ES3053833T3

ES3053833T3 - Battery module having improved energy density and battery pack including the same

Info

Publication number: ES3053833T3
Application number: ES20923951T
Authority: ES
Inventors: Yoon Woo Park
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2026-01-27
Anticipated expiration: 2040-11-26
Also published as: EP4068479B1; KR102874744B1; US12418066B2; JP7436117B2; EP4068479A1; EP4068479A4; WO2021182716A1; JP2023507303A; KR20210115180A; CN114788076B; US20230035203A1; CN114788076A

Abstract

La presente invención se refiere a un módulo de batería con densidad de energía mejorada, y a un paquete de baterías que lo incluye, y, más específicamente, a un módulo de batería con densidad de energía mejorada, y a un paquete de baterías que incluye el módulo de batería, que comprende: un cuerpo apilado de módulos unitarios en el que los módulos unitarios, que comprenden cada uno una o más celdas de batería (700) y un cartucho de celdas (600) para alojar las celdas de batería (700) en su interior, se apilan horizontal o verticalmente con respecto al suelo; un par de láminas aislantes (500) colocadas en los lados más externos del cuerpo apilado de módulos unitarios; y un par de placas de extremo (400) posicionadas en los lados exteriores del par de láminas aislantes (500), en donde el par de placas de extremo (400) tiene primeras partes salientes (410) que sobresalen en la dirección en la que se ubica el cuerpo apilado del módulo unitario, y el par de láminas aislantes (500) tiene primeras partes de alojamiento (510) que tienen la misma forma para acomodar las primeras partes salientes (410) de las placas de extremo (400). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Módulo de batería que tiene densidad de energía mejorada y grupo de baterías que incluye el mismo

[0003] Sector de la técnica

[0004] Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud de patente coreana n.<o>2020-0030584, presentada el 12 de marzo de 2020.

[0005] La presente invención se refiere a un módulo de batería que tiene densidad de energía mejorada y un grupo de baterías que incluye el mismo y, más particularmente, a un módulo de batería, configurado de manera que una parte de soporte está formada en una lámina de aislamiento, por lo que es posible recibir además una celda de batería sin un cartucho de celda, y un grupo de baterías que incluye el mismo.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] Las capacidades requeridas de las baterías secundarias que se usan como fuente de energía de diversas clases de dispositivos electrónicos, que se usan inevitablemente en la sociedad moderna, han aumentado debido a un aumento en el uso de dispositivos móviles, aumentando la complejidad de los dispositivos móviles, y al desarrollo de los vehículos eléctricos. A fin de satisfacer las demandas de los usuarios, una pluralidad de celdas de batería está dispuesta en un dispositivo de pequeño tamaño, mientras que un módulo de batería, que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas eléctricamente entre sí, se usa en un vehículo.

[0008] En el módulo de batería, una pluralidad de baterías secundarias, es decir, celdas de batería, están conectadas entre sí en serie o en paralelo para aumentar la capacidad y la salida del módulo de batería, y se han efectuado diversas investigaciones para reducir el espacio muerto en el módulo de batería o para aumentar la capacidad de cada celda de batería a fin de aumentar la capacidad del módulo de batería.

[0009] La FIG. 1 es una vista, en perspectiva y en despiece ordenado, de un módulo convencional de batería. Como se muestra en la FIG. 1, un par de láminas de aislamiento 20 están ubicadas en el interior de un par de placas extremas 10 ubicadas en los lados más exteriores del módulo convencional de batería, y una pluralidad de módulos unitarios, cada uno de los cuales incluye al menos una celda de batería y un cartucho de celda configurado para recibir la celda de batería, están apilados entre el par de láminas de aislamiento 20 para constituir un apilamiento de módulos unitarios 30.

[0010] En el caso en el que se añade una celda de batería para aumentar la capacidad del módulo de batería, por lo tanto, se necesita necesariamente un cartucho de celda, lo que aumenta el peso del módulo de batería o un grupo de baterías, por lo que se reduce su densidad de energía.

[0011] También, en el módulo convencional de batería, cada una de las placas extremas 10 y una correspondiente de las láminas de aislamiento 20 están dispuestas simplemente en contacto superficial entre sí, sin estar fijadas, por lo que no es fácil montar el módulo de batería.

[0012] En el documento JP 2016-046207 A, una placa de aislamiento está prevista entre una placa extrema y un soporte de baterías, y la placa de aislamiento está fijada por conexión entre los mismos mediante una parte de inserción. Sin embargo, el problema anterior no se ha resuelto todavía.

[0013] Documentos de la técnica anterior

[0014] Los documentos JP 2016-046207 A, KR 20140147555 A, JP 2014010983 A y EP 3168899 A1

[0015] Explicación de la invención

[0016] Problema técnico

[0017] La presente invención se ha realizado en vista de los problemas anteriores, y un objeto de la presente invención es proporcionar un módulo de batería configurado de manera que sea posible el apilamiento de celdas de batería, sin la adición de un cartucho de celda, y un grupo de baterías que incluye el mismo.

[0018] Otro objeto de la presente invención es proporcionar un módulo de batería, configurado de manera que una placa extrema y una lámina de aislamiento se puedan fijar entre sí, y un grupo de baterías que incluye el mismo.

[0019] Solución técnica

[0020] La invención está definida en el conjunto de reivindicaciones adjunto.

