ES3054077T3 - Battery module having partition wall and thermal insulation layer for fire inhibition - Google Patents

Battery module having partition wall and thermal insulation layer for fire inhibition

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ES3054077T3 ES21831819T ES21831819T ES3054077T3 ES 3054077 T3 ES3054077 T3 ES 3054077T3 ES 21831819 T ES21831819 T ES 21831819T ES 21831819 T ES21831819 T ES 21831819T ES 3054077 T3 ES3054077 T3 ES 3054077T3
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Abstract

La presente invención se refiere a un módulo de batería que incluye una pared divisoria y una capa de aislamiento térmico para prevenir fugas térmicas y, más específicamente, a un módulo de batería en donde un conjunto de módulo de celdas que incluye dos o más pilas de celdas, cada una de las cuales comprende una pluralidad de celdas de batería apiladas verticalmente juntas, se recibe en el espacio interior de una caja protectora, y se proporcionan una o más paredes divisorias al menos una entre las pilas de celdas ubicadas adyacentes entre sí y entre las pilas de celdas y la caja protectora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Módulo de batería con pared divisoria y capa de aislamiento térmico para la inhibición de incendios
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente invención se refiere a un módulo de batería que tiene una pared divisoria y una capa de aislamiento térmico para la inhibición de incendios, y más particularmente a un módulo de batería configurado de tal manera que se proporcionan una pared divisoria y una capa de aislamiento térmico de aire entre apilamientos de celdas o entre un apilamiento de celdas y una cubierta lateral, con lo que se impiden las condiciones de ignición y, por tanto, se inhibe el inicio del incendio, e incluso cuando se declara un incendio, se evita la transferencia del fuego a un apilamiento de celdas adyacente.
[0005] Antecedentes de la invención
[0006] Las baterías secundarias, que tienen una gran aplicabilidad a los productos y propiedades eléctricas, como la alta densidad energética, se han utilizado generalmente en vehículos eléctricos (VE) o vehículos eléctricos híbridos (VEH), cada uno de los cuales se acciona mediante una fuente de accionamiento eléctrico, así como dispositivos portátiles. Estas baterías secundarias han atraído la atención como nueva fuente de energía capaz de aumentar el respeto al medio ambiente y la eficiencia energética, ya que no se generan productos secundarios como resultado del uso de la energía, además de una ventaja primordial, ya que es posible reducir notablemente el uso de combustibles fósiles. Hay una batería de iones de litio, una batería de polímero de litio, una batería de níquel-cadmio, una batería de níquelhidruro y una batería de níquel-zinc como baterías secundarias. Se pueden conectar entre sí una pluralidad de celdas de batería en serie y/o en paralelo para constituir un módulo de batería o un paquete de baterías.
[0007] Un sistema de almacenamiento de energía (ESS), que ha atraído la atención en los últimos años, es un aparato que almacena la electricidad producida en una batería para suministrarla a los consumidores cuando la necesiten, maximizando así la eficiencia en el uso de la energía eléctrica.
[0008] En un sistema general de almacenamiento de energía (ESS), una pluralidad de módulos de baterías constituye un único banco, y se combinan varias decenas a centenares de bancos para constituir un único sistema. Además, el sistema de almacenamiento de energía se utiliza en un estado de interconexión con un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) configurado para suministrar energía eléctrica de forma estable en respuesta a una interrupción o anomalía brusca del suministro eléctrico o de un sistema de energía fotovoltaica, que es un aparato de generación de energía configurado para convertir la luz solar en energía eléctrica.
[0009] Al mismo tiempo, aunque una batería secundaria tenga excelentes propiedades eléctricas, los componentes que conforman la batería, como un material activo o un electrolito, se descomponen en un estado de funcionamiento anormal, como la sobrecarga, la sobredescarga, exposición a altas temperaturas, o cortocircuito eléctrico, por el que se generan calor y gas. Como resultado, se produce un fenómeno de hinchamiento, es decir, la expansión de la batería secundaria. El fenómeno de hinchamiento acelera la descomposición, que provoca la explosión o ignición de la batería secundaria debido al desbordamiento térmico.
[0010] Es decir, cuando se produce un desbordamiento térmico en una celda de batería, se generan llamaradas, que es la llama expulsada de una porción débilmente sellada como un resplandor, chispas, que son partículas con calor descargado debido a la separación de un electrodo interior y a la fusión de un colector de corriente de aluminio, y gas de ventilación a alta temperatura. En particular, estas sustancias no permanecen en las posiciones en las que se generan, sino que se desplazan a un módulo adyacente, incluidas las celdas de batería situadas alrededor, en las que existe una alta posibilidad de que se produzca un accidente grave.
[0011] En relación con esto, el Documento de Patente (Publicación de Solicitud de Patente Coreana n.º 2020-0011816) divulga un paquete de baterías que incluye una pluralidad de celdas de batería dispuestas de tal manera que las superficies principales de las celdas de batería se enfrentan entre sí; y una pared divisoria interpuesta entre las adyacentes de las celdas de batería, en el que la pared divisoria está provista de una cámara de aire grabada de manera que sea cóncava en una dirección distante de la superficie principal de cada una de las celdas de batería en una dirección de espesor de la pared divisoria.
[0012] En el documento anterior del estado de la técnica, la pared divisoria y la bolsa de aire se forman entre celdas de batería adyacentes, por lo que es posible interrumpir la interferencia térmica entre las celdas de batería adyacentes, y por lo tanto es posible interrumpir de alguna manera el desbordamiento térmico de algunas celdas de batería degradadas a otras celdas de batería adyacentes a las mismas.
[0013] Sin embargo, el documento del estado de la técnica, que se refiere a una batería en donde se apilan unas celdas prismáticas una al lado de la otra, no es aplicable a un módulo de batería constituido por celdas en forma de bolsa, cada una de los cuales incluye una caja de celda y un conjunto de electrodos y está configurada de forma que los conductores sobresalen de la caja, sin cambios. Asimismo, el aire es capturado en una capa de aislamiento térmico y, por lo tanto, la capa de aislamiento térmico no funciona correctamente cuando se produce un desbordamiento térmico en una celda, por lo que el calor se transfiere fácilmente a una celda adyacente y así el fuego se propaga.
[0014] Documentos de la técnica anterior
[0015] (Documento de patente 1) Publicación de solicitud de patente coreana n.º 2020-0011816
[0016] (Documento de patente 2) JP 2014235803 A
[0017] (Documento de patente 3) KR 20190069873 A
[0018] (Documento de patente 4) KR 20200044423 A
[0019] (Documento de patente 5) JP 2018129240 A
[0020] Explicación de la invención
[0021] Problema técnico
[0022] La presente invención se ha realizado en vista de los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proporcionar un módulo de batería capaz de interrumpir el movimiento de la llamarada y la chispa generadas cuando se produce un desbordamiento térmico en una celda de batería, evitando así el inicio de un incendio o que se propague a un apilamiento de celdas adyacente.
[0023] Es otro objeto de la presente invención proporcionar un módulo de batería capaz de descargar rápidamente el aire en una caja de módulo junto con el gas de ventilación expulsado cuando se produce un desbordamiento térmico en una celda de batería, evitando así que se produzca un incendio.
[0024] Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un módulo de batería capaz de inhibir el movimiento del calor generado cuando se produce un desbordamiento térmico en una celda de batería a un apilamiento de celdas adyacente y descargar el calor al exterior junto con el gas de ventilación, evitando así que se produzca un incendio.
