ES3058992T3

ES3058992T3 - Battery module and battery pack including same

Info

Publication number: ES3058992T3
Application number: ES22807669T
Authority: ES
Inventors: Hyun Seop Yun; Junyeob Seong; Won Kyoung Park
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2026-03-16
Anticipated expiration: 2042-04-27
Also published as: CN116349080B; WO2022240021A1; JP2023538654A; PL4184682T3; EP4184682A4; EP4184682A1; JP7683989B2; KR20220153354A; CN116349080A; EP4184682B1; US20230335857A1; KR102839460B1

Abstract

Un módulo de batería según una realización de la presente invención comprende: un conjunto de celdas de batería que comprende varias celdas apiladas en una dirección; un marco de módulo que aloja el conjunto de celdas de batería; un marco de barras colectoras que cubre la superficie frontal o posterior del conjunto de celdas de batería; y una placa de extremo acoplada al marco del módulo y que cubre el marco de barras colectoras, donde la placa de extremo tiene al menos una abertura a través de la cual una parte de un miembro interno del módulo de batería queda expuesta al exterior, y el espacio entre el miembro interno y la abertura está sellado con un elemento de sellado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

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

[0003] Campo técnico

[0004] Referencias cruzadas a solicitud(es) relacionada(s)

[0005] Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0060831, presentada el 11 de mayo 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 seguridad mejorada y a un paquete de baterías que incluye el mismo.

[0007] Antecedentes

[0008] Junto con el desarrollo tecnológico y el aumento de la demanda de dispositivos móviles, ha aumentado rápidamente la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía. En consecuencia, se están realizando muchas investigaciones sobre baterías secundarias capaces de satisfacer diversas demandas.

[0009] Las baterías secundarias han atraído una atención considerable como fuentes de energía para dispositivos accionados por energía, tales como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico y un vehículo eléctrico híbrido, así como fuentes de energía para dispositivos móviles, tales como un teléfono móvil, una cámara digital y un ordenador portátil.

[0010] Recientemente, junto con el aumento continuo de la necesidad de una estructura de batería secundaria de gran capacidad, que incluye usar la batería secundaria como fuente de almacenamiento de energía, existe una demanda creciente de un paquete de baterías de estructura de módulo de tamaño mediano o grande que sea un conjunto de módulos de batería en el que estén conectadas una pluralidad de baterías secundarias, en serie o en paralelo. Al mismo tiempo, cuando se conectan en serie o en paralelo una pluralidad de celdas de batería para configurar un paquete de baterías, es común configurar un módulo de batería compuesto por al menos una celda de batería y luego configurar un paquete de baterías usando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. Dado que las celdas de batería que constituyen estos módulos de batería de tamaño medio o grande están compuestas por baterías secundarias cargables/descargables, tal batería secundaria de alto rendimiento y gran capacidad genera una gran cantidad de calor durante un proceso de carga y descarga.

[0011] La Fig.1 es un diagrama que muestra el aspecto en el momento del encendido de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional. La Fig. 2 muestra una sección A-A de la Fig. 1, que es una vista en sección transversal que muestra la apariencia de una llama que afecta a módulos de batería adyacentes en el momento del encendido de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional.

[0012] Haciendo referencia a las Figs.1 y 2, el módulo de batería 10 convencional incluye una pila de celdas de batería 12 en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería 11, un bastidor de módulo 20 que aloja la pila de celdas de batería 12, unas placas de extremo 40 formadas en las superficies frontal y posterior de la pila de celdas de batería 12, una barra colectora terminal 50 formada para sobresalir de la placa de extremo, y similares.

[0013] La pila de celdas de batería 12 puede ubicarse en una estructura sellada acoplando el bastidor 20 y la placa de extremo 40. En consecuencia, cuando la presión interna de la celda de batería 11 aumenta debido a una sobrecarga o similar, el calor, el gas o la llama a alta temperatura pueden ser descargados al exterior de la celda de batería 11, en donde el calor, el gas, la llama o similar descargados desde una celda de batería 11 pueden ser transferidos a otras celdas de batería 11 adyacentes a corta distancia para inducir un fenómeno de ignición continuo. Adicionalmente, el calor, el gas, la llama o similar descargados desde cada celda de batería 11 pueden ser descargados hacia una abertura formada en la placa de extremo 40. En este proceso, puede presentarse el problema de que una barra colectora 50 o similar, ubicada entre la placa de extremo 40 y la celda de batería 11, sufra daños.

[0014] Además, la pluralidad de módulos de batería 10 dentro del paquete de baterías están dispuestos de tal manera que al menos dos placas de extremo 40 estén orientadas entre sí y, por lo tanto, cuando el calor, el gas, la llama o similar generados dentro del módulo de batería 10 sean descargados al exterior del módulo de batería 10, pueden afectar el rendimiento y la estabilidad de la pluralidad de celdas de batería 11 dentro de otros módulos de batería 10 adyacentes.

