ES3058405T3 - Módulo de batería y paquete de baterías que lo incluye - Google Patents

Módulo de batería y paquete de baterías que lo incluye

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ES3058405T3 ES21872686T ES21872686T ES3058405T3 ES 3058405 T3 ES3058405 T3 ES 3058405T3 ES 21872686 T ES21872686 T ES 21872686T ES 21872686 T ES21872686 T ES 21872686T ES 3058405 T3 ES3058405 T3 ES 3058405T3
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Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: una pila de celdas de batería que comprende una pluralidad de celdas de batería apiladas juntas; y un marco de módulo en el que se recibe la pila de celdas de batería, en donde cada una de las celdas de batería incluye una caja de bolsa y un conjunto de electrodos recibido en la caja de bolsa, y una capa de almohadilla de espuma para controlar el hinchamiento de la celda está dispuesta en la parte más externa de la caja de bolsa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Módulo de batería y paquete de baterías que lo incluye
[0003] [SECTOR DE LA TÉCNICA]
[0004] Referencia cruzada con solicitud(es) relacionada(s)
[0005] Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2020-0126067 presentada el 28 de septiembre de 2020 ante la Oficina Coreana de Propiedad Intelectual.
[0006] La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y a un paquete de baterías que lo comprende, y más particularmente a un módulo de batería que controla el hinchamiento de las celdas y un paquete de baterías que lo comprende.
[0007] [ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN]
[0008] Una batería secundaria ha suscitado un gran interés como fuente de energía en diversos productos, tales como un dispositivo móvil y un vehículo eléctrico. La batería secundaria es una potente fuente de energía que puede sustituir al uso de los productos existentes que usan combustibles fósiles, y están en el punto de mira como fuente de energía respetuosa con el medio ambiente, ya que no generan subproductos debido al uso de energía.
[0009] Recientemente, junto con el aumento continuo de la necesidad de una estructura de batería secundaria de gran capacidad, incluida la utilización de la batería secundaria como fuente de almacenamiento de energía, existe una creciente demanda de un paquete de baterías de estructura multimódulo, que es un conjunto de módulos de batería en el que se conectan en serie/paralelo una pluralidad de baterías secundarias.
[0010] Por otra parte, cuando se conectan en serie/paralelo una pluralidad de celdas de batería para configurar un paquete de baterías, es habitual usar un método que configuración de un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería y, a continuación, añadir otros componentes a al menos un módulo de batería para configurar un paquete de baterías.
[0011] Dicho módulo de batería incluye una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería, un bastidor de módulo para alojar la pila de celdas de batería y una almohadilla de compresión formada entre el bastidor de módulo y las celdas de batería más externas de la pila de celdas de batería o entre una pluralidad de celdas de batería.
[0012] La Fig. 1 es un diagrama que muestra un módulo de batería en el que se forma una almohadilla de compresión según la técnica relacionada. La Fig. 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la dirección de apilamiento de la pila de celdas de batería de la Fig.1.
[0013] Con referencia a las Fig.1 y 2, se forma una almohadilla de compresión 30 entre la celda de batería más externa de la pila de celdas de batería 10 y el bastidor de módulo 20. Aunque no se muestra, la almohadilla de compresión 30 puede formarse además en una parte entre las celdas de batería 11 de la pila de celdas de batería 10.
[0014] La almohadilla de compresión 30 puede formarse de manera que cubra la mayor parte de la superficie lateral del bastidor de módulo 20 correspondiente a la celda de batería 11. En ese momento, cuando se produce un fenómeno de hinchamiento de las celdas de batería 11, las celdas de batería 11 pueden hincharse como se muestra en la Fig. 2. Convencionalmente, incluso si la almohadilla de compresión 30 se presiona y comprime, existe un espesor de compresión mínimo w que ya no realiza la compresión de la almohadilla de compresión 30 y, por lo tanto, existía el problema de que era difícil hacer frente de manera flexible al fenómeno de hinchamiento de las celdas de batería 11. Los documentos de patente US 2019/280265 A1, KR 2012 0058676 A, EP 1 160892 A1, CN 207 781661 U y CN 204558556 U divulgan un módulo de batería con una carcasa de bolsa.
