ES3049177T3 - Battery module comprising a cartridge - Google Patents

Abstract

Se proporciona un cartucho y un módulo de batería que lo comprende. Un cartucho, según una realización de la presente invención, comprende: un cuerpo con una primera superficie sobre la que se asienta al menos parcialmente una primera celda de batería y una segunda superficie opuesta a la primera; y un primer patrón de soporte dispuesto dentro de una primera región de la primera superficie del cuerpo, correspondiente a una bolsa de gas de la primera celda de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Módulo de batería que comprende un cartucho

[0003] Campo técnico

[0004] La presente divulgación se refiere a un módulo de batería que incluye un cartucho usado para apilar de manera estable celdas de batería.

[0005] Antecedentes de la técnica

[0006] Recientemente, existe una demanda que ha aumentado de manera espectacular de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, videocámaras y teléfonos móviles, y con el extenso desarrollo de vehículos eléctricos, acumuladores para almacenamiento de energía, robots y satélites, están realizándose muchos estudios sobre baterías secundarias de alto rendimiento que pueden recargarse de manera repetida.

[0007] Actualmente, las baterías secundarias disponibles comercialmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías secundarias de litio y similares, y entre las mismas, las baterías secundarias de litio tienen escaso o ningún efecto de memoria y, por tanto, están atrayendo más atención que las baterías secundarias a base de níquel por sus ventajas de carga/descarga libre, baja autodescarga y alta densidad de energía.

[0008] Cuando se construye un bloque de baterías conectando una pluralidad de celdas de batería en serie/en paralelo, es general fabricar un bloque de baterías fabricando un módulo de batería que incluye al menos una celda de batería en primer lugar, y luego conectando dos o más módulos de batería y otros componentes.

[0009] La celda de batería puede generar gas como resultado de la descomposición de una disolución de electrolito en la misma debido a reacciones secundarias provocadas por la carga/descarga repetidas, cambios de temperatura e impactos externos. En este caso, un fenómeno en el que la forma de la celda de batería se deforma por el gas generado se denomina fenómeno de hinchamiento.

[0010] La manera más fácil posible de suprimir el fenómeno de hinchamiento es enfriar el módulo de batería. Esto se debe a que cuando se enfría el módulo de batería, se produce menos gas a partir de la celda de batería individual incluida en la misma. Sin embargo, para el enfriamiento del módulo de batería, se requiere necesariamente una estructura y/o un método de control de enfriamiento especial, que actúa como limitación significativa en la fabricación del módulo de batería.

[0011] Adicionalmente, aunque se enfríe el módulo de batería, sólo es posible disminuir la velocidad del fenómeno de hinchamiento, y es imposible impedir por completo el fenómeno de hinchamiento. Por consiguiente, con la premisa de que se produce un fenómeno de hinchamiento, existe la necesidad de un enfoque para suprimir el daño en el módulo de batería o la celda de batería individual incluida en el módulo de batería debido al fenómeno de hinchamiento.

[0012] El documento WO 2012/044065 A2 describe un bloque de baterías y un conjunto de bloques de baterías equipado con el mismo. El bloque de baterías comprende una estructura de ventilación que soporta una única celda y puede ajustarse de modo que conecte una pluralidad de celdas de un modo selectivo; y un puerto de conexión que es capaz de transmitir datos y el estado de la batería (tensión y temperatura) hacia fuera de sí mismo, de tal manera que puede monitorizarse el estado de la batería.

[0013] El documento EP 2980882 A1 se refiere a un armazón para celdas electroquímicas que comprende un cuerpo de armazón en el que está formado al menos un canal de enfriamiento para un medio de enfriamiento. El armazón presenta al menos una pieza enchufable para la conexión con otro armazón, y el canal de enfriamiento discurre al menos parcialmente dentro del enchufe.

[0014] El documento KR 2014 0076857 A describe un módulo de batería que usa una unidad prefabricada del tipo de encaje. Una celda de batería incluye una carcasa delantera que está en contacto estrecho con una superficie delantera y una superficie trasera de una celda desnuda que tiene una lengüeta de batería que sobresale hacia arriba desde el lado superior del cuerpo principal, y una carcasa trasera.

[0015] Divulgación

[0016] Problema técnico

[0017] La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería que incluye un cartucho con una estructura para reducir el riesgo de que el gas atrapado en una bolsa de gas dañada se escape del módulo de batería en el caso de que se dañe cualquiera de las bolsas de gas de cada celda de batería incluida en el módulo de batería.

[0018] La presente divulgación está dirigida además a proporcionar un módulo de batería que incluye un cartucho con una estructura para el equilibrado de gas de celdas de batería apiladas en un módulo de batería.