[0025] Solución técnica
[0026] Con el fin de lograr los objetivos anteriores, un módulo de batería de acuerdo con la presente invención se define en la reivindicación independiente 1 y tiene un conjunto de módulos de celdas (200) que incluye dos o más apilamientos de celdas (210), en cada uno de los cuales se apila una pluralidad de celdas de batería (211) en dirección vertical, recibido en una porción de espacio definida en una caja protectora (100); y una o más paredes divisorias (300) dispuestas al menos entre los apilamientos de celdas (210) adyacentes y entre los apilamientos de celdas (210) y la caja protectora (100). También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, cada una de las paredes divisorias (311) verticales está provista en sus extremos laterales opuestos de una primera pared doblada (311') y una segunda pared doblada (311") que están dobladas y/o curvadas en dirección hacia uno de los apilamientos de celdas (210) situados adyacentes a las mismas.
[0027] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, una primera pared divisoria (310) puede estar dispuesta entre las paredes adyacentes de los apilamientos de celdas (210), y la primera pared divisoria (310) puede incluir un par de paredes divisorias (311) verticales dispuestas una frente a la otra y separadas entre sí una distancia predeterminada, cada una de las paredes divisorias (311) de forma plana, y una pared de conexión (312) configurada para conectar entre sí los extremos superiores de las paredes divisorias (311), la pared de conexión (312) está provista de uno o más orificios de apertura (312').
[0028] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la caja protectora (100) puede incluir un par de cubiertas laterales (110) dispuestas una frente a la otra, una cubierta inferior (120) configurada para conectar entre sí los extremos inferiores de las cubiertas laterales (110), una cubierta frontal (130), una cubierta posterior (140), y una cubierta superior (150) asentada sobre las cubiertas laterales (110).
[0029] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la primera pared doblada (311') y la segunda pared doblada (311") pueden formar una cuarta porción de espacio (S4) y una quinta porción de espacio (S5), respectivamente.
[0030] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la pared divisoria (311) vertical y el apilamiento de celdas (210) pueden estar separados entre sí una distancia predeterminada para formar una sexta porción de espacio (S6).
[0031] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, una segunda pared divisoria (320) con una superficie lateral abierta puede estar dispuesta en las proximidades de una esquina lateral de uno de los apilamientos de celdas (210) adyacente a cada una de las cubiertas laterales (110), la segunda pared divisoria (320) está configurada para formar una primera porción de espacio (S1), y una superficie abierta de la segunda pared divisoria (320) puede estar situada de manera que quede orientada hacia la otra esquina lateral del apilamiento de celdas (210).
[0032] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, una tercera pared divisoria (330) con una superficie lateral abierta puede estar situada en las proximidades de la otra esquina lateral de uno de los apilamientos de celdas (210) adyacentes a cada una de las cubiertas laterales (110), la tercera pared divisoria (330) está configurada para formar una segunda porción de espacio (S2), y una superficie abierta de la tercera pared divisoria (330) puede estar situada de forma que quede orientada hacia la superficie abierta de la segunda pared divisoria (320). También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, entre la cubierta lateral (110) y el apilamiento de celdas (210) puede haber una tercera porción de espacio (S3).
[0033] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, el apilamiento de celdas 210 puede incluir una pluralidad de celdas de batería 211, una primera barra colectora (213) configurada para permitir que los conductores de electrodos negativos o los conductores de electrodos positivos de las celdas de batería (211) se conecten a la misma, y una segunda barra colectora (214) configurada para permitir que los conductores restantes de las celdas de batería (211) se conecten a la misma, y las que sean adyacentes a los apilamientos de celdas (210) pueden conectarse entre sí a través de una barra colectora de conexión (220).
[0034] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la cubierta frontal (130) puede incluir una placa frontal (131) y una primera porción deprimida (132), la primera porción deprimida (132) puede estar situada en cada uno de los lados opuestos de la placa frontal (131) en un estado de estar deprimida hacia la superficie frontal del apilamiento de celdas (210) por una profundidad predeterminada, y la primera porción deprimida (132) puede estar provista de primeras hendiduras (132') configuradas para permitir que los conductos de electrodo de las celdas de batería (211) se extiendan a través de las mismas.
[0035] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, toda la superficie de la primera porción deprimida (132) puede estar herméticamente sellada excepto por las primeras hendiduras (132').
[0036] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, cada una de las primeras hendiduras (132') puede estar formada por una primera placa inclinada (132") que está inclinada un ángulo predeterminado.
[0037] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la cubierta posterior (140) puede incluir una placa posterior (141) y una segunda porción deprimida (142), la segunda porción deprimida (142) puede estar situada en cada uno de los lados opuestos de la placa posterior (141) en un estado de estar deprimida hacia la superficie posterior del apilamiento de celdas (210) por una profundidad predeterminada, y la segunda porción deprimida (142) puede estar provista de segundas hendiduras (142') configuradas para permitir que los conductores de electrodo de las celdas de batería (211) se extiendan a través de las mismas.
[0038] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, toda la superficie de la segunda porción deprimida (142) puede estar herméticamente sellada excepto por las segundas hendiduras (142').
[0039] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, cada una de las segundas hendiduras (142') puede estar formada por una segunda placa inclinada (142") que está inclinada un ángulo predeterminado.
[0040] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, cada una de las dos cubiertas laterales (110) puede estar provista en su extremo superior de un rebaje de fijación (111) que sobresale hacia el exterior, la cubierta superior (150) puede incluir una placa principal (151) situada en dirección horizontal y una placa auxiliar (152) doblada hacia abajo desde la placa principal (151), la placa principal (151) puede estar provista de una segunda porción perforada (151'), y la placa auxiliar (152) puede estar provista en su superficie exterior de un saliente de fijación (152') configurado para ser recibido en el rebaje de fijación (111).
[0041] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la segunda porción perforada (151') puede estar situada inmediatamente por encima de la pared de conexión (312) de la primera pared divisoria (310).
[0042] También, en el módulo de batería de acuerdo con la presente invención, la cubierta inferior (120) puede estar provista de una primera porción perforada (121), y la primera porción perforada (121) puede estar situada inmediatamente debajo de la pared de conexión (312) de la primera pared divisoria (310).
[0043] Además, la presente invención proporciona un paquete de baterías que incluye el módulo de batería.
[0044] Además, la presente invención proporciona un sistema de almacenamiento de energía que incluye el módulo de batería.
[0045] Efectos ventajosos
[0046] Un módulo de batería de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de que una pared divisoria vertical y una pared doblada están situadas entre los apilamientos de celdas, por lo que es posible interrumpir el movimiento de la llamarada y la chispa generadas en el momento del desbordamiento térmico hacia un apilamiento de celdas adyacente o a un conducto de electrodo adyacente, y por lo tanto es posible evitar el inicio del incendio del módulo de batería. Además, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención tiene el mérito de que las paredes divisorias segunda y tercera están situadas entre una cubierta lateral y un apilamiento de celdas de forma que se enfrentan entre sí, por lo que es posible interrumpir el movimiento de la llamarada y la chispa generadas en el momento del desbordamiento térmico a un apilamiento de celdas adyacente o a un conducto de electrodo adyacente, y por lo tanto es posible evitar el inicio del incendio.
