CZ38519U1 - Ochranná struktura pro baterie pouch cell - Google Patents
Ochranná struktura pro baterie pouch cell Download PDFInfo
- Publication number
- CZ38519U1 CZ38519U1 CZ2025-42523U CZ202542523U CZ38519U1 CZ 38519 U1 CZ38519 U1 CZ 38519U1 CZ 202542523 U CZ202542523 U CZ 202542523U CZ 38519 U1 CZ38519 U1 CZ 38519U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- cell module
- battery cell
- busbar
- thermally conductive
- base
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 10
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
Ochranná struktura pro baterie pouch cell
Oblast techniky
Předložené technické řešení se týká baterií pouch cell a zejména ochranné struktury navržené pro baterii pouch cell.
Dosavadní stav techniky
Baterie pouch cell je typem iontové baterie schopné ukládat a uvolňovat značná množství elektrické energie. Takové baterie se široce používají v automobilových aplikacích a systémech ukládání energie. Zde zmiňované typy iontových baterii zahrnuji, ale neomezuji se na, lithiumiontové baterie.
Konvenční baterie pouch cell obsahuje modul bateriových článků, dvě sběrnicové struktury, ochranné pouzdro a dvě elektrody. Modul bateriových článků sestává především z množství bateriových článků uspořádaných paralelně, z nichž každý se používá k ukládání elektrické energie. Každý bateriový článek je vybaven dvěma vývody, které působí jako kladný nebo záporný pól. Sběrnicové struktury jsou umístěny na každém konci modulu bateriových článků, přičemž každá struktura obsahuje jednu nebo vice přípojnic a každý vývod je elektricky připojen k jedné přilehlé přípojnici, což umožňuje, že bateriové články mohou být propojeny sériově nebo paralelně přes vývody a přípojnice. Ochranné pouzdro, typicky vyrobenéz kovu, uchovává a zajišťuje modul bateriových článků, zatímco poskytuje fyzickou ochranu. Každá elektroda je elektricky připojena k jedné přípojnici a hranici s externími energetickými přenosovými vedeními nebo elektrickým vybavením. Tato konfigurace umožňuje modulu bateriových článků dodávat energii externím systémům a usnadňuje nabíjení bateriových článků přes energetická přenosová vedení.
Konvenční ochranné pouzdro obsahuje základnu, horní kryt a dva kryty svorkovnic. Základna poskytuje oporu pro modul bateriových článků, zatímco horní kryt je připojen k základně a umístěn na straně proti základně, obklopujíce modul bateriových článků mezi základnou a horním krytem. Každý kryt svorkovnice spojuje základnu a horní kryt na jejich příslušných koncích a je vyrovnán se součástkami sběrnice.
U takových konstrukcí každý kryt svorkovnice sousedí s příslušnou sběrnicovou strukturou, avšak oddělený mezerou pro předcházení elektrickému kontaktu mezi kryty svorkovnic a sběrnicovými strukturami. Zatímco toto uspořádání zmenšuje nebezpečí elektrického spojení, omezuje také účinnost přenosu tepla z modulu bateriových článků ke krytům svorkovnic, zejména během cyklů nabíjení a vybíjení.
Podstata technického řešení
Hlavním účelem předloženého technického řešení je poskytnout ochranou strukturu pro baterii pouch cell Aby se dosáhlo tohoto účelu, předložené technické řešení používá následující znaky:
Ochranná struktura pro baterii pouch cell, navržená pro ochranu modulu bateriových článků a dvou sběrnicových struktur baterie pouch cell, kde modul bateriových článků je umístěn mezi sběrnicovými strukturami, každá sběrnicová struktura obsahuje opěrné místo a množství přípojnic, každé opěrné místo je vytvořeno z izolačního a tepelně vodivého plastového materiálu a každá přípojnice je destička vyrobená z vodivého materiálu; každé opěrné místo je připojeno k množství přípojnic na straně proti modulu bateriových článků a každá přípojnice je elektricky připojena k modulu bateriových článků;
- 1 CZ 38519 U1 ochranná struktura obsahuje základnu, horní kryt a dva kryty svorkovnic, kde základna podpírá modul bateriových článků, zatímco horní kryt je připojen k základně a umístěn na straně proti základně, obklopuje modul bateriových článků mezi základnou a horním krytem; každý kryt svorkovnice spojuje základnu a horní kryt na jejich příslušných koncích a obklopuje modul bateriových článků a sběrnicové struktury mezi kryty svorkovnic; každý kryt svorkovnice sestává z vnější skořepiny a izolačního rozhraní; základna, horní kryt a vnější skořepiny jsou vyrobeny z nehořlavého, tepelně vodivého a nárazuvzdorného kovového materiálu;
každá vnější skořepina má centrální průchozí díru, každé izolační rozhraní je skořepinovitá struktura vyrobená z izolačního a tepelně vodivého plastového materiálu; každé izolační rozhraní je umístěno vedle opěrného místa na straně připojené k přípojnicím tak, že izolační rozhraní izoluje vnější skořepinu od přípojnic; každé izolační rozhraní zahrnuje tepelně vodivý prvek čnějící dovnitř směrem k vedlejší sběrnicová struktuře a vyrovnané s průchozí dírou, umožňujíc, aby bylo teplo vyvíjené modulem bateriových článků přenášeno ven přes tepelně vodivé prvky a průchozí díry pro zvýšení účinnosti odvádění tepla přes kryty svorkovnic; a tepelně vodivé lepidlo je aplikováno mezi každým krytem svorkovnice a sousední sběrnicovou strukturou.
