar el control para aplicar la corriente eléctrica a la batería de litio-azufre.
8. Método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la reivindicación 7,
en el que la batería de litio-azufre es recibida en una unidad receptora, en donde el método comprende: medir una temperatura en la unidad receptora, y
en donde un ciclo de medición de tensión se ajusta según la temperatura medida en el receptor.
9.Método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la reivindicación 8, que comprende, además:
ajustar la temperatura en la unidad receptora según la temperatura medida.
10. Método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la reivindicación 7, en donde la etapa de aplicación de corriente comprende la aplicación de corriente eléctrica con 0,01 C o menos.
11. Método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la reivindicación 7, en el que la batería de litio-azufre es recibida en una caja de batería, y
en el que la etapa de aplicación de corriente comprende aplicar la corriente eléctrica de tal manera que un cambio de volumen de la caja de la batería sea de 1 % o inferior.
12. Método de supresión de gases para la batería de litio-azufre según la reivindicación 7, en el que la etapa de activación comprende cargar y descargar la batería de litio-azufre con una corriente eléctrica de 0,02 C a 5 C.
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