ES3058958T3

ES3058958T3 - Battery module and battery pack including the same

Info

Publication number: ES3058958T3
Application number: ES22736863T
Authority: ES
Inventors: Honggoo Han; Junyeob Seong; Won Kyoung Park; Subin Park
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2026-03-16
Anticipated expiration: 2042-01-06
Also published as: KR102647832B1; US20230275283A1; US12580244B2; EP4181277A4; CN114765283A; CN216958206U; EP4181277B1; PL4181277T3; WO2022149886A1; KR20220101310A; JP2023537017A; EP4181277A1

Abstract

Un módulo de batería, según una realización de la presente invención, comprende: una laminación de celdas de batería en la que se apilan varias celdas, incluyendo un primer electrodo y un segundo electrodo; y una aleta de refrigeración ubicada entre las celdas. El primer electrodo y el segundo electrodo sobresalen de la celda en direcciones opuestas. La aleta de refrigeración comprende una primera área, una segunda área y una tercera área. La primera y la segunda área están ubicadas separadas entre sí, en una dirección paralela a la de las protuberancias del primer y segundo electrodo, y la tercera área se ubica entre la primera y la segunda área. El espesor de la tercera área es menor que el de la primera y la segunda área. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Módulo de batería y paquete de baterías que incluye el mismo

[0003] [Sector de la técnica]

[0004] Referencia cruzada a solicitud(es) relacionada(s)

[0005] Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0003180 presentada el 11 de enero de 2021 en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea.

[0006] La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y a un paquete de baterías que incluye el mismo y, más particularmente, a un módulo de batería que tiene una aleta de refrigeración, y a un paquete de baterías que incluye el mismo.

[0007] [Antecedentes de la invención]

[0008] En la sociedad moderna, como se utilizan a diario dispositivos portátiles, por ejemplo, un teléfono móvil, un ordenador portátil, una videocámara y una cámara digital, se ha activado el desarrollo de tecnologías en los campos relacionados con los dispositivos portátiles descritos anteriormente. Además, las baterías secundarias cargables/descargables se utilizan como fuente de energía para un vehículo eléctrico (VE), un vehículo eléctrico híbrido (VHE), un vehículo eléctrico híbrido enchufable (P-HEV) y similares, en un intento por solucionar la contaminación atmosférica y similares causada por los vehículos de gasolina existentes que utilizan combustibles fósiles. Por lo tanto, cada vez es más necesario desarrollar la batería secundaria.

[0009] Las baterías secundarias actualmente comercializadas incluyen una batería de níquel-cadmio, una batería de níquelhidrógeno, una batería de níquel-zinc, y una batería secundaria de litio. Entre ellas, la batería secundaria de litio se ha puesto en el punto de mira porque tiene ventajas, por ejemplo, apenas presenta efectos de memoria en comparación con las baterías secundarias a base de níquel, por lo que puede cargarse y descargarse libremente, y tiene una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética.

[0010] Dicha batería secundaria de litio utiliza principalmente un óxido a base de litio y un material carbonoso como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos en el que se dispone una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo, cada uno de ellos recubierto con el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo, con un separador interpuesto entre ellas, y una caja de batería que sella y aloja el conjunto de electrodos junto con una solución electrolítica.

[0011] Generalmente, la batería secundaria de litio puede clasificarse, en función de la forma del material exterior, en una batería secundaria de tipo lata, en la que el conjunto de electrodos está montado en una lata metálica, y una batería secundaria de tipo bolsa, en la que el conjunto de electrodos está montado en una bolsa de una lámina de aluminio. En el caso de una batería secundaria utilizada para dispositivos de pequeño tamaño, se disponen de dos a tres celdas de batería, pero, en el caso de una batería secundaria utilizada para un dispositivo de tamaño medio o grande, tal como un automóvil, se utiliza un módulo de batería en el que un gran número de celdas de batería están conectadas eléctricamente. En un módulo de batería de este tipo, un gran número de celdas de batería se conectan entre sí en serie o en paralelo para formar un conjunto de celdas, mejorando así la capacidad y potencia. Además, se pueden montar uno o más módulos de batería junto con diversos sistemas de control y protección, tales como un sistema de gestión de baterías (BMS) y un sistema de refrigeración, para formar un paquete de baterías. Los documentos US 2020/153058, US 2012/282506, DE 102013021549, US 2018/309175 y KR 20200129991 divulgan ejemplos de módulo de batería.

[0012] La Fig.1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería convencional.

[0013] Haciendo referencia a la Fig.1, el módulo de batería convencional 10 puede incluir una pila de celdas de batería 20 en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería 11. La celda de batería 11 puede ser una celda de batería de tipo bolsa. Entre las celdas de batería 11 puede disponerse una aleta de refrigeración 30 hecha de una placa metálica de alta conductividad térmica. Generalmente, la aleta de refrigeración 30 es un miembro en forma de placa que tiene un espesor constante.

[0014] La Fig.2 es una vista en planta de la celda de batería incluida en el módulo de batería de la Fig.1 vista desde varios ángulos. Específicamente, (a) de la Fig.2 es una vista en planta de la celda de batería 11 de la Fig.1 vista desde la dirección del eje -z en el plano xy, y (b) de la Fig.2 es una vista en planta de la celda de batería 11 de la Fig.1 vista desde la dirección del eje -x en el plano yz.