[0021] A fin de conseguir los objetos anteriores, un módulo de batería según la presente invención incluye un apilamiento de módulos unitarios, en el que unos módulos unitarios, que incluyen una o más celdas de batería (700) y un cartucho de celda (600) configurado para recibir las celdas de batería (700) en el mismo, están apilados horizontal o verticalmente basándose en el suelo; un par de láminas de aislamiento (500) ubicadas en los lados más exteriores del apilamiento de módulos unitarios; y un par de placas extremas (400) ubicadas en el exterior del par de láminas de aislamiento (500), en el que cada una del par de placas extremas (400) está provista de una primera protuberancia (410) que sobresale en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios, y cada una del par de láminas de aislamiento (500) está provista de una primera parte de recepción (510) configurada para recibir la primera protuberancia (410) de una correspondiente de las placas extremas (400), teniendo la primera parte de recepción una forma idéntica a la primera protuberancia.

[0022] También, en el módulo de batería según la presente invención, la primera protuberancia (410) está prevista en la proximidad de cada lado de un borde superior de la placa extrema (400).

[0023] También, en el módulo de batería según la presente invención, cada una del par de placas extremas (400) está provista de una segunda protuberancia (420) que sobresale en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios, cada una del par de láminas de aislamiento (500) puede estar provista de una segunda parte de recepción (520) configurada para recibir la segunda protuberancia (420) de una correspondiente de las placas extremas (400), teniendo la segunda parte de recepción una forma idéntica a la segunda protuberancia, la segunda protuberancia (420) puede estar ubicada entre el par de primeras protuberancias (410) y la segunda parte de recepción puede estar ubicada entre un par de primeras partes de recepción (510).

[0024] También, en el módulo de batería según la presente invención, cada una de la segunda protuberancia (420) y la segunda parte de recepción (520) puede estar configurada para tener la forma de una barra que se extiende una longitud predeterminada en una dirección horizontal.

[0025] También, en el módulo de batería según la presente invención, cada una del par de placas extremas (400) puede estar provista de una tercera protuberancia (430) que sobresale en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios, y cada una del par de láminas de aislamiento (500) puede estar provista de una tercera parte de recepción (530) configurada para recibir la tercera protuberancia (430) de una correspondiente de las placas extremas (400), teniendo la tercera parte de recepción una forma idéntica a la tercera protuberancia.

[0026] También, en el módulo de batería según la presente invención, la tercera protuberancia (430) puede estar formada a lo largo del borde lateral de la placa extrema (400).

[0027] También, en el módulo de batería según la presente invención, la tercera protuberancia (430) puede estar formada a lo largo del borde lateral y el borde inferior de la placa extrema (400) de modo que tiene una forma en L.

[0028] También, en el módulo de batería según la presente invención, una cinta adhesiva de doble cara (440) con un tamaño predeterminado puede estar prevista encima de la segunda protuberancia (420) de la placa extrema (400) de modo que se pone en contacto con la lámina de aislamiento (500).

[0029] También, en el módulo de batería según la presente invención, la primera parte de recepción (510), la segunda parte de recepción (520) y la tercera parte de recepción (530) de la lámina de aislamiento (500) pueden sobresalir en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios.

[0030] También, en el módulo de batería según la presente invención, una de las celdas de batería (700) en contacto directo con la lámina de aislamiento (500) puede estar soportada por la primera parte de recepción (510), la segunda parte de recepción (520) y la tercera parte de recepción (530) de la lámina de aislamiento (500).

[0031] También, en el módulo de batería según la presente invención, la placa extrema (400) puede estar provista, en los lados opuestos del borde superior de la misma, de un par de primeros miembros de sujeción (470), teniendo cada uno de los primeros miembros de sujeción un primer agujero de sujeción (471), a través del que se extiende una varilla de sujeción (800), formado en el mismo, y el primer miembro de sujeción (470) puede estar formado para extenderse por encima del borde superior de la lámina de aislamiento (500).

[0032] También, en el módulo de batería según la presente invención, cada cartucho de celda (600) puede estar provisto, en los lados opuestos del borde superior del mismo, de un par de segundos miembros de sujeción (630), teniendo cada uno de los segundos miembros de sujeción un segundo agujero de sujeción (631), a través del que se extiende la varilla de sujeción (800), formado en el mismo.

[0033] Adicionalmente, un grupo de baterías según la presente invención incluye el módulo de batería.

[0034] En la presente invención, se pueden seleccionar y combinar una o más construcciones, que no entran en conflicto entre sí, entre las construcciones anteriores.

[0035] Efectos ventajosos

[0037] Un módulo de batería según la presente invención y un grupo de baterías que incluye el mismo tienen la ventaja de que una placa extrema y una lámina de aislamiento están provistas de una pluralidad de protuberancias y una pluralidad de partes de recepción, respectivamente, por lo que es posible la fijación entre las mismas y se consigue más fácilmente el montaje.

[0039] Adicionalmente, el módulo de batería según la presente invención y el grupo de baterías que incluye el mismo tienen la ventaja de que la pluralidad de partes de recepción están formadas en la lámina de aislamiento, por lo que es posible apilar además celdas de batería, sin un cartucho independiente de celda, y es posible por lo tanto mejorar la densidad de energía del módulo de batería.

