ES2988968T3 - Módulo de batería - Google Patents

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ES2988968T3 ES19870658T ES19870658T ES2988968T3 ES 2988968 T3 ES2988968 T3 ES 2988968T3 ES 19870658 T ES19870658 T ES 19870658T ES 19870658 T ES19870658 T ES 19870658T ES 2988968 T3 ES2988968 T3 ES 2988968T3
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Abstract

Se describe un módulo de batería capaz de mejorar el rendimiento de una batería secundaria mediante un control eficaz del calor. El módulo de batería según la presente invención comprende: al menos una batería secundaria; una carcasa del módulo que tiene un espacio vacío formado en la misma de modo que se aloje la al menos una batería secundaria en el espacio interior; y al menos un elemento de intercambio de presión térmica que está dispuesto para estar frente a la batería secundaria en el espacio interior de la carcasa del módulo, y que está formado para absorber y retener calor cuando la presión aplicada desde la batería secundaria es menor o igual al valor de referencia y para emitir el calor retenido cuando la presión aplicada desde la batería secundaria supera el valor de referencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica prioridad sobre la solicitud de patente coreana n.° 10-2018-0122132 presentada el 12 de octubre de 2018 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a una batería que incluye una batería secundaria, y más particularmente, a un módulo de batería mejorado en rendimiento de carga y/o rendimiento de control térmico, y un paquete de baterías y un vehículo que incluye el módulo de batería.
Estado de la técnica
Las baterías secundarias comercializadas actualmente incluyen la batería de níquel-cadmio, la batería de níquelhidrógeno, la batería de níquel-zinc, la batería secundaria de litio, etcétera. Entre ellas, la batería secundaria de litio casi no tiene efecto memoria para garantizar la carga y descarga libres, en comparación con la batería secundaria de níquel, y la batería secundaria de litio destaca por una tasa de descarga muy baja y una alta densidad energética. La batería secundaria de litio utiliza principalmente óxidos basados en litio y un material de carbono como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodo en el que están dispuestas una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo revestidas respectivamente con el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo, con un separador interpuesto entre las mismas, y un exterior, o carcasa de batería, para alojar herméticamente el conjunto de electrodo junto con un electrolito.
En general, las baterías secundarias de litio pueden clasificarse en baterías secundarias de tipo lata que tienen un conjunto de electrodo incluido en una lata metálica y baterías secundarias de tipo bolsa con un conjunto de electrodo incluido en una bolsa de una lámina de aluminio, dependiendo de la forma del exterior.
Normalmente, el rendimiento de la batería secundaria puede degradarse cuando la batería secundaria se utiliza en un entorno de temperatura superior o inferior a una temperatura adecuada. Por ejemplo, si la batería secundaria se carga a una temperatura inferior a la temperatura adecuada, el rendimiento de carga puede degradarse. Además, recientemente ha aumentado la demanda de carga rápida para acortar el tiempo necesario para cargar la batería. En este momento, si la temperatura ambiente es inferior a la temperatura adecuada, es posible que el rendimiento de la carga rápida no se exprese correctamente.
Además, la batería secundaria puede generar más calor durante un proceso de descarga que durante un proceso de carga. En el proceso de descarga, si el calor no se elimina adecuadamente de la batería secundaria, debido a que la temperatura es superior a la temperatura adecuada, no solo se degrada el rendimiento de la batería secundaria, sino que también, en casos graves, se produce la ignición o explosión en la batería. Además, recientemente, las baterías secundarias se utilizan ampliamente para la conducción y el almacenamiento de energía no solo para dispositivos de pequeño tamaño, como los dispositivos electrónicos portátiles, sino también para dispositivos de tamaño medio y grande, como un vehículo y un sistema de almacenamiento de energía (ESS). En este caso, para aumentar la capacidad y el rendimiento del módulo de batería, el módulo de batería incluye un gran número de baterías secundarias conectadas eléctricamente entre sí. En este caso, la pluralidad de baterías secundarias puede alojarse en una carcasa de módulo para constituir un módulo de batería. En esta situación, debido al calor generado por la pluralidad de baterías secundarias, es más importante enfriar el módulo de batería. Además, en el caso de un módulo de batería de tamaño mediano o grande, puede producirse un desequilibrio térmico entre las baterías secundarias según las ubicaciones en un módulo. Además, incluso en una batería secundaria, puede producirse un desequilibrio térmico según las regiones. Si se produce un desequilibrio térmico entre varias baterías secundarias o entre varias regiones de una batería secundaria, puede degradarse el rendimiento o la seguridad del módulo de batería, del paquete de baterías o de la batería secundaria. El documento US 2012/171523 divulga un paquete de baterías que utiliza materiales de cambio de fase y un método de control de la temperatura en este paquete de baterías.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada, y por tanto la presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería, que puede mejorar el rendimiento de las baterías secundarias a través de un control térmico eficaz, y un paquete de baterías y un vehículo que incluye el módulo de batería.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y resultarán más evidentes a partir de las realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación. Asimismo, se comprenderá fácilmente que los objetos y las ventajas de la presente divulgación pueden realizarse por los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de las mismas.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería, que comprende: al menos una batería secundaria; una carcasa de módulo que tiene un espacio vacío formado en la misma para alojar la al menos una batería secundaria en un espacio interior; y al menos un elemento de intercambio de presión de calor dispuesto para orientarse hacia la batería secundaria en el espacio interior de la carcasa de módulo y configurado para absorber y retener calor cuando una presión aplicada desde la batería secundaria es igual o menor que un valor de referencia y liberar el calor retenido cuando la presión aplicada desde la batería secundaria es mayor que el valor de referencia.
En este caso, la batería secundaria puede proporcionarse en plural, y el elemento de intercambio de presión de calor puede interponerse en un espacio entre las baterías secundarias.
Además, las baterías secundarias pueden ser baterías secundarias de tipo bolsa dispuestas en una dirección horizontal en el espacio interior de la carcasa de módulo, y el elemento de intercambio de presión de calor puede tener forma de placa y estar dispuesto en el espacio entre las baterías secundarias.
Además, el elemento de intercambio de presión de calor puede incluir un material cerámico que absorbe y retiene el calor cuando no se aplica una presión y libera el calor retenido cuando se aplica una presión.
Además, el elemento de intercambio de presión de calor puede incluir una unidad de intercambio de calor hecha de un material que absorbe o libera calor dependiendo de si se aplica una presión; y una unidad de cuerpo hecha de un material diferente de la unidad de intercambio de calor y configurada para soportar la unidad de intercambio de calor. Además, la unidad de cuerpo puede tener forma de placa erguida.