[0019] Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación se entenderán mediante la siguiente descripción y resultarán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación se obtienen mediante los medios expuestos en las reivindicaciones adjuntas.

[0020] Solución técnica

[0021] Varias realizaciones de la presente invención para lograr el objeto descrito anteriormente son tal como se indica a continuación.

[0022] Un módulo de batería según la presente invención se define en la reivindicación 1. El módulo de batería comprende una pluralidad de cartuchos apilados; y una pluralidad de celdas de batería asentadas en cada cartucho. Cada cartucho incluye un cuerpo que tiene una primera superficie y una segunda superficie enfrentadas entre sí, siendo la primera superficie en la que se asienta al menos en parte una primera celda de batería, y un primer patrón de soporte dispuesto en una primera área correspondiente a una bolsa de gas de la primera celda de batería en la primera superficie del cuerpo. El cartucho incluye además una aguja con una punta orientada desde la primera superficie hacia la primera celda de batería en un área donde se dispone el primer patrón de soporte.

[0023] El primer patrón de soporte puede incluir una pluralidad de nervaduras de soporte que tienen una forma de pared y sobresalen de la primera superficie del cuerpo.

[0024] El cartucho puede incluir además un segundo patrón de soporte formado en una segunda área correspondiente a una bolsa de gas de una segunda celda de batería asentada al menos en parte en la segunda superficie del cuerpo. La bolsa de gas de la segunda celda de batería es, en un espacio interno de una carcasa de la segunda celda de batería, un espacio parcial entre un conjunto de electrodos y una parte de sellado de la segunda celda de batería. El segundo patrón de soporte puede incluir una pluralidad de nervaduras de soporte, en el que cada nervadura de soporte tiene una forma de pared y sobresale de la segunda superficie del cuerpo.

[0025] El cartucho puede incluir además una capa adhesiva recubierta en la nervadura de soporte del primer patrón de soporte para adherir al menos una porción de la bolsa de gas de la primera celda de batería a la nervadura de soporte del primer patrón de soporte.

[0026] Al menos una cámara de gas puede estar formada en la primera área por la pluralidad de nervaduras de soporte. Cada cámara de gas puede almacenar gas que se escapa de la bolsa de gas de la primera celda de batería.

[0027] El cuerpo puede incluir al menos un paso de equilibrado de gas, y cada paso de equilibrado de gas puede discurrir en una dirección a lo largo del grosor del cuerpo desde un punto en la primera área donde se dispone el primer patrón de soporte.

[0028] Efectos ventajosos

[0029] Según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que incluye un cartucho con una estructura para reducir el riesgo de que el gas atrapado en una bolsa de gas dañada se escape del módulo de batería en el caso de que se dañe cualquiera de las bolsas de gas de cada celda de batería incluida en el módulo de batería.

[0030] Adicionalmente, se proporciona un módulo de batería que incluye un cartucho con una estructura para el equilibrado de gas de celdas de batería apiladas en un módulo de batería. Particularmente, cuando cualquiera de las bolsas de gas de cada celda de batería se expande demasiado, se induce la rotura segura de la bolsa de gas expandida y el gas de la bolsa de gas rota se distribuye a un espacio admisible proporcionado por el cartucho, para suprimir la rotura de la celda de batería individual (por ejemplo, la rotura de una parte de sellado, etc.).

[0031] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la técnica entenderán claramente otros efectos no mencionados en el presente documento a partir de la divulgación de las reivindicaciones adjuntas.

[0032] Breve descripción de los dibujos

[0033] Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y junto con la siguiente descripción detallada de la presente divulgación, sirven para proporcionar una comprensión adicional de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos. La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra la estructura de una celda de batería según una realización de la presente divulgación.

[0034] La figura 2 es un diagrama que muestra la celda de batería de la figura 1 cuando se observa desde un lado.

[0035] La figura 3 es un diagrama que muestra la celda de batería de la figura 1 cuando se observa desde la parte delantera.

[0036] La figura 4 es un diagrama que muestra la estructura de un cartucho según una realización de la presente divulgación.

[0037] La figura 5 es un diagrama que muestra el cartucho de la figura 4 cuando se observa desde el lado opuesto.

[0038] La figura 6 es un diagrama que muestra la estructura de un cartucho según otra realización de la presente divulgación, y la figura 7 es una vista ampliada de la sección P en la figura 6.

[0039] La figura 8 es un diagrama que muestra una estructura de apilamiento de una pluralidad de celdas de batería mediante una pluralidad de cartuchos.