[0015] En primer lugar, haciendo referencia a (a) de la Fig.2, en el proceso de carga y descarga repetidas de las celdas de batería 11, un fenómeno en el que el electrolito interno se descompone y se genera gas, de modo que la celda de batería 11 se hincha, es decir, un fenómeno de hinchazón, puede ocurrir. Al comparar el grado de hinchazón, la porción central se hincha mucho más que las dos partes de extremo de las que sobresalen los conductores de electrodo 11L, como indica la línea de puntos. Si no se puede suprimir la hinchazón de cada celda de batería 11, una pluralidad de celdas de batería 11 puede causar una deformación estructural del módulo de batería apilado 10, y puede afectar negativamente a la durabilidad del módulo de batería 10.

[0016] A continuación, haciendo referencia a (b) de la Fig. 2, cuando la celda de batería 11 se carga y descarga repetidamente, se genera una gran cantidad de calor en la porción de conductor de electrodo 11L de la celda de batería 11. De esta manera, las porciones escalonadas T1 y T2, que son las regiones que incluyen las porciones de extremo en la dirección en la que sobresalen los conductores de electrodo 11L, muestran un grado de generación de calor más excesivo que otras porciones. Es decir, las porciones escalonadas T1 y T2 muestran una temperatura más alta que la porción central M entre las porciones escalonadas T1 y T2. El desequilibrio de temperatura entre porciones de las celdas de batería 11 provoca un deterioro del rendimiento y de la vida útil.

[0017] Por lo tanto, existe la necesidad de un dispositivo capaz de controlar eficazmente la hinchazón de la celda de batería y reducir la desviación de temperatura entre porciones de las celdas de batería.

[0018] [Explicación de la invención]

[0019] [Problema técnico]

[0020] La presente divulgación se ha ideado para resolver los problemas anteriormente mencionados, y un objeto de la presente divulgación es proporcionar un módulo de batería que tiene una aleta de refrigeración que puede controlar la hinchazón de la celda de batería y reducir la desviación de temperatura entre las porciones de las celdas de batería, y un paquete de baterías que incluye el mismo.

[0021] Sin embargo, el problema que se debe resolver mediante las realizaciones de la presente divulgación no se limita a los problemas descritos anteriormente, y puede ampliarse de diversas formas dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente divulgación.

[0022] [Solución técnica]

[0023] Según una realización de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que comprende: una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería que incluyen un primer conductor de electrodo y un segundo conductor de electrodo; y aletas de refrigeración situadas entre las celdas de batería, en donde el primer conductor de electrodo y el segundo conductor de electrodo sobresalen de las celdas de batería en dirección opuesta entre sí, la aleta de refrigeración comprende una primera zona, una segunda zona y una tercera zona, la primera zona y la segunda zona están dispuestas de forma que están separadas entre sí a lo largo de una dirección paralela a una dirección en la que sobresalen el primer conductor de electrodo y el segundo conductor de electrodo, la tercera zona está dispuesta entre la primera zona y la segunda zona, y un espesor de la tercera zona es menor que un espesor de la primera y un espesor de la segunda zona.

[0024] La celda de batería puede incluir una primera porción escalonada, una segunda porción escalonada, y una porción central situada entre la primera porción escalonada y la segunda porción escalonada. El primer conductor de electrodo puede sobresalir de un extremo de la primera porción escalonada, y el segundo conductor de electrodo puede sobresalir de un extremo de la segunda porción escalonada. La primera zona, la segunda zona y la tercera zona pueden estar situadas de forma que correspondan a la primera porción escalonada, la segunda porción escalonada, y la porción central, respectivamente.

[0025] Una distancia entre la porción central y la tercera zona puede ser mayor que una distancia entre la primera porción escalonada y la primera zona.

[0026] Una distancia entre la porción central y la tercera zona puede ser mayor que una distancia entre la segunda porción escalonada y la segunda zona.

[0027] La primera zona y la segunda zona pueden reducir su espesor a medida que se acercan a la tercera zona.

[0028] La primera zona y la segunda zona pueden tener, respectivamente, un espacio vacío formado en ellas.

[0029] La aleta de refrigeración es una placa metálica que tiene una capa de aire formada en su interior.

[0030] La celda de batería puede ser una celda de batería de tipo bolsa.

[0031] Según otra realización de la presente divulgación, se proporciona un paquete de baterías que comprende: el módulo de batería mencionado anteriormente; un bastidor de paquete para alojar el módulo de batería; y una capa de resina conductora térmica situada entre el módulo de batería y la porción inferior del armazón de paquete, en donde las aletas de refrigeración se extienden desde la superficie inferior de la pila de celdas de batería para estar en contacto con la capa de resina conductora térmica.

[0032] Una superficie inferior de la pila de celdas de batería puede estar en contacto con la capa de resina conductora térmica.

[0033] [Efectos ventajosos]

[0034] Según la realización de la presente divulgación, entre las celdas de batería se disponen aletas de refrigeración de distinto espesor para cada porción, de modo que la presión pueda aplicarse uniformemente a cada porción de la celda de batería cuando se hinche la celda de batería.