[0047] Asimismo, el módulo de batería de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de que es posible descargar rápidamente al exterior el gas de ventilación expulsado en el momento del desbordamiento térmico, y esta vez también es posible descargar aire junto con el gas de ventilación, de modo que se evite la aparición de llamas.
[0048] Breve descripción de los dibujos
[0049] La Figura 1 es una vista en perspectiva externa de un módulo de batería de acuerdo con una primera realización preferida de la presente invención, vista en dirección a un lado del módulo de batería.
[0050] La Figura 2 es una vista en perspectiva externa del módulo de batería de acuerdo con la primera realización preferida de la presente invención cuando se observa en una dirección hacia el otro lado del módulo de batería. La Figura 3 es una vista en perspectiva explosionada que ilustra una estructura de acoplamiento entre una cubierta inferior y una cubierta superior del módulo de batería mostrado en la Figura 1.
[0051] La Figura 4 es una vista en perspectiva explosionada que ilustra una estructura de acoplamiento entre una cubierta frontal y una cubierta posterior del módulo de batería mostrado en la Figura 1.
[0052] La Figura 5 es una vista que ilustra la cubierta frontal vista desde varios ángulos.
[0053] La Figura 6 es una vista que ilustra la cubierta posterior vista desde varios ángulos.
[0054] La Figura 7 es una vista en perspectiva explosionada que ilustra una estructura de acoplamiento entre paredes divisorias del módulo de batería mostrado en la Figura 1.
[0055] La Figura 8 es una vista en perspectiva ampliada de una primera pared divisoria.
[0056] La Figura 9 es una vista en sección que muestra varias modificaciones de la primera pared divisoria.
[0057] La Figura 10 es una vista en perspectiva que muestra varias modificaciones de una tercera pared divisoria. La Figura 11 es una vista en perspectiva del módulo de batería mostrado en la Figura 1 cuando se observa desde el frente en el estado en el cual la cubierta frontal y la cubierta superior han sido retiradas del mismo.
[0058] La Figura 12 es una vista en planta del módulo de batería mostrado en la Figura 1 cuando se observa desde arriba en el estado en el que se ha retirado la cubierta superior del mismo.
[0059] La Figura 13 es una vista en sección transversal tomada sobre la línea A-A de la Figura 1.
[0060] La Figura 14 es una vista en planta de un módulo de batería de acuerdo con una segunda realización preferida de la presente invención cuando se observa desde arriba en el estado en el que una cubierta superior se ha retirado de la misma.
[0061] La Figura 15 es una vista en sección del módulo de batería de acuerdo con la segunda realización preferida de la presente invención tomada en una dirección lateral.
[0062] Realización preferente de la invención
[0063] En la presente solicitud, se debe entender que los términos "comprende", "tiene", "incluye", etc., especifican la presencia de características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes declarados, o combinaciones de los mismos, pero no excluyen la presencia o adición de una o varias características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes adicionales, o combinaciones de los mismos.
[0064] Además, se utilizarán los mismos números de referencia a lo largo de todos los dibujos para referirse a piezas que realizan funciones u operaciones similares. En el caso de que se diga que una pieza está conectada a otra pieza en la memoria descriptiva, no solo puede estar esa pieza conectada directamente a la otra pieza, sino que, también, la pieza puede estar conectada indirectamente a la otra pieza a través de una pieza adicional. Además, que cierto elemento esté incluido no significa que otros elementos estén excluidos, sino que significa que tales elementos también pueden incluirse, a menos que se mencione lo contrario.
[0065] En lo sucesivo en el presente documento, se describirá con referencia a los dibujos adjuntos un módulo de batería que tiene una pared divisoria y una capa de aislamiento térmico para la inhibición de incendios de acuerdo con la presente invención.
[0066] La Figura 1 es una vista en perspectiva externa de un módulo de batería de acuerdo con una primera realización preferida de la presente invención, vista en dirección a un lado del módulo de batería, la Figura 2 es una vista en perspectiva externa del módulo de batería de acuerdo con la primera realización preferida de la presente invención cuando se observa en una dirección hacia el otro lado del módulo de batería, y la Figura 3 es una vista en perspectiva explosionada que ilustra una estructura de acoplamiento entre una cubierta inferior y una cubierta superior del módulo de batería mostrado en la Figura 1.
[0067] Como se muestra en las Figuras 1 a 3, el módulo de batería de acuerdo con la primera realización de la presente invención está configurado para tener una estructura en donde un conjunto de módulos de celdas 200 y una pared divisoria 300 se reciben en una caja protectora 100 que tiene una forma aproximadamente hexaédrica, estando la caja protectora fabricada en material metálico.
[0068] En el conjunto de módulos de celdas 200, una pluralidad de celdas de batería 211 se apilan en dirección vertical para constituir un apilamiento de celdas 210, y dos apilamientos de celdas 210 se sitúan uno al lado del otro en un estado de estar separados entre sí por una distancia predeterminada.
[0069] La pared divisoria 300 está configurada para interrumpir o inhibir el movimiento de la llamarada, las chispas, gas de ventilación y calor generado cuando se produce un evento en una celda específica a un apilamiento de celdas adyacente y, al mismo tiempo, guiar la descarga de aire con el que se llena el interior de la caja protectora 100. Es decir, una primera pared divisoria 310 está situada entre apilamientos de celdas 210 adyacentes, y se proporciona una segunda pared divisoria 320 y una tercera pared divisoria 330 entre los apilamientos de celdas 210 y la caja protectora 100. A continuación, se hará una descripción detallada relacionada con este aspecto.
[0070] Al mismo tiempo, la caja protectora 100 está configurada para proteger físicamente el conjunto de módulos de celdas 200 recibido en la misma, e incluye un par de cubiertas laterales 110 dispuestas de manera que se enfrentan entre sí en un estado de estar separadas entre sí por una distancia ligeramente mayor que la anchura (dirección del eje X) del conjunto de módulos de celdas 200, una cubierta inferior 120 configurada para conectar entre sí los extremos inferiores del par de cubiertas laterales 110, una cubierta frontal 130, una cubierta posterior 140, y una cubierta superior 150 asentada sobre el par de cubiertas laterales 110.
[0071] Hay una pluralidad de huecos de fijación 111 que sobresalen hacia fuera en el extremo superior de cada una de las cubiertas laterales 110, que tiene una forma aproximadamente plana y que está configurada para proteger una superficie lateral correspondiente del conjunto de módulos de celdas 200, y la cubierta inferior 120 está conectada a los extremos inferiores del par de cubiertas laterales 110.
[0072] El par de cubiertas laterales 110 y la cubierta inferior 120 pueden formarse por separado y luego unirse entre sí utilizando un método de unión conocido, o pueden fabricarse de manera integral utilizando un método conocido, como el moldeado.
[0073] La cubierta superior 150, que está configurado para proteger la parte superior del conjunto de módulos de celdas 200, incluye una placa principal 151 situada horizontalmente y una placa auxiliar 152 doblada desde la placa principal 151 hacia la cubierta inferior 120.
[0074] Aquí, se proporcionan unos salientes de fijación 152', que se reciben en los huecos de fijación 111 de la cubierta lateral 110, en la superficie exterior de la placa auxiliar 152.