[0040] La figura 9 es un diagrama esquemático que muestra una porción de la sección transversal lateral de un módulo de batería de la figura 8.

[0041] La figura 10 es un diagrama que muestra un fenómeno de hinchamiento producido en la celda de batería de la figura 9.

[0042] La figura 11 es un diagrama para referencia en la ilustración del equilibrado de gas por el cartucho de la figura 10.

[0043] Modo de llevar a cabo la invención

[0044] Más adelante en el presente documento, se describirán con detalle realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o expresiones usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente divulgación basándose en el principio de que se permite que el inventor defina términos de manera apropiada para la mejor explicación.

[0045] Por tanto, las realizaciones descritas en el presente documento e ilustraciones mostradas en los dibujos son sólo una realización más preferida de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse una variedad de otros equivalentes y modificaciones en la misma en el momento en que se presentó la solicitud.

[0046] Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considera que una descripción detallada de elementos o funciones conocidos relevantes hace que el contenido clave de la presente divulgación sea ambiguo, se omite la descripción detallada en el presente documento.

[0047] Los términos que incluyen el número ordinal tal como “primero”, “segundo” y similares, pueden usarse para distinguir un elemento de otro entre diversos elementos, pero no pretenden limitar los elementos mediante los términos.

[0048] A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se entenderá que el término “comprende” o “incluye” cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de elementos establecidos, pero no excluye la presencia o adición de uno o más de otros elementos. Adicionalmente, el término <unidad de control>, tal como se usa en el presente documento, se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación, y esto puede implementarse mediante hardware o software solo o en combinación.

[0049] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, se entenderá además que cuando se hace referencia a que un elemento está “conectado a” otro elemento, puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.

[0050] Más adelante en el presente documento, se describirán una celda de batería, un cartucho y un módulo de batería según realizaciones de la presente divulgación.

[0051] La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra la estructura de la celda 10 de batería según una realización de la presente divulgación, la figura 2 es un diagrama que muestra la celda 10 de batería de la figura 1 cuando se observa desde un lado, y la figura 3 es un diagrama que muestra la celda 10 de batería de la figura 1 cuando se observa desde la parte delantera.

[0052] En primer lugar, haciendo referencia a la figura 1, la celda 10 de batería incluye básicamente un conjunto 11 de electrodos, una lengüeta 12 de electrodo, un conductor 13 de electrodo y una carcasa 14.

[0053] La carcasa 14 proporciona un espacio en el que se reciben el conjunto 11 de electrodos y una disolución de electrolito, y se sella a través de un proceso de sellado. En este caso, el proceso de sellado es un proceso que acopla mecánicamente el área de borde de la carcasa 14 a través de fusión por calor para impedir que la disolución de electrolito inyectada en la carcasa 14 se escape de la carcasa 14 para la impregnación de la carcasa 14. Mediante este proceso de sellado, puede formarse una parte de sellado S en el área de borde de la carcasa 14. El conjunto 11 de electrodos es tal que se apilan al menos una placa de electrodo positivo, al menos una placa de electrodo negativo y al menos un separador o se pliegan en una forma preestablecida. Un extremo de cada una de las dos lengüetas 12 de electrodo, es decir, una lengüeta 12a de electrodo positivo y una lengüeta 12b de electrodo negativo, que sobresalen del conjunto 11 de electrodos se conecta eléctricamente a dos conductores 13 de electrodo, es decir, un conductor 13a de electrodo positivo y un conductor 13b de electrodo negativo en el interior de la carcasa 14, respectivamente. El otro extremo de los dos conductores 13 de electrodo se extiende hacia fuera desde la carcasa 14 y, en este caso, al menos una porción de los dos conductores 13 de electrodo puede interponerse entre la parte superior y la parte inferior de la carcasa 14. En este caso, tal como se muestra en la figura 1, en el espacio interno de la carcasa 14, un espacio parcial entre el conjunto 11 de electrodos y la parte de sellado S puede denominarse bolsa de gas GP. El gas producido como resultado de la carga/descarga de la celda 10 de batería puede quedar atrapado por la bolsa de gas GP.

[0054] Haciendo referencia a la figura 2, cuando se observa desde el exterior, la celda 10 de batería puede tener un escalón. Es decir, mientras que un fenómeno de hinchamiento es menor que un nivel predeterminado, una parte correspondiente al conjunto 11 de electrodos es la más gruesa, una parte correspondiente a la bolsa de gas GP es más delgada, y el conductor 13 de electrodo es el más delgado. Por el contrario, cuando un fenómeno de hinchamiento supera un nivel predeterminado, una parte correspondiente a la bolsa de gas GP puede ser más gruesa que una parte correspondiente al conjunto 11 de electrodos.