Tepelně vodivé prvky zvětšují absorpci tepla vyvíjeného modulem bateriových článků a usnadňují jeho odvádění přes průchozí díry v krytech svorkovnic. Toto uspořádání významně zlepšuje celkovou účinnost odvádění tepla, zajišťujíce lepší řízení tepla baterie pouch cell.
Objasnění výkresů
Obr. 1 je perspektivní pohled na baterii pouch cell s přednostním provedením předloženého technického řešení;
Obr. 2 je rozložený perspektivní pohled na baterii pouch cell předloženého technického řešení, ukazující stav bez tepelně vodivého lepidla;
Obr. 3 je rozložený perspektivní pohled na kryt svorkovnice v přednostním provedení předloženého technického řešení;
Obr. 4 je perspektivní pohled na izolační rozhraní předloženého technického řešení, ukazující stranu přivrácenou sběrnicové součástce;
Obr. 5 je pohled v částečném řezu na baterii pouch cell předloženého technického řešení, ukazující stav bez tepelně vodivého lepidla;
Obr. 6 je pohled ve zvětšeném částečném řezu podle řezu 6-6 na obr. 5.
Obr. 7 je pohled v částečném řezu na baterii pouch cell předloženého technického řešení, ukazující stav s tepelně vodivým lepidlem; a
Obr. 8 jsou simulované změny teploty přednostního provedení předloženého technického řešení a konvenční baterie pouch cell během vybíjení.
Příklady uskutečnění technického řešení
S odkazem na obr. 1 až 7 je navrženo přednostní provedení ochranné struktury pro baterii 01 pouch cell podle předloženého technického řešení k ochraně modulu 10 bateriových článků 12 a dvou sběrnicových struktur 20 baterie 01 pouch cell. Modul 10 bateriových článků 12 je umístěn mezi dvěma sběrnicovými strukturami 20, z nichž každá obsahuje opěrné místo 21 a množství přípojnic 22. Každé opěrné místo 21 je vytvořeno z izolačního a tepelně vodivého plastového materiálu, zatímco každá přípojnice 22 je destička vyrobená z vodivého materiálu. Každé opěrné místo 21 je připojeno k několika přípojnicím 22 na straně proti modulu 10 bateriových článků 12, s přípojnicemi, 22 elektricky připojenými k modulu 10 bateriových článků 12.
- 2 CZ 38519 U1
Ochranná struktura obsahuje základnu 30, horní kryt 40 a dva kryty 50 svorkovnic. Základna 30 podpírá modul 10 bateriových článků 12, zatímco horní kryt 40 je připojen k základně 30 a umístěn na straně proti základně 30, přičemž modul 10 bateriových článků 12 je tak obklopen základnou 30 a horním krytem 40. Každý kryt 50 svorkovnice spojuje základnu 30 a horní kryt 40 na jejich příslušných koncích, přičemž modul 10 bateriových článků 12 a sběrnicové struktury 20 jsou tak obklopeny kryty 50 svorkovnic.
Speciálně horní kryt 40 primárně zahrnuje dvě boční desky 42 a krycí desku 44, které jsou vytvořeny integrálně. Boční desky 42 jsou uspořádány vzájemně proti sobě, s modulem 10 bateriových článků 12 umístěným mezi nimi. Krycí deska 44 je umístěna proti základně 30, přičemž modulem 10 bateriových článků 12 je situován mezi základnou 30 a krycí deskou 44.
Každý kryt 50 svorkovnice především sestává z vnější skořepiny 52 a izolačního rozhraní 54. Základna 30, horní kryt 40 a vnější skořepina 52 jsou konstruovány z nehořlavého a tepelně vodivého kovového materiálu. Tyto součásti jsou také konstruovány, aby byly nárazuvzdorné.