[0015] Por lo tanto, existe la necesidad de diseñar un módulo de batería 10 que evite el fenómeno de ignición continua evitando que el calor, el gas o la llama generados dentro del módulo de batería 10 sean descargados al módulo de batería 10 adyacente. El documento KR 20210048855 A divulga un módulo de batería que comprende: una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería en una dirección, un bastidor de módulo que aloja la pila de celdas de batería, un bastidor de barra colectora que cubre una superficie frontal o una superficie posterior de la pila de celdas de batería, y una placa de extremo que se acopla al bastidor de módulo y cubre el bastidor de barra colectora, en donde la placa de extremo está formada con al menos una abertura, en donde una parte de un miembro interno del módulo de batería está expuesta al exterior a través de la abertura.

[0016] Descripción detallada de la invención

[0017] Problema técnico

[0018] Un objeto de la presente divulgación es proporcionar un módulo de batería con una durabilidad y seguridad mejoradas al prevenir un fenómeno de embalamiento térmico continuo, así como un paquete de baterías que incluye el mismo.

[0019] Sin embargo, el problema a resolver por 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.

[0020] Solución técnica

[0021] De acuerdo con 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 en una dirección, un bastidor de módulo que aloja la pila de celdas de batería, un bastidor de barra colectora que cubre la superficie frontal o la superficie posterior de la pila de celdas de batería, y una placa de extremo que se acopla al bastidor de módulo y cubre el bastidor de barra colectora, en donde la placa de extremo está formada con al menos una abertura, en donde una parte del miembro interno del módulo de batería está expuesta al exterior a través de la abertura, y en donde una holgura entre el miembro interno y la abertura está sellada con un miembro de sellado.

[0022] El módulo de batería incluye una barra colectora para la conexión eléctrica con un dispositivo externo, o un conector de módulo, y el saliente de la barra colectora o un terminal del conector de módulo está expuesto al exterior a través de la abertura.

[0023] El miembro de sellado puede estar en contacto con el saliente de la barra colectora.

[0024] El miembro de sellado puede estar en contacto con el conector de módulo.

[0025] El miembro de sellado puede ser un material retardante de llama.

[0026] El material retardante de llama puede incluir silicona o poliuretano.

[0027] De acuerdo con otra realización de la presente divulgación, se proporciona un método para fabricar un módulo de batería, comprendiendo el método las etapas de: aplicar una resina en estado líquido a una periferia del miembro interno montado en un bastidor de barra colectora, disponer una placa de extremo en el bastidor de barra colectora, acoplar el bastidor de módulo y la placa de extremo, y curar la resina.

[0028] De acuerdo con otra realización más de la presente divulgación, se proporciona un método para fabricar un módulo de batería, comprendiendo el método las etapas de: disponer una placa de extremo en un bastidor de barra colectora, y acoplar el bastidor de módulo y la placa de extremo; inyectar una resina en estado líquido a través de una abertura formada en la placa de extremo; y curar la resina.

[0029] De acuerdo con otra realización más de la presente divulgación, se proporciona un paquete de baterías que comprende al menos un módulo de batería descrito anteriormente.

[0030] Efectos ventajosos

[0031] De acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, al sellar la holgura alrededor de la abertura formada en la placa de extremo del módulo de batería, se puede evitar que el fenómeno de embalamiento térmico que se produzca en un módulo de batería se propague a módulos de batería adyacentes.

[0032] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y los expertos en la materia entenderán claramente otros efectos adicionales no descritos anteriormente a partir de la descripción de las reivindicaciones adjuntas.

[0033] Breve descripción de los dibujos

[0034] La Fig. 1 es un diagrama que muestra el aspecto en el momento del encendido de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional;

[0035] la Fig.2 muestra una sección A-A de la Fig.1, que es una vista en sección transversal que muestra la apariencia de una llama que afecta a módulos de batería adyacentes en el momento del encendido de un módulo de batería montado en un paquete de baterías convencional;

[0036] la Fig. 3 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

[0037] la Fig.4 es una vista en perspectiva despiezada del módulo de batería de la Fig.3;

[0038] la Fig.5 es una vista en perspectiva de una celda de batería incluida en el módulo de batería de la Fig.3; la Fig.6 es un diagrama para explicar un miembro de sellado incluido en el módulo de batería de la Fig.3; la Fig.7 es una vista en la que se ha omitido la placa de extremo del módulo de batería de la Fig.3; y la Fig.8 es otro diagrama para explicar un miembro de sellado incluido en el módulo de batería de la Fig.3.Descripción detallada de las realizaciones

[0039] En lo sucesivo en el presente documento, se describirán en detalle diversas realizaciones de la presente divulgación, con referencia a los dibujos adjuntos, para que los expertos en la materia puedan ponerlas en práctica fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas formas diferentes, y no se limita a las realizaciones expuestas en el presente documento.

[0040] Las porciones que son irrelevantes para la descripción se omitirán para describir claramente la presente divulgación, y los números de referencia similares designan elementos similares en toda la descripción.

[0041] Además, en los dibujos, el tamaño y el espesor de cada elemento se han ilustrado arbitrariamente por conveniencia de 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 ha exagerado para mayor claridad. En los dibujos, por conveniencia de descripción, se han exagerado los espesores de algunas capas y regiones.