[0055] Haciendo referencia a la figura 3 junto con la figura 1, cada una de las dos partes de sellado S dispuestas en dos superficies laterales del conjunto 11 de electrodos basándose en la figura 1 puede plegarse hacia arriba o hacia abajo con respecto al conjunto 11 de electrodos en una forma predeterminada. Por consiguiente, es posible mejorar la densidad de energía de la celda 10 de batería.

[0056] La figura 4 es un diagrama que muestra la estructura del cartucho 100 según una realización de la presente divulgación, y la figura 5 es un diagrama que muestra el cartucho 100 de la figura 4 cuando se observa desde el lado opuesto.

[0057] En primer lugar, haciendo referencia a la figura 4, el cartucho 100 proporciona una estructura en la que puede asentarse al menos una celda 10 de batería con la estructura mostrada en la figura 1. El cartucho 100 incluye un cuerpo 101 y un primer patrón 130 de soporte.

[0058] El cuerpo 101 tiene una forma de armazón o placa que proporciona un espacio en el que puede asentarse la celda 10 de batería. Preferiblemente, el cuerpo 101 puede incluir una parte 110 lateral y una parte 120 de base. La parte 110 lateral puede conectarse mecánicamente a la parte 120 de base, rodeando los bordes de la parte 120 de base al menos en parte. Preferiblemente, la parte 110 lateral puede tener al menos una pestaña 111, y la pestaña 111 puede tener un saliente y una ranura, respectivamente, en la parte superior y la parte inferior. El saliente se conecta con una ranura proporcionada en una pestaña del otro cartucho 100. La ranura se conecta con un saliente proporcionado en una pestaña de otro cartucho 100. Cada pestaña 111 tiene un orificio de acoplamiento H, de modo que cuando una pluralidad de cartuchos 100 se apilan en un orden secuencial, se insertan pernos en los orificios de acoplamiento H para acoplar mecánicamente la pluralidad de cartuchos 100.

[0059] La celda 10 de batería puede asentarse en un espacio interno proporcionado basándose en la parte conectada de la parte 120 de base y la parte 110 lateral al menos en parte. Por ejemplo, cuando el cuerpo 101 está en forma de armazón, la parte de sellado S de la celda 10 de batería, es decir, el área de borde puede asentarse en el cuerpo 101. Debido a que un área predeterminada de la parte 120 de base tiene una forma abierta, el cuerpo 101 en forma de armazón es efectivo en la irradiación de calor de la celda 10 de batería. Como otro ejemplo, cuando el cuerpo 101 está en forma de placa, una parte plana correspondiente a la parte superior o inferior de la celda 10 de batería puede asentarse en el cuerpo 101 en su totalidad.

[0060] El cuerpo 101 está configurado para soportar al menos una porción de la celda 10 de batería para guiar la pila secuencial con otra celda 10 de batería mientras se reduce el movimiento de la celda 10 de batería en el módulo 200 de batería.

[0061] El primer patrón 130 de soporte se dispone en una superficie (denominada más adelante en el presente documento “primera superficie”) de las dos superficies enfrentadas del cuerpo 101. Específicamente, el primer patrón 130 de soporte puede disponerse en una primera área correspondiente a la bolsa de gas GP de la celda 10 de batería (denominada más adelante en el presente documento “primera celda de batería”) soportada al menos en parte por la primera superficie del cuerpo 101. El primer patrón 130 de soporte puede disponerse más cerca de la primera celda 10 de batería, en particular, la bolsa de gas GP de la primera celda de batería que la parte 120 de base, y entrar en contacto con la bolsa de gas GP. Por ejemplo, cuando una cantidad de gas atrapado en la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería es menor que un nivel predeterminado, la bolsa de gas GP y el primer patrón 130 de soporte permanecen separados, y cuando una cantidad de gas atrapado en la bolsa de gas GP alcanza el nivel predeterminado, por expansión de la bolsa de gas GP, el primer patrón 130 de soporte puede entrar en contacto con la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería al menos en parte y soportarla.

[0063] El primer patrón 130 de soporte puede incluir al menos una nervadura 131 de soporte. Cada nervadura de soporte tiene una forma de pared y sobresale hacia fuera tanto como una longitud predeterminada. Cuando el primer patrón 130 de soporte incluye una pluralidad de nervaduras 131 de soporte, una cualquiera de la pluralidad de nervaduras 131 de soporte y al menos una de las nervaduras de soporte restantes pueden extenderse en diferentes direcciones. Preferiblemente, las alturas sobresalientes de todas las nervaduras de soporte incluidas en el primer patrón 130 de soporte son iguales o tienen una diferencia dentro de un intervalo de error predeterminado.