[0015] [EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN]
[0016] [Problema técnico]
[0017] Es un objeto de la presente divulgación proporcionar un módulo de batería que controle el hinchamiento de las celdas y un paquete de baterías que lo comprenda.
[0018] Sin embargo, el problema que deben resolver las realizaciones de la presente divulgación no se limita a los problemas descritos anteriormente, y puede ampliarse de diversas maneras dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente divulgación.
[0019] [Solución técnica]
[0020] Según la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería como se define en el conjunto de reivindicaciones adjuntas, el módulo de batería comprende una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería, y un bastidor de módulo para alojar la pila de celdas de batería, en donde la celda de batería comprende una carcasa de bolsa y un conjunto de electrodos alojado en la carcasa de bolsa, y en donde una capa de almohadilla de espuma para controlar el hinchamiento de la celda se encuentra en la parte más externa de la carcasa de bolsa.
[0021] La carcasa de bolsa puede estar configurada de tal manera que una capa de resina interior y una capa metálica se formen secuencialmente entre el conjunto de electrodos y la capa más externa formada por la capa de almohadilla de espuma en una dirección hacia la capa más externa desde el conjunto de electrodos.
[0022] El módulo de batería puede incluir además una capa de resina exterior situada entre la capa metálica y la capa más externa.
[0023] El módulo de batería puede incluir además una capa de lámina de embalaje situada entre la capa de resina exterior y la capa más externa.
[0024] La capa de lámina de embalaje puede estar formada por un material de nailon o poli(tereftalato de etileno) (PET). La capa de resina interior, la capa metálica y la capa de resina exterior pueden ser una capa de polipropileno (PP), una capa de aluminio y una capa de nailon, respectivamente.
[0025] La capa de almohadilla de espuma puede estar formada por un material de poli(tereftalato de etileno) (PET) o un material de poliuretano.
[0026] Entre las celdas de batería incluidas en la pila de celdas de batería, una celda de batería situada en la parte más externa de la pila de celdas de batería puede estar en contacto con una parte de la superficie lateral del bastidor de módulo, y la parte de la celda de batería en contacto con la parte de la superficie lateral del bastidor de módulo puede ser la capa más externa formada por la capa de almohadilla de espuma.
[0027] Se puede formar una capa de almohadilla de espuma en la parte más externa de cada carcasa de bolsa de las celdas de batería incluidas en la pila de celdas de batería.
[0028] Según otra realización de la presente divulgación, se proporciona un paquete de baterías que comprende el módulo de batería mencionado anteriormente.
[0029] [EFECTOS VENTAJOSOS]
[0030] Según las realizaciones de la presente divulgación, la capa de almohadilla de espuma se forma en la parte más externa de la carcasa de bolsa y, por lo tanto, la celda de batería de tipo bolsa puede controlar por sí misma el hinchamiento.
[0031] Además, dado que se forma una estructura de absorción de hinchamiento para cada celda de batería, la distribución de la presión y la cantidad de deformación pueden ser uniformes cuando se considera el conjunto de la pila de celdas de batería.
[0032] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y otros efectos adicionales no descritos anteriormente se entenderán claramente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas por los expertos en la materia.
[0033] [BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS]
[0034] La Fig. 1 es un diagrama que muestra un módulo de batería en el que se forma una almohadilla de compresión según la técnica relacionada;
[0035] la Fig.2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la dirección de apilamiento de la pila de celdas de batería de la Fig.1;
[0036] la Fig.3 es una vista en perspectiva en despiece ordenado que muestra una celda de batería de tipo bolsa según una realización de la presente divulgación;
[0037] la Fig. 4 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que se ensambla la celda de batería de tipo bolsa de la FIG.3;
[0038] la Fig.5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig.4;
[0039] la Fig.6 es una vista transversal ampliada de la región P de la Fig.5; y
[0040] la Fig.7 es una vista transversal que muestra un módulo de batería que incluye la celda de batería de tipo bolsa de la Fig.4.
[0041] [REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN]
[0042] A continuación, se describirán detalladamente diversas realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos, de modo que los expertos en la materia puedan implementarlas fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas maneras y no se limita a las realizaciones aquí expuestas.