[0035] Además, es posible mejorar una propiedad de contacto entre una porción de generación de calor excesivo de la celda de batería y la aleta de refrigeración, y reducir así la desviación de temperatura de las celdas de batería.

[0036] Es más, se proporciona una capa de aire en el interior de las aletas de refrigeración, para que sea posible tener el rendimiento de refrigeración y disipación de calor y, al mismo tiempo, impedir que el fuego o el calor generado por cualquiera de las celdas de batería se propague a las celdas de batería adyacentes.

[0037] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la técnica entenderán claramente otros efectos adicionales no descritos anteriormente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas.

[0038] [Breve descripción de los dibujos]

[0039] La Fig.1 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería convencional;

[0040] la Fig. 2 es una vista en planta de la celda de batería incluida en el módulo de batería de la Fig. 1 vista desde varios ángulos;

[0041] la Fig.3 es una vista en perspectiva que muestra una pila de celdas de batería y una aleta de refrigeración según una realización de la presente divulgación;

[0042] la Fig.4 es una vista en perspectiva que muestra una celda de batería incluida en la pila de celdas de batería de la Fig.3;

[0043] la Fig.5 es una vista en perspectiva que muestra una aleta de refrigeración de la Fig.3;

[0044] la Fig.6 es una vista en sección transversal que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig.3;

[0045] la Fig. 7 es una vista en planta que muestra el estado de la celda de batería de la Fig. 6 en el momento de la hinchazón;

[0046] la Fig. 8 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación;

[0047] la Fig.9 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un paquete de baterías según una realización de la presente divulgación;

[0048] la Fig.10 es una vista en sección transversal que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B' de la Fig.9.

[0049] [Realización preferente de la invención]

[0050] En lo sucesivo en el presente documento, varias realizaciones de la presente divulgación se describirán con detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos para que los expertos en la técnica puedan llevarlas a cabo fácilmente. Las realizaciones de la presente divulgación pueden modificarse de diversas maneras y no se limitan a las realizaciones expuestas en el presente documento.

[0051] La descripción de las partes no relacionadas con la descripción se omitirá en el presente documento para mayor claridad, y los números de referencia similares designan elementos similares en toda la descripción.

[0052] Es más, en los dibujos, el tamaño y espesor de cada elemento se ilustran arbitrariamente para facilitar la descripción, y la presente divulgación no está necesariamente limitada a los ilustrados en los dibujos. En los dibujos, el espesor de las capas, regiones, etc., se han exagerado para mayor claridad. En los dibujos, por comodidad de la descripción, los espesores de algunas capas y regiones se han exagerado.

[0053] Además, se entenderá que, cuando un elemento como una capa, película, región o placa se menciona como estando "sobre" o "encima de" otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también puede haber elementos intermedios presentes. Por el contrario, cuando se hace referencia a que un elemento está "directamente sobre" otro elemento, significa que no hay otros elementos intermedios presentes. Es más, la palabra "sobre" o "encima" significa dispuesto sobre o debajo de una porción de referencia, y no significa necesariamente que esté dispuesto en el extremo superior de la porción de referencia en dirección opuesta a la gravedad.

[0054] Es más, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una parte "incluye" un componente determinado, significa que puede incluir, además, otros componentes, sin excluir los otros componentes, a menos que se indique lo contrario.

[0055] La Fig.3 es una vista en perspectiva que muestra una pila de celdas de batería y una aleta de refrigeración según una realización de la presente divulgación. La Fig.4 es una vista en perspectiva que muestra una celda de batería incluida en la pila de celdas de batería de la Fig.3. La Fig.5 es una vista en perspectiva que muestra una aleta de refrigeración de la FIG.3. La Fig.6 es una vista en sección transversal que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A' de la Fig. 3. En ese momento, la Fig. 6 muestra solo una celda de batería y una aleta de refrigeración para facilitar la explicación, y se omite el conjunto de electrodos dentro de la celda de batería.

[0056] En primer lugar, haciendo referencia a las Fig.3 y 4, el módulo de batería 100 según una realización de la presente divulgación incluye una pila de celdas de batería 200 en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería 110 que incluyen un primer conductor de electrodo 111 y un segundo conductor de electrodo 112; y aletas de refrigeración 300 situadas entre las celdas de batería 110.

[0057] En primer lugar, la celda de batería 110 es preferiblemente una celda de batería de tipo bolsa, y puede estar formada en una estructura rectangular en forma de lámina. El primer y segundo conductor de electrodo 111 y 112 según la presente realización sobresalen de las celdas de batería 110 en dirección opuesta entre sí. Específicamente, las celdas de batería 110 según la presente realización tienen una estructura en la que el primer y el segundo conductor de electrodo 111 y 112 se oponen entre sí con respecto al cuerpo de celda 113 y sobresalen de un extremo 114a y el otro extremo 114b, respectivamente. Más específicamente, el primer y segundo conductor de electrodo 111 y 112 están conectados a un conjunto de electrodos (no mostrado) y sobresalen del conjunto de electrodos (no mostrado) hacia el exterior de la celda de batería 110. El primer y segundo conductor de electrodo 111 y 112 tienen diferentes polaridades y, por ejemplo, uno de ellos puede ser un conductor de electrodo positivo 111 y el otro puede ser un conductor de electrodo negativo 112. Es decir, el conductor de electrodo positivo 111 y el conductor de electrodo negativo 112 pueden sobresalir de forma que estén orientados en direcciones opuestas haciendo referencia a una celda de batería 110.