[0065] Puede formarse al menos una cámara de gas R en la primera área por la pluralidad de nervaduras 131 de soporte incluidas en el primer patrón 130 de soporte. Específicamente, puede formarse al menos una cámara de gas R en la primera área por intersección o conexión de cada nervadura 131 de soporte y al menos una de las nervaduras de soporte restantes. La superficie lateral de cada cámara de gas R formada en la primera superficie está definida por la nervadura 131 de soporte, y una de las superficies superior e inferior está definida por la parte 120 de base y la otra está definida por la bolsa de gas GP. Es decir, la cámara de gas R formada en la primera superficie puede ser un espacio sellado herméticamente por cada una de la nervadura 131 de soporte, la parte 120 de base y la bolsa de gas GP. Por consiguiente, el gas que se escapa de la bolsa de gas GP puede almacenarse en la cámara de gas R formada en la primera superficie. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 4, puede observarse que un total de ocho cámaras de gas R pueden formarse en la primera superficie del cartucho 100 por tres nervaduras de soporte que se extienden a lo largo de la dirección a lo largo de la anchura del cuerpo 101 y cinco nervaduras de soporte que se extienden a lo largo de la dirección longitudinal del cuerpo 101.

[0067] En algunos casos, el cartucho 100 puede incluir además una primera capa adhesiva. La primera capa adhesiva puede recubrirse sobre al menos la parte de extremo delantero del primer patrón 130 de soporte. Tal como se ha descrito anteriormente, cuando la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería se expande hacia el primer patrón 130 de soporte más que un nivel predeterminado, la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería puede unirse al primer patrón 130 de soporte a través de la primera capa adhesiva. Es decir, la primera capa adhesiva proporciona la fuerza de unión para impedir que la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería y el primer patrón 130 de soporte se separen fácilmente entre sí. Por consiguiente, es posible impedir que se escape gas en la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería, a la cámara de gas R y luego se escape de nuevo de la cámara de gas R.

[0069] Posteriormente, haciendo referencia a la figura 5, el cartucho 100 puede incluir además un segundo patrón 140 de soporte. El segundo patrón 140 de soporte se dispone en la otra superficie (denominada más adelante en el presente documento “segunda superficie”) de las dos superficies enfrentadas del cuerpo 101. Específicamente, el segundo patrón 140 de soporte puede disponerse en una segunda área correspondiente a una bolsa de gas GP de otra celda 10 de batería (denominada más adelante en el presente documento “segunda celda de batería”) soportada al menos en parte por la segunda superficie del cuerpo 101. El segundo patrón 140 de soporte puede disponerse más cerca de la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería que la parte 120 de base, y entrar en contacto con la bolsa de gas GP. Por ejemplo, cuando una cantidad de gas atrapado en la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería es menor que un nivel predeterminado, la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería y el segundo patrón 140 de soporte permanecen separados, y cuando una cantidad de gas atrapado en la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería alcanza el nivel predeterminado, mediante la expansión de la bolsa de gas GP, el segundo patrón 140 de soporte puede entrar en contacto con la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería al menos en parte y soportarla.

[0071] De la misma manera que el primer patrón 130 de soporte, el segundo patrón 140 de soporte también puede incluir al menos una nervadura 141 de soporte. Cada nervadura 141 de soporte tiene una forma de pared y sobresale hacia fuera tanto como una longitud predeterminada. Cuando el segundo patrón 140 de soporte incluye una pluralidad de nervaduras 141 de soporte, una cualquiera de la pluralidad de nervaduras 141 de soporte y al menos una de las nervaduras de soporte restantes pueden extenderse en diferentes direcciones. Preferiblemente, las alturas sobresalientes de todas las nervaduras de soporte incluidas en el segundo patrón 140 de soporte son iguales o tienen una diferencia dentro de un intervalo de error predeterminado.