[0075] Al mismo tiempo, se forma una segunda porción perforada 151' en el centro de la placa principal 151 de la cubierta superior 150, más concretamente en la porción de la placa principal 151 a la que se extiende verticalmente hacia arriba la primera pared divisoria 310, en una dirección longitudinal (dirección del eje Z). Cuando se produce un suceso, la segunda porción perforada 151' sirve como un pasaje configurado para permitir que el gas de ventilación y el calor se descarguen a través del mismo. En particular, cuando se descarga el gas de ventilación de alta presión, el aire de la caja protectora 100 se descarga junto con el gas de ventilación, mediante lo cual es posible evitar que se produzcan incendios.
[0076] Cuando todas las condiciones, tales como un material combustible, oxígeno, y temperatura superior al punto de ignición, se cumplen, se produce un incendio en el módulo de la batería. Puesto que tanto el calor como el aire de la caja protectora 100 se expulsan al exterior a través de la segunda porción perforada 151' de la placa principal 151, como se ha descrito anteriormente, se inhibe el inicio de un incendio.
[0077] Aquí, es preferible que la segunda porción perforada 151' esté formada de manera que las hendiduras y los orificios circulares estén dispuestos alternativamente. La razón de ello es que es necesario que la segunda porción perforada se corresponda con un orificio de abertura 312' formado en una pared de conexión 312 de la primera pared divisoria 310, cuya descripción figura a continuación.
[0078] Además, es más preferible que la cubierta inferior 120 también esté provista de una primera porción perforada 121 configurada para guiar la descarga de aire y calor, que tiene la misma función que la segunda porción perforada 151', en la dirección longitudinal (dirección del eje Z).
[0079] La Figura 4 es una vista en perspectiva explosionada que ilustra una estructura de acoplamiento entre la cubierta frontal y la cubierta posterior del módulo de batería mostrado en la Figura 1, la Figura 5 es una vista que ilustra la cubierta frontal vista desde varios ángulos, y la Figura 6 es una vista que ilustra la cubierta posterior vista desde varios ángulos.
[0080] Con referencia a las figuras 4 a 6, la cubierta frontal 130 está situada en una dirección en la que sobresalen los conductores de electrodo de los apilamientos de celdas 210 en un lado de la misma, y la cubierta posterior 140 está situada en una dirección en la que sobresalen los conductores de electrodo de los apilamientos de celdas al otro lado de la misma. La cubierta delantera 130 y la cubierta posterior 140 fijan barras colectoras, realizan el aislamiento eléctrico entre la caja protectora 100 y las barras colectoras, y protegen los apilamientos de celdas 210 de los impactos externos aplicados por delante y por detrás.
[0081] En primer lugar, la cubierta frontal 130, que está fabricada de un material plástico resistente al calor, se describirá en detalle. La cubierta frontal 130 incluye una placa frontal 131 y un par de primeras porciones deprimidas 132 formadas en posiciones ligeramente separadas de los bordes opuestos de la placa frontal 131, cada una de las primeras porciones deprimidas tiene una anchura, altura y profundidad predeterminadas hacia la superficie frontal del apilamiento de celdas 210.
[0082] Aquí, la razón por la que las primeras porciones deprimidas 132 están formadas en posiciones ligeramente separadas de los bordes opuestos de la placa frontal 131 es que es necesario que la cubierta frontal 130 esté en estrecho contacto con la segunda pared divisoria 320. A continuación se ofrece una descripción detallada de los mismos.
[0083] Al mismo tiempo, cada una de las primeras porciones deprimidas 132 está provista de primeras hendiduras 132', a través de las cuales se extienden los conductores de electrodo de las celdas de batería 211. Es preferible que las primeras hendiduras 132' estén formadas por una pluralidad de primeras placas inclinadas 132" que están inclinadas hacia abajo en un ángulo predeterminado en dirección hacia la superficie exterior de la cubierta frontal 130 con el fin de interrumpir al máximo el movimiento de la llama generada alrededor de los conductores de electrodo de las celdas de batería hacia el exterior a través de las primeras hendiduras 132'. En otras palabras, toda la superficie de la primera porción deprimida 132 está herméticamente sellada excepto por las primeras hendiduras 132'.
[0084] A continuación, se describirá la cubierta posterior 140, que está fabricada de un material plástico resistente al calor. La cubierta posterior 140 es similar en construcción y función a la cubierta delantera 130 descrita anteriormente. La cubierta posterior 140 incluye una placa posterior 141 y un par de segundas porciones deprimidas 142 formadas en posiciones ligeramente separadas de bordes opuestos de la placa posterior 141, en donde cada una de las segundas porciones deprimidas 142 tiene una anchura, altura y profundidad predeterminadas hacia la superficie frontal del apilamiento de celdas 210.
[0085] La razón de que las segundas porciones deprimidas 142 estén formadas en posiciones ligeramente separadas de los bordes opuestos de la placa posterior 141, de forma similar a la placa frontal 131, es que es necesario que la cubierta posterior 140 esté en estrecho contacto con la tercera pared divisoria 330. A continuación se ofrece una descripción detallada de los mismos.
[0086] Cada una de las segundas porciones deprimidas 142 está provista de segundas hendiduras 142', a través de las cuales se extienden los conductores de electrodo de las celdas de batería 211. Es preferible que las segundas hendiduras 142' estén formadas por una pluralidad de segundas placas inclinadas 142" que están inclinadas hacia arriba en un ángulo predeterminado en dirección hacia la superficie exterior de la cubierta posterior 140 con el fin de interrumpir al máximo el movimiento de la llama generada alrededor de los conductores de electrodo de las celdas de batería hacia el exterior a través de las segundas hendiduras 142'. Toda la superficie de la segunda porción deprimida 142 está también herméticamente sellada excepto por las segundas hendiduras 142'.
[0087] Al mismo tiempo, el conjunto de módulos de celdas 200 incluye dos apilamientos de celdas 210 y una barra colectora de conexión 220 configurada para conectar eléctricamente los apilamientos de celdas 210 entre sí.
[0088] En primer lugar, el apilamiento de celdas 210 incluye una pluralidad de celdas de batería 211 apiladas en la dirección vertical, una almohadilla 212 dispuesta en cada una de las partes superior e inferior de las celdas de batería apiladas 211, una primera barra colectora 213 configurada para conectar eléctricamente los conductores de un lado de las celdas de batería 211 situadas en una parte relativamente superior de un apilamiento de celdas 210, y una segunda barra colectora 214 configurada para conectar eléctricamente los conductores del otro lado de las celdas de batería 211.
[0089] La celda de batería 211 puede ser una celda de batería en forma de bolsa, e incluye una caja de celda configurada para recibir un conjunto de electrodo (no mostrado) en su interior y un par de conductores de electrodo.
[0090] Aquí, el conjunto de electrodos puede ser un conjunto tipo jelly-roll, que está configurado para tener una estructura en donde un electrodo positivo tipo hoja larga y un electrodo negativo tipo hoja larga se enrollan en un estado en el que se interpone un separador entre los mismos, un conjunto de tipo apilado, que está configurado para tener una estructura en donde un electrodo positivo rectangular y un electrodo negativo rectangular están apilados en el estado en el que se interpone un separador entre los mismos, un conjunto de tipo apilado y plegado, que está configurado para tener una estructura en donde las celdas unitarias se enrollan usando una película de separación larga, o un conjunto de tipo laminado y apilado, que está configurado para tener una estructura en donde las celdas de batería están apiladas en el estado en el que se interpone un separador entre las mismas y luego se unen entre sí. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello.