[0058] Entretanto, la celda de batería 110 puede fabricarse uniendo ambos extremos 114a y 114b de la caja de celda 114 y una parte lateral 114c que los conecta en un estado en el que un conjunto de electrodos (no mostrado) se aloja en una caja de celda 114. Dicho de otro modo, las celdas de batería 110 según la presente realización tienen un total de tres porciones de sellado, la porción de sellado tiene una estructura en la que se sella mediante un método, como la fusión por calor, y la otra porción lateral puede estar compuesta por una porción de conexión 115. La caja de celda 114 puede estar compuesta por una lámina laminada que incluye una capa de resina y una capa metálica.

[0059] Entretanto, haciendo referencia a las Fig.4 y 6, las celdas de batería 110 según la presente realización pueden incluir una primera porción escalonada T1, una segunda porción escalonada T2, y una porción central M situada entre la primera porción escalonada T1 y la segunda porción escalonada T2. Es decir, un cuerpo de celda 113 puede estar dividido en una primera porción escalonada T1, una segunda porción escalonada T2, y una porción central M.

[0060] En el presente documento, la primera porción escalonada T1 es una región que incluye un extremo 114a del que sobresale el primer conductor de electrodo 111, y la segunda porción escalonada T2 es una región que incluye el otro extremo 114b del que sobresale el segundo conductor de electrodo 112.

[0061] Dicha celda de batería 110 puede estar compuesta por una pluralidad de celdas, y la pluralidad de celdas de batería 110 puede apilarse de modo que estén conectadas eléctricamente entre sí, formando de este modo la pila de celdas de batería 200. En particular, como se muestra en la Fig.3, una pluralidad de celdas de batería 110 pueden apilarse a lo largo de una dirección paralela al eje x. De esta manera, el primer y segundo conductor de electrodo 111 y 112 pueden sobresalir en la dirección del eje y y en la dirección del eje -y, respectivamente.

[0062] Haciendo referencia a las Fig. 5 y 6, la aleta de refrigeración 300 según la presente realización incluye una primera zona 310, una segunda zona 320 y una tercera zona 330. La primera zona 310 y la segunda zona 320 están dispuestas de tal manera que están separadas entre sí en una dirección paralela a la dirección en la que sobresalen el primer conductor de electrodo 111 y el segundo conductor de electrodo 112 (dirección del eje y), y la tercera zona 330 está dispuesta entre la primera zona 310 y la segunda zona 320.

[0063] En este caso, el espesor t3 de la tercera zona 330 es más delgado que el espesor t1 de la primera zona 310 y el espesor t2 de la segunda zona. Dicho de otro modo, la aleta de refrigeración 300 según la presente realización tiene una estructura en la que ambos extremos del primer conductor de electrodo 111 y del segundo conductor de electrodo 112 son más gruesos que la porción central en una dirección paralela a la dirección sobresaliente (dirección del eje y). Específicamente, la primera zona 310, la segunda zona 320 y la tercera zona 330 de la aleta de refrigeración 300 pueden estar situadas para corresponder a la primera porción escalonada T1, la segunda porción escalonada T2 y la porción central M de la celda de batería 110, respectivamente. Cuando las aletas de refrigeración 300 que tienen un espesor en diferencia según la presente realización se disponen entre las celdas de batería 110, una distancia d3 entre la porción central M y la tercera zona 330 es mayor que una distancia d1 entre la primera porción escalonada T1 y la primera zona 310. También, la distancia d3 entre la porción central M y la tercera zona 330 es mayor que la distancia d2 entre la segunda porción escalonada T2 y la segunda zona 320. En la Fig.6, la diferencia de espesor y la diferencia de distancia están ligeramente exageradas para facilitar la explicación.

[0065] Las aletas de refrigeración 300 pueden incluir un material metálico de alta conductividad térmica. El material específico no está limitado, y puede incluir aluminio (Al) como ejemplo. Aunque solo se muestra una aleta de refrigeración 300 en la Fig. 3, todas las aletas de refrigeración 300 según la presente realización pueden estar dispuestas entre las celdas de batería 110.

[0067] A continuación, las ventajas de la aleta de refrigeración según la presente realización en el control de la hinchazón de la celda de batería se describirán haciendo referencia a las Fig.2a, 6 y 7.

[0069] Haciendo referencia a las Fig. 2a y 7, en el proceso de carga y descarga repetidas de las celdas de batería 11, un fenómeno en el que el electrolito interno se descompone y se genera gas, de modo que la celda de batería 11 se hincha, es decir, un fenómeno de hinchazón, puede ocurrir. Al comparar el grado de hinchazón, la porción central de la celda de batería 11 se hincha en mayor medida. De manera similar, en la celda de batería 110 según la presente realización, la porción central M se hincha para ser mayor que la de la primera porción escalonada T1 y la segunda porción escalonada T2.