[0041] Breve descripción de los dibujos

[0043] La FIG.1 es una vista, en perspectiva y en despiece ordenado, de un módulo convencional de batería.

[0044] La FIG.2 es una vista, en perspectiva, de un grupo de baterías según la presente invención.

[0045] La FIG.3 es una vista, en perspectiva y en despiece ordenado, del grupo de baterías según la presente invención. (a) de la FIG.4 es una vista, en planta, de una carcasa inferior según la presente invención y un módulo de batería recibido en la misma y (b) de la FIG.4 es una vista, desde abajo, de una carcasa superior.

[0046] La FIG.5 es una vista, en perspectiva, de un módulo de batería según la presente invención.

[0047] La FIG.6 es una vista, en perspectiva y en despiece ordenado, del módulo de batería según la presente invención. La FIG.7 es una vista, en perspectiva, de unos cartuchos de celda según la presente invención, cuando se observan desde un lado.

[0048] La FIG.8 es una vista, en perspectiva, de los cartuchos de celda según la presente invención, cuando se observan desde el otro lado.

[0049] La FIG.9 es una vista, en perspectiva, de los cartuchos de celda según la presente invención, cuando se observan desde arriba.

[0050] La FIG. 10 es una vista, a escala ampliada, que muestra las partes superiores de los cartuchos de celda según la presente invención.

[0051] La FIG. 11 es una vista, en perspectiva, de una lámina de aislamiento y una placa extrema según la presente invención.

[0053] Realización preferente de la invención

[0055] En la presente solicitud, se debe entender que los términos “comprende”, “tiene”, “incluye”, etc. especifican la presencia de características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o sus combinaciones, indicados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o sus combinaciones, diferentes.

[0057] Adicionalmente, los mismos números de referencia se usarán por todas las figuras para hacer referencia a partes que realizan funciones u operaciones similares. En el caso en el que se dice que una parte está conectada a otra parte en toda la memoria descriptiva, no solo dicha una parte puede estar conectada directamente a la otra parte, sino también dicha una parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte a través de una parte más. Adicionalmente, que un cierto elemento esté incluido no significa que otros elementos estén excluidos, sino que significa que tales elementos pueden estar incluidos además, a menos que se mencione de otro modo.

[0059] En lo sucesivo, un módulo de batería que tiene densidad de energía mejorada según la presente invención y un grupo de baterías que incluye el mismo se describirán con referencia a las figuras que se acompañan.

[0061] La FIG. 2 es una vista, en perspectiva, de un grupo de baterías según la presente invención, la FIG. 3 es una vista, en perspectiva y en despiece ordenado, del grupo de baterías preferido según la presente invención, (a) de la FIG.4 es una vista, en planta, de una carcasa inferior según la presente invención y un módulo de batería recibido en la misma y (b) de la FIG.4 es una vista, desde abajo, de una carcasa superior.

[0063] Haciendo referencia a las FIGS.2 a 4, el grupo de baterías según la presente invención incluye una carcasa inferior 100, una carcasa superior 200, acoplada a la carcasa inferior 100, y un terminal de salida 300, que sobresale hacia fuera a través de la carcasa superior 200 en un estado que está conectado a la carcasa inferior 100 a fin de conectar eléctricamente el grupo de baterías a un dispositivo externo.

[0065] La carcasa inferior 100 incluye uno o más módulos de batería, un montaje ICB y un montaje BMS. El módulo de batería incluye una pluralidad de celdas de batería y cartuchos de celda. Se describirá en lo que sigue el módulo de batería.

[0067] Mientras tanto, el montaje ICB sirve para conectar eléctricamente entre sí dichos uno o más módulos de batería mediante una barra colectora ICB prevista en el mismo. El montaje BMS está acoplado al extremo superior del montaje ICB a fin de proteger el grupo de baterías. El montaje ICB y el montaje BMS son construcciones conocidas comúnmente y, por lo tanto, se omitirá una descripción más detallada de las mismas.

[0068] Como se puede ver de las FIGS. 3 y 4, la carcasa superior 200 está acoplada a la parte superior de la carcasa inferior 100, en la que están recibidos dichos uno o más módulos de batería, el montaje ICB y el montaje BMS. La superficie inferior de la carcasa superior 200, es decir, la superficie inferior interior de la carcasa superior 200, está provista de una pluralidad de salientes de sujeción 210, que se insertan en terceros agujeros de sujeción 634 de los cartuchos de celda 600 para fijar dichos cartuchos de celda 600.

[0069] Específicamente, los salientes de sujeción 210 y los terceros agujeros de sujeción 634 de los cartuchos de celda 600 están previstos en posiciones correspondientes de manera que los salientes de sujeción están ubicados, respectivamente, en los terceros agujeros de sujeción cuando la carcasa superior 200 está acoplada a la carcasa inferior 100. Es preferible que los salientes de sujeción estén formados en un mismo número que los terceros agujeros de sujeción 634.

[0070] Los salientes de sujeción 210, previstos sobre la carcasa superior 200, pueden estar configurados para tener la misma forma o para tener formas diferentes. En el caso en el que los salientes de sujeción 210 tienen la misma forma, es posible fabricar fácilmente los salientes de sujeción. En el caso en el que los salientes de sujeción 210 tienen formas diferentes, es posible ajustar la fuerza de acoplamiento de cada saliente de sujeción 210 en base a la posición del mismo.