[0042] Además, se entenderá que cuando se hace referencia a que un elemento, tal como una capa, película, región o placa, está "en/sobre" o "encima de" otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. En contraste, cuando se hace referencia a que un elemento está "directamente en/sobre" otro elemento, significa que no están presentes otros elementos intermedios. Además, la expresión "en/sobre" o "encima de" significa un elemento dispuesto en o por debajo de una porción de referencia, y no significa necesariamente que esté dispuesto en el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección opuesta a la gravedad. Al mismo tiempo, de manera similar al caso donde se describe que un elemento está ubicado "en/sobre" o "encima de" otra parte, el caso donde se describe que está ubicado "bajo" o "debajo de" otra parte también se entenderá con referencia a los contenidos anteriormente mencionados.

[0043] Además, a lo largo de la descripción, cuando se hace referencia a que una porción "incluye" o "comprende" cierto componente, significa que la porción puede incluir además otros componentes, sin excluir los otros componentes, a menos que se indique lo contrario.

[0044] Además, a lo largo de la descripción, cuando se hace referencia a "planar", significa cuando se mira una porción objetivo desde el lado superior, y cuando se hace referencia a "en sección transversal", significa cuando se mira una porción objetivo desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.

[0045] A continuación, se describirá un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Fig. 3 es una vista en perspectiva que muestra un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Fig.4 es una vista en perspectiva despiezada del módulo de batería de la Fig.3. La Fig.5 es una vista en perspectiva de una celda de batería incluida en el módulo de batería de la Fig.3.

[0046] Haciendo referencia a las Figs. 3 y 4, el módulo de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluir una pila de celdas de batería 120 en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería 110 a lo largo de una dirección, un bastidor de módulo 200 que aloja la pila de celdas de batería 120, un bastidor de barra colectora 300 ubicado en la superficie frontal y/o la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120, una placa de extremo 400 que cubre la superficie frontal y/o la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120, unas barras colectoras 510 y 520, un conector de módulo 600 montado en el bastidor de barra colectora 300, y un miembro de detección 700.

[0047] Las celdas de batería 110 se pueden proporcionar con forma de bolsa en la que se puede maximizar el número de celdas apiladas por unidad de área. La celda de batería 110 proporcionada con forma de bolsa puede fabricarse alojando un conjunto de electrodos, que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador, en una carcasa de celda 114 de una lámina laminada, y luego termosellando la parte de sellado de una carcasa de celda 114. Sin embargo, será obvio que no es necesario proporcionar la celda de batería 110 esencialmente con forma de bolsa, y que puede proporcionarse con formas prismáticas, cilíndricas u otras formas diversas, siempre que se alcance la capacidad de almacenamiento requerida por el dispositivo en el que vaya a montarse en el futuro.

[0048] Haciendo referencia a la Fig. 5, la celda de batería 110 puede incluir dos conductores de electrodo 111 y 112. Los conductores de electrodo 111 y 112 pueden tener una estructura que sobresale desde un extremo del cuerpo principal de celda 113, respectivamente. Específicamente, un extremo de los respectivos conductores de electrodo 111 y 112 se ubica dentro de la celda de batería 110 y, por lo tanto, puede conectarse eléctricamente al electrodo positivo o al electrodo negativo del conjunto de electrodos, y el otro extremo de los respectivos conductores de electrodo 111 y 112 sobresale al exterior de la celda de batería 110 y, por lo tanto, puede conectarse eléctricamente con un miembro separado, por ejemplo, las barras colectoras 510 y 520.

[0049] El conjunto de electrodos dentro de la carcasa de celda 114 se puede sellar con las partes de sellado 114sa, 114sb y 114sc. Las partes de sellado 114sa, 114sb y 114sc de la carcasa de celda 114 pueden ubicarse en ambas partes de extremo 114a y 114b y una parte lateral 114c, que las conecta.

[0050] La carcasa de celda 114 generalmente está formada por una estructura laminada formada por una capa de resina/capa de película delgada metálica/capa de resina. Por ejemplo, cuando una superficie de la carcasa de celda está formada por una capa de nailon orientado, tiende a deslizarse fácilmente debido a un impacto externo al apilar una pluralidad de celdas de batería 110 para formar un módulo de batería 100 de tamaño medio o grande. Por lo tanto, para evitar este deslizamiento y mantener una estructura de apilamiento estable de las celdas de batería 110, se puede adherir a la superficie de la carcasa de batería 114 un miembro adhesivo, por ejemplo, un adhesivo pegajoso, tal como una cinta de doble cara o un adhesivo químico acoplado por una reacción química tras la adhesión, para formar una pila de celdas de batería 120.

[0051] Una parte de conexión 115 puede referirse a una región que se extiende a lo largo de la dirección longitudinal en un extremo de la carcasa de celda 114 en la que no se ubican las partes de sellado 114sa, 114sb y 114sc mencionadas anteriormente. Un saliente 110p de la celda de batería 110, denominado pestaña sobresaliente (bat-ear), puede estar formado en una parte de extremo de la parte de conexión 115. Además, una parte de terraza 116 puede referirse a una región entre los conductores de electrodo 111 y 112 en la que una parte de los mismos sobresale hacia el exterior de la carcasa de celda 114, y el cuerpo principal de celda 113 ubicado dentro de la carcasa de celda 114, tomando como referencia el borde de la carcasa de celda 114.