[0091] También, es obvio que puede sustituirse un electrolito por un electrolito sólido o un electrolito cuasi-sólido de tipo gel obtenido añadiendo un aditivo a un electrolito sólido, en donde el electrolito cuasi-sólido de tipo gel tiene una fase intermedia entre un líquido y un sólido, además de un electrolito líquido, que se utiliza habitualmente.
[0092] El conjunto de electrodos se recibe en la caja de celda, y la caja de celda está generalmente configurada para tener una estructura de lámina laminada que incluye una capa interior, una capa metálica y una capa exterior. La capa interior está dispuesta en contacto directo con el conjunto de electrodos y, por lo tanto, la capa interior debe presentar altas propiedades de aislamiento y alta resistencia a una solución electrolítica. Además, la capa interior debe presentar una alta capacidad de sellado para cerrar herméticamente la caja de celda desde el exterior, en otras palabras, una porción sellada unida térmicamente entre capas internas debe presentar una excelente resistencia de unión térmica. La capa interior puede estar hecha de un material seleccionado de 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 una excelente resistencia química y una gran capacidad de sellado. Sin embargo, la presente invención no se limita a ellos, y el polipropileno, que presenta excelentes propiedades físico-mecánicas, tales como resistencia a la tracción, rigidez, dureza superficial y resistencia al impacto, y una excelente resistencia química, es el utilizado de manera más preferente.
[0093] La capa de metal, que está dispuesta de modo que linde con la capa interior, corresponde a una capa de barrera configurada para impedir que la humedad o diversos tipos de gas penetren en la batería desde el exterior. Una fina película de aluminio, que es un material liviano y fácil de moldear, puede utilizarse como material preferido para la capa metálica.
[0094] La capa exterior está provista en la otra superficie de la capa metálica. La capa exterior puede estar hecha de un polímero resistente al calor que presente una excelente resistencia a la tracción, resistencia a la permeación de la humedad y resistencia a la transmisión del aire, de tal manera que la capa exterior presente una elevada resistencia al calor y a los productos químicos, protegiendo al mismo tiempo el conjunto de electrodos. A modo de ejemplo, la capa exterior puede estar hecha de nailon o de tereftalato de polietileno. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello.
[0095] Al mismo tiempo, el par de conductores de electrodo está constituido por un conductor de electrodo positivo y un conductor de electrodo negativo, que pueden estar expuestos hacia el exterior de la caja de celda en un estado de conexión eléctrica a una pestaña de electrodo positivo y a una pestaña de electrodo negativo del conjunto de la celda, respectivamente, o pueden conectarse directamente al conjunto de celdas en el estado en que se omiten las pestañas. Las almohadillas 212 permiten que las pilas apiladas 211 estén en estrecho contacto entre sí en un estado normal, y absorben el volumen expandido de las pilas en el momento del hinchamiento. También, es preferible que la almohadilla esté hecha de un material que presente una baja conductividad térmica, más concretamente, un material que presente una gran elasticidad, alto aislamiento y baja conductividad térmica, tal como el polipropileno extendido (EPP), EDS o EPDM. Sin embargo, el material de la almohadilla no está especialmente restringido siempre que la almohadilla cumpla la misma función.
[0096] Por supuesto, para interrumpir de forma segura la transferencia de calor a un apilamiento de celdas adyacente, se puede proporcionar además una capa de aislamiento térmico (no mostrada) fabricada de un material de aislamiento térmico en la cubierta inferior 120 y la cubierta superior 150 en estrecho contacto con la misma.
[0097] Aunque en las figuras se proporciona un par de almohadillas 212 para cubrir la capa inferior y la capa superior de las celdas de batería 211, que es una ilustración, se pueden proporcionar las almohadillas entre las celdas de batería 211 según sea necesario.
[0098] Cada una de la primera barra colectora 213 y la segunda barra colectora 214, que están configuradas para conectar eléctricamente entre sí los conductores de las celdas de batería 211, es una placa metálica plana con hendiduras, a través de las cuales se extienden los conductores, formados en su interior.
[0099] La barra colectora de conexión 220 incluye un par de terceras barras colectoras 221 y una barra de conexión 222. Específicamente, la tercera barra colectora 221 fija los otros conductores de un apilamiento de celdas 210 que no están conectados a través de la primera barra colectora 213, y el par de terceras barras colectoras 221 pueden estar conectadas entre sí a través de la barra de conexión 222, por lo que los apilamientos de celdas 210 adyacentes pueden estar conectados entre sí en serie o en paralelo.
[0100] Se describirá brevemente un proceso de montaje del conjunto de módulos de celdas 200 con la estructura anterior. Se prepara el apilamiento de celdas 210, configurado de tal manera que la almohadilla 212, la pluralidad de celdas de batería 211, y la almohadilla 212 se apilen en ese orden, y los conductores de las celdas de batería 211, por ejemplo, los conductores de las celdas de batería que miran hacia delante, se extienden a través de las primeras hendiduras 132' de la cubierta frontal 130.
[0101] Posteriormente, los conductores superiores se extienden a través de las hendiduras de la primera barra colectora 213 y luego se doblan, y los conductores inferiores se extienden a través de las hendiduras de la tercera barra colectora 221 de la barra colectora de conexión 220 y luego se doblan. Posteriormente, los conductores se fijan a través de un medio de unión bien conocido, como la soldadura.
[0102] En ese momento, ya que la primera barra colectora 213 y la tercera barra colectora 221 están sujetas en un estado de estar asentadas en la primera porción deprimida 132 de la cubierta frontal 130, el aumento volumétrico debido a la primera barra colectora 213 y a la tercera barra colectora 221 puede reducirse al mínimo. Además, ya que cada uno de los pares de terceras barras colectoras 221 tiene una estructura en donde tres lados están conectados entre sí en ángulo recto y un lado está abierto para corresponder a la forma exterior de la cubierta frontal 130 y las terceras barras colectoras están conectadas entre sí a través de la barra de conexión 222, los apilamientos de celdas 210 adyacentes permanecen conectados eléctricamente entre sí.
[0103] Los conductores de las celdas de batería 211 que miran hacia atrás se extienden secuencialmente a través de las segundas hendiduras 142' de la cubierta posterior 140 y las hendiduras de la segunda barra colectora 214 y luego se doblan. Posteriormente, los conductores se fijan a través de un medio bien conocido, como la soldadura. En ese momento, dado que la segunda barra colectora 214 está asentada en la segunda porción deprimida 142 de la cubierta posterior 140, también se puede minimizar el aumento volumétrico.
[0104] La Figura 7 es una vista en perspectiva explosionada que ilustra una estructura de acoplamiento entre las paredes divisorias del módulo de batería mostrado en la Figura 1, y la Figura 8 es una vista en perspectiva ampliada de la primera pared divisoria.
[0105] Cuando se produce un desbordamiento térmico en una celda de batería específica, se expulsan llamaradas, chispas, gas de ventilación de alta presión, y calor, y, cuando hay presencia de oxígeno y un material combustible, se produce un incendio o una explosión.
[0106] La pared divisoria 300 de acuerdo con la presente invención está configurada para interrumpir el movimiento de los productos de fuga térmica, como llamaradas y chispas, a un apilamiento de celdas 210 adyacente y, al mismo tiempo, impedir que la caja protectora 100 sobresalga hacia el exterior. Asimismo, la pared divisoria está configurada para guiar la descarga de gas de ventilación y calor hacia la segunda porción perforada 151' de la cubierta superior 150 y la primera porción perforada 121 de la cubierta inferior 120. Dado que el aire con el que se llena el interior de la caja protectora 100 se descarga conjuntamente en este proceso, no se genera llama.