Además, la unidad de intercambio de calor puede tener forma de placa erguida, y un extremo inferior de la unidad de intercambio de calor puede acoplarse a un extremo superior de la unidad de cuerpo en paralelo.
Además, la unidad de cuerpo puede estar situada en una circunferencia exterior de la unidad de intercambio de calor y configurarse para rodear la unidad de intercambio de calor.
Además, la unidad de intercambio de calor puede estar configurada para ser revestida en al menos una parte de una superficie de la unidad de cuerpo.
Además, la unidad de intercambio de calor puede estar configurada para sobresalir hacia la batería secundaria más allá de la unidad del cuerpo.
Además, la unidad de intercambio de calor puede estar configurada para tener partes con diferentes grosores en un elemento de intercambio de presión de calor.
Además, al menos una parte de la unidad de intercambio de calor puede tener un grosor que disminuye gradualmente desde una parte central de la batería secundaria hasta una parte de borde de la misma.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un paquete de baterías, que comprende el módulo de batería según la presente divulgación.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un vehículo, que comprende el módulo de batería según la presente divulgación.
Efectos ventajosos
Según una realización de la presente divulgación, el control térmico puede realizarse eficazmente en un módulo de batería que incluya al menos una batería secundaria.
En particular, la batería secundaria puede cambiar de volumen durante la carga y descarga, y en la presente divulgación, es posible absorber calor de la batería secundaria o liberar calor a la batería secundaria utilizando el cambio de volumen de la batería secundaria.
Por tanto, según esta realización de la presente divulgación, puede mejorarse el rendimiento de la batería secundaria. En particular, durante la carga rápida de la batería secundaria, ya que el calor se suministra a la batería secundaria, el rendimiento de carga puede mejorarse adicionalmente. Además, aunque el rendimiento de carga de la batería secundaria puede degradarse en una situación de baja temperatura como el invierno, si se aplica la presente divulgación, el rendimiento de carga de la batería secundaria puede garantizarse a un cierto nivel incluso en una situación de baja temperatura.
Además, según esta realización de la presente divulgación, incluso si no se suministra energía por separado, ya que el calor se absorbe, retiene y libera por sí mismo, no hay necesidad de una configuración independiente para el control térmico, y los costes asociados también pueden reducirse.
Además, según una realización de la presente divulgación, cuando se incluye una pluralidad de baterías secundarias en el módulo de batería, el desequilibrio térmico entre las baterías secundarias puede reducirse o eliminarse.
Además, según una realización de la presente divulgación, es posible reducir la aparición de desequilibrio térmico para diferentes regiones de una batería secundaria.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación, y por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente algunos componentes de la figura 1 en un estado ensamblado.
La figura 3 es una vista frontal que muestra esquemáticamente el módulo de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente que un elemento de intercambio de presión de calor libera calor o absorbe calor dependiendo de si una presión es aplicada por una batería secundaria.
La figura 5 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un elemento de intercambio de presión de calor según otra realización de la presente divulgación.
La figura 6 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un módulo de batería que incluye una pluralidad de elementos de intercambio de presión de calor de la figura 5.
La figura 7 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un elemento de intercambio de presión de calor según todavía otra realización de la presente divulgación.
La figura 8 es un diagrama que muestra esquemáticamente el estado de flujo de calor que puede formarse en el elemento de intercambio de presión de calor de la figura 7 y la batería secundaria, cuando la batería secundaria está descargada.
La figura 9 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un elemento de intercambio de presión de calor según todavía otra realización de la presente divulgación.
La figura 10 es un diagrama que muestra esquemáticamente el estado de flujo de calor que puede formarse en el elemento de intercambio de presión de calor de la figura 9 y la batería secundaria, cuando la batería secundaria está descargada.
La figura 11 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un elemento de intercambio de presión de calor según todavía otra realización de la presente divulgación.
La figura 12 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente solo una unidad de cuerpo del elemento de intercambio de presión de calor de la figura 11.
La figura 13 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una unidad de cuerpo de un elemento de intercambio de presión de calor según otra realización de la presente divulgación.
La figura 14 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un elemento de intercambio de presión de calor y una batería secundaria según todavía otra realización de la presente divulgación.
Las figuras 15 Y 16 son vistas en sección frontal que muestran esquemáticamente un elemento de intercambio de presión del calor según todavía otra realización de la presente divulgación.
La figura 17 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un módulo de batería según otra realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán en detalle realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino interpretados en base a los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación en base al principio de que al inventor se le permite definir los términos apropiadamente para la mejor explicación.
Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferido a efectos meramente ilustrativos, que no pretende limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras equivalencias y modificaciones de la misma sin alejarse del alcance de la divulgación.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece que muestra esquemáticamente un módulo de batería según una realización de la presente divulgación, y la figura 2 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente algunos componentes de la figura 1 en estado ensamblado. Asimismo, la figura 3 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente el módulo de batería según una realización de la presente divulgación. Por ejemplo, la figura 3 puede considerarse como un diagrama que muestra esquemáticamente una sección, tomada a lo largo de la línea A1- A1' de la figura 2.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el módulo de batería según la presente divulgación puede incluir una batería 100 secundaria, una carcasa 200 de módulo y un elemento 300 de intercambio de presión de calor.
La batería 100 secundaria es un componente capaz de cargarse y descargarse repetidamente para retener y liberar energía eléctrica y puede incluir un conjunto de electrodo, un electrolito y un exterior. En este caso, el conjunto de electrodo es como un conjunto de un electrodo y un separador y puede configurarse de manera que al menos una placa de electrodo positivo y al menos una placa de electrodo negativo se disponen con el separador interpuesto entre las mismas. Además, cada placa de electrodo del conjunto de electrodo tiene una lengüeta de electrodo que puede conectarse a un cable de electrodo. En particular, en el caso de una batería secundaria de tipo bolsa, al menos una lengüeta de electrodo puede estar conectada al cable de electrodo, y el cable de electrodo puede estar interpuesto entre los exteriores de bolsa y expuesto al exterior para funcionar como un terminal de electrodo. El exterior tiene un espacio vacío formado en el mismo para alojar el conjunto de electrodo y el electrolito y puede estar configurado de forma sellada. El exterior está hecho de un material metálico en el caso de una batería secundaria de tipo lata y puede estar configurado para tener una capa aislante exterior, una capa metálica y una capa adhesiva interior en el caso de una batería secundaria de tipo bolsa. La configuración de la batería secundaria es obvia para los expertos en la técnica, por lo que no se describirá en detalle en este caso. Además, pueden emplearse diversos tipos de baterías secundarias conocidas en el momento de la presentación de esta solicitud como en el módulo de batería según la presente divulgación.