[0052] En este caso, la dirección longitudinal de la celda de batería 110 puede definirse de acuerdo con la dirección en la que los conductores de electrodo 111 y 112 sobresalen desde una carcasa de celda 114. La dirección longitudinal de la celda de batería 110 puede definirse como una dirección del eje X o dirección del eje -X.

[0053] La pila de celdas de batería 120 puede ser una en la que una pluralidad de celdas de batería 110 conectadas eléctricamente se apilan a lo largo de una dirección. Una dirección en la que se apilan la pluralidad de celdas de batería 110 (en lo sucesivo denominada "dirección de apilamiento") puede ser una dirección del eje Y, como se muestra en las Figs.3 y 4, o puede ser una dirección del eje -Y, y, en lo sucesivo, la expresión 'dirección axial' puede interpretarse como incluyente de todas las direcciones /-.

[0054] En este caso, una dirección en la que la pila de celdas de batería 120 se dirige desde la superficie frontal a la superficie posterior, o una dirección de la misma hacia atrás, puede definirse como la dirección longitudinal de la pila de celdas de batería 120, que puede ser una dirección del eje X. Además, una dirección en la que la pila de celdas de batería 120 se dirige desde la superficie superior a la superficie inferior, o una dirección de la misma hacia atrás, puede definirse como la dirección de anchura de la pila de celdas de batería 120, que puede ser una dirección del eje Z.

[0055] El bastidor de módulo 200 puede servir para proteger la pila de celdas de batería 120, y los componentes eléctricos conectados a la misma, frente a impactos físicos externos. La pila de celdas de batería 120 y el bastidor de módulo 200 de dispositivo eléctrico conectado a la misma pueden alojarse en el espacio interno del bastidor de módulo 200. En este caso, el bastidor de módulo 200 incluye una superficie interior y una superficie exterior, y el espacio interior del bastidor de módulo 200 puede estar definido por la superficie interior.

[0056] El bastidor de módulo 200 puede tener diversas estructuras. En un ejemplo, la estructura del bastidor de módulo 200 puede ser una estructura de bastidor único. En este caso, el bastidor único puede tener forma de placa metálica en la que la superficie superior, la superficie inferior y ambas superficies laterales están integradas. El bastidor único se puede fabricar mediante moldeo por extrusión. En otro ejemplo, la estructura del bastidor de módulo 200 puede ser una estructura en la que se combinen un bastidor en forma de U y una placa superior (superficie superior). En el caso de una estructura en la que se combinen el bastidor en forma de U y la placa superior, la estructura del bastidor de módulo 200 puede formarse acoplando la placa superior a las superficies laterales superiores del bastidor en forma de U, que es una placa metálica en la que la superficie inferior y ambas superficies laterales están combinadas o integradas. Cada bastidor o placa puede fabricarse mediante moldeo a presión. Además, la estructura del bastidor de módulo 200 puede proporcionarse en la estructura de un bastidor en forma de L además del bastidor único o el bastidor en forma de U, y puede proporcionarse en diversas estructuras que no se describen en los ejemplos mencionados anteriormente.

[0057] La estructura del bastidor de módulo 200 puede proporcionarse con una forma que se abra a lo largo de la dirección longitudinal de la pila de celdas de batería 120. La superficie frontal y la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120 pueden no estar cubiertas por el bastidor de módulo 200. Los conductores de electrodo 111 y 112 de las celdas de batería 110 pueden no estar cubiertos por el bastidor de módulo 200. La superficie frontal y la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120 pueden estar cubiertas por los bastidores de barra colectora 300, la placa de extremo 400, las barras colectoras 510 y 520, o similares, que se describirán más adelante. De este modo, pueden protegerse la superficie frontal y la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120 frente a impactos físicos externos y similares.

[0058] Al mismo tiempo, se puede proporcionar un miembro conductor de calor 180 entre la pila de celdas de batería 120 y la superficie interior del bastidor de módulo 200. El miembro conductor de calor 180 puede servir para descargar/transmitir al exterior el calor generado en la celda de batería 110, a través del bastidor de módulo 200. El miembro conductor de calor 180 puede estar formado por un material que tenga una excelente conductividad térmica. El miembro conductor de calor 180 puede incluir un material adhesivo. Por ejemplo, el miembro conductor de calor 180 puede incluir al menos uno de un material a base de silicona, un material a base de uretano y un material a base de acrílico.

[0059] El miembro conductor de calor 180 puede formarse inyectando una resina conductora de calor entre la pila de celdas de batería 120 y una superficie lateral de las superficies internas del bastidor de módulo 200. Sin embargo, este no es siempre el caso, y el miembro conductor de calor 180 puede ser un miembro en forma de placa. El miembro conductor de calor 180 puede ubicarse en el eje Z de la pila de celdas de batería 120, y el miembro conductor de calor 180 puede ubicarse entre la pila de celdas de batería 120 y la superficie inferior (o puede denominarse parte inferior) del bastidor de módulo 200.

