ITAN20110085A1 - Batteria al litio raffreddata con un fluido dielettrico. - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
“BATTERIA AL LITIO RAFFREDDATA CON UN FLUIDO DIELETTRICO”.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto una batteria al litio raffreddata con un fluido dielettrico.
Attualmente esistono varie tipologie di sistemi di raffreddamento per batterie al litio, il cui eccessivo riscaldamento, oltre ad essere dannoso, potrebbe rivelarsi pericoloso.
Più precisamente l’esigenza di raffreddare le batterie al litio è dovuta al fatto che la permanenza ad alte temperature delle stesse provoca un deterioramento delle loro proprietà.
Si sottolinea inoltre che in casi estremi, un eccessivo e prolungato riscaldamento di dette batterie al litio può portare a condizioni estremamente rischiose quali incendi o esplosioni della batteria stessa e del dispositivo in seno alla quale è installata.
Le batterie al litio sono costituite da una pluralità di celle, disposte in assetto affiancato l’una all’altra, e da una serie di elementi separatori, ognuno dei quali è interposto tra una coppia di celle adiacenti.
Si precisa che durante Γ utilizzo della batteria al litio dette celle possono cambiare il loro volume in base alla loro temperatura.
Dette celle sono schiacciate da mezzi atti a garantirne la compressione, dato che è fondamentale che il pacco di celle di una batteria al litio sia sufficientemente compresso.
Va ricordato infatti che un’insufficiente compressione comporterebbe un’eccessiva libertà della cella in fase di espansione, con conseguente riduzione dell’operatività della stessa.
Viceversa un’eccessiva compressione della cella comporterebbe un’espansione minima troppo ridotta, con conseguente riduzione dell’ efficienza della cella.
Per i motivi appena ricordati detti elementi separatori sono realizzati in materiali appositi, quali ad esempio gomme siliconiche che essendo interposti tra ogni coppia di celle vengono compressi quando le celle si espandono.
Detti elementi separatori sono realizzati con materiali isolanti elettricamente e termicamente conduttivi.
Scopo della presente invenzione è quello di ideare una batteria al litio perfezionata la quale possa essere raffreddata nella maniera più efficiente possibile.
La batteria al litio secondo il trovato è caratterizzata per il fatto di essere inserita all’ interno di un vano riempito con un fluido dielettrico.
Al fine di raffreddare detto fluido dielettrico la batteria secondo il trovato comprende, aH’intemo di detto vano, una serpentina metallica in materiale conduttivo atta a raffreddare il fluido all’ interno della quale è immersa.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di ideare una batteria al litio che, oltre a soddisfare lo scopo sopradetto, sia strutturata in maniera tale che detto fluido dielettrico sia messo in ricircolo automaticamente, senza l’ausilio di pompe o simili.
Quest’ ultima esigenza deriva dal fatto che inevitabilmente il fluido dielettrico, all’ interno del quale è inserita detta serpentina, viene raffreddato solo in corrispondenza di dove è dislocata la serpentina stessa.
Detto ulteriore scopo dell’invenzione, in altre parole, è quello di mettere in ricircolo il fluido dielettrico all’interno di detto vano, così da ottimizzare il raffreddamento attuato dalla serpentina, senza però dover impiegare energia per il funzionamento di dispositivi ausiliari preposti esclusivamente ad attuare detto ricircolo.
Dalla descrizione che segue si evince infatti che grazie agli accorgimenti tecnici previsti in seno alla batteria al litio, secondo il trovato, detto ricircolo avviene in automatico grazie a moti convettivi.
La batteria al litio secondo la presente invenzione comprende un pacco batteria inserito aH’intemo del vano di un corpo scatolato, dove è altresì inserita una serpentina metallica realizzata con materiale conduttivo termicamente; sia il pacco batterie che detta serpentina sono sommersi da un fluido refrigerante contenuto anch’esso nel vano.
Si precisa inoltre che il pacco batteria comprende una pluralità di celle ed una serie di elementi separatori, ognuno dei quali è posizionato in assetto interposto rispetto ad una coppia di celle adiacenti del pacco batteria.