[0071] Mientras tanto, aunque los salientes de sujeción 210 y los terceros agujeros de sujeción 634 pueden tener una forma de saliente y una forma de agujero, respectivamente, los salientes de sujeción 210 pueden tener una forma de agujero y los terceros agujeros de sujeción 634 pueden tener una forma de saliente, con independencia de sus nombres.

[0072] Un módulo de batería según la presente invención, recibido en la carcasa inferior 100, se describirá con referencia a las FIGS.5 y 6.

[0073] La FIG.5 es una vista, en perspectiva, de un módulo de batería según la presente invención y la FIG.6 es una vista, en perspectiva y en despiece ordenado, del módulo de batería según la presente invención.

[0074] El módulo de batería según la presente invención puede incluir un apilamiento de módulos unitarios, en el que unos módulos unitarios, cada uno de los cuales incluye una o más celdas de batería 700 y un cartucho de celda 600 configurado para recibir las celdas de batería 700 en el mismo, están apilados horizontal o verticalmente basándose en el suelo, un par de láminas de aislamiento 500 ubicadas en los lados más exteriores del apilamiento de módulos unitarios y un par de placas extremas 400 ubicadas en el exterior del par de láminas de aislamiento 500.

[0075] Específicamente, una placa extrema 400, una lámina de aislamiento 500, una celda de batería 700, una celda de batería 700, un cartucho de celda 600, una celda de batería 700, una celda de batería 700, un cartucho de celda 600, una celda de batería 700, una celda de batería 700, una lámina de aislamiento 500 y una placa extrema 400 pueden estar apilados en ese orden en el módulo de batería.

[0076] Mientras tanto, cada celda de batería 700 puede incluir un montaje de electrodos, un cable de electrodo que sobresale del montaje de electrodos y una caja.

[0077] El montaje de electrodos puede ser un montaje de electrodos de tipo rollo de gel, que está configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo de tipo lámina larga y un electrodo negativo de tipo lámina larga están enrollados en un estado en el que un separador está interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, un montaje de electrodos de tipo apilado que incluye celdas unitarias, cada una de las cuales está configurada para tener una estructura en la que un electrodo positivo rectangular y un electrodo negativo rectangular están apilados en un estado en el que un separador está interpuesto entre los mismos, un montaje de electrodos de tipo apilado y plegado, que está configurado para tener una estructura en la que unas celdas unitarias están enrolladas usando una larga película de separación, o un montaje de electrodos de tipo estratificado y apilado, que está configurado para tener una estructura en la que unas celdas unitarias están apiladas en un estado en el que un separador está interpuesto entre las mismas, y se fijan entonces entre sí. Sin embargo, la presente invención no está limitada a esto.

[0078] El montaje de electrodos está montado en la caja. La caja está configurada generalmente para tener una estructura laminar estratificada que incluye una capa interior, una capa metálica y una capa exterior. La capa interior está dispuesta en contacto directo con el montaje de electrodos y, por lo tanto, la capa interior debe presentar propiedades de alto aislamiento y alta resistencia a una solución electrolítica. Adicionalmente, la capa interior debe presentar alta capacidad de sellado para cerrar herméticamente del exterior la caja, es decir, una parte sellada térmicamente unida entre capas interiores debe presentar una resistencia excelente de unión térmica. La capa interior puede estar hecha de un material seleccionado entre una resina a base de poliolefina, tal como polipropileno, polietileno, acrilato de polietileno o polibutileno, una resina de poliuretano y una resina de poliimida, que presentan excelente resistencia química y alta capacidad de sellado. Sin embargo, la presente invención no está limitada a esto, y el que se usa más preferiblemente es el polipropileno, que presenta excelentes propiedades mecánicafísicas, tales como resistencia a la tracción, rigidez, dureza superficial y resistencia a la intensidad de impactos, y excelente resistencia química.

[0079] La capa metálica, que se dispone para apoyarse en la capa interior, corresponde a una capa de barrera configurada para impedir que la humedad o diversas clases de gas se infiltren desde el exterior en la batería. Una lámina de aluminio, que es ligera y puede conformarse fácilmente, se puede usar como material preferido para la capa metálica.

[0080] La capa exterior está prevista sobre la otra superficie de la capa metálica. La capa exterior puede estar hecha de un polímero resistente al calor, que presenta resistencia a la tracción, resistencia a la infiltración de humedad y resistencia a la transmisión de aire excelentes de manera que la capa exterior presenta resistencia al calor y resistencia química altas, al tiempo que protege el montaje de electrodos. Como ejemplo, la capa exterior puede estar hecha de nailon o tereftalato de polietileno. Sin embargo, la presente invención no está limitada a esto.

[0081] El cable de electrodo puede estar configurado para tener una estructura en la que dicho cable de electrodo está expuesto hacia fuera de la caja, en el estado en el que unas patillas de electrodo del montaje de electrodos están conectadas eléctricamente al cable de electrodo, o puede estar configurado para tener una estructura en la que el cable de electrodo conecta directamente el montaje de electrodos al exterior de la caja, en el estado en el que no hay patillas de electrodo. Sin embargo, la presente invención no está limitada a esto. Las celdas de batería corresponden a construcciones conocidas comúnmente y, por lo tanto, se omitirá una descripción más detallada de las mismas.