[0060] Además, puede ubicarse una almohadilla de compresión 190 entre la pila de celdas de batería 120 y una superficie lateral de la superficie interior del bastidor de módulo 200. En este momento, la almohadilla de compresión 190 puede ubicarse en el eje Y de la pila de celdas de batería 120, y puede orientarse hacia al menos una superficie de las dos celdas de batería 110 en ambos extremos de la pila de celdas de batería 120.

[0061] El bastidor de barra colectora 300 puede ubicarse en una superficie de la pila de celdas de batería 120 para cubrir una superficie de la pila de celdas de batería 120 y, al mismo tiempo, guiar la conexión entre la pila de celdas de batería 120 y un dispositivo externo. El bastidor de barra colectora 300 puede ubicarse en la superficie frontal o en la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120. Al menos uno de la barra colectora 500 y el conector de módulo 600 puede montarse en el bastidor de barra colectora 300. Como ejemplo específico, haciendo referencia a las Figs. 3 y 4, una superficie del bastidor de barra colectora 300 se conecta con la superficie frontal o la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120, y la otra superficie del bastidor de barra colectora 300 puede conectarse con las barras colectoras 510 y 520 y/o el conector de módulo 600. Además, como se muestra en la Fig. 7, el bastidor de barra colectora 300 puede formarse con un soporte 302 y un soporte 304 para montar el conector de módulo 610.

[0062] El bastidor de barra colectora 300 puede incluir un material eléctricamente aislante. El bastidor de barra colectora 300 puede evitar que las barras colectoras 500 hagan contacto con otras partes de las celdas de batería 110, excepto las partes donde están unidas a los conductores de electrodo 111 y 112, y puede evitar la aparición de un cortocircuito eléctrico.

[0063] El bastidor de barra colectora 300 puede formarse en dos unidades, y puede incluir un primer bastidor de barra colectora (al que puede hacerse referencia con el número 300) ubicado en la superficie frontal de la pila de celdas de batería 120 y un segundo bastidor de barra colectora (no mostrado) ubicado en la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120.

[0064] El bastidor de barra colectora 300 puede acoplarse a la cubierta superior 330 para formar un conjunto de barra colectora. La cubierta superior 330 puede cubrir la porción correspondiente con un tamaño que corresponda a la superficie superior de la pila de celdas de batería 120. En el proceso de alojar la pila de celdas de batería 120 dentro del bastidor de módulo 200, la cubierta superior 330 puede proteger una unidad de detección 700 y similares.

[0065] La placa de extremo 400 puede servir para proteger la pila de celdas de batería 120 y el equipo eléctrico conectado a la misma frente a impactos físicos externos, al sellar la superficie abierta del bastidor de módulo 200. Con este fin, la placa de extremo 400 puede estar hecha de un material que tenga una resistencia predeterminada. Por ejemplo, la placa de extremo 400 puede incluir un metal tal como aluminio.

[0066] La placa de extremo 400 puede acoplarse (unirse, sellarse o cerrarse) con respecto al bastidor de módulo 200 mientras cubre el bastidor de barra colectora 300 o la barra colectora 500 ubicada en una superficie de la pila de celdas de batería 120. Cada borde de la placa de extremo 400 puede acoplarse a un correspondiente borde del bastidor de módulo 200 mediante un método, tal como soldadura.

[0067] Una cubierta de aislamiento 800 para el aislamiento eléctrico puede ubicarse entre la placa de extremo 400 y el bastidor de barra colectora 300. La cubierta de aislamiento 800 puede ubicarse en la superficie interior de la placa de extremo 400 y puede sujetarse a la superficie interior de la placa de extremo 400, pero este no es siempre el caso.

[0068] La placa de extremo 400 puede formarse en dos unidades, y puede incluir una primera placa de extremo ubicada en la superficie frontal de la pila de celdas de batería 120 y una segunda placa de extremo ubicada en la superficie posterior de la pila de celdas de batería 120.

[0069] La primera placa de extremo puede acoplarse al bastidor de módulo 200 mientras cubre el primer bastidor de barra colectora en la superficie frontal de la pila de celdas de batería 120, y la segunda placa de extremo puede acoplarse al bastidor de módulo 200 mientras cubre el segundo bastidor de barra colectora.

[0070] Las barras colectoras 500 pueden montarse en una superficie del bastidor de barra colectora 300 y pueden servir para conectar eléctricamente la pila de celdas de batería 120 o las celdas de batería 110 y un circuito de dispositivo externo. La barra colectora 500 se ubica entre la pila de celdas de batería 120 o el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400, de modo que puedan protegerse ante impactos externos y similares, y puede minimizarse el deterioro de la durabilidad debido a la humedad externa y similares.

[0071] La barra colectora 500 puede conectarse eléctricamente a la pila de celdas de batería 120 a través de los conductores de electrodo 111 y 112 de las celdas de batería 110. Específicamente, los conductores de electrodo 111 y 112 de las celdas de batería 110 se pasan a través de una hendidura formada en el bastidor de barra colectora 300 y, a continuación, se doblan para su conexión (unión o acoplamiento) a la barra colectora 500. El método de unir los conductores de electrodo 111 y 112 a la barra colectora 500 no está particularmente limitado, pero se puede aplicar unión por soldadura a modo de ejemplo. Las celdas de batería 110 que constituyen la pila de celdas de batería 120 mediante la barra colectora 500 pueden conectarse en serie o en paralelo.