Nella batteria secondo il trovato ogni elemento separatore presenta una serie di scanalature verticali, che consentono al fluido refrigerante di circolare all’ interno del vano, aumentando la sua azione refrigerante.
Si precisa che il materiale con cui sono realizzati detti elementi separatori è del tipo tradizionale .
Per maggior chiarezza esplicativa la descrizione della batteria al litio secondo il trovato prosegue con riferimento alle tavole di disegno allegate, aventi solo valore illustrativo e non certo limitativo, dove:
- La figura 1 è un’assonometria della batteria al litio secondo il trovato
- La figura 2 è un’assonometria in esploso della batteria al litio secondo il trovato;
- La figura 3 è un’assonometria della batteria al litio secondo il trovato priva del coperchio di chiusura; - La figura 4 è un’assonometria degli elementi separatori ognuno dei quali deve essere interposto tra una coppia adiacente di celle della batteria al litio secondo il trovato;
- La figura 5 è un’assonometria che mostra in dettaglio la serpentina prevista nella batteria secondo il trovato;
Con particolare riferimento alla figura 2, la batteria al litio secondo il trovato comprende:
- Un corpo scatolato esterno (1) inferiore in seno al quale è possibile individuare un vano (la) ed un’imboccatura superiore (lb);
- Un coperchio (2) atto a chiudere detta imboccatura superiore (lb);
- Un pacco batteria (3) composto da una pluralità di celle (4);
- Una serie di elementi separatori (5), ognuno dei quali è destinato a disporsi in assetto interposto rispetto ad una coppia di celle (4) adiacenti del pacco batteria
(3);
- Mezzi (6,7) atti a comprimere il pacco batteria (3), i quali comprendono una coppia di piastre laterali (6), disposte all’esterno del pacco batteria (3), e staffe di collegamento (7) atte a collegare detta coppia di piastre laterali (6);
- Una serpentina metallica (8) realizzata con materiale conduttivo termicamente.
Con particolare riferimento alla in figura 3, in detto vano (la) è alloggiato il pacco batteria (3) compattato da detti mezzi (6,7); al di sopra di detto pacco batterie (3) è dislocata la serpentina metallica (8).
Quando la batteria è ultimata, in detto vano (la) è presente un fluido refrigerante che sommerge sia il pacco batteria (3) che la serpentina (8); si precisa che il coperchio (2) chiude ermeticamente detto vano (la) impedendo che detto fluido refrigerante possa fuoriuscire.
Il funzionamento della batteria secondo il trovato prevede che il fluido refrigerante sia raffreddato per conduzione da detta serpentina (8).
Con riferimento alla figura 1, detto coperchio (2) è realizzato in materiale elettricamente isolante e presenta una serie di asole (2a) all 'interno delle quali sono infilate le connessioni (4a) delle celle (4) del pacco batterie (3).
La serpentina (8) è posizionata in corrispondenza della parte più alta del vano (la) in quanto il calore sviluppato dalle celle (4) surriscalda maggiormente la parte alta della batteria al litio.
Ulteriore problema della presente invenzione consiste nell’ ideare una serpentina (8) realizzata in un materiale altamente conduttivo termicamente, ma che sia schermata elettricamente rispetto alle celle (4) che sono infilate tra le sue spire.
La serpentina (8) è mostrata in dettaglio in figura 5, in cui è possibile notare che essa è composta da una serie di tratti rettilinei (8a), posizionati tra una cella (4) e l’altra, e che in corrispondenza di due tratti rettilinei adiacenti (8a) la stessa comprende una staffa (9), ad U, realizzata in materiale isolante, all’intemo della quale è destinata ad essere posizionata una singola cella (4).
Più precisamente in seno a detta staffa (9) ad U è possibile individuare una coppa di ali parallele (9a) il cui interasse (i) è tale da poter inserire esattamente una cella al suo interno.
In una preferita forma realizzativa detto interasse (i) coincide con lo spessore della cella (4), la quale pertanto è esattamente contenuta all’intemo di una singola staffa (9), con le due ali parallele (9a) in aderenza sulle due facce maggiori della cella (4).
Dette staffe (9) risultano fissate alla serpentina (8) per interferenza o incollaggio.