[0071] Puesto que las aletas de refrigeración 30 convencionales en forma de placa tienen un espesor constante, no es posible controlar eficazmente las celdas de batería 11 que tienen diferentes grados de hinchazón para cada zona. Por otro lado, la aleta de refrigeración 300 según la presente realización puede aplicar una presión uniforme a las celdas de batería 110 en el momento de la hinchazón de las celdas de batería 110, ya que la primera zona 310 y la segunda zona 320, que son ambas porciones finales, son más gruesas que la tercera zona 330. Es decir, dicho de otro modo, considerando la diferencia en el grado de hinchazón entre las zonas de las celdas de batería 110, los espesores t1 y t2 de la primera zona 310 y de la segunda zona 320 se han ajustado para que sean más gruesos que el espesor t3 de la tercera zona 330, de modo que pueda actuar una fuerza elástica uniforme. Puesto que la desviación de la presión que actúa sobre la hinchazón de la celda 110 de batería se puede minimizar de este modo, es posible evitar la deformación estructural del módulo de batería 100 debido a la hinchazón, y aumentar la durabilidad del módulo de batería 100.

[0073] Como se ha descrito anteriormente, la celda de batería 110 según la presente realización es una batería de tipo bolsa y se fabrica sellando la caja de celda 114. En función de la estructura de sellado, la primera porción escalonada T1 y la segunda porción escalonada T2 pueden tener una estructura en la que el espesor disminuye hacia el primer conductor de electrodo 111 y el segundo conductor de electrodo 112, respectivamente. Para poder encarar mejor la primera parte escalonada T1 y la segunda parte escalonada T2, la primera zona 310 y la segunda zona 320 pueden estar configuradas para hacerse más delgadas a medida que se acercan a la tercera zona 330. Es decir, la primera zona 310 y la segunda zona 320 pueden hacerse más delgadas desde el exterior hacia la tercera zona 330. Las aletas de refrigeración 300 pueden corresponder estrechamente a la primera porción escalonada T1 y a la segunda porción escalonada T2, por lo que pueden ser eficaces para controlar la hinchazón.

[0075] Por otro lado, haciendo referencia a las Fig.2b, 4 y 6, cuando la celda de batería 11 se carga y descarga repetidamente, se genera una gran cantidad de calor en la porción de conductor de electrodo 11L de las celdas de batería 11. De esta manera, las porciones escalonadas T1 y T2, que son las regiones que incluyen las porciones de extremo en la dirección en la que sobresalen los conductores de electrodo 11L, muestran un grado de generación de calor más excesivo que otras porciones. De manera similar, la celda de batería 110 según la presente realización también muestra una temperatura más elevada en la primera porción escalonada T1 y en la segunda porción escalonada T2 que en la porción central M. Dependiendo del caso, en el peor de los casos, la primera porción escalonada T1 y la segunda porción escalonada T2 pueden mostrar una temperatura de aproximadamente 4,5 grados Celsius superior a la de la porción central M.

[0077] Puesto que la aleta de refrigeración 30 convencional en forma de placa tiene un espesor constante con respecto a la celda de batería 110, en donde la diferencia en el grado de generación de calor es excesiva para cada porción, es difícil eliminar la desviación de temperatura entre las porciones de la celda de batería 110. A diferencia de esto, la primera zona 310 y la segunda zona 320 según la presente realización pueden situarse cerca de la primera porción escalonada T1 y de la segunda porción escalonada T2 en comparación con entre la tercera zona 330 y la porción central M. Dicho de otro modo, la aleta de refrigeración 300 según la presente realización puede aumentar el contacto y la adherencia con la porción de las celdas de batería donde la generación de calor es excesiva. De esta manera, la disipación de calor puede realizarse eficazmente en la porción de la celda de batería 110 donde la generación de calor es excesiva, y la desviación de temperatura entre las porciones respectivas con respecto a una celda de batería 110 puede minimizarse. Puesto que la desviación de temperatura entre las respectivas porciones de la celda de batería 110 provoca en última instancia un deterioro del rendimiento del módulo de batería 100, las aletas de refrigeración 300 según la presente realización pueden contribuir a mejorar el rendimiento y la vida útil del módulo de batería.

[0078] Entretanto, haciendo referencia de nuevo a la Fig. 6, la primera zona 310 y la segunda zona 320 pueden tener, respectivamente, un espacio vacío formado en ellas. Para conseguir la diferencia de espesor entre la primera zona 310, la segunda zona 320, y la tercera zona 330 como se ha descrito anteriormente, la primera zona 310 y la segunda zona 320 pueden formar un espacio vacío en ellas. Más específicamente, la aleta de refrigeración 300 es un material de placa metálica que tiene una capa de aire AL formada en ella. En un ejemplo, puede ser una estructura en la que un material de placa metálica, como el aluminio (Al), forma una estructura de dos capas y, entre ellas, se forma una capa de aire (AL). La diferencia de espesor entre la primera zona 310, la segunda zona 320 y la tercera zona 330 puede realizarse ajustando la distancia entre los materiales de la placa metálica.