[0073] Puede formarse al menos una cámara de gas R en la segunda área por la pluralidad de nervaduras 141 de soporte incluidas en el segundo patrón 140 de soporte. Específicamente, también puede formarse al menos una cámara de gas R en la segunda área por intersección o conexión de cada nervadura 141 de soporte y al menos una de las nervaduras de soporte restantes. La superficie lateral de cada cámara de gas R formada en la segunda superficie está definida por la nervadura 141 de soporte, y una de las superficies superior e inferior está definida por la parte 120 de base y la otra está definida por la bolsa de gas GP. Es decir, la cámara de gas R formada en la segunda superficie puede ser un espacio sellado herméticamente por cada una de la nervadura 141 de soporte, la parte 120 de base y la bolsa de gas Gp . Por consiguiente, el gas que se escapa de la bolsa de gas GP puede almacenarse en la cámara de gas R formada en la segunda superficie. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 5, puede observarse que un total de ocho cámaras de gas R pueden formarse en la segunda superficie del cartucho 100 por tres nervaduras de soporte que se extienden a lo largo de la dirección a lo largo de la anchura del cuerpo 101 y cinco nervaduras de soporte que se extienden a lo largo de la dirección longitudinal del cuerpo 101. La cámara de gas R de la figura 4 y la cámara de gas R de la figura 5 pueden formarse en ubicaciones correspondientes con la parte 120 de base interpuesta entre las mismas.

[0074] En algunos casos, el cartucho 100 puede incluir además una segunda capa adhesiva. La segunda capa adhesiva puede recubrirse sobre la parte de extremo delantero del segundo patrón 140 de soporte. Tal como se ha descrito anteriormente, cuando la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería se expande hacia el segundo patrón 140 de soporte más que un nivel predeterminado, la bolsa de gas GP puede unirse al segundo patrón 140 de soporte a través de la segunda capa adhesiva. Es decir, la segunda capa adhesiva proporciona la fuerza de unión para impedir que la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería y el segundo patrón 140 de soporte se separen fácilmente entre sí. Por consiguiente, es posible impedir que se escape gas en la bolsa de gas GP de la segunda celda 10 de batería a la cámara de gas R y luego se escape de nuevo de la cámara de gas R.

[0075] En las figuras 4 y 5, puede formarse al menos uno del primer patrón 130 de soporte y el segundo patrón 140 de soporte de manera solidaria con el cuerpo 101 a través de una técnica de prensado. Por supuesto, puede fabricarse por separado al menos uno del primer patrón 130 de soporte y el segundo patrón 140 de soporte y el cuerpo 101 unirse mecánicamente a través de soldadura.

[0076] Adicionalmente, el cartucho 100 que incluye sólo el primer patrón 130 de soporte entre el primer patrón 130 de soporte y el segundo patrón 140 de soporte puede denominarse “cartucho 100 de tipo individual”, y el cartucho 100 que incluye tanto el primer patrón 130 de soporte como el segundo patrón 140 de soporte puede denominarse “cartucho 100 de tipo doble”.

[0077] La figura 6 es un diagrama que muestra la estructura del cartucho 100 según otra realización de la presente divulgación, y la figura 7 es una vista ampliada de la sección P en la figura 6.

[0078] Cuando se compara con el cartucho 100 de la figura 4, una única diferencia es que el cartucho 100 de la figura 6 incluye además al menos uno de una aguja 151 y un paso 152 de equilibrado de gas. Por consiguiente, los números de referencia similares denotan elementos similares, y se omite su descripción detallada en el presente documento. Haciendo referencia a las figuras 6 y 7, el cartucho 100 puede incluir al menos una aguja 151. Cada aguja 151 puede disponerse en la primera superficie o en la segunda superficie, o en ambas. Por conveniencia de la descripción, se proporcionará una descripción basándose en la estructura en la que la aguja 151 y el paso 152 de equilibrado de gas están dispuestos en la primera superficie.

[0079] Cada aguja 151 puede disponerse en la cámara de gas R. Por ejemplo, la aguja 151 puede sobresalir de la superficie de la parte 120 de base o la nervadura 131, 141 de soporte en la cámara de gas R, con la punta orientada hacia la bolsa de gas GP. Cuando la bolsa de gas GP de la celda 10 de batería se expande más que un nivel predeterminado por el gas atrapado en la misma, al menos un punto de la bolsa de gas GP se rompe por la punta de la aguja 151. Por consiguiente, el tamaño de la bolsa de gas Gp se extiende tanto como el tamaño de la cámara de gas R, y una porción de gas en la bolsa de gas GP se mueve hacia la cámara de gas R, reduciendo la presión en la bolsa de gas GP. Como resultado, la presión en la bolsa de gas GP se distribuye a la cámara de gas R sin concentrarse en el área que tiene una menor fuerza de unión en la parte de sellado S, reduciendo el daño de la celda 10 de batería.