[0082] Una pluralidad de celdas de batería 700 pueden apilarse mediante los cartuchos de celda 600. Los cartuchos de celda 600 se muestran en las FIGS.7 a 10.

[0083] La FIG.7 es una vista, en perspectiva, de unos cartuchos de celda según la presente invención, cuando se observan desde un lado y la FIG. 8 es una vista, en perspectiva, de los cartuchos de celda según la presente invención, cuando se observan desde el otro lado.

[0084] En el módulo de batería según la presente invención, los cartuchos de celda 600 pueden tener la forma y el tamaño externos iguales. Es decir, cada uno de los cartuchos de celda 600 según la presente invención puede incluir un par de armazones verticales 610 opuestos entre sí en un estado que están separados entre sí una distancia predeterminada, un par de armazones horizontales 620 configurados, respectivamente, para conectar entre sí los extremos superiores y los extremos inferiores del par de armazones verticales 610 y un par de segundos miembros de sujeción 630 formados en la proximidad de esquinas en las que se juntan los extremos superiores del par de armazones verticales 610 y uno correspondiente de los armazones horizontales 620 a fin de extenderse hacia arriba una altura predeterminada.

[0085] En primer lugar, los armazones verticales 610 se describirán con más detalle. Cada armazón vertical 610, que tiene una estructura aproximadamente plana, está provisto de un primer miembro de acoplamiento 611 y un segundo miembro de acoplamiento 612 formado para estar enfrentado a una dirección en un estado que están separados entre sí una distancia predeterminada. En el par de armazones verticales 610, los primeros miembros de acoplamiento 611 y los segundos miembros de acoplamiento 612 pueden estar ubicados en direcciones diagonales. Es decir, como se muestra en las FIGS. 7 y 8, en los cartuchos de celda 600 según la presente invención, los primeros miembros de acoplamiento 611 y los segundos miembros de acoplamiento 612 están ubicados en direcciones diagonales de manera que las mismas clases de cartuchos de celda se pueden acoplar entre sí en un estado que están enfrentados entre sí.

[0086] El primer miembro de acoplamiento 611 incluye un primer saliente de acoplamiento 611(a), que sobresale una longitud predeterminada más que el borde del armazón vertical 610, y un primer rebaje de contacto estanco de acoplamiento 611(b), formado en la superficie exterior del primer saliente de acoplamiento 611(a) a fin de ser apretado una profundidad predeterminada. El segundo miembro de acoplamiento 612 puede incluir un segundo saliente de acoplamiento 612(a) asentado en el primer rebaje de contacto estanco de acoplamiento 611(b), en un estado que sobresale una longitud predeterminada más que el borde del armazón vertical 610, y un segundo rebaje de inserción de acoplamiento 612(b) configurado para recibir el primer saliente de acoplamiento 611(a).

[0087] Por consiguiente, cuando una pluralidad de celdas de batería 700 se recibe en un espacio interior definido por los armazones vertical y horizontal 610 y 620 de un cartucho de celda 600 y, entonces, un par de cartuchos de celda 600 se ponen en contacto estanco entre sí, los segundos salientes de acoplamiento 612(a) se asientan en los primeros rebajes de contacto estanco de acoplamiento 611(b) y los primeros salientes de acoplamiento 611(a) se insertan en los segundos rebajes de inserción de acoplamiento 612(b), por lo que se puede obtener un apilamiento de módulos unitarios capaz de impedir el movimiento de los cartuchos de celda 600 hacia arriba, hacia abajo, hacia la izquierda y hacia la derecha.

[0088] Mientras tanto, cada uno del par de armazones verticales 610 y uno inferior de los armazones horizontales 620 están provistos de una primera parte interior de prolongación 613 y una segunda parte interior de prolongación 623, respectivamente. Cuando dos celdas de batería 700 se reciben en un cartucho de celda 600, estas partes de prolongación dividen entre sí las celdas de batería 700.

[0089] La FIG.9 es una vista, en perspectiva, de los cartuchos de celda según la presente invención, cuando se observan desde arriba. A fin de aumentar la fuerza de acoplamiento entre los cartuchos de celda 600, el armazón horizontal 620 puede estar provisto además de un tercer miembro de acoplamiento 621 y un cuarto miembro de acoplamiento 622. Específicamente, el tercer miembro de acoplamiento 621 y el cuarto miembro de acoplamiento 622 están ubicados en el armazón horizontal inferior 620. El tercer miembro de acoplamiento 621 y el cuarto miembro de acoplamiento 622 sobresalen en una dirección, más específicamente, en la misma dirección que la dirección en la que sobresalen el primer miembro de acoplamiento 611 y el segundo miembro de acoplamiento 612, y ubicados en un estado que están separados entre sí una distancia predeterminada.

[0090] En este caso, el tercer miembro de acoplamiento 621 incluye un tercer saliente de acoplamiento 621(a), que sobresale una longitud predeterminada más que el borde del armazón horizontal 620, y un tercer rebaje de contacto estanco de acoplamiento 621(b), formado en la superficie exterior del tercer saliente de acoplamiento 621(a) a fin de ser apretado una profundidad predeterminada. El cuarto miembro de acoplamiento 622 puede incluir un cuarto saliente de acoplamiento 622(a) asentado en el tercer rebaje de contacto estanco de acoplamiento 621(b), en un estado que sobresale una longitud predeterminada más que el borde del armazón horizontal 620, y un cuarto rebaje de inserción de acoplamiento 622(b) configurado para recibir el tercer saliente de acoplamiento 621(a). Estos miembros de acoplamiento son idénticos en aspecto externo y estructura de acoplamiento a los primeros miembros de acoplamiento 611 y los segundos miembros de acoplamiento 612 y, por lo tanto, se omitirá una descripción adicional de los mismos.