[0080] En el caso de un simple material de placa metálica, como una aleta de refrigeración convencional (30, véase la Fig. 1), no hay problemas para transferir el calor generado en las celdas de batería 11, pero es difícil impedir que el fuego generado en las celdas de batería 11 se propague a las celdas de batería 11 adyacentes. Por otro lado, la aleta de refrigeración 300 según la presente realización tiene una capa de aire AL formada en la misma, y la capa de aire AL puede funcionar como capa aislante del calor. Incluso si se produce un incendio debido a la generación de calor en una cualquiera de las celdas de batería 110, la propagación del fuego o del calor a las celdas de batería adyacentes 110 puede retrasarse debido a la capa de aire AL proporcionada entre las celdas de batería 110. Es decir, es posible asegurar un tiempo necesario para que el fuego se propague a las celdas de batería 110 periféricas y mejorar así la seguridad del módulo de batería 100. En particular, cuando el módulo de batería 100 correspondiente está incluido en un paquete de baterías de vehículo, es posible retrasar la propagación del fuego entre las celdas de batería 110 y asegurar así un margen de tiempo para que el conductor pueda evacuar el incendio. Además, puesto que el material de la placa metálica de la estructura de dos capas está frente a cada una de las celdas de batería 110, no hay ninguna anomalía en la transferencia de calor en dirección ascendente o descendente del módulo de batería 100. En particular, puesto que las aletas de refrigeración 300 están en contacto directo con una capa de resina 1300 conductora térmica que se describe más adelante, no hay riesgo de deterioro del rendimiento de la transferencia de calor. Es decir, la aleta de refrigeración 300 según la presente realización tiene el rendimiento de refrigeración y disipación de calor y, al mismo tiempo, puede impedir que un fuego generado en una celda de batería se propague a las celdas adyacentes.

[0081] Es más, puesto que la aleta de refrigeración 300 según la presente realización es un material de placa metálica que tiene una estructura de dos capas, es fácil que la fuerza de restauración elástica actúe sobre la hinchazón de la celda de batería 110. Debido a esta fuerza de restauración elástica, es posible reducir la presión transferida a la celda de batería 110 situada en el lado opuesto en el momento de la hinchazón de la celda de batería 110. Es decir, es más fácil controlar la hinchazón.

[0083] En adelante en el presente documento, se describirá un módulo de batería según una realización de la presente divulgación haciendo referencia a las Fig. 3 y 8. La Fig. 8 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería según una realización de la presente divulgación.

[0085] Haciendo referencia a las Fig.3 y 8, el módulo de batería 100 según una realización de la presente divulgación puede incluir una pila de celdas de batería 200, un primer y segundo bloque de detección 410 y 420, un miembro elástico 700 y una almohadilla de superficie lateral 600. Como se ha descrito anteriormente, la pila de celdas de batería 200 puede formarse apilando las celdas de batería 110 con las aletas de refrigeración 300 interpuestas entre ellas.

[0086] El primer bloque de detección 410 y el segundo bloque de detección 420 pueden incluir un material con aislamiento eléctrico, por ejemplo, un material plástico, un material polimérico, o un material compuesto. Es más, un primer bloque de detección 410 y un segundo bloque de detección 420 pueden tener una especie de forma de cesta, y pueden estar configurados para cubrir la superficie frontal y la superficie trasera de la pila de celdas de batería 200, respectivamente. Aunque no se muestra específicamente, el primer y segundo conductor de electrodo 111 y 112 de las celdas de batería 110 pasan a través de las hendiduras formadas en el primer bloque de detección 410 o el segundo bloque de detección 420, y luego pueden unirse entre sí para formar un conjunto de conductores de electrodo.

[0088] El miembro elástico 700 puede estar configurado para cubrir ambas superficies laterales del primer bloque de detección 410, el segundo bloque de detección 420 y la pila de celdas de batería 200. En particular, la superficie superior y la porción inferior del miembro elástico 700 pueden abrirse para que la superficie superior y la superficie inferior de la pila de celdas de batería 200 puedan quedar expuestas al exterior y, por lo tanto, el módulo de batería 100 según la presente realización puede ser eficaz para la disipación del calor. Siempre que el miembro elástico 700 tenga una fuerza elástica predeterminada, su material no está particularmente limitado. En un ejemplo, puede incluir al menos uno de un material compuesto, como el plástico reforzado con fibras (FRB), y una aleación metálica.

[0089] Las almohadillas de superficie lateral 600 pueden disponerse en ambas superficies laterales de la pila de celdas de batería 200 para complementar la rigidez del módulo de batería 100. Es decir, las almohadillas de superficie lateral 600 en forma de placa pueden situarse entre las dos superficies laterales de la pila de celdas de batería 200 y el miembro elástico 700.

[0091] En el presente documento, la superficie frontal significa una superficie de la pila de celdas de batería 200 en la dirección del eje y, la superficie trasera significa una superficie de la pila de celdas de batería 200 en la dirección del eje -y, y las dos superficies laterales significan las superficies de la pila de celdas de batería 200 en las direcciones de los ejes x y -x, respectivamente. Es más, la superficie inferior significa una superficie de la pila de celdas de batería 200 en la dirección del eje -z, y la superficie superior significa una superficie de la pila de celdas de batería 200 en la dirección del eje z. Sin embargo, estas son las superficies indicadas para facilitar la explicación, y pueden variar en función de una ubicación de un objeto, una posición de un observador, o similar. La superficie frontal y la superficie trasera de la pila de celdas de batería 200 pueden ser superficies sobre las que se disponen el primer y segundo conductor de electrodo 111 y 112 de las celdas de batería 110 que sobresalen.