[0080] Haciendo referencia a las figuras 6 y 7, el cartucho 100 puede incluir al menos un paso 152 de equilibrado de gas. Preferiblemente, puede formarse el paso 152 de equilibrado de gas en al menos una ubicación correspondiente en la cámara de gas R del cartucho 100. Cada paso 152 de equilibrado de gas puede denominarse parte que discurre en la dirección a lo largo del grosor del cuerpo 101 desde al menos un punto en el área donde los patrones 130, 140 de soporte se disponen en toda el área de la parte 120 de base.

[0081] Cuando la cámara de gas R de la primera superficie y la cámara de gas R de la segunda superficie tienen las ubicaciones correspondientes, las dos cámaras de gas R pueden conectarse entre sí a través del paso 152 de equilibrado de gas. Por consiguiente, a través del paso 152 de equilibrado de gas, puede distribuirse gas desde una cámara de gas R a la otra cámara de gas R. Por ejemplo, cuando la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería soportada por la primera superficie se rompe por su presión interna o la aguja 151, una porción de gas atrapado en la bolsa de gas GP de la primera celda 10 de batería puede moverse a la cámara de gas R de la primera superficie, e incluso a la cámara de gas R de la segunda superficie a través del paso 152 de equilibrado de gas.

[0082] Aunque las figuras 6 y 7 muestran que cada cámara de gas R tiene tanto la aguja 151 como el paso 152 de equilibrado de gas, el alcance de la presente divulgación no se limita a ello. Por ejemplo, una cámara de gas R puede tener la aguja 151 sola, otra cámara de gas R puede tener el paso 152 de equilibrado de gas solo, todavía otra cámara de gas R puede tener tanto la aguja 151 como el paso 152 de equilibrado de gas, y la otra cámara de gas R puede no tener ni la aguja 151 ni el paso 152 de equilibrado de gas.

[0083] La figura 8 es un diagrama que muestra la estructura de apilamiento de la pluralidad de celdas 10 de batería por la pluralidad de cartuchos 100.

[0084] Haciendo referencia a la figura 8, entre la pluralidad de cartuchos 100 en el módulo 200 de batería, los cartuchos 100 restantes, excepto los dos cartuchos 100 más exteriores, pueden ser un “cartucho 100 de tipo doble”. Adicionalmente, cada uno de los dos cartuchos 100 más exteriores en el módulo 200 de batería puede ser un “cartucho 100 de tipo individual”. Cuando se apilan n “cartuchos 100 de tipo doble” en un orden secuencial entre dos “cartuchos 100 de tipo individual” en el módulo 200 de batería, resulta obvio para los expertos en la técnica que el número de celdas 10 de batería incluidas en el módulo 200 de batería puede ser 2n+2. Por supuesto, las combinaciones de cartuchos 100 en el módulo 200 de batería pueden cambiarse de diversas maneras.

[0085] El módulo 200 de batería puede incluir dos placas 210 de extremo enfrentadas entre sí con la pluralidad de cartuchos 100 interpuestos entremedias, y un conjunto 220 de circuitos de carga/descarga.

[0086] Las dos placas 210 de extremo entran en contacto directo/indirecto con cada uno de los dos cartuchos 100 más exteriores, y están configuradas para soportar y proteger la pluralidad de cartuchos 100 apilados frente a impactos externos.

[0087] El conjunto 220 de circuitos de carga/descarga proporciona una trayectoria eléctrica para permitir que la pluralidad de celdas 10 de batería asentadas en la pluralidad de cartuchos 100 apilados se conecte eléctricamente según un método preestablecido (por ejemplo, o bien en serie o bien en paralelo, o ambos). Por ejemplo, el conjunto 220 de circuitos de carga/descarga incluye una pluralidad de barras ómnibus, y cada barra ómnibus está configurada para conectar eléctricamente el conductor 13 de electrodo de una celda 10 de batería al conductor 13 de electrodo de otra celda 10 de batería, o para conectar eléctricamente el conductor 13 de electrodo de una celda 10 de batería a un terminal de electrodo del módulo 200 de batería. Adicionalmente, el conjunto 220 de circuitos de carga/descarga puede incluir además un sistema de gestión de batería.

[0088] La figura 9 es un diagrama esquemático que muestra una porción de la sección transversal lateral del módulo 200 de batería de la figura 8, la figura 10 es un diagrama que muestra un fenómeno de hinchamiento producido en la celda 10 de batería de la figura 9, y la figura 11 es un diagrama para referencia en la ilustración del equilibrado de gas por el cartucho 100 de la figura 10. Por conveniencia de la descripción, se supone que el cartucho 100 de la figura 6 es un cartucho de tipo doble, y cada cámara de gas R tiene dos agujas 151 y un paso 152 de equilibrado de gas.