[0072] La barra colectora 500 puede incluir una barra colectora terminal 520 para conectar eléctricamente un módulo de batería 100 a otro módulo de batería 100. Al menos una parte de la barra colectora terminal 520 puede estar expuesta al exterior de la placa terminal 400 para su conexión con otro módulo de batería 100 externo, y la placa terminal 400 puede estar provista de una abertura de barra colectora terminal 400H para este fin. Además, la cubierta de aislamiento 800 acoplada a la placa de extremo 400 también puede estar provista de una segunda abertura de barra colectora terminal 800H correspondiente a la misma.

[0073] La barra colectora terminal 520 puede incluir además un saliente que sobresale hacia el exterior del módulo de batería 100, a diferencia de otras barras colectoras 510, y el saliente puede estar expuesto al exterior del módulo de batería 100 a través de una abertura de barra colectora terminal 400H. La barra colectora terminal 520 puede conectarse con otro módulo de batería 100 o con una BDU (unidad de desconexión de batería) a través de un saliente expuesto a través de la abertura de barra colectora terminal 400H, y puede formar una conexión HV (de alta tensión) con los mismos. En este caso, la conexión HV es una conexión que sirve como fuente de alimentación para suministrar energía, y supone una conexión entre las celdas de batería 110 o una conexión entre los módulos de batería 100.

[0074] El conector de módulo 600 y la unidad de detección 700 pueden detectar y controlar fenómenos tales como la sobretensión, la sobrecorriente y el sobrecalentamiento de la celda de batería 110. El conector de módulo 600 y la unidad de detección 700 sirven para una conexión LV (de baja tensión), en donde la conexión LV puede suponer una conexión de detección para detectar y controlar la tensión, o similar, de la celda de batería. La información de tensión y la información de temperatura de la celda de batería 110 pueden transmitirse a un BMS (sistema de gestión de batería) externo a través del conector de módulo 600 y la unidad de detección 700.

[0075] El conector de módulo 600 puede transmitir los datos recopilados a un dispositivo de control externo, y recibir una señal desde el dispositivo de control externo. El conector de módulo 600 puede transmitir datos adquiridos desde un sensor de temperatura 730 y/o un terminal de detección 720 a un BMS, y el BMS puede controlar la carga y descarga de las celdas de batería 110 basándose en los datos de tensión recopilados.

[0076] El conector de módulo 600 puede montarse en el bastidor de barra colectora 300 descrito anteriormente. Al menos una parte del conector de módulo 600 puede estar expuesta al exterior de la placa de extremo 400, y la placa de extremo 400 puede estar provista de una abertura de conector de módulo 400L para este fin. También se puede proporcionar una segunda abertura de conector de módulo 800L correspondiente a la misma en la cubierta de aislamiento 800 acoplada a la placa de extremo 400.

[0077] La unidad de detección 700 puede incluir un terminal de detección 720 para detectar valores de tensión de la barra colectora 500, un sensor de temperatura 730 para detectar una temperatura dentro del módulo de batería 100, y un miembro de conexión 710 para conectar los mismos.

[0078] En este caso, el miembro de conexión 710 puede disponerse en una forma que se extienda a lo largo de la dirección longitudinal desde la superficie superior de la pila de celdas de batería 120. El miembro de conexión puede ser una placa de circuito impreso flexible (FPCB) o un cable plano flexible (FFC).

[0079] Al mismo tiempo, como se ha descrito anteriormente, puede producirse un fenómeno de ignición dentro del módulo de batería 100 en el que las celdas de batería 110 están apiladas con una densidad elevada. Cuando se produce un fenómeno de ignición en un módulo de batería 100, se descarga gas o similar a través de las aberturas 400H y 400L proporcionadas en la placa de extremo, dañando así la barra colectora terminal 520 o similar, o alternativamente, se transfieren calor, un gas, una llama o similares desde el módulo de batería 100 al módulo de batería 100 adyacente al mismo, produciéndose así un fenómeno de ignición continuo.

[0080] Específicamente, la dimensión de la abertura de barra colectora terminal 400H o de la abertura del conector de módulo 400L está determinada principalmente por el tamaño perimetral de la barra colectora terminal 520 o el tamaño de terminal del conector de módulo 600. Sin embargo, por facilidad de ensamblaje o por razones del proceso de fabricación, el tamaño de las aberturas de barra colectora terminal 400H y 400L puede ser mayor que el tamaño de la porción expuesta de un miembro interno, y puede haber una holgura entre las aberturas 400H y 400L y el miembro interno expuesto al exterior. Además, los miembros internos mencionados anteriormente están ubicados entre el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400. Por lo tanto, si el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400 no están completamente ajustados a la periferia de los miembros internos, existe el problema de que, cuando se produzca una ignición dentro del módulo de batería 100, el gas se concentrará en tal espacio de holgura, por lo que se promoverá la descarga de gas a través de las aberturas 400H y 400L. En este caso, el miembro interno puede referirse a la barra colectora terminal 520 o al conector de módulo 600. Además, en el presente documento, 'espacio de holgura' y 'holgura' pueden entenderse como conceptos distintos entre sí, pero también pueden denominarse colectivamente 'holgura' de manera general en un sentido amplio.