[0092] Por otro lado, el módulo de batería 100 mostrado en la Fig.8 es un ejemplo de estructura de uno de los módulos de batería que incluye la pila de celdas de batería 200 y las aletas de refrigeración 300. Es decir, aunque no se muestra específicamente, el módulo de batería según otra realización de la presente divulgación puede fabricarse alojando la pila de celdas de batería 200 en un bastidor de módulo y una placa de extremo, y luego soldando el bastidor de módulo y la placa de extremo.

[0093] En adelante en el presente documento, se describirá con detalle un paquete de baterías, según una realización de la presente divulgación, haciendo referencia a las Fig.9 y 10.

[0094] La Fig. 9 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un paquete de baterías según una realización de la presente divulgación. La Fig.10 es una vista en sección transversal que muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B' de la Fig. 9. En ese momento, en la Fig. 10, la sección transversal se muestra en el supuesto de que el módulo de batería 100, la capa de resina 1300 conductora térmica, y la porción inferior 1110 del bastidor de paquete 1100 de la Fig.9 están en un estado en el que hacen contacto entre sí, a diferencia de la Fig.9. Haciendo referencia a las Fig.9 y 10, el paquete de baterías 1000 según una realización de la presente divulgación incluye un módulo de batería 100, un bastidor de paquete 1100 para alojar el módulo de batería 100, y una capa de resina 1300 conductora térmica situada entre el módulo de batería 100 y la porción inferior 1110 del bastidor de paquete 1100.

[0095] El módulo de batería 100 incluye una pila de celdas de batería 200 y una aleta de refrigeración 300 como se ha descrito anteriormente. Puesto que la descripción del módulo de batería 100 se solapa con los contenidos anteriormente mencionados, se omitirá su descripción.

[0096] El paquete de baterías 1000 puede incluir, además, una cubierta superior 1200 para cubrir el bastidor de paquete 1100. Es decir, una pluralidad de módulos de batería 100 pueden alojarse entre el bastidor de paquete 1100 y la cubierta superior 1200.

[0097] La capa de resina 1300 conductora térmica puede formarse aplicando una resina conductora térmica a la porción inferior 1110. Específicamente, la capa de resina 1300 conductora térmica puede formarse aplicando la resina conductora térmica sobre la porción inferior 1110, colocando el módulo de batería 100 según la presente realización en la porción inferior y, a continuación, endureciendo la resina conductora térmica.

[0098] La resina conductora térmica puede incluir un material adhesivo conductor térmico y, específicamente, puede incluir al menos uno de un material de silicona, un material de uretano y un material acrílico. La resina conductora térmica es líquida durante su aplicación, pero se endurece después de la aplicación, de modo que pueda desempeñar la función de fijar una pluralidad de celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 200. Es más, la resina conductora térmica tiene excelentes propiedades de transferencia de calor, por lo que puede transferir rápidamente el calor generado por las celdas de batería 100 a la porción inferior 1110, evitando así el sobrecalentamiento del paquete de baterías 1000.

[0099] Haciendo referencia a las Fig.3 y 8 a 10, la porción inferior del miembro elástico 700 se abre para que la superficie inferior de la pila de celdas de batería 200 pueda quedar expuesta como se ha descrito anteriormente. La superficie inferior de la pila de celdas de batería 200 puede estar en contacto con la capa de resina 1300 conductora térmica. Puesto que la celda de batería 110 según la presente realización está en contacto directo con la capa de resina 1300 conductora térmica como se muestra en la Fig.10, la trayectoria de transferencia de calor en la dirección inferior del módulo de batería 100 puede simplificarse, y puede reducirse la posibilidad de generar una capa de aire como, por ejemplo, un espacio de aire. Por lo tanto, se puede mejorar el rendimiento de refrigeración del módulo de batería 100 y del paquete de baterías 1000 que incluye el módulo de batería 100.

[0100] Es más, las aletas de refrigeración 300 según la presente realización se extienden desde la superficie inferior de la pila de celdas de batería 200 y hacen contacto con la capa de resina 1300 conductora térmica. Puesto que la superficie inferior de la pila de celdas de batería 200 está expuesta, las aletas de refrigeración 300 situadas entre las celdas de batería 110 pueden estar en contacto directo con la capa de resina 1300 conductora térmica de la porción inferior 1110. Al configurar las aletas de refrigeración 300 orientadas hacia las celdas de batería 110 de forma que estén en contacto directo con la capa de resina 1300 conductora térmica, se puede maximizar el rendimiento de la descarga de calor.

[0101] Por otro lado, es esencial fijar la celda de batería 110 expuesta para la seguridad estructural del paquete de baterías 1000. Puesto que cada celda de batería 110 que constituye el módulo de batería 100 se fija en un estado en el que hace contacto con la capa de resina 1300 conductora térmica, se puede complementar la seguridad estructural.