Každá vnější skořepina 52 zahrnuje centrální průchozí díru 53 a izolační rozhraní 54 jsou skořepinovité struktury vytvořené z izolačního a tepelně vodivého plastového materiálu. V přednostním provedení je izolační a tepelně vodivý plastový materiál tepelně vodivý technický plast s tepelnou vodivostí 1,5 až 2,0 W/mK. Tento materiál poskytuje výborné vlastnosti vedení tepla, zatímco zachovává kompatibilitu se standardními technickými plasty. Ve srovnání s odváděním tepla hliníkovými strukturami snižuje tento materiál hmotnost o přibližně 30 %. 1 mm tlustý izolační materiál má průrazné napětí více než 10 000 voltů. Izolační rozhraní 54 jsou umístěna vedle opěrných míst 21, na straně připojené k přípojnicím 22, čímž se izoluje vnější skořepina 52 od přípojnic 22 a předchází se elektrickému spojení mezi nimi. Navíc izolační rozhraní 54 vytvářejí tepelně vodivé prvky 55, které čnějí dovnitř směrem k vedlejším sběrnicovým strukturám 20. Tyto tepelně vodivé prvky 55 jsou vyrovnány s průchozími dírami 53, usnadňujíce přenos tepla vyvíjeného modulem 10 bateriových článků 12 přes tepelně vodivé prvky 55 a průchozí díry 53. Tato konfigurace zvyšuje účinnost odvádění tepla přes kryty 50 svorkovnic.
Aby se vyhovělo požadavkům jiných součástí tvořících baterii 01 pouch cell, znázorňují obr. 3 a 4 dva odlišné tvary izolačních rozhraní 54, přičemž každé z nich zahrnuje tepelně vodivý prvek 55. Tato izolační rozhraní 54 představují odlišná speciální provedení izolačních rozhraní popsaná v přednostním provedení.
Každý tepelně vodivý prvek 55, orientovaný směrem ke sběrnicové struktuře 20, usnadňuje absorpci tepla vyvíjeného modulem 10 bateriových článků 12. Zatímco tepelně vodivé prvky 55 odvádějí teplo ven přes průchozí díry 53, každý z tepelně vodivých prvků 55 může dále přenášet jakékoli zbytkové teplo, které nemůže být bezprostředně přenášeno ven přes průchozí díry 53 uvnitř izolačního rozhraní 54 a následně přenášeno k vnější skořepině 52. Vnější skořepina 52 pak napomáhá v odvádění tepla ven, dále zvyšujíc celkovou účinnost odvádění tepla.
Jak je ukázáno na obr. 7, je tepelně vodivé lepidlo 60 dále aplikováno mezi každý kryt 50 svorkovnice a vedlejší sběrnicovou strukturu 20. Tepelně vodivé lepidlo 60 je vyrobeno z materiálu s velkou tepelnou vodivostí, čímž se dále zlepšuje účinnost přenosu tepla z modulu 10 bateriových článků 12 ke krytům 50 svorkovnic.
Tepelně vodivé lepidlo 60 je materiál běžně známý v relevantním stavu techniky; proto nebude jeho složení ani speciální vytváření zde popisováno podrobně.
Podle podmínek vysokých rychlostí nabíjení a vybíjení mají vývody 14 bateriových článků 12 sklon vykazovat problémy zvyšování teploty. Aby se porovnalo přednostní provedení s konvenční baterií pouch cell, jak je popsána ve stavu techniky, byla provedena simulační analýza za použití rychlosti vybíjení 4C při okolní teplotě 25 °C. Výsledky jsou ukázány na obr. 8. Na rozdíl od
- 3 CZ 38519 U1 přednostního provedení konvenční baterie pouch cell nezahrnuje izolační a tepelně vodivá plastová izolační rozhraní 54 ani tepelně vodivé lepidlo 60.
S odkazem na obr. 8 je maximální teplota pozorovaná u přednostního provedení 43,37 °C ve 5 srovnání s 51,27 °C u konvenční baterie pouch cell, což indikuje snížení o 7,90 °C. To demonstruje, že přednostní provedení přes izolační rozhraní 54 a tepelně vodivé lepidlo 60 významně zlepšuje odvádění tepla. Dále je rozdíl teplot mezi maximální a minimální teplotou u přednostního provedení 10,12 °C ve srovnání s 15,12 °C u konvenční baterie pouch cell. Tato snížená změna teploty minimalizuje stárnutí baterie a zlepšuje bezpečnost a spolehlivost.