[0081] La Fig.6 es un diagrama para explicar un miembro de sellado incluido en el módulo de batería de la Fig.3, la Fig.7 es una vista en la que se ha omitido la placa de extremo del módulo de batería de la Fig. 3, y la Fig. 8 es otro diagrama para explicar un miembro de sellado incluido en el módulo de batería de la Fig.3.

[0082] Haciendo referencia a las Figs. 6 a 8, el módulo de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede estar provisto de un miembro de sellado 900 para sellar las aberturas 400H y 400L proporcionadas en la placa de extremo. El miembro de sellado 900 puede formar un sello alrededor del miembro interno que sobresale hacia el exterior, de modo que pueda minimizarse la descarga de gas a través de las aberturas 400H y 400L.

[0083] Al mismo tiempo, cuando en la presente divulgación se describe la relación entre la placa de extremo 400 y otros miembros, puede interpretarse que la placa de extremo 400 incluye una cubierta de aislamiento 800 u otros miembros sujetos/acoplados a la superficie interna de la placa de extremo 400. Por ejemplo, la holgura entre una abertura de barra colectora terminal 400H y una barra colectora terminal 520 puede interpretarse como una holgura entre una segunda abertura de barra colectora terminal 800H y una barra colectora terminal 520. A modo de otro ejemplo, el espacio de holgura entre el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400 alrededor de la barra colectora terminal 520 puede interpretarse como un espacio de holgura entre el bastidor de barra colectora 300 y la cubierta de aislamiento 800.

[0084] El miembro de sellado 900 puede incluir un primer miembro de sellado 910 para sellar la abertura de barra colectora terminal 400H, y un segundo miembro de sellado 920 para sellar la abertura de conector de módulo 400L.

[0085] El miembro de sellado 900 puede formar un sello entre el miembro interno y las aberturas 400H y 400L. El miembro de sellado 900 puede sellar una holgura entre el miembro interno y las aberturas 400H y 400L. El miembro de sellado 900 puede contactar con la periferia del saliente de la barra colectora terminal 520, y puede contactar con la abertura de la barra colectora terminal 400H o con el interior de la abertura. El miembro de sellado 900 puede hacer contacto con la periferia del conector de módulo 600, y puede hacer contacto con la abertura de conector de módulo 400L o el interior de la abertura. De este modo, el miembro de sellado 900 puede llenar la holgura entre el miembro interno y las aberturas 400H y 400L. El miembro de sellado 900 puede evitar que se descargue gas a través de las aberturas 400H y 400L. El movimiento relativo del miembro interno y la abertura 400H, 400L puede ser prevenido por el elemento de sellado 900, y las dos partes pueden no colisionar entre sí debido a una fuerza externa.

[0086] El miembro de sellado 900 puede formar un sello entre el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400 alrededor del miembro interno. El miembro de sellado 900 puede sellar un espacio de holgura alrededor de la barra colectora terminal 520 o el conector de módulo 600. El miembro de sellado 900 puede ubicarse entre el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400, y puede llenar una holgura entre los dos miembros. El miembro de sellado 900 puede evitar la descarga de gas, a través de las aberturas 400H y 400L, debido al movimiento del gas a lo largo del espacio de holgura. El bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400 pueden fijarse entre sí y soportarse mutuamente mediante el miembro de sellado 900.

[0087] El miembro de sellado 900 puede incluir un material retardante de llama. Por ejemplo, el material retardante de llama incluido en el miembro de sellado 900 puede ser silicona o poliuretano. Sin embargo, el material retardante de llama incluido en el miembro de sellado 900 de la presente realización no se limita a los ejemplos descritos anteriormente. El miembro de sellado 900 puede formarse mediante el curado de la resina. Específicamente, la resina puede aplicarse a un objeto a sellar en un estado líquido viscoso, y el miembro de sellado 900 puede formarse curando la resina aplicada. La forma específica del miembro de sellado 900 que aparece en el módulo de batería 100 puede ser diferente.

[0088] En el proceso de ensamblaje de un módulo de batería 100 convencional, se monta en el bastidor de barra colectora 300 un miembro interno tal como la barra colectora 500 o el conector de módulo 600, y luego se acoplan la placa de extremo 400 y el bastidor de módulo 200. En el módulo de batería 100, el miembro de sellado 900 se ubica entre el bastidor de barra colectora 300 y la placa de extremo 400 y, por lo tanto, la resina en estado líquido que forma el miembro de sellado 900 puede aplicarse antes del ensamblaje de la placa de extremo 400.

[0089] Específicamente, el método de fabricación de módulo de batería (1000S) puede incluir una etapa (1100S) de aplicar una resina en estado líquido a una periferia del miembro interno montado en un bastidor de barra colectora 300; una etapa (1200S) de disponer una placa de extremo 400 en el bastidor de barra colectora 300 y acoplar el bastidor de módulo 200 y la placa de extremo 400; y una etapa (1300S) de curar la resina.