[0091] La FIG. 10 es una vista, a escala ampliada, que muestra las partes superiores de los cartuchos de celda según la presente invención. En cada uno de los cartuchos de celda 600 según la presente invención, el par de segundos miembros de sujeción 630 está ubicado en la proximidad de esquinas en las que se juntan los extremos superiores del par de armazones verticales 610 y el armazón horizontal superior 620, y sobresale hacia arriba más que el armazón horizontal superior 620.

[0092] El par de segundos miembros de sujeción 630 está configurado para fijar entre sí los cartuchos de celda 600, las celdas de batería 700, las láminas de aislamiento 500 y las placas extremas 400 en el estado en el que las celdas de batería, las láminas de aislamiento y las placas extremas están apiladas delante y detrás de los cartuchos de celda. Específicamente, cada uno de los segundos miembros de sujeción 630 puede incluir un segundo agujero de sujeción 631, un quinto saliente de acoplamiento 632, una parte de escalón 633 y un tercer agujero de sujeción 634. El segundo agujero de sujeción 631 proporciona un espacio a través del que se extiende una varilla de sujeción 800 y está formado en la dirección horizontal correspondiente a la parte delantera y la trasera del cartucho de celda 600. El quinto saliente de acoplamiento 632 y la parte de escalón 633 están configurados para aumentar la fuerza de acoplamiento entre el par de cartuchos de celda 600, cuando los cartuchos de celda se ponen en contacto estanco entre sí. El quinto saliente de acoplamiento 632 se extiende hacia fuera una longitud predeterminada a lo largo del diámetro exterior del segundo agujero de sujeción 631, mientras que la parte de escalón 633 está formada en el exterior del segundo agujero de sujeción 631, opuesto al lado en el que está formado el quinto saliente de acoplamiento 632. Por supuesto, el diámetro interior de la parte de escalón 633 es mayor que el diámetro interior del segundo agujero de sujeción 631 para no interferir con la varilla de sujeción 800.

[0093] Mientras tanto, en el par de segundos miembros de sujeción 630, el quinto saliente de acoplamiento 632 y la parte de escalón 633 están ubicados en direcciones opuestas. Es decir, en el caso en el que uno de los segundos miembros de sujeción 630 está formado de manera que el quinto saliente de acoplamiento 632 está enfrente de la parte delantera y la parte de escalón 633 está enfrente de la parte trasera, el quinto saliente de acoplamiento 632 del otro segundo miembro de sujeción 630 está enfrente de la parte trasera y la parte de escalón 633 del otro segundo miembro de sujeción está enfrente de la parte delantera.

[0094] Cuando el par de cartuchos de celda 600 se ponen en contacto estanco entre sí, por lo tanto, el quinto saliente de acoplamiento 632, formado sobre uno cualquiera de los cartuchos de celda 600, se inserta en el segundo agujero de sujeción 631 del otro cartucho de celda 600, que está acoplado a dicho uno de los cartuchos de celda, aunque enfrentados entre sí.

[0095] Como se ha descrito anteriormente, el tercer agujero de sujeción 634 está configurado para recibir uno correspondiente de los salientes de sujeción 210 de la carcasa superior 200 (véanse las FIGS.4 y 9) y está formado en el extremo superior del segundo miembro de sujeción 630, es decir, en el segundo miembro de sujeción 630 en una dirección vertical.

[0096] A continuación, se describirán la placa extrema y la lámina de aislamiento. La FIG. 11 es una vista, en perspectiva, de una lámina de aislamiento y una placa extrema según la presente invención.

[0097] En primer lugar, se describirá la placa extrema 400. La placa extrema, que está ubicada en cada uno de los lados más exteriores del módulo de batería y que tiene una estructura aproximadamente plana, incluye una primera protuberancia 410, una segunda protuberancia 420, una tercera protuberancia 430, una cinta adhesiva de doble cara 440, una parte curvada horizontal 450, una parte curvada vertical 460 y un primer miembro de sujeción 470.

[0098] La primera protuberancia 410 está prevista en la proximidad de cada lado del borde superior de la placa extrema 400 y puede minimizar el movimiento de la lámina de aislamiento 500 cuando se pone en contacto estanco con la misma.

[0099] Es decir, la primera protuberancia 410 está configurada para tener un saliente formado en la parte inferior de la misma, al tiempo que sobresale en la dirección hacia la lámina de aislamiento 500.

[0100] La segunda protuberancia 420, que está configurada para tener la forma de una barra larga con una longitud predeterminada en la dirección horizontal, está ubicada entre el par de primeras protuberancias 410 y está formada para sobresalir en la dirección hacia la lámina de aislamiento 500, de la misma manera que la primera protuberancia 410.

[0101] Un par de terceras protuberancias 430 puede estar formado a lo largo del borde lateral de la placa extrema 400. Por ejemplo, cada una de las terceras protuberancias puede estar formada en la proximidad de una esquina en la que se juntan el borde vertical y el borde horizontal de la placa extrema 400 para tener una forma en L.