Con particolare riferimento alla figura 4, ogni elemento separatore (5) presenta una serie di scanalature verticali (5a), su entrambe le facce che sono a contatto con la coppia di celle (4) adiacenti tra cui è interposto.
Grazie a dette scanalature verticali (5 a) il raffreddamento del fluido dielettrico, ottenuto tramite la serpentina (8) nella parte superiore della batteria al litio secondo il trovato, porta all 'instaurarsi di moti convettivi che tendono a far circolare il fluido dielettrico più freddo verso il basso, con conseguente spostamento del fluido dielettrico più caldo verso l’alto.
Si precisa inoltre che sempre grazie a dette scanalature (5a) il fluido dielettrico riesce a raffreddare le cella (4) nella zona più interna, sfruttando altresì le proprietà di conduzione termica degli elementi separatori.
Va detto infatti che dette scanalature (5 a) aumentano la superficie di scambio termico in corrispondenza della parte interna di ogni singola cella (4), migliorando l’azione refrigerante del fluido all 'interno del quale dette celle (4) sono immerse.

Claims (7)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Batteria al litio comprendente: - un pacco batteria (3) composto da una pluralità di celle (4); - una serie di elementi separatori (5), ognuno dei quali è posizionato in assetto interposto rispetto ad una coppia di celle (4) adiacenti del pacco batteria (3); - mezzi (6,7) atti a comprimere il pacco batteria (3), batteria caratterizzata per il fatto di comprendere - un corpo scatolato esterno (1) in seno al quale è possibile individuare un vano (la); - una serpentina metallica (8) realizzata con materiale conduttivo termicamente; essendo previsto che il pacco batterie (3) e detta serpentina (8) sono alloggiati all’ interno di detto vano (la) e sommersi da un fluido refrigerante contenuto anch’esso nel vano (la).
  2. 2) Batteria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata per il fatto che detto corpo scatolato (1) presenta un’imboccatura superiore (lb) e che detta batteria comprende un coperchio (2) atto a chiudere detta imboccatura superiore (lb).
  3. 3) Batteria, secondo la rivendicazione 2, caratterizzata per il fatto che le celle (4) presentano superiormente connessioni (4a) e che detto coperchio (2) presenta una serie di asole (2a) all’intemo delle quali sono infilate le connessioni (4a).
  4. 4) Batteria, secondo le rivendicazioni 2 o 3, caratterizzata per il fatto che detto coperchio (2) è realizzato in materiale elettricamente isolante.
  5. 5) Batteria, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata per il fatto che detta serpentina (8) è realizzata in un materiale altamente conduttivo termicamente ed è schermata elettricamente rispetto alle celle (4) che sono infilate tra le sue spire.
  6. 6) Batteria, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata per il fatto che detta serpentina (8) è composta da una serie di tratti rettilinei (8a), posizionati tra una cella (4) e l’altra, e che in corrispondenza di due tratti rettilinei adiacenti (8a) la stessa comprende una staffa (9), ad U, realizzata in materiale isolante, aH’intemo della quale è posizionata una singola cella (4).
  7. 7) Batteria, secondo la rivendicazione 6, caratterizzata per il fatto che ogni staffa (9) ad U presenta una coppia di ali parallele (9a) in aderenza sulle due facce maggiori della cella (4); essendo lo spessore della cella (4) identico all’interasse (i) della coppia di ali parallele (9a) , 8) Batteria, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata per il fatto che almeno un elemento separatore (5) presenta almeno una scanalatura verticale (5 a), su almeno una delle sue facce che sono a contatto con la coppia di celle (4) adiacenti, tra cui detto elemento separatore (5) è interposto. 9) Batteria, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata per il fatto che ogni elemento separatore (5) presenta una serie di scanalature verticali (5a), su entrambe le facce che sono a contatto con la coppia di celle (4) adiacenti, tra cui detto elemento separatore (5) è interposto. 10) Batteria, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata per il fatto che detti mezzi (6,7) atti a comprimere il pacco batteria (3), consistono in una coppia di piastre laterali (6), disposte all’esterno del pacco batteria (3), e staffe di collegamento (7) atte a collegare detta coppia di piastre laterali (6).
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