[0043] Se omitirán las partes que no sean relevantes para la descripción, a fin de describir claramente la presente divulgación, y los números de referencia similares designan elementos similares en toda la memoria descriptiva. Además, en los dibujos, el tamaño y el espesor de cada elemento se ilustran arbitrariamente para facilitar la descripción, y la presente divulgación no se limita necesariamente a los ilustrados en los dibujos. En los dibujos, el espesor de las capas, regiones, etc. se exagera para mayor claridad. En los dibujos, para facilitar la descripción, se muestra el espesor exagerado de algunas capas y regiones.
[0044] Además, se entenderá que cuando se hace referencia a que un elemento, como una capa, película, región o placa, está «sobre» o «por encima» de otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a que un elemento está «directamente sobre» otro elemento, significa que no están presentes otros elementos intermedios. Además, las palabras «sobre» o «por encima» significan que está dispuesto sobre o debajo de una parte de referencia, y no significan necesariamente que esté dispuesto en el extremo superior de la parte de referencia en dirección opuesta a la gravedad.
[0045] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una parte «incluye» un determinado componente, significa que la parte puede incluir además otros componentes, sin excluir los demás componentes, a menos que se indique lo contrario.
[0046] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a «planar», significa cuando una parte objetivo se ve desde la parte superior, y cuando se hace referencia a «transversal», significa cuando una parte objetivo se ve desde el lado de un corte transversal vertical.
[0047] La Fig. 3 es una vista en perspectiva en despiece ordenado que muestra una celda de batería de tipo bolsa según una realización de la presente divulgación. La Fig.4 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que se ensambla la celda de batería de tipo bolsa de la Fig. 3. La Fig. 5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig.4. La Fig.6 es una vista en sección transversal ampliada de la región P de la Fig.5.
[0048] Con referencia a las Fig.3 a 6, la celda de batería de tipo bolsa 100 según la presente realización puede fabricarse alojando un conjunto de electrodos 200 dentro de la carcasa de bolsa 300 y sellándola a continuación. El conjunto de electrodos 200 puede incluir un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El conjunto de electrodos 200 puede ser un conjunto de electrodos de tipo apilado, un conjunto de electrodos de tipo brazo de gitano o un conjunto de electrodos de tipo apilado/plegable. Cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo incluyen una lengüeta de electrodo 210t, y los cables de electrodo 210 y 220 conectados respectivamente a la lengüeta de electrodo 210t pueden quedar expuestos al exterior de la carcasa de bolsa 300. Además, los cables de electrodo 210 y 220 pueden estar situados respectivamente en la parte de sellado 300S en un estado en el que están cubiertos con una película conductora 600 para asegurar una propiedad de sellado y una propiedad de aislamiento.
[0049] La carcasa de bolsa 300 está compuesta por una lámina laminada y puede incluir una capa de resina para la fusión térmica y una capa metálica para evitar la penetración de materiales.
[0050] Específicamente, en referencia a la Fig. 6, la carcasa superior 310 puede incluir una capa de resina interior 310a para el sellado, una capa metálica 310b para impedir la penetración de material, una capa de resina exterior 310c y una capa de almohadilla de espuma 310d para controlar el hinchamiento de la celda. La capa de almohadilla de espuma 310d según la presente realización está situada en la capa más externa de la carcasa de bolsa 300. La capa de almohadilla de espuma 310d puede estar formada por un material de poli(tereftalato de etileno) (PET) o un material de poliuretano. En este caso, la capa de almohadilla de espuma 310d es una almohadilla hecha de una espuma que tiene un cierto grado de relación de compresión para controlar el hinchamiento. En otras palabras, la capa de almohadilla de espuma 310d puede tener características flexibles, de modo que pueda absorber el hinchamiento sin ser demasiado rígida.
[0051] Si es necesario, se puede incluir además una capa de lámina de embalaje (no mostrada) entre la capa de almohadilla de espuma 310d y la capa exterior de resina 310c.
[0052] La estructura de capas relativa a la carcasa superior 310 descrita anteriormente puede aplicarse igualmente a una carcasa inferior 320. En otras palabras, la carcasa inferior 320 puede incluir una capa de resina interior, una capa metálica, una capa de resina exterior y una capa de almohadilla de espuma para controlar el hinchamiento de la celda en una dirección alejada del conjunto de electrodos 200.