[0102] La cinta adhesiva de doble cara 440 se ubica en la proximidad de la segunda protuberancia 420, p. ej., encima de la segunda protuberancia 420, para aumentar la fuerza de contacto estanco con la lámina de aislamiento 500.

[0103] Una pluralidad de partes curvadas horizontales 450 y una pluralidad de partes curvadas verticales 460 están configuradas para mejorar la disipación térmica a través de un aumento del área superficial y, al mismo tiempo, para impedir la deformación del módulo de batería cuando se aplica un impacto al mismo hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia arriba y hacia abajo.

[0104] El primer miembro de sujeción 470 está previsto en los lados opuestos del borde superior de la placa extrema y tiene un primer agujero de sujeción 471, a través del que se extiende la varilla de sujeción 800, formado en el mismo. En este caso, es preferible que el primer miembro de sujeción 470 esté formado para extenderse hacia arriba más que el borde superior de la lámina de aislamiento 500.

[0105] La lámina de aislamiento 500 está ubicada en la superficie interior de cada una del par de placas extremas 400 y tiene una estructura aproximadamente plana. Una superficie de la lámina de aislamiento se pone en contacto estanco con la placa extrema 400 y la otra superficie de la lámina de aislamiento se apoya en la celda de batería 700.

[0106] Específicamente, la lámina de aislamiento 500 incluye unas primeras partes de recepción 510, una segunda parte de recepción 520 y unas terceras partes de recepción 530. Las primeras partes de recepción 510 reciben las primeras protuberancias 410 de la placa extrema 400, la segunda parte de recepción 520 recibe la segunda protuberancia 420 de la placa extrema 400 y las terceras partes de recepción 530 reciben las terceras protuberancias 430 de la placa extrema 400.

[0107] Cuando la placa extrema 400 y la lámina de aislamiento 500 se ponen en contacto estanco entre sí, por lo tanto, los bordes laterales de la placa extrema y la lámina de aislamiento, así como los bordes superiores de la placa extrema y la lámina de aislamiento, se ponen en contacto estanco entre sí de modo seguro, por lo que se puede aumentar la fuerza de acoplamiento entre las mismas.

[0108] En este caso, las primeras partes de recepción 510, la segunda parte de recepción 520 y las terceras partes de recepción 530 de la lámina de aislamiento 500 son idénticas en forma a las primeras protuberancias 410, la segunda protuberancia 420 y la tercera protuberancia 430 de la placa extrema 400, respectivamente. Estas partes de recepción corresponden a espacios configurados para recibir las protuberancias y, así, están en estados salientes, aunque se use la expresión “partes de recepción”.

[0109] Mientras tanto, la celda de batería 700 puede estar asentada en un espacio definido por las primeras partes de recepción 510, la segunda parte de recepción 520 y las terceras partes de recepción 530 de la lámina de aislamiento 500.

[0110] Es decir, tres bordes de la celda de batería 700 pueden estar soportados por el par de terceras partes de recepción 530, cada uno de los cuales está formado para tener una forma en L, y el otro borde de la celda de batería puede estar soportado por el par de las primeras partes de recepción 510 y la segunda parte de recepción 520.

[0112] Convencionalmente, se necesita un cartucho de celda para montar la celda de batería 700. Sin embargo, el módulo de batería según la presente invención tiene la ventaja de que es posible montar además la celda de batería 700 mediante las partes de recepción de la lámina de aislamiento 500, por lo que es posible aumentar la densidad de energía del módulo de batería.

[0114] Mientras tanto, las varillas de sujeción 800 se extienden a través de los primeros agujeros de sujeción 471 de las placas extremas 400 y los segundos agujeros de sujeción 631 de los cartuchos de celda 600, y se fijan entonces.

[0115] El grupo de baterías que tiene la construcción anterior se puede aplicar a diversas clases de dispositivo, por ejemplo, un vehículo, tal como un vehículo eléctrico o un vehículo eléctrico híbrido.

[0117] Aunque los detalles específicos de la presente invención se han descrito con detalle, los expertos en la técnica apreciarán que la descripción detallada de la misma divulga solo realizaciones preferidas de la presente invención y no limita así el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversos cambios y modificaciones que estén comprendidos dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0119] Descripción de los símbolos de referencia

[0121] 10: Placa extrema

[0122] 20: Lámina de aislamiento

[0123] 30: Apilamiento de módulos unitarios

[0124] 100: Carcasa inferior

[0125] 200: Carcasa superior

[0126] 210: Saliente de sujeción

[0127] 300: Terminal de salida

[0128] 400: Placa extrema

[0129] 410: Primera protuberancia

[0130] 420: Segunda protuberancia

[0131] 430: Tercera protuberancia

[0132] 440: Cinta adhesiva de doble cara

[0133] 450: Parte curvada horizontal

[0134] 460: Parte curvada vertical

[0135] 470: Primer miembro de sujeción

[0136] 471: Primer agujero de sujeción

[0137] 500: Lámina de aislamiento

[0138] 510: Primera parte de recepción

[0139] 520: Segunda parte de recepción

[0140] 530: Tercera parte de recepción

[0141] 600: Cartucho de celda

[0142] 610: Armazón vertical

[0143] 611: Primer miembro de acoplamiento

[0144] 611(a): Primer saliente de acoplamiento 611(b): Primer rebaje de contacto estanco de acoplamiento