[0107] Haciendo referencia a las Figuras 3, 7 y 8, la pared divisoria 300 configurada para realizar la función anterior incluye una primera pared divisoria 310 situada entre los apilamientos de celdas 210, segundas paredes divisorias 320 situadas en las proximidades de las esquinas de un lado de los apilamientos de celdas 210, y terceras paredes divisorias 330 situadas en las proximidades de las esquinas del otro lado de los apilamientos de celdas 210.
[0108] En primer lugar, la primera pared divisoria 310, que se interpone entre los apilamientos de celdas 210 adyacentes entre sí y se sitúa ligeramente separada de los apilamientos de celdas 210, interrumpe fundamentalmente el movimiento de la llamarada y la chispa hacia un apilamiento de celdas 210 adyacente, impide la expulsión de la llamarada y la chispa hacia la superficie delantera o posterior de la caja protectora 100, y guía el movimiento del gas de ventilación, el calor y el aire en dirección vertical.
[0109] Específicamente, la primera pared divisoria 310 incluye un par de paredes divisorias 311 verticales erigidas de manera que se enfrentan entre sí en un estado de estar separadas entre sí por una distancia predeterminada y una pared de conexión 312 configurada para conectar los extremos superiores de las paredes divisorias 311 verticales entre sí. Aquí, la longitud (dirección del eje Z) de la pared divisoria 311 vertical es similar a la longitud de la celda de batería 211, y la altura de la pared divisoria vertical se ajusta de tal manera que la pared divisoria vertical esté en estrecho contacto con la cubierta superior 150. Es decir, la pared divisoria vertical tiene la forma de una placa aproximadamente plana.
[0110] La pared de conexión 312 está configurada para conectar el par de paredes divisorias 311 verticales entre sí mientras soporta el par de paredes divisorias y para guiar rápidamente el gas de ventilación hacia el exterior. En la pared de conexión 312' se forman uno o más orificios de abertura 312'. La cubierta superior 150, que es una línea de extensión vertical ascendente de la pared de conexión 312, está provista de una segunda porción perforada 151', y la cubierta inferior 120, que es una línea de extensión vertical descendente de la pared de conexión 312, está provista de una primera porción perforada 121.
[0111] Es preferible que una primera pared doblada 311' y una segunda pared doblada 311" estén dispuestas además en los extremos laterales opuestos de la pared divisoria 311 vertical, es decir, en las proximidades de las esquinas laterales opuestas de los apilamientos de celdas 210. Cada una de la primera pared doblada 311' y la segunda pared doblada 311" puede tener una forma en donde una superficie lateral está abierta y dos lados están conectados entre sí en ángulo recto.
[0112] El movimiento de la llamarada y la chispa a un apilamiento de celdas 210 adyacente se interrumpe por la disposición de las paredes divisorias 311 verticales. Sin embargo, dado que la llamarada y la chispa interrumpidas pueden desplazarse a las proximidades de la cubierta delantera 130 o de la cubierta posterior 140 en las que se encuentran los conductores de las celdas de batería 211, aún existe la posibilidad de ignición.
[0113] En el caso en que la primera pared doblada 311' y la segunda pared doblada 311", cada una de las cuales tiene una forma en donde dos lados están conectados entre sí en ángulo recto, están situados en los extremos laterales opuestos de la pared divisoria 311 vertical, de forma que queden enfrentados, sin embargo, la llamarada y la chispa interrumpidas principalmente por la pared divisoria 311 vertical son capturadas por la primera pared doblada 311' y la segunda pared doblada 311", por lo que la llamarada y la chispa no se mueven en dirección a los conductores de electrodos.
[0114] A continuación, se describirá la segunda pared divisoria 320. La segunda pared divisoria 320, que se encuentra en las proximidades de una esquina lateral del apilamiento de celdas 210, más concretamente en las proximidades de la esquina en donde se unen la cubierta lateral 110 y la cubierta frontal 130, está configurada para interrumpir el movimiento de la llamarada y la chispa en la dirección hacia los conductores del electrodo después de chocar con la cubierta lateral 110 y, al mismo tiempo, para asegurar una porción de espacio mediante la cual la cubierta lateral 110 y el apilamiento de celdas 210 están separados entre sí.
[0115] Es decir, la segunda pared divisoria 320 tiene una forma en donde una superficie lateral está abierta y tres lados están conectados entre sí formando un ángulo recto, y la superficie abierta está dispuesta de forma que quede orientada hacia los conductores de electrodo situados frente a la misma.
[0116] Al mismo tiempo, la tercera pared divisoria 330 es idéntica en forma a la segunda pared divisoria 320, y la tercera pared divisoria es idéntica en estructura y función a la segunda pared divisoria, excepto que la tercera pared divisoria está situada en las proximidades de la otra esquina lateral del apilamiento de celdas 210 y únicamente la dirección de la superficie abierta es diferente, por lo que se omitirá una descripción duplicada.
[0117] El movimiento de la llamarada y la chispa interrumpido principalmente por la cubierta lateral 110 es inhibido por la segunda pared divisoria 320 y la tercera pared divisoria 330, que están situadas una frente a la otra, mientras que cada una de las paredes divisorias tiene una forma en donde tres lados están conectados entre sí en ángulo recto y un lado está abierto, por lo que es posible interrumpir la llamarada y la chispa para que no entren en contacto directo con los conductores de electrodo.
[0118] La Figura 9 es una vista en sección que muestra varias modificaciones de la primera pared divisoria. Como se muestra en la Figura 9, la primera pared doblada 311' y la segunda pared doblada 311" de la primera pared divisoria 310 pueden deformarse para capturar la llamarada y la chispa. Es decir, cada una de la primera pared doblada y de la segunda pared doblada puede tener una forma en donde se modifica el ángulo de una porción doblada o se incluye una porción curvada, en lugar de la forma de acuerdo con la primera realización preferida en donde tres lados están conectados entre sí en ángulo recto y un lado está abierto.
[0119] Por supuesto, en este caso, es obvio que la cubierta frontal 130 y la cubierta posterior 140 también pueden deformarse de modo que correspondan a las formas exteriores de la primera pared doblada 311' y la segunda pared doblada 311" deformadas.
[0120] La Figura 10 es una vista en perspectiva que muestra varias modificaciones de la tercera pared divisoria. Como se muestra en la Figura 10, la tercera pared divisoria 330 puede deformarse para captar la llamarada y la chispa. Es decir, la tercera pared divisoria puede tener una forma en donde se modifique el ángulo de una porción doblada o se incluya una porción curvada, en lugar de la forma de acuerdo con la primera realización preferida en donde tres lados están conectados entre sí en ángulo recto y un lado está abierto.
[0121] Incluso en este caso, es obvio que la cubierta delantera 130 y la cubierta posterior 140 también pueden deformarse de modo que correspondan a la forma exterior de la tercera pared divisoria 330 deformada.
[0122] La Figura 11 es una vista en perspectiva del módulo de batería mostrado en la Figura 1 cuando se observa desde el frente en el estado en el cual la cubierta frontal y la cubierta superior han sido retiradas del mismo, la Figura 12 es una vista en planta del módulo de batería mostrado en la Figura 1 cuando se observa desde arriba en el estado en el que se ha retirado la cubierta superior del mismo, y la Figura 13 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A' de la Figura 1.