[0053] La capa exterior de resina 310c y una capa de lámina de embalaje pueden tener una excelente resistencia a la tracción y a la intemperie en comparación con su espesor, y tener propiedades de aislamiento eléctrico para proteger la batería secundaria de tipo bolsa 100 del exterior. Cada una de la capa exterior de resina 310c y la capa de lámina de embalaje pueden incluir una resina de poli(tereftalato de etileno) (PET) o una resina de nailon. La capa metálica 310b puede impedir que el aire, la humedad y similares fluyan hacia la capa de batería de tipo bolsa 100. La capa metálica 310b puede incluir aluminio (Al). La capa de resina interior 310a puede fusionarse térmicamente entre sí mediante calor y presión aplicados en un estado en el que el conjunto de electrodos 200 está incorporado. La capa de resina interior 310a puede incluir polipropileno no estirado (CPP) o polipropileno (PP).
[0054] Volviendo a las Fig.3 a 5, se puede formar una parte de alojamiento empotrada 300ST en la que se puede asentar el conjunto de electrodos 200 en cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320. Se pueden proporcionar piezas de sellado 300S1 y 300S2 a lo largo de la periferia exterior de la parte de alojamiento 300ST para cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320. La pieza de sellado 300S1 de la carcasa superior 310 y la pieza de sellado 300S2 de la carcasa inferior 320 pueden fusionarse térmicamente entre sí para formar la pieza de sellado 300S y sellar la carcasa de bolsa 300.
[0055] En otra realización de la presente divulgación, un lado de la carcasa superior y un lado de la carcasa inferior pueden conectarse integralmente entre sí, y los tres lados restantes pueden fusionarse térmicamente.
[0056] Por otro lado, cada uno de la pluralidad de electrodos positivos y la pluralidad de electrodos negativos incluidos en el conjunto de electrodos 200 puede incluir una lengüeta de electrodo positivo y una lengüeta de electrodo negativo, a las que están conectados los cables de electrodo 210 y 220. Específicamente, uno de los cables de electrodo 210 y 220 puede ser un cable de electrodo positivo, y el otro puede ser un cable de electrodo negativo. Como se ha descrito anteriormente, los cables de electrodo 210 y 220 conectados al conjunto de electrodos 200 sobresalen de una parte extrema de la carcasa de bolsa 300 y quedan expuestos al exterior de la carcasa de bolsa 300.
[0057] La Fig. 7 es una vista en sección transversal que muestra un módulo de batería que incluye la celda de batería de tipo bolsa de la Fig.4.
[0058] En referencia a la Fig. 7, el módulo de batería según la presente realización incluye una pila de celdas de batería 110 formada apilando una pluralidad de celdas de batería 100 en una dirección, y un bastidor de módulo 500 para alojar la pila de celdas de batería 110. Una dirección de apilamiento de las celdas de batería 100 puede ser perpendicular a una dirección de protrusión de los cables de electrodo 210 y 220. Según la presente realización, entre las celdas de batería 100 incluidas en la pila de celdas de batería 110, la celda de batería 100 situada en la parte más externa de la pila de celdas de batería 110 puede estar en contacto con la parte de la superficie lateral del bastidor de módulo 500.
[0059] La parte de la celda de batería 100 en contacto con la parte de la superficie lateral del bastidor de módulo 500 puede ser la carcasa superior 310 o la carcasa inferior 320 descritas con referencia a las Fig. 5 y 6. En este caso, la capa más cercana a la parte de la superficie lateral del bastidor de módulo 500 es preferiblemente una capa de almohadilla de espuma 310d de la carcasa superior 310. La capa de almohadilla de espuma 310d se forma en la capa más externa, por lo que la celda de batería de tipo bolsa puede controlar por sí misma el hinchamiento y, en consecuencia, no es necesario aplicar la almohadilla de compresión separada descrita con referencia a la Fig. 2 en el módulo de batería.