[0145] 612: Segundo miembro de acoplamiento

[0146] 612(a): Segundo saliente de acoplamiento 612(b): Segundo rebaje de inserción de acoplamiento

[0147] 613: Primera parte interior de prolongación

[0148] 620: Armazón horizontal

[0149] 621: Tercer miembro de acoplamiento

[0150] 621(a): Tercer saliente de acoplamiento 621(b): Tercer rebaje de contacto estanco de acoplamiento

[0151] 622: Cuarto miembro de acoplamiento

[0152] 622(a): Cuarto saliente de acoplamiento 622(b): Cuarto rebaje de inserción de acoplamiento

[0153] 623: Segunda parte interior de prolongación

[0154] 630: Segundo miembro de sujeción

[0155] 631: Segundo agujero de sujeción

[0156] 632: Quinto saliente de acoplamiento

[0157] 633: Parte de escalón

[0158] 634: Tercer agujero de sujeción

[0159] 700: Celda de batería

[0160] 800: Varilla de sujeción

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un módulo de batería que comprende:

un apilamiento de módulos unitarios, en el que unos módulos unitarios, que comprenden una o más celdas de batería (700) y un cartucho de celda (600) configurado para recibir las celdas de batería (700) en el mismo, están apilados horizontal o verticalmente basándose en un suelo;

un par de láminas de aislamiento (500) ubicadas en los lados más exteriores del apilamiento de módulos unitarios; y un par de placas extremas (400) ubicadas en el exterior del par de láminas de aislamiento (500),

en el que cada una del par de placas extremas (400) está provista de una primera protuberancia (410) que sobresale en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios,

en el que cada una del par de láminas de aislamiento (500) está provista de una primera parte de recepción (510) configurada para recibir la primera protuberancia (410) de una correspondiente de las placas extremas (400), teniendo la primera parte de recepción (510) una forma idéntica a la primera protuberancia (410),

en el que la primera protuberancia (410) está prevista en la proximidad de cada lado de un borde superior de la placa extrema (400),

en el que cada una del par de placas extremas (400) está provista de una segunda protuberancia (420) que sobresale en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios,

en el que cada una del par de láminas de aislamiento (500) está provista de una segunda parte de recepción (520) configurada para recibir la segunda protuberancia (420) de una correspondiente de las placas extremas (400), teniendo la segunda parte de recepción (520) una forma idéntica a la segunda protuberancia (420), y

en el que la segunda protuberancia (420) está ubicada entre el par de primeras protuberancias (410) y la segunda parte de recepción (520) está ubicada entre un par de primeras partes de recepción (510).

2. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que cada una de la segunda protuberancia (420) y la segunda parte de recepción (520) está configurada para tener la forma de una barra que se extiende una longitud predeterminada en una dirección horizontal.

3. El módulo de batería según la reivindicación 2, en el que cada una del par de placas extremas (400) está provista de una tercera protuberancia (430) que sobresale en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios, y

en el que cada una del par de láminas de aislamiento (500) está provista de una tercera parte de recepción (530) configurada para recibir la tercera protuberancia (430) de una correspondiente de las placas extremas (400), teniendo la tercera parte de recepción (530) una forma idéntica a la tercera protuberancia (430).

4. El módulo de batería según la reivindicación 3, en el que la tercera protuberancia (430) está formada a lo largo de un borde lateral de la placa extrema (400).

5. El módulo de batería según la reivindicación 3, en el que la tercera protuberancia (430) está formada a lo largo de un borde lateral y un borde inferior de la placa extrema (400) de modo que tiene una forma en L.

6. El módulo de batería según la reivindicación 2, en el que una cinta adhesiva de doble cara (440) con un tamaño predeterminado está prevista encima de la segunda protuberancia (420) de la placa extrema (400) de modo que se pone en contacto con la lámina de aislamiento (500).

7. El módulo de batería según la reivindicación 5, en el que la primera parte de recepción (510), la segunda parte de recepción (520) y la tercera parte de recepción (530) de la lámina de aislamiento (500) sobresalen en la dirección en la que está ubicado el apilamiento de módulos unitarios.

8. El módulo de batería según la reivindicación 7, en el que una de las celdas de batería (700) en contacto directo con la lámina de aislamiento (500) está soportada por la primera parte de recepción (510), la segunda parte de recepción (520) y la tercera parte de recepción (530) de la lámina de aislamiento (500).

9. El módulo de batería según la reivindicación 8, en el que cada placa extrema (400) está provista, en los lados opuestos del borde superior de la misma, de un par de primeros miembros de sujeción (470), teniendo cada uno de los primeros miembros de sujeción (470) un primer agujero de sujeción (471), a través del que se extiende una varilla de sujeción (800), formado en el mismo, y

en el que el primer miembro de sujeción (470) está formado para extenderse por encima de un borde superior de la lámina de aislamiento (500).

10. El módulo de batería según la reivindicación 9, en el que cada cartucho de celda (600) está provisto, en los lados opuestos de un borde superior del mismo, de un par de segundos miembros de sujeción (630), teniendo cada uno de los segundos miembros de sujeción (630) un segundo agujero de sujeción (631), a través del que se extiende la varilla de sujeción (800), formado en el mismo.

11. Un grupo de baterías que comprende el módulo de batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.