[0123] Haciendo referencia a las figuras 11 a 13, la inhibición de la ignición del módulo de batería de acuerdo con la presente invención se describirá en detalle mediante la descripción de un proceso en el que se mueven la llamarada, las chispas, el gas de ventilación, el calor y el aire cuando se produce un evento, como el desbordamiento térmico.
[0124] El módulo de batería de acuerdo con la presente invención incluye además una primera porción de espacio S1 a una séptima porción de espacio S7 junto con la pared divisoria 300 descrita anteriormente. Específicamente, la primera porción de espacio S1 está formada en la segunda pared divisoria 320, la segunda porción de espacio S2 está formada en la tercera pared divisoria 330, y la tercera porción de espacio S3 está formada entre la superficie lateral vertical del apilamiento de celdas 210 en la dirección longitudinal y la cubierta lateral 110.
[0125] Además, la cuarta porción de espacio S4 y la quinta porción de espacio S5 están formadas en la primera pared doblada 311' y la segunda pared doblada 311", respectivamente, la sexta porción de espacio S6 está formada entre la pared divisoria 311 vertical y la superficie lateral vertical del apilamiento de celdas 210 en la dirección longitudinal, y la séptima porción de espacio S7 está formada entre el par de paredes divisorias 311 verticales.
[0126] Por ejemplo, en el supuesto de que se produzca un desbordamiento térmico en una celda de batería 211 específica de un apilamiento de celdas 210 situado en el lado derecho de las figuras 11 a 13, la llamarada y la chispa se reúnen en una o más de la primera porción de espacio S1 a la sexta porción de espacio S6 en un estado interrumpido, por lo que la llamarada y la chispa no se mueven a un apilamiento de celdas 210 situado en el lado izquierdo de las figuras. Dado que la caja protectora 100 y la pared divisoria 300 no se mantienen en un estado perfectamente hermético, se descargan al exterior el gas de ventilación que se genera y el aire a través de la segunda porción perforada 151' de la cubierta superior 150 y la primera porción perforada 121 de la cubierta inferior 120 a través de la cubierta frontal 130, la cubierta posterior 140, y la séptima porción de espacio S7.
[0127] Al mismo tiempo, la transferencia de calor a un apilamiento de celdas 210 adyacente se minimiza mediante la sexta porción de espacio S6 y la séptima porción de espacio S7, que corresponden a capas de aislamiento térmico del aire, y las almohadillas 212, cada una de las cuales está fabricada de un material aislante térmico, y el calor se descarga al exterior junto con el gas de ventilación.
[0128] Las celdas de batería 211 que constituyen el apilamiento de celdas de acuerdo con la presente invención, cada una de las cuales es plana, se apilan en sentido vertical, por lo que el volumen del apilamiento de celdas aumenta cuando se produce el hinchamiento, pero se minimiza el hinchamiento en dirección lateral. En consecuencia, la sexta porción de espacio S6 y la séptima porción de espacio S7 pueden mantenerse como capas de aislamiento térmico del aire sin verse afectadas por el hinchamiento.
[0129] Como resultado, incluso cuando se produce un evento en cualquier apilamiento de celdas, el aire se descarga al exterior junto con el gas de ventilación, por lo que el oxígeno necesario para la ignición es deficiente en la caja protectora, y los materiales combustibles no pueden alcanzar un apilamiento de celdas adyacente y son capturados sin ser descargados al exterior. Asimismo, cuando se descarga el aire, el calor se expulsa junto con el aire, con lo cual la temperatura del apilamiento de celdas se mantiene por debajo del punto de ignición y, por lo tanto, es posible evitar que se produzca un incendio.
[0130] Por supuesto, puede producirse un incendio en un apilamiento de celdas específico debido a situaciones circundantes inesperadas. Sin embargo, las capas de aislamiento térmico del aire correspondientes a la sexta porción de espacio S6 y a la séptima porción de espacio S7 interrumpen la transferencia de calor a un apilamiento de celdas adyacente, por lo que es posible evitar de forma segura el inicio de un incendio en el apilamiento de celdas adyacente.
[0131] Es decir, cuando la temperatura ambiente se eleva a un rango anormal, el separador de la celda de la batería se contrae, por lo que se produce un cortocircuito. En la presente invención, se proporcionan las capas de bloqueo de aire, e incluso cuando se calienta el aire en las capas de bloqueo de aire, el aire se descarga hacia la segunda porción perforada de la cubierta superior por convección, con lo cual se restringe el movimiento del calor. En consecuencia, la proximidad de un apilamiento de celdas adyacente se mantiene a una temperatura relativamente segura y, por lo tanto, es posible evitar que se produzca un fenómeno en el que el separador se encoja.
[0132] La Figura 14 es una vista en planta de un módulo de batería de acuerdo con una segunda realización preferida de la presente invención cuando se observa desde arriba en el estado en el que una cubierta superior se ha retirado de la misma, y la Figura 15 es una vista en sección del módulo de batería de acuerdo con la segunda realización preferida de la presente invención tomada en una dirección lateral.
[0133] La segunda forma de realización es idéntica en construcción a la primera forma de realización descrita anteriormente, excepto que la cubierta frontal y la cubierta posterior de la caja protectora se modifican y el número de pilas recibidas en el módulo de la batería se cambia.
[0134] Es decir, en la segunda realización, cada una de la cubierta delantera 130 y la cubierta posterior 140 está provista de tres primeras porciones deprimidas y tres segundas porciones deprimidas, y dos primeras paredes divisorias están situadas entre los respectivos apilamientos de celdas.
[0135] En la segunda realización de la presente invención, se muestran tres apilamientos de celdas; sin embargo, es obvio que cuatro o más apilamientos de celdas pueden estar dispuestos de forma continua mientras que una primera pared divisoria se encuentra entre apilamientos de celdas adyacentes.
[0137] Al mismo tiempo, el módulo de batería con la estructura anterior puede recibirse en una caja separada para constituir un solo paquete de batería, y el módulo de batería o el paquete de batería pueden utilizarse en diversas instalaciones o dispositivos, incluidas fuentes de energía de gran capacidad, tal como un sistema de almacenamiento energético, un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido y un vehículo eléctrico híbrido enchufable.
[0139] Aunque se han descrito detalladamente los detalles específicos de la presente invención, el alcance de la presente invención se define por las reivindicaciones adjuntas.