[0060] Se puede formar una capa de almohadilla de espuma 310d en la parte más externa de la carcasa de bolsa 300 de cada una de las celdas de batería 100 incluidas en la pila de celdas de batería 110. En este caso, se puede formar una capa de almohadilla de espuma en la capa más externa de cada una de la carcasa superior 310 y la carcasa inferior 320. Convencionalmente, dado que estaba estructurado de tal manera que se aplicaba una almohadilla de compresión entre el bastidor de módulo y las celdas de batería más externas y/o entre las celdas de batería, la almohadilla de compresión se aplicaba a cada una de varias celdas de batería, la distribución de la presión y la cantidad de deformación eran diferentes para cada celda de batería. Sin embargo, según la presente realización, cuando se forma una estructura de absorción de hinchamiento para cada celda de batería, la pila de celdas de batería 110 puede ser uniforme en cuanto a la distribución de la presión y la cantidad de deformación cuando se considera en su conjunto.
[0061] Por otro lado, uno o más de los módulos de batería según las presentes realizaciones pueden empaquetarse en una carcasa de paquete para formar un paquete de baterías.
[0062] El módulo de batería mencionado anteriormente y el paquete de baterías que lo incluye pueden aplicarse a diversos dispositivos. Dicho dispositivo puede aplicarse a un medio de transporte como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita a ello, y es aplicable a diversos dispositivos capaces de usar un módulo de batería, lo que también entra dentro del alcance de la presente divulgación.
[0063] Aunque la invención se ha mostrado y descrito anteriormente con referencia a las realizaciones preferidas, el alcance de la presente divulgación no se limita a ellas, y los expertos en la materia pueden idear numerosas otras modificaciones y realizaciones, que entrarán dentro del alcance de los principios de la invención descritos en las reivindicaciones adjuntas.
[0064] [Descripción de los números de referencia]
[0065] 100: celda de batería
[0066] 110: pila de celdas de batería
[0067] 200: conjunto de electrodos
[0068] 300: carcasa de bolsa
[0069] 310d: capa de almohadilla de espuma

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería que comprende:
una pila de celdas de batería (110) en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería, y
un bastidor de módulo para alojar la pila de celdas de batería (110),
en donde la celda de batería comprende una carcasa de bolsa y un conjunto de electrodos (200) alojado en la carcasa de bolsa (300),
caracterizado por que una capa de almohadilla de espuma (310d) para controlar el hinchamiento de la celda forma la capa más externa de la carcasa de bolsa (300), y
la capa de almohadilla de espuma (310d) es una almohadilla hecha de espuma que tiene un cierto grado de relación de compresión para controlar el hinchamiento.
2. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la carcasa de bolsa (300) está configurada de tal manera que una capa de resina interior (310a) y una capa metálica (310b) están formadas secuencialmente entre el conjunto de electrodos (200) y una capa más externa formada por la capa de almohadilla de espuma (310d) en una dirección hacia la capa más externa desde el conjunto de electrodos (200).
3. El módulo de batería de la reivindicación 2,
que comprende además una capa de resina exterior (310c) situada entre la capa metálica (310b) y la capa más exterior.
4. El módulo de batería de la reivindicación 3,
que comprende además una capa de lámina de embalaje situada entre la capa de resina exterior (310c) y la capa más exterior.
5. El módulo de batería de la reivindicación 4, en donde:
la capa de lámina de embalaje está formada por un material de nailon o poli(tereftalato de etileno) (PET).
6. El módulo de batería de la reivindicación 3, en donde:
la capa de resina interior (310a), la capa metálica (310b) y la capa de resina exterior (310c) son una capa de polipropileno (PP), una capa de aluminio y una capa de nailon, respectivamente.
7. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
la capa de almohadilla de espuma (310d) está formada por un material de poli(tereftalato de etileno) (PET) o un material de poliuretano.
8. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:
entre las celdas de batería incluidas en la pila de celdas de batería (110), una celda de batería situada en la parte más externa de la pila de celdas de batería (110) está en contacto con una parte de la superficie lateral del bastidor de módulo, y
la parte de la celda de batería en contacto con la parte de la superficie lateral del bastidor de módulo es la capa más externa formada por la capa de almohadilla de espuma (310d).
9. El módulo de batería de la reivindicación 8, en donde:
una capa de almohadilla de espuma (310d) está formada en la parte más externa de cada carcasa de bolsa (300) de las celdas de batería incluidas en la pila de celdas de batería (110).
10. Un paquete de baterías que comprende el módulo de batería según la reivindicación 1.
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