[0102] Es más, puesto que se reduce el número de partes en la dirección de la altura del paquete de baterías 1000, se puede aumentar el grado de utilización del espacio, así como la capacidad y la potencia del módulo de batería.

[0103] Aunque en el presente documento se utilizan los términos que indican direcciones como superior, inferior, izquierdo, derecho, frontal y trasero, para los expertos en la técnica resulta evidente que estos simplemente representan posiciones relativas para facilitar la explicación y pueden variar dependiendo de una posición de un observador, una posición de un objeto, o similares.

[0104] Los uno o más módulos de batería según la presente realización según se ha descrito anteriormente pueden montarse junto con diversos sistemas de control y protección, como un sistema de gestión de baterías (BMS) y un sistema de refrigeración, para formar un paquete de baterías.

[0105] El módulo de batería o el paquete de baterías puede aplicarse a diversos dispositivos. Específicamente, estos dispositivos pueden aplicarse a medios de vehículo, como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita a ellos, y puede aplicarse a diversos dispositivos que pueden utilizar la batería secundaria.

[0106] Aunque las realizaciones preferidas de la presente divulgación se han descrito anteriormente con detalle, el alcance de la presente divulgación no está limitado a las mismas, y los expertos en la técnica pueden realizar diversas modificaciones y mejoras utilizando los conceptos básicos de la presente divulgación definidos en las siguientes reivindicaciones que también entran dentro del espíritu y el alcance de la presente divulgación.

[0107] [Descripción de números de referencia]

[0108] 100: módulo de batería

[0109] 110: celda de batería

[0110] 300: aleta de refrigeración

[0111] 310: primera zona

[0112] 320: segunda zona

[0113] 330: tercera zona

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un módulo de batería (100) que comprende:

una pila de celdas de batería (200) en donde se apilan una pluralidad de celdas de batería (110) que incluyen un primer conductor de electrodo (111) y un segundo conductor de electrodo (112); y

aletas de refrigeración (300) situadas entre las celdas de batería (110),

en donde el primer conductor de electrodo (111) y el segundo conductor de electrodo (112) sobresalen de las celdas de batería (110) en dirección opuesta entre sí,

la aleta de refrigeración (300) comprende una primera zona (310), una segunda zona (320) y una tercera zona (330),

la primera zona (310) y la segunda zona (320) están dispuestas de forma que están separadas entre sí a lo largo de una dirección paralela a una dirección en la que sobresalen el primer conductor de electrodo (111) y el segundo conductor de electrodo (112),

la tercera zona (330) está dispuesta entre la primera zona (310) y la segunda zona (320), y

un espesor (t3) de la tercera zona (330) es más delgado que un espesor (t1) de la primera zona (310) y un espesor (t2) de la segunda zona (320),

en donde la aleta de refrigeración (300) es una placa metálica que tiene una capa de aire (AL) formada en ella.

2. El módulo de batería (100) de la reivindicación 1, en donde:

la celda de batería (110) comprende una primera porción escalonada (T1), una segunda porción escalonada (T2), y una porción central (M) situada entre la primera porción escalonada (T1) y la segunda porción escalonada (T2), el primer conductor de electrodo (111) sobresale de un extremo de la primera porción escalonada (T1), el segundo conductor de electrodo (112) sobresale de un extremo de la segunda porción escalonada (T2), y la primera zona (310), la segunda zona (320) y la tercera zona (330) están situadas para corresponder a la primera porción escalonada (T1), la segunda porción escalonada (T2), y la porción central (M), respectivamente.

3. El módulo de batería (100) de la reivindicación 2, en donde:

una distancia entre la porción central (M) y la tercera zona (330) es mayor que una distancia entre la primera porción escalonada (T1) y la primera zona (310).

4. El módulo de batería (100) de la reivindicación 2, en donde:

una distancia entre la porción central (M) y la tercera zona (330) es mayor que una distancia entre la segunda porción escalonada (T2) y la segunda zona (320).

5. El módulo de batería (100) de la reivindicación 1, en donde:

el espesor de la primera zona (310) y la segunda zona (320) se reduce a medida que se acercan a la tercera zona (330).

6. El módulo de batería (100) de la reivindicación 1, en donde:

la primera zona (310) y la segunda zona (320) tienen, respectivamente, un espacio vacío formado en ellas.

7. El módulo de batería de la reivindicación 1, en donde:

la aleta de refrigeración forma una estructura de dos capas.

8. El módulo de batería (100) de la reivindicación 1, en donde:

la celda de batería (110) es una celda de batería de tipo bolsa.

9. Un paquete de baterías (1000) que comprende:

el módulo de batería (100) según la reivindicación 1;

un bastidor de paquete (1100) para alojar el módulo de batería (100); y

una capa de resina (1300) conductora térmica situada entre el módulo de batería (100) y la porción inferior del bastidor de paquete (1100),

en donde las aletas de refrigeración (300) se extienden desde la superficie inferior de la pila de celdas de batería (200) para estar en contacto con la capa de resina (1300) conductora térmica.

10. El paquete de baterías (1000) de la reivindicación 9, en donde:

una superficie inferior de la pila de celdas de batería (200) está en contacto con la capa de resina (1300) conductora térmica.