[0141] Descripción de los símbolos de referencia
[0143] 100: Caja protectora
[0144] 110: Cubierta lateral
[0145] 111: Hueco de fijación
[0146] 120: Cubierta inferior
[0147] 121: Primera porción perforada
[0148] 130: Cubierta frontal
[0149] 131: Placa frontal
[0150] 132: Primera porción deprimida
[0151] 132’: Primera hendidura 132": Primera placa inclinada
[0152] 140: Cubierta posterior
[0153] 141: Placa posterior
[0154] 142: Segunda porción deprimida
[0155] 142’: Segunda hendidura 142": Segunda placa inclinada
[0156] 150: Cubierta superior
[0157] 151: Placa principal 151': Segunda porción deprimida
[0158] 152: Placa auxiliar 152': saliente de fijación
[0159] 200: Conjunto de módulo de celda
[0160] 210: Apilamiento de celdas
[0161] 211: Celda de batería
[0162] 212: Almohadilla
[0163] 213: Primera barra colectora
[0164] 214: Segunda barra colectora
[0165] 220: Barra colectora de conexión
[0166] 221: Tercera barra colectora 222: Barra de conexión
[0167] 300: Pared divisoria
[0168] 310: Primera pared divisoria
[0169] 311: Pared divisoria vertical
[0170] 311’: Primera pared doblada 311": Segunda pared doblada
[0171] 312: Pared de conexión
[0172] 312’: Orificio de apertura
[0173] 320: Segunda pared divisoria
[0174] 330: Tercera pared divisoria
[0175] S1: Primera porción de espacio S2: Segunda porción de espacio
[0176] S3: Tercera porción de espacio S4: Cuarta porción de espacio
[0177] S5: Quinta porción de espacio S6: Sexta porción de espacio
[0178] S7: Séptima porción de espacio

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería que comprende:
un conjunto de módulos de celdas (200) que comprende dos o más apilamientos de celdas (210), en cada uno de los cuales se apila una pluralidad de celdas de batería (211) en dirección vertical, recibidas en una porción de espacio (S1-S7) definida en una caja protectora (100); y
una o más paredes divisorias (300) dispuestas al menos entre las paredes adyacentes de los apilamientos de celdas (210) y entre los apilamientos de celdas (210) y la caja protectora (100),
en donde cada una de las paredes divisorias (311) verticales está provista en sus extremos laterales opuestos de una primera pared doblada (311') y una segunda pared doblada (311") que están dobladas y/o curvadas en dirección hacia uno de los apilamientos de celdas (210) situados adyacentes a las mismas.
2. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una primera pared divisoria (310) está dispuesta entre las paredes adyacentes de los apilamientos de celdas (210), y
en donde la primera pared divisoria (310) comprende:
un par de paredes divisorias (311) verticales dispuestas una frente a la otra y separadas entre sí una distancia predeterminada, cada una de las paredes divisorias (311) tiene una forma plana; y
una pared de conexión (312) configurada para conectar entre sí los extremos superiores de las paredes divisorias verticales (311), la pared de conexión (312) está provista de uno o más orificios de apertura (312').
3. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la caja protectora (100) comprende un par de cubiertas laterales (110) dispuestas una frente a la otra; una cubierta inferior (120) configurada para conectar entre sí los extremos inferiores de las cubiertas laterales (110); una cubierta frontal (130); una cubierta posterior (140); y una cubierta superior (150) asentada sobre las cubiertas laterales (110).
4. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 3, en donde cada una de las paredes divisorias (311) verticales está provista en sus extremos laterales opuestos de una primera pared doblada (311') y una segunda pared doblada (311") que están dobladas y/o curvadas en dirección hacia uno de los apilamientos de celdas (210) situados adyacentes a las mismas.
5. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la primera pared doblada (311') y la segunda pared doblada (311'') forman una cuarta porción de espacio (S4) y una quinta porción de espacio (S5), respectivamente.
6. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la pared divisoria (311) vertical y el apilamiento de celdas (310) están separados entre sí una distancia predeterminada para formar una sexta porción de espacio (S6).
7. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 3, en donde una segunda pared divisoria (320) con una superficie lateral abierta está dispuesta en las proximidades de una esquina lateral de uno de los apilamientos de celdas (210) adyacente a cada una de las cubiertas laterales (110), la segunda pared divisoria (320) está configurada para formar una primera porción de espacio (S1), y
en donde la superficie abierta de la segunda pared divisoria (320) está situada de forma que está orientada hacia la otra esquina lateral del apilamiento de celdas (210).
8. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 7, en donde una tercera pared divisoria (330) con una superficie lateral abierta está dispuesta en las proximidades de la otra esquina lateral de uno de los apilamientos de celdas (210) adyacente a cada una de las cubiertas laterales (110), la tercera pared divisoria (330) está configurada para formar una segunda porción de espacio (S2), y
en donde la superficie abierta de la tercera pared divisoria (330) está situada frente a la superficie abierta de la segunda pared divisoria (320).
9. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 8, en donde una tercera porción de espacio (S3) está dispuesta entre la cubierta lateral (110) y el apilamiento de celdas (210).
10. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el apilamiento de celdas (210) comprende: una pluralidad de celdas de batería (211);
una primera barra colectora (213) configurada para permitir que los conductores de electrodos negativos o los conductores de electrodos positivos de las celdas de batería (211) se conecten a la misma; y
una segunda barra colectora (214) configurada para permitir que los conductores restantes de las celdas de batería (211) se conecten a la misma, y
en donde los apilamientos de celdas (210) adyacentes están conectados entre sí a través de una barra colectora de conexión (220).
11. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la cubierta frontal (130) comprende una placa frontal (131) y una primera porción deprimida (132),
en donde la primera porción deprimida (132) está situada en cada uno de los lados opuestos de la placa frontal (131) en un estado de estar deprimida hacia una superficie frontal del apilamiento de celdas (210) por una profundidad predeterminada, y
en donde la primera porción deprimida (132) está provista de primeras hendiduras (132') configuradas para permitir que los conductores de electrodo de las celdas de batería (211) se extiendan a través de las mismas.
12. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 11, en donde toda la superficie de la primera porción deprimida (132) está herméticamente sellada excepto por las primeras hendiduras (132').
13. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 12, en donde cada una de las primeras hendiduras (132') está formada por una primera placa inclinada (132'') que está inclinada un ángulo predeterminado.
14. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la cubierta posterior (140) comprende una placa posterior (141) y una segunda porción deprimida (142),
en donde la segunda porción deprimida (142) está situada en cada uno de los lados opuestos de la placa posterior (141) en un estado de estar deprimida hacia una superficie posterior del apilamiento de celdas (210) por una profundidad predeterminada, y
en donde la segunda porción deprimida (142) está provista de segundas hendiduras (142') configuradas para permitir que los conductores de electrodo de las celdas de batería (211) se extiendan a través de las mismas.
15. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 14, en donde toda la superficie de la segunda porción deprimida (142) está herméticamente sellada excepto por las segundas hendiduras (142').
16. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 15, en donde cada una de las segundas hendiduras (142') está formada por una segunda placa inclinada (142'') que está inclinada un ángulo predeterminado.
17. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 3, en donde cada una de las cubiertas laterales (110) está provista en su extremo superior de un hueco de fijación (111) que sobresale hacia el exterior,
en donde la cubierta superior (150) comprende una placa principal (151) situada en dirección horizontal y una placa auxiliar (152) doblada hacia abajo a partir de la placa principal (151),
en donde la placa principal (151) está provista de una segunda porción perforada (151'), y
en donde la placa auxiliar (152) está provista en su superficie exterior de un saliente de fijación (152') configurado para ser recibido en el hueco de fijación (111).
18. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 17, en donde la segunda porción perforada (152') está situada inmediatamente por encima de la pared de conexión (312) de la primera pared divisoria (310).
19. El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la cubierta inferior (120) está provista de una primera porción perforada (121), y
en donde la primera porción perforada (121) está situada inmediatamente debajo de la pared de conexión (312) de la primera pared divisoria (310).
20. Un paquete de baterías que comprende el módulo de baterías de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
21. Un sistema de almacenamiento de energía que comprende el módulo de batería de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
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