El módulo de batería puede incluir al menos una batería 100 secundaria. En particular, para aumentar la potencia y/o la capacidad del módulo de batería, el módulo de batería puede incluir una pluralidad de baterías 100 secundarias. Además, la pluralidad de baterías 100 secundarias puede estar conectada eléctricamente en serie y/o en paralelo entre sí.
La carcasa 200 de módulo tiene un espacio vacío formado en su interior y puede alojar al menos una batería 100 secundaria en el espacio vacío, a saber, un espacio interior. La carcasa 200 de módulo puede estar configurada para tener al menos un lado abierto de manera que algunos de sus componentes (un cuerpo 201) puedan alojar la batería 100 secundaria. Por ejemplo, el cuerpo 201 de la carcasa 200 de módulo puede tener una forma tubular sustancialmente rectangular y puede estar configurado para abrirse por un lado delantero y/o trasero del mismo. Además, la carcasa 200 de módulo puede incluir además una cubierta 202 acoplada a la parte abierta del cuerpo 201 para sellar el espacio interior de la carcasa 200 de módulo.
Mientras tanto, la carcasa 200 de módulo puede estar hecha de diversos materiales, como plástico o metal. Sin embargo, la presente divulgación no se limita al material o forma específicos de la carcasa 200 de módulo, y en la presente divulgación pueden emplearse diversos tipos de carcasas 200 de módulo conocidas en el momento de presentar esta solicitud.
Al menos un elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluirse y disponerse en el espacio interior de la carcasa 200 de módulo para que esté orientado hacia la batería 100 secundaria. Es decir, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar dispuesto de manera que al menos una superficie del mismo esté orientada hacia una superficie de la batería 100 secundaria. Por ejemplo, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede configurarse en forma de placa o lámina con dos superficies anchas. Además, la batería 100 secundaria, en particular la batería secundaria tipo bolsa, puede tener una forma sustancialmente similar a una placa o a un cubo. En este caso, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede disponerse en paralelo a la batería 100 secundaria, de modo que una o dos superficies del elemento 300 de intercambio de presión de calor estén orientadas hacia la superficie ancha de la batería 100 secundaria (las superficies de la parte de alojamiento) situadas a un lado o a ambos lados.
El elemento 300 de intercambio de presión de calor puede absorber o liberar calor dependiendo de si la batería 100 secundaria aplica presión o según el grado de presión aplicada. Esto se describirá más adelante con más detalle haciendo referencia a la figura 4 junto con la figura 3.
La figura 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente que el elemento 300 de intercambio de presión de calor libera o absorbe calor dependiendo de si se aplica una presión por la batería secundaria. Sin embargo, en las figuras 3 y 4, la dirección de movimiento del calor y la dirección de expansión de la batería secundaria indicada por flechas se muestran solo para algunos objetos en aras de la simplicidad.
En primer lugar, si la presión aplicada desde la batería 100 secundaria es inferior o igual a un valor de referencia, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado para absorber y retener el calor circundante. Por ejemplo, como se muestra en la figura 3, si no se aplica presión desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor, el calor generado en la batería 100 secundaria puede transferirse al elemento 300 de intercambio de presión de calor y absorberse (flecha de puntos). Además, el calor absorbido de este modo puede retenerse en el interior del elemento 300 de intercambio de presión de calor.
A continuación, si la presión aplicada desde la batería 100 secundaria es mayor que el valor de referencia, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede configurarse para liberar el calor retenido a los alrededores. Por ejemplo, como se muestra en la figura 4, si se aplica una presión desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor (una flecha sólida), el calor retenido dentro del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede suministrarse a la batería 100 secundaria (una flecha de puntos).
El elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado para absorber o liberar calor dependiendo de si la presión aplicada es mayor que el valor de referencia. En este caso, el valor de referencia puede diseñarse previamente de diversas maneras según el tipo de material del elemento 300 de intercambio de presión de calor, la forma del elemento 300 de intercambio de presión de calor, la distancia entre el elemento 300 de intercambio de presión de calor y la batería 100 secundaria, o similares. Por ejemplo, el valor de referencia puede ser 0 (cero). En este caso, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede absorber y retener el calor circundante cuando no se aplica una presión desde la batería 100 secundaria, y puede liberar calor a los alrededores cuando se aplica una presión desde la batería 100 secundaria. Alternativamente, el valor de referencia puede fijarse en un valor superior a 0 (cero), como por ejemplo 10 MPa. En este caso, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede absorber y retener el calor circundante cuando la presión aplicada desde la batería 100 secundaria es de 10 MPa o menos, y puede liberar el calor retenido a los alrededores cuando la presión aplicada desde la batería 100 secundaria es superior a 10 MPa.
Además, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado de manera que al menos una superficie del mismo esté orientada hacia la superficie de la batería 100 secundaria. Por tanto, en un estado en el que no se aplica presión desde la batería 100 secundaria o solo se aplica una presión inferior al valor de referencia, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede enfriar la batería 100 secundaria absorbiendo el calor de la batería 100 secundaria. Además, después de eso, si se aplica una presión desde la batería 100 secundaria o se aplica una presión mayor que el valor de referencia, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede calentar la batería 100 secundaria mediante el suministro de calor a la batería 100 secundaria.
En particular, en la presente divulgación, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado para absorber o liberar calor en función del estado de carga y descarga de la batería 100 secundaria. La batería 100 secundaria puede expandirse en volumen durante la carga y disminuir su volumen durante la descarga. Por ejemplo, la configuración mostrada en la figura 3 puede representar un diagrama que muestra una situación en la que la batería 100 secundaria está descargada, y la configuración mostrada en la figura 4 puede representar un diagrama que muestra una situación en la que la batería 100 secundaria está cargada.
Teniendo en cuenta las propiedades anteriores de la batería 100 secundaria, el módulo de batería de la presente divulgación puede configurarse de manera que no se aplique una presión desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor cuando la batería 100 secundaria está descargada y se aplique una presión desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor cuando la batería 100 secundaria está cargada. Por ejemplo, el módulo de batería según una realización de la presente divulgación puede configurarse de manera que la batería 100 secundaria y el elemento 300 de intercambio de presión de calor estén espaciados por una distancia predeterminada sin entrar en contacto entre sí cuando la batería 100 secundaria está descargada. Además, el módulo de batería según esta realización de la presente divulgación puede configurarse de manera que la batería 100 secundaria y el elemento 300 de intercambio de presión de calor entren en estrecho contacto entre sí cuando la batería 100 secundaria está cargada, de modo que una presión causada por la expansión de la batería 100 secundaria se aplique al elemento 300 de intercambio de presión de calor.