Claims (1)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Ochranná struktura pro baterii (01) pouch cell, navržená pro ochranu modulu (10) bateriových článků (12) a dvou sběrnicových struktur (20) baterie (01) pouch cell, vyznačující se tím, že modul (10) bateriových článků (12) je umístěn mezi sběrnicovými strukturami (20), každá sběrnicová struktura (20) obsahuje opěrné místo (21) a přípojnice (22), každé opěrné místo (21) je vytvořeno z izolačního a tepelně vodivého plastového materiálu a každá přípojnice (22) je destička vyrobená z vodivého materiálu; každé opěrné místo (21) je připojeno k přípojnicím (22) na straně proti modulu (10) bateriových článků (12) a každá přípojnice (22) je elektricky připojena k modulu (10) bateriových článků (12), přičemž ochranná struktura obsahuje základnu (30), horní kryt (40) a dva kryty (50) svorkovnic, kde základna (30) podpírá modul (10) bateriových článků (12), zatímco horní kryt (40) je připojen k základně (30) a umístěn na straně proti základně (30), přičemž modul (10) bateriových článků (12) je obklopen základnou (30) a horním krytem (40), přičemž každý kryt (50) svorkovnice spojuje základnu (30) a horní kryt (40) na jejich příslušných koncích, přičemž modul (10) bateriových článků (12) a sběrnicové struktury jsou umístěny mezi kryty (50) svorkovnic; každý kryt (50) svorkovnice sestává z vnější skořepiny (52) a izolačního rozhraní (54); základna (30), horní kryt (40) a vnější skořepiny (52) jsou vyrobeny z nehořlavého, tepelně vodivého a nárazuvzdorného kovového materiálu, přičemž každá vnější skořepina (52) má centrální průchozí díru (53), každé izolační rozhraní (54) je skořepinovitá struktura vyrobená z izolačního a tepelně vodivého plastového materiálu, přičemž každé izolační rozhraní (54) je umístěno vedle opěrného místa (21) na straně připojené k přípojnicím (22) pro izolování vnější skořepiny (52) od přípojnic (22), přičemž každé izolační rozhraní (54) zahrnuje tepelně vodivý prvek (55) čnějící dovnitř směrem k vedlejší sběrnicové struktuře (20) a vyrovnaný s průchozí dírou (53) pro přenášení tepla vyvíjeného modulem (10) bateriových článků (12) ven přes tepelně vodivé prvky (55) a průchozí díry (53) pro zvýšení účinnosti odvádění tepla přes kryty (50) svorkovnic, přičemž tepelně vodivé lepidlo (60) je aplikováno mezi každým krytem (50) svorkovnice a vedlejší sběrnicovou strukturou (20).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42523U CZ38519U1 (cs) | 2025-01-02 | 2025-01-02 | Ochranná struktura pro baterie pouch cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42523U CZ38519U1 (cs) | 2025-01-02 | 2025-01-02 | Ochranná struktura pro baterie pouch cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ38519U1 true CZ38519U1 (cs) | 2025-04-15 |
Family
ID=95398739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42523U CZ38519U1 (cs) | 2025-01-02 | 2025-01-02 | Ochranná struktura pro baterie pouch cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ38519U1 (cs) |
-
2025
- 2025-01-02 CZ CZ2025-42523U patent/CZ38519U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7235221B2 (ja) | 絶縁及び放熱性能に優れたバスバー及びそれを備えたバッテリーモジュール | |
| CN202339948U (zh) | 电池组 | |
| US6099986A (en) | In-situ short circuit protection system and method for high-energy electrochemical cells | |
| EP3657595B1 (en) | Battery module and battery pack comprising same | |
| JP5857254B2 (ja) | 電池モジュール | |
| KR102660518B1 (ko) | 전지 모듈 | |
| US10586972B2 (en) | Battery pack | |
| US11424502B2 (en) | Battery pack | |
| KR20200021791A (ko) | 버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈 | |
| CN110710019A (zh) | 具有提高的空间利用率和安全性的圆柱形电池单元组件及包括该圆柱形电池单元组件的电池模块 | |
| KR20180091446A (ko) | 배터리팩 및 이에 적용되는 버스바 | |
| CN102473892A (zh) | 电池组件 | |
| JP7500674B2 (ja) | 電池セル、および電気機器 | |
| RU2007121743A (ru) | Модульная аккумуляторная батарея | |
| KR102381962B1 (ko) | 방열 부재를 구비한 전지팩 | |
| CN102017223A (zh) | 蓄能器模块以及具有至少一个蓄能器模块的电动工具 | |
| CN108886183A (zh) | 具有散热封装材料的电池模块及其方法 | |
| WO2014021519A1 (ko) | 이차전지용 커넥팅 부품, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩 | |
| KR20150028073A (ko) | 배터리 팩 및 이에 적용되는 인터 버스 바 | |
| KR20210155526A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 | |
| KR102108648B1 (ko) | 터미날리테이너를 구비한 에너지저장용 배터리팩 | |
| KR20170021561A (ko) | 배터리 팩 | |
| CN107808940B (zh) | 一种锂电池 | |
| KR20240017739A (ko) | 배터리 모듈 | |
| JP3250368U (ja) | ソフトパック電池の保護構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20250415 |