[0089] Haciendo referencia a la figura 9, cada una de las celdas 10 de batería está asentada en dos superficies del cartucho 100. Cuando se dispone una pluralidad de cartuchos 100, una celda 10b de batería asentada en un cartucho 100a puede entrar en contacto con una celda 10c de batería asentada en otro cartucho 100b al menos en parte. Por ejemplo, la celda 10a de batería y la celda 10b de batería pueden ponerse en contacto de superficie directa o indirectamente a través de la placa de enfriamiento.

[0090] Haciendo referencia a la figura 10, se muestra que se produce un fenómeno de hinchamiento en al menos una celda 10a de batería en el módulo 200 de batería, y se expande la bolsa de gas GP de la celda 10a de batería. A medida que se expande la bolsa de gas GP de la celda 10a de batería, se reduce gradualmente la distancia entre la bolsa de gas GP y la aguja 151 proporcionada en el cartucho 100a.

[0091] Cuando se expande de manera continua la bolsa de gas GP de la celda 10a de batería y la superficie alcanza la aguja 151, la bolsa de gas GP de la celda 10a de batería se rompe por la aguja 151. Por consiguiente, tal como se indica mediante la flecha en la figura 11, una porción del gas GAS en la bolsa de gas GP de la celda 10a de batería se mueve a la cámara de gas R definida por la nervadura 131 de soporte, y posteriormente, se transmite a otra cámara de gas R a través del paso 152 de equilibrado de gas mediante la otra nervadura 141 de soporte.

[0092] Aunque la presente divulgación se ha descrito anteriormente en el presente documento con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, resulta obvio para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversas modificaciones y cambios en la misma dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES

i. Módulo (200) de batería, que comprende:

una pluralidad de cartuchos (100) apilados; y

una pluralidad de celdas (10) de batería asentadas en cada cartucho (100),

en el que cada cartucho (100) comprende:

un cuerpo (101) que tiene una primera superficie y una segunda superficie enfrentadas entre sí, siendo la primera superficie en la que se asienta al menos en parte una primera celda (10) de batería; y un primer patrón (130) de soporte dispuesto en una primera área correspondiente a una bolsa de gas (GP) de la primera celda (10) de batería en la primera superficie del cuerpo (101), en el que la bolsa de gas (GP) es, en un espacio interno de una carcasa (14) de la primera celda (10) de batería, un espacio parcial entre un conjunto (11) de electrodos y una parte de sellado (S) de la primera celda (10) de batería; caracterizado porque el cartucho (100) comprende además:

una aguja (151) con una punta orientada desde la primera superficie hacia la primera celda (10) de batería en un área donde se dispone el primer patrón (130) de soporte.

2. Módulo (200) de batería según la reivindicación 1, en el que el primer patrón (130) de soporte incluye una pluralidad de nervaduras (131) de soporte que tienen una forma de pared y sobresalen de la primera superficie del cuerpo (101).

3. Módulo (200) de batería según la reivindicación 2, que comprende además:

un segundo patrón (140) de soporte formado en una segunda área correspondiente a una bolsa de gas (GP) de una segunda celda (10) de batería asentada al menos en parte en la segunda superficie del cuerpo (101), en el que la bolsa de gas (GP) de la segunda celda (10) de batería es, en un espacio interno de una carcasa (14) de la segunda celda (10) de batería, un espacio parcial entre un conjunto (11) de electrodos y una parte de sellado (S) de la segunda celda (10) de batería.

4. Módulo (200) de batería según la reivindicación 3, en el que el segundo patrón (140) de soporte incluye una pluralidad de nervaduras (141) de soporte, en el que cada nervadura (141) de soporte tiene una forma de pared y sobresale de la segunda superficie del cuerpo (101).

5. Módulo (200) de batería según la reivindicación 2, que comprende además:

una capa adhesiva recubierta en la nervadura (131) de soporte del primer patrón (130) de soporte para adherir al menos una porción de la bolsa de gas (GP) de la primera celda (10) de batería a la nervadura (131) de soporte del primer patrón (130) de soporte.

6. Módulo (200) de batería según la reivindicación 2, en el que al menos una cámara de gas (R) está formada en la primera área por la pluralidad de nervaduras (131) de soporte, y

cada cámara de gas (R) almacena gas que se escapa de la bolsa de gas (GP) de la primera celda de batería (100).

7. Módulo (200) de batería según la reivindicación 1, en el que

el cuerpo (101) incluye al menos un paso (152) de equilibrado de gas, y

cada paso (152) de equilibrado de gas discurre en una dirección a lo largo del grosor del cuerpo (101) desde un punto en la primera área donde se dispone el primer patrón (130) de soporte.