Alternativamente, el módulo de batería de la presente divulgación puede configurarse de manera que se aplique una presión menor que el valor de referencia desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor cuando la batería 100 secundaria está descargada y se aplique una presión mayor que el valor de referencia desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor cuando la batería 100 secundaria está cargada. Por ejemplo, el módulo de batería según una realización de la presente divulgación puede estar configurado de manera que la batería 100 secundaria y el elemento 300 de intercambio de presión de calor entren en contacto entre sí incluso cuando la batería 100 secundaria está descargada, pero se aplica una presión menor que el valor de referencia preestablecido desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor. En este caso, puede hacerse referencia al valor de referencia como un valor mínimo de la temperatura a la cual el elemento 300 de intercambio de presión de calor libera calor. Además, el módulo de batería según esta realización puede configurarse de manera que la presión aplicada al elemento 300 de intercambio de presión de calor sea mayor que el valor de referencia a medida que la batería 100 secundaria se expande cuando la batería 100 secundaria está cargada.
En esta configuración, la configuración en la que la presión aplicada desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor es igual o menor que el valor de referencia cuando la batería 100 secundaria está descargada y la presión aplicada desde la batería 100 secundaria al elemento 300 de intercambio de presión de calor es mayor que el valor de referencia cuando la batería 100 secundaria está cargada puede implementarse diseñando o seleccionando adecuadamente el tipo y la forma de la batería 100 secundaria, el material y la forma del elemento 300 de intercambio de presión de calor, y similares.
En la realización anterior de la presente divulgación, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede absorber y retener el calor generado en la batería 100 secundaria cuando la batería 100 secundaria está descargada. Además, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede suministrar calor retenido a la batería 100 secundaria cuando la batería 100 secundaria está cargada.
En particular, en el caso de una batería 100 secundaria de litio, la reacción que se produce en la misma durante el proceso de carga puede ser una reacción endotérmica, y la reacción que se produce en la misma durante el proceso de descarga puede ser una reacción exotérmica. Además, como se mencionó anteriormente, la batería 100 secundaria de litio puede aumentar de volumen cuando se carga y puede disminuir de volumen cuando se descarga. Por tanto, según una realización de la presente divulgación, cuando la batería 100 secundaria se está cargando, la batería 100 secundaria de litio puede expandirse en volumen para presionar el elemento 300 de intercambio de presión de calor (la flecha sólida en la figura 4). Además, debido a esta presión, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede suministrar el calor retenido a la batería 100 secundaria (la flecha de puntos en la figura 4). Si es así, la batería 100 secundaria que recibe el calor puede activar adicionalmente el proceso de carga que es una reacción endotérmica, mejorando de este modo adicionalmente el rendimiento de carga. En particular, en vista de estos efectos, puede considerarse que la presente divulgación se aplica más ventajosamente a la carga rápida del módulo de batería.
Además, cuando la batería 100 secundaria se está descargando, la batería 100 secundaria puede disminuir de volumen para liberar la presión aplicada al elemento 300 de intercambio de presión de calor o reducir la presión por debajo del valor de referencia. Por tanto, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede convertirse en un estado capaz de absorber calor. En este caso, dado que la batería 100 secundaria puede realizar una reacción exotérmica durante el proceso de descarga, el calor generado dentro de la batería 100 secundaria puede transferirse y absorberse por el elemento 300 de intercambio de presión de calor (la flecha de puntos en la figura 3). De este modo, el rendimiento de descarga de la batería 100 secundaria puede mejorarse adicionalmente.
Además, en el interior del módulo de batería puede estar presente el calor generado no solo por la batería 100 secundaria, sino también por diversos componentes adicionales existentes dentro o fuera del módulo de batería. Por ejemplo, puede generarse calor en un sistema de gestión de baterías (BMS), una barra colectora y diversos chips de circuitos integrados (IC) situados dentro o fuera del módulo de batería. Alternativamente, si la temperatura exterior es alta, como en verano, la temperatura en el interior del módulo de la batería puede aumentar debido al calor suministrado por la atmósfera o el calor geotérmico, y similares. En particular, si el módulo de la batería está montado en un vehículo, la temperatura en el interior del módulo de batería puede aumentar debido al calor suministrado por otros componentes dentro del vehículo, como un motor, el calor de la carrocería causado por la luz solar, el calor de la carretera, y similares. Además, si la temperatura en el interior del módulo de batería aumenta por encima de un nivel apropiado como el indicado anteriormente, el rendimiento de la batería 100 secundaria puede degradarse y, en casos graves, puede producirse una ignición o similares en la batería 100 secundaria. Sin embargo, en el caso del módulo de batería según la presente divulgación, si no se aplica una presión al elemento 300 de intercambio de presión de calor o si solo se aplica una presión por debajo de un cierto nivel, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede reducir la temperatura dentro del módulo de batería absorbiendo el calor dentro del módulo de batería. Por tanto, según esta realización de la presente divulgación, el rendimiento de la batería 100 secundaria puede garantizarse de forma más estable, y la seguridad del módulo de batería puede mejorarse.
En particular, a menudo es deseable que el módulo de batería absorba calor durante la descarga en lugar de durante la carga. Normalmente, en el caso de una batería montada en un vehículo, como un vehículo eléctrico, el vehículo suele circular por carretera durante la descarga. En este momento, la temperatura en el interior del módulo de batería es probable que aumente debido al calor generado por la batería 100 secundaria, el calor generado por un motor u otro equipo electrónico proporcionado en el vehículo, la temperatura ambiente, el calor geotérmico, y similares. Según una realización de la presente divulgación, dado que el elemento 300 de intercambio de presión de calor absorbe el calor del interior del módulo de batería cuando el módulo de batería se descarga, el rendimiento y la eficacia de enfriamiento del módulo de batería pueden mejorarse adicionalmente. Mientras tanto, cuando se carga, el vehículo se encuentra a menudo en un estado en el que se termina la marcha. En este caso, dado que se reduce la fuente de suministro de calor al módulo de batería, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede disipar calor de modo que el calor se suministre a la batería 100 secundaria, a diferencia del caso de descarga. Por tanto, en este caso, el rendimiento de carga de la batería 100 secundaria puede mejorarse adicionalmente.
El elemento 300 de intercambio de presión de calor puede tener un material que absorbe y retiene el calor cuando no se aplica presión y libera el calor retenido cuando se aplica presión. En particular, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede tener un material cerámico con las características mencionadas.
Representativamente, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede tener pentóxido de trititanio (TisOs) como material de almacenamiento de calor que absorbe, retiene y libera calor en función de la presión. En particular, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede tener pentóxido de trititanio lambda (X-TbOs) como material de almacenamiento de calor. El pentóxido de trititanio lambda puede absorber y liberar unos 230 kJ/L de energía térmica. En particular, el pentóxido de trititanio lambda puede liberar energía térmica mientras realiza la transición de fase a pentóxido de trititanio beta (P-TbO5) cuando recibe una presión de aproximadamente 60 MPa. Además, si la presión se libera hasta un cierto nivel o por debajo, el pentóxido de trititanio beta puede absorber la energía térmica mientras realiza la transición de fase a pentóxido de trititanio lambda de nuevo, reteniendo de este modo la energía térmica que puede liberarse posteriormente en la transición de fase.