[0090] En este caso, la etapa (1100S) de aplicar la resina incluye una etapa (1110S) de aplicar la resina a una periferia del saliente de la barra colectora terminal 520; y/o una etapa (1120S) de aplicar una resina a una periferia del conector de módulo 600.

[0091] Además, la resina en estado líquido para formar el miembro de sellado 900 puede inyectarse a través de las aberturas 400H y 400L formadas en la placa de extremo 400 después de ensamblar la placa de extremo 400.

[0092] Específicamente, el método de fabricación de módulo de batería (2000S) puede incluir una etapa (2100S) de disponer la placa de extremo 400 en el bastidor de barra colectora 300 y acoplar el bastidor de módulo 200 y la placa de extremo 400; una etapa (2200S) de inyectar una resina en estado líquido a través de las aberturas 400L y 400H formadas en la placa de extremo 400; y una etapa (2300S) de curar la resina.

[0093] En este caso, la etapa (2200S) de inyectar la resina puede incluir una etapa (2210S) de inyectar la resina a través de la abertura de barra colectora terminal (400H); y/o una etapa (2220S) de inyectar la resina a través de la abertura de conector de módulo 400L;

[0094] En este caso, la etapa (2300S) de curar la resina puede incluir una etapa (2310S) de curar la resina alrededor del saliente de la barra colectora terminal 520; y/o una etapa (2320S) de curar la resina alrededor del conector de módulo 600.

[0095] Al mismo tiempo, el módulo de batería 100 mencionado anteriormente puede incluirse en un paquete de baterías. El paquete de baterías incluye uno o más módulos de batería de acuerdo con la presente realización, y puede tener una estructura que se empaqueta junto con un sistema de gestión de batería (BMS) y un dispositivo de enfriamiento que controle y gestione la temperatura, tensión, etc., de la batería.

[0096] El módulo de batería o el paquete de baterías que incluye el mismo se puede aplicar a diversos dispositivos. Dicho dispositivo puede aplicarse a un medio de vehículo tal como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita a los mismos, y es aplicable a diversos dispositivos que pueden usar un módulo de batería o un paquete de baterías que incluya el mismo.

[0097] Descripción de números de referencia

[0098] 100: módulo de batería

[0099] 110: celda de batería

[0100] 111, 112: conductor de electrodo

[0101] 120: pila de celdas de batería

[0102] 200: bastidor de módulo

[0103] 300: bastidor de barra colectora

[0104] 400: placa de extremo

[0105] 400H: abertura de barra colectora terminal

[0106] 400L: abertura de conector de módulo

[0107] 510: barra colectora

[0108] 520: barra colectora terminal

[0109] 600: conector de módulo

[0110] 700: unidad de detección

[0111] 800: cubierta de aislamiento

[0112] 900: miembro de sellado

Claims

1. REIVINDICACIONES

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

una pila de celdas de batería (120) en la que una pluralidad de celdas de batería (110) están apiladas en una dirección,

un bastidor de módulo (200) que aloja la pila de celdas de batería (120),

un bastidor de barra colectora (300) que cubre una superficie frontal o una superficie posterior de la pila de celdas de batería (120), y

una placa de extremo (400) que se acopla al bastidor de módulo (200) y cubre el bastidor de barra colectora (300),

en donde la placa de extremo (400) está formada con al menos una abertura (400H, 400L),

en donde una parte de un miembro interno (520, 600) del módulo de batería (100) está expuesta al exterior a través de la abertura (400H, 400L),

en donde el módulo de batería (100) incluye una barra colectora (500) para la conexión eléctrica con un dispositivo externo o un conector de módulo (600),

en donde un saliente de la barra colectora (500) o un terminal del conector de módulo (600) está expuesto al exterior a través de la abertura (400H, 400L), y

caracterizado por que

una holgura entre el miembro interno (520, 600) y la abertura (400H, 400L) está sellada con un miembro de sellado (900),

en donde una holgura entre la periferia del saliente de la barra colectora (500) y la abertura (400H) o una holgura entre la periferia del terminal del conector de módulo (600) y la abertura (400L) está sellada por el miembro de sellado (900).

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

el miembro de sellado (900) está en contacto con el saliente de la barra colectora (500).

3. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde:

el miembro de sellado (900) está en contacto con el conector de módulo (600).

4. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde:

el miembro de sellado (900) es un material retardante de llama.

5. El módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde:

el material retardante de llama incluye silicona o poliuretano.

6. Un método para fabricar un módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el método las etapas de:

aplicar una resina en estado líquido a una periferia del miembro interno (520, 600) montado en el bastidor de barra colectora (300);

disponer una placa de extremo (400) en el bastidor de barra colectora (300) y acoplar el bastidor de módulo (200) y la placa de extremo (400); y

curar la resina.

7. Un método para fabricar un módulo de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el método las etapas de:

disponer la placa de extremo (400) en el bastidor de barra colectora (300) y acoplar el bastidor de módulo (200) y la placa de extremo (400);

inyectar una resina en estado líquido a través de la abertura (400H, 400L) formada en la placa de extremo (400); y

curar la resina.

8. Un paquete de baterías que comprende al menos un módulo de batería (100) como se expone en la reivindicación 1.