Al menos un elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluirse en el módulo de batería. En particular, puede incluirse una pluralidad de elementos 300 de intercambio de presión de calor en la carcasa 200 de módulo, como se muestra en las figuras 1 a 4.
Preferiblemente, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede interponerse entre las baterías 100 secundarias. Es decir, una pluralidad de baterías 100 secundarias puede estar incluida en el módulo de batería. En este caso, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede interponerse en el espacio entre las baterías 100 secundarias.
Por ejemplo, como se muestra en las figuras 1 a 4, si la pluralidad de baterías 100 secundarias está dispuesta para apilarse en una dirección horizontal (una dirección de eje x en el dibujo), el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar dispuesto entre las baterías 100 secundarias. En particular, si tres o más baterías 100 secundarias están dispuestas de forma apilada, pueden incluirse dos o más elementos 300 de intercambio de presión de calor de manera que el elemento 300 de intercambio de presión de calor se interponga entre cada dos baterías 100 secundarias. Por ejemplo, si tres o más baterías 100 secundarias están apiladas en una dirección, un elemento 300 de intercambio de presión de calor puede interponerse entre cada dos baterías 100 secundarias. Si el elemento 300 de intercambio de presión de calor se interpone en el espacio entre las baterías 100 secundarias como se ha descrito anteriormente, se puede aplicar una presión al elemento 300 de intercambio de presión de calor desde las baterías 100 secundarias situadas a ambos lados del mismo. Por tanto, la aplicación y liberación de presión causada por la expansión y reducción de volumen de la batería 100 secundaria puede transmitirse más claramente al elemento 300 de intercambio de presión de calor. Por tanto, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede liberar y absorber de manera segura calor mientras la batería 100 secundaria se carga y descarga. Por tanto, según esta realización de la presente divulgación, el rendimiento de carga y/o el rendimiento de enfriamiento del módulo de batería por el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede mejorarse más eficazmente.
Mientras tanto, como se muestra en las figuras, la batería 100 secundaria es preferiblemente una batería secundaria de tipo bolsa. Se puede considerar que la batería secundaria de tipo bolsa cambia su volumen en mayor medida durante la carga y descarga, en comparación con una batería secundaria de tipo lata. De este modo, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede absorber y liberar calor de forma más eficaz en función de la presión ejercida sobre la batería 100 secundaria.
En particular, las baterías 100 secundarias pueden estar dispuestas en la dirección horizontal para permanecer erguidas en el espacio interior de la carcasa 200 de módulo. Por ejemplo, como se muestra en las figuras 1 a 4, en el módulo de batería según la presente divulgación, una pluralidad de baterías secundarias de tipo bolsa pueden estar dispuestas en la dirección horizontal para erguirse en una dirección superior e inferior (una dirección de eje z en el dibujo), respectivamente. En este caso, las direcciones superior e inferior pueden referirse a una dirección perpendicular a la superficie inferior de la carcasa 200 de módulo o a la superficie del suelo cuando la carcasa 200 de módulo del módulo de batería se coloca sobre la superficie del suelo. Mientras tanto, en la presente memoria descriptiva, la dirección horizontal puede referirse a una dirección paralela a la superficie inferior de la carcasa 200 de módulo o a la superficie del suelo.
En un estado en el que las baterías secundarias de tipo bolsa están erguidas como se ha indicado anteriormente, las superficies exteriores anchas de la parte 110 de alojamiento pueden estar dispuestas en las direcciones izquierda y derecha (una dirección de eje x en el dibujo), respectivamente, y las partes 120 de sellado pueden estar situadas en los lados superior, inferior, frontal y posterior de las mismas. Además, las baterías secundarias de tipo bolsa en una forma erguida como la anterior pueden estar dispuestas en paralelo en las direcciones izquierda y derecha de modo que las superficies anchas de las mismas estén orientadas entre sí.
Si las baterías secundarias de tipo bolsa están dispuestas en la dirección horizontal en un estado erguido como el anterior, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar dispuesto para estar erguido en el espacio entre las baterías 100 secundarias. En particular, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado en forma de placa. En este caso, ambas superficies anchas del elemento 300 de intercambio de presión de calor pueden colocarse en lados izquierdo y derecho para estar orientada hacia las superficies anchas de las partes 110 de alojamiento de las baterías 100 secundarias dispuestas en los lados izquierdo y derecho del elemento 300 de intercambio de presión de calor.
Según esta configuración de la presente divulgación, cuando el volumen de la batería secundaria tipo bolsa se expande o contrae, el cambio de volumen puede transmitirse de forma fiable al elemento 300 de intercambio de presión de calor. Es decir, en la batería secundaria tipo bolsa, la parte 110 de alojamiento se expande a menudo en una dirección exterior horizontal (una dirección de eje x en el dibujo) durante la expansión, y el grado de expansión también puede ser mayor en la parte de alojamiento. Por tanto, si el elemento 300 de intercambio de presión de calor con forma de placa se interpone entre las baterías secundarias de tipo bolsa en un estado erguido, el efecto de cambio de volumen de la batería 100 secundaria puede ser mayor cuando la batería 100 secundaria se carga y descarga. Por tanto, la absorción de calor y efecto de liberación por el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede aumentarse adicionalmente. Además, como el elemento 300 de intercambio de presión de calor está formado en forma de placa, es posible evitar que el volumen del módulo de batería aumente innecesariamente en una dirección de apilamiento (una dirección de eje x en el dibujo) de las baterías 100 secundarias.
Además, como se muestra en las figuras, cuando la pluralidad de elementos 300 de intercambio de presión de calor se interponen entre la pluralidad de baterías 100 secundarias, la dirección de apilamiento de las baterías secundarias tipo bolsa y los elementos 300 de intercambio de presión de calor puede ser una dirección horizontal. Según esta configuración de la presente divulgación, puede aplicarse una presión a la pluralidad de elementos 300 de intercambio de presión de calor respectivamente de la manera más uniforme posible. Por tanto, el calor puede absorberse y liberado por los elementos 300 de intercambio de presión de calor tan uniformemente como sea posible para la totalidad de las baterías 100 secundarias en el módulo de batería.
Mientras tanto, cuando la pluralidad de baterías 100 secundarias se apilan, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar situado en un lado exterior de la batería 100 secundaria que se apila en el lado más exterior. Por ejemplo, haciendo referencia a las figuras 3 y 4, un elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar apilado en un lado derecho de la batería 100 secundaria que se apila en el lado más a la derecha. También, un elemento 300 de intercambio de presión de calor puede apilarse en un lado izquierdo de la batería 100 secundaria que se apila en el lado más a la izquierda. Según esta configuración de la presente divulgación, el calor puede absorberse y liberado por la batería 100 secundaria situada en el lado más exterior de la pila de las baterías 100 secundarias según la expansión, de manera uniforme con otras baterías 100 secundarias.
Los elementos 300 de intercambio de presión de calor pueden estar hechos del mismo material en su conjunto. Por ejemplo, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar hecho enteramente de un material cerámico. En particular, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar hecho únicamente de pentóxido de trititanio (TisOs). Sin embargo, la presente divulgación no se limita necesariamente a esta realización, y el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede configurarse de varias formas adicionales.
La figura 5 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un elemento 300 de intercambio de presión de calor según otra realización de la presente divulgación. Asimismo, la figura 6 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un módulo de batería que incluye una pluralidad de elementos 300 de intercambio de presión de calor de la figura 5.
Haciendo referencia a las figuras 5 y 6, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluir una unidad 310 de intercambio de calor y una unidad 320 de cuerpo.
La unidad 310 de intercambio de calor puede estar hecha de un material que absorbe y libera calor dependiendo de si se aplica presión. Es decir, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar hecha de un material que absorbe y retiene el calor del entorno (por ejemplo, la batería 100 secundaria) y libera el calor al entorno (la batería 100 secundaria) cuando se presiona debido a la expansión de la batería 100 secundaria o similares. Por ejemplo, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar hecha de un material cerámico de almacenamiento de calor, como el pentóxido de trititanio. Además, la unidad 310 de intercambio de calor puede proporcionarse en una posición del elemento 300 de intercambio de presión de calor al que se transmite bien un cambio de volumen causado por la carga y descarga de la batería 100 secundaria.
La unidad 320 de cuerpo puede estar configurada para soportar la unidad 310 de intercambio de calor. En particular, la unidad 320 de cuerpo puede estar configurada para complementar la rigidez mecánica de la unidad 310 de intercambio de calor y permitir que la unidad 310 de intercambio de calor se proporcione de forma estable en una posición adecuada dentro de la carcasa 200 de módulo. En particular, la unidad 320 de cuerpo puede configurarse de manera que la unidad 310 de intercambio de calor se proporcione en una posición en la que el volumen de la batería 100 secundaria se modifique al máximo.
La unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material diferente al de la unidad 310 de intercambio de calor. En particular, a diferencia de la unidad 310 de intercambio de calor, la unidad 320 de cuerpo puede estar configurada para no tener un rendimiento de almacenamiento de calor según el cambio de volumen de la batería 100 secundaria. Mientras tanto, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material que tenga una excelente resistencia o dureza, o una excelente conformabilidad. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material de metal o de plástico que sea ventajoso para asegurar la rigidez mecánica.
Además, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material de espuma. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de material de espuma de uretano. El material de espuma puede tener elasticidad. Por tanto, el material de espuma puede deformarse para contraerse cuando se aplica una presión sobre el mismo y puede volver fácilmente a su forma original cuando se libera la presión aplicada. Por tanto, según esta realización de la presente divulgación, cuando la fuerza de presión de la batería 100 secundaria se transfiere a la unidad 310 de intercambio de calor debido a la expansión de la batería 100 secundaria, es posible evitar o reducir que el efecto de transferencia de presión sea bloqueado por la unidad 320 de cuerpo.
En la configuración en la que la unidad 320 de cuerpo se incluye en el elemento 300 de intercambio de presión de calor como se ha descrito anteriormente, la unidad 320 de cuerpo puede configurarse en forma de placa erguida. Es decir, la unidad 320 de cuerpo puede configurarse en forma de placa, sin tumbarse, y puede configurarse de manera que dos superficies anchas de la misma se proporcionan hacia la dirección horizontal, es decir, hacia las direcciones izquierda y derecha (la dirección del eje x en el dibujo), en una forma erguida.
En particular, esta realización puede ser más útil para un conjunto de celdas en el que las baterías secundarias tipo bolsa se apilan en una dirección horizontal en una forma erguida. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, si las baterías secundarias de tipo bolsa están dispuestas en las direcciones izquierda y derecha en una forma erguida, la unidad 320 de cuerpo que tiene una forma de placa puede estar dispuesta en el espacio entre las baterías secundarias de tipo bolsa y/o en el lado exterior de la pila de las baterías secundarias de tipo bolsa en una forma erguida.
En esta configuración, la unidad 310 de intercambio de calor puede tener forma de placa erguida, y un extremo inferior de la unidad 310 de intercambio de calor puede estar acoplado en paralelo a un extremo superior de la unidad 320 de cuerpo. Por ejemplo, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluir una unidad de cuerpo en forma de placa hecha de poliuretano y una unidad de intercambio de calor en forma de placa hecha de cerámica tal como pentóxido de trititanio. En este momento, un borde inferior de la unidad de intercambio de calor en forma de placa puede acoplarse y fijarse a un borde superior de la unidad de cuerpo en forma de placa. Además, la unidad 310 de intercambio de calor situada en la parte superior y la unidad 320 de cuerpo situada en la parte inferior pueden acoplarse en paralelo entre sí para formar una placa de manera que sus bordes estén en contacto entre sí en paralelo.
Según esta configuración de la presente divulgación, dentro del módulo de batería, el espacio ocupado por la configuración de intercambio de calor con la batería 100 secundaria (la unidad 310 de intercambio de calor) y la configuración que soporta la configuración de intercambio de calor (la unidad 320 de cuerpo) puede no ocupar mucho espacio. De este modo, aunque la configuración de intercambio de calor a presión se introduzca en el interior del módulo de batería, es posible evitar que el volumen del módulo de batería aumente en gran medida.
Además, según esta configuración de la presente divulgación, puede ser ventajoso resolver el desequilibrio de calor dentro del módulo de batería. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, puede proporcionarse una configuración de enfriamiento a una parte inferior del módulo de batería, como se indica por C. En este caso, la configuración de enfriamiento puede tener forma de tubería con un hueco, de modo que un fluido de enfriamiento tal como aire o agua puede fluir en el hueco interior. Alternativamente, la configuración de enfriamiento proporcionada a la parte inferior del módulo de batería puede estar configurada para entrar directamente en contacto con el aire o similar sin un elemento independiente como una tubería. En particular, si el módulo de batería está montado en un vehículo, el módulo de batería puede estar montado en una parte inferior del cuerpo de un vehículo de modo que la parte inferior del módulo de batería se enfríe naturalmente por aire o similares.
Si el módulo de batería está configurado de forma que su parte inferior se enfría, la temperatura de la parte superior del módulo de batería puede ser relativamente más alta que la de la parte inferior del módulo de batería adyacente a la configuración de enfriamiento. En este caso, puede producirse un desequilibrio térmico entre varias baterías 100 secundarias, y también puede producirse un desequilibrio térmico entre varias partes de una batería 100 secundaria. Es decir, la temperatura de un lado superior de la batería 100 secundaria puede ser relativamente más alta que la de un lado inferior de la misma. Además, el desequilibrio térmico puede causar la degradación del rendimiento de la batería 100 secundaria o del módulo de batería. Además, si la temperatura de una parte específica del módulo de batería aumenta demasiado, puede producirse un incendio.
Sin embargo, según la configuración de la presente invención, es posible evitar que la temperatura de una parte específica en el módulo de batería aumente demasiado en un estado no uniforme. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, debido al elemento de intercambio de calor configurado de manera que la unidad 310 de intercambio de calor se encuentra en la parte superior del módulo de batería, el lado superior del módulo de batería puede ser enfriado eficazmente. Es decir, aunque el lado superior del módulo de batería está situado relativamente lejos de la configuración de enfriamiento tal como una tubería de enfriamiento, el calor puede absorberse adicionalmente por el elemento de intercambio de calor. De este modo, el lado superior de la batería 100 secundaria que tiene una temperatura elevada puede enfriarse adicionalmente.
Además, la unidad 310 de intercambio de calor según una realización de la presente divulgación puede absorber el calor de la batería 100 secundaria cuando la batería 100 secundaria está descargada. Por tanto, si el módulo de batería se monta a un vehículo, el lado superior de la batería 100 secundaria, que puede ser relativamente débil en rendimiento de enfriamiento, puede presentar una compensación de rendimiento de enfriamiento por la unidad 310 de intercambio de calor mientras que el vehículo se desplaza durante la que la batería 100 secundaria se descarga principalmente.
La figura 7 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un elemento 300 de intercambio de presión de calor según otra realización de la presente divulgación. Además, la figura 8 es un diagrama que muestra esquemáticamente el estado de flujo de calor que puede formarse en el elemento 300 de intercambio de presión de calor de la figura 7 y la batería 100 secundaria, cuando la batería 100 secundaria está descargada. Como referencia, en la figura 8, solo se muestran una batería 100 secundaria y un elemento 300 de intercambio de presión de calor para facilitar la descripción. Además, en la figura 8, las flechas muestran generalmente una trayectoria de flujo de calor. Para esta realización, se describirán en detalle las características diferentes de las realizaciones anteriores, y las características que pueden aplicarse comúnmente a las realizaciones anteriores no se describirán en detalle. Primero, haciendo referencia a la figura 7, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluir una unidad 310 de intercambio de calor y una unidad 320 de cuerpo, y la unidad 320 de cuerpo del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluir una parte 321 de conducción de calor y una parte 322 de bloqueo de calor.
En este caso, la parte 321 de conducción de calor está hecha de un material conductor de calor y puede estar configurada para transferir calor por sí misma. Por ejemplo, la parte 321 de conducción de calor puede estar hecha de un material metálico como aluminio, cobre o hierro.
Además, la parte 322 de bloqueo de calor puede estar hecha de un material que tenga una conductividad térmica sustancialmente nula o una conductividad térmica relativamente baja que la parte 321 de conducción de calor. Por ejemplo, la parte 322 de bloqueo de calor puede utilizar un material que tenga una conductividad térmica de 0,1 W/mK o menos en base a la temperatura ambiente. En particular, la parte 322 de bloqueo de calor puede estar hecha de un material que tenga una conductividad térmica de 0,05 W/mK o menos en base a la temperatura ambiente. Como ejemplos más específicos, la parte 322 de bloqueo de calor puede estar hecha de, o incluir, al menos una de una espuma de polietileno, una espuma XPS (lámina de poliestireno extruido), una espuma EPS (poliestireno expandido), una espuma de poliuretano, una espuma blanda hidrófila y una espuma de urea.
En esta configuración, la unidad 310 de intercambio de calor y la parte 321 de conducción de calor pueden estar separadas una con respecto a otra por la parte 322 de bloqueo de calor. Es decir, la unidad 310 de intercambio de calor y la parte 321 de conducción de calor pueden no estar en contacto directo entre sí en toda la parte, sino que pueden estar configuradas para entrar en contacto únicamente con la parte 322 de bloqueo de calor, respectivamente. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 7, la unidad 310 de intercambio de calor, la parte 322 de bloqueo de calor y la parte 321 de conducción de calor pueden tener una forma de placa en el elemento 300 de intercambio de presión de calor, y la unidad 310 de intercambio de calor, la parte 322 de bloqueo de calor y la parte 321 de conducción de calor pueden estar configuradas para situarse en orden en una dirección. Además, la unidad 310 de intercambio de calor, la parte 322 de bloqueo de calor y la parte 321 de conducción de calor pueden estar configuradas para formar una placa. Por ejemplo, como se muestra en las figuras, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar situada en un lado superior, la unidad 320 de cuerpo puede estar situada en un lado inferior, en donde la parte 322 de bloqueo de calor puede estar situada en un lado superior en la unidad 320 de cuerpo y la parte 321 de conducción de calor puede estar situada en un lado inferior en la unidad 320 de cuerpo. En esta configuración, puede considerarse que la unidad 310 de intercambio de calor y la parte 321 de conducción de calor están separadas una con respecto a otra sin entrar en contacto directo en ninguna parte.
Según esta configuración de la presente divulgación, el intercambio de calor puede no realizarse entre la unidad 310 de intercambio de calor y la parte 321 de conducción de calor. En particular, en este caso, el calor absorbido por la unidad 310 de intercambio de calor puede no liberarse al exterior a través de la parte 321 de conducción de calor. En este sentido, haciendo referencia a la figura 8 en más detalle, en primer lugar, el calor en el lado inferior de la batería 100 secundaria puede absorberse en la parte 321 de conducción de calor del elemento 300 de intercambio de presión de calor adyacente a la misma. Además, el calor absorbido por la parte 321 de conducción de calor de esta manera puede conducirse hacia abajo dentro de la parte 321 de conducción de calor y liberado hacia el exterior (la parte inferior) del elemento 300 de intercambio de presión de calor, como se indica por las flechas d1 en la figura 8. En este caso, el calor absorbido por la parte 321 de conducción de calor puede no transferirse a la unidad 310 de intercambio de calor debido a la parte 322 de bloqueo de calor.
Mientras tanto, el calor en el lado superior de la batería 100 secundaria puede absorberse por la unidad 310 de intercambio de calor del elemento 300 de intercambio de presión de calor adyacente a la misma. Además, el calor absorbido por la unidad 310 de intercambio de calor puede no transferirse a la parte 321 de conducción de calor debido a la parte 322 de bloqueo de calor, sino que puede retenerse en sí mismo, como se indica por la flecha d2 en la figura 8. Sin embargo, aunque se muestra en los dibujos por conveniencia de descripción como si el calor circulara dentro de la unidad 310 de intercambio de calor como se indica por la flecha d2, esto significa que el calor no se transfiere a una parte de transferencia de calor debido a la parte 322 de bloqueo de calor y no significa necesariamente que el calor circule.
Además, el calor retenido en la unidad 310 de intercambio de calor puede utilizarse para suministrar calor a la batería 100 secundaria, cuando se aplica una presión a la misma, por ejemplo, cuando se carga la batería 100 secundaria. Es decir, según la configuración de la presente divulgación, el calor absorbido de la batería 100 secundaria a la unidad 310 de intercambio de calor puede retenerse en la unidad 310 de intercambio de calor sin liberarse al exterior a través de la parte 321 de conducción de calor. Por tanto, mediante esta configuración, la eficiencia energética puede incrementarse, y el rendimiento del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede garantizarse de forma más estable. En particular, según la configuración de la presente divulgación, una parte del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede hacer que el calor se libere a la configuración de enfriamiento fuera del módulo de batería, y otra parte del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede retener el calor en sí misma.
Mientras tanto, en esta memoria descriptiva, cuando las expresiones tales como “un lado superior” y “un lado inferior” de un objeto específico, pueden referirse a una parte superior y una parte inferior del objeto cuando el objeto específico se divide en las direcciones superior e inferior. Por tanto, a menos que se especifique lo contrario, el lado superior y el lado inferior del objeto específico son solo para distinguir posiciones dentro del objeto específico entre sí y no están destinados a distinguir posiciones fuera del objeto específico. Por ejemplo, el lado inferior de la batería 100 secundaria no significa una posición por debajo de la batería 100 secundaria, sino que puede significar una parte situada en la parte inferior de la batería 100 secundaria cuando la propia batería 100 secundaria está dividida en partes superior e inferior.
La figura 9 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un elemento 300 de intercambio de presión de calor según otra realización de la presente divulgación. Además, la figura 10 es un diagrama que muestra esquemáticamente el estado de flujo de calor que puede formarse en el elemento 300 de intercambio de presión de calor de la figura 9 y la batería 100 secundaria, cuando la batería 100 secundaria está descargada. En la figura 10, solo una batería 100 secundaria y un elemento 300 de intercambio de presión de calor se muestran por conveniencia de la descripción. Además, esta realización se describirá en detalle basándose en características diferentes de la realización anterior.
En primer lugar, con referencia a la figura 9, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede incluir una unidad 310 de intercambio de calor y una unidad 320 de cuerpo, y la unidad 320 de cuerpo se puede colocar en una circunferencia exterior de la unidad 310 de intercambio de calor para rodear un borde de la unidad 310 de intercambio de calor. Por ejemplo, si la unidad 310 de intercambio de calor está configurada en forma de placa rectangular, la unidad 320 de cuerpo puede estar formada en forma de anillo rectangular para rodear cuatro bordes de la unidad 310 de intercambio de calor. En particular, en esta configuración, la unidad 320 de cuerpo puede cubrir el lado exterior de todas las partes de borde de la unidad 310 de intercambio de calor, a excepción de ambas superficies de la unidad 310 de intercambio de calor, a saber, las superficies que orientadas hacia la batería 100 secundaria. En este caso, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar orientada directamente hacia la batería 100 secundaria a través de la parte central excluyendo las partes de borde. Es decir, según esta configuración, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar orientada hacia la parte de alojamiento de la batería 100 secundaria en la parte central de la batería 100 secundaria, y la unidad 320 de cuerpo puede estar orientada hacia la parte de sellado de borde de la batería 100 secundaria en las partes de borde de la batería 100 secundaria.
En particular, en esta configuración, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material que tenga una baja conductividad térmica. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede utilizar un material que tenga una conductividad térmica de 0,1 W/mK o inferior en base a la temperatura ambiente. En particular, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material que tenga una conductividad térmica de 0,05 W/mK o inferior en base a la temperatura ambiente. Como ejemplos más específicos, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de, o incluir, al menos una de una espuma de polietileno, una espuma XPS (lámina de poliestireno extruido), una espuma EPS (poliestireno expandido), una espuma de poliuretano, una espuma blanda hidrófila y una espuma de urea.
Según esta configuración de la presente divulgación, dado que la unidad 310 de intercambio de calor y la batería 100 secundaria están directamente orientadas entre sí, el calor de la batería 100 secundaria puede absorberse directamente por la unidad 310 de intercambio de calor si no se aplica presión por la batería 100 secundaria. Además, cuando la batería 100 secundaria se expande, la fuerza de expansión puede transmitirse directamente a la unidad 310 de intercambio de calor. Además, si la batería 100 secundaria se expande como en el caso anterior, el calor de la unidad 310 de intercambio de calor puede transmitirse directamente a la batería 100 secundaria. Por ejemplo, en la figura 10, el calor puede transferirse directamente en la dirección del eje x.
Mientras tanto, el calor absorbido por la unidad 310 de intercambio de calor puede retenerse solo dentro de la unidad 310 de intercambio de calor y puede no liberarse al exterior del elemento 300 de intercambio de presión de calor por la unidad 320 de cuerpo, particularmente a través de la parte de borde del elemento 300 de intercambio de presión de calor. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 10, cuando la batería 100 secundaria está descargada, el calor puede liberarse de la batería 100 secundaria, y este calor puede absorberse en la unidad 310 de intercambio de calor y retenido solo en la misma sin transferirse fácilmente al lado superior o inferior de la unidad 310 de intercambio de calor (una flecha d3). Además, si se aplica una presión para liberar calor, el calor retenido en la unidad 310 de intercambio de calor se libera principalmente en las direcciones izquierda y derecha a lo largo de las cuales están situadas las baterías 100 secundarias, es decir, en la dirección de apilamiento de las baterías 100 secundarias (la dirección del eje x en el dibujo) sin liberarse fácilmente en una dirección (la dirección del eje y y la dirección del eje z en el dibujo) perpendicular a la dirección de apilamiento de las baterías 100 secundarias. En otras palabras, puesto que la unidad 320 de cuerpo hecha de un material que tiene baja conductividad térmica está presente en las partes superior, inferior, delantera y trasera en base a la unidad 310 de intercambio de calor, el calor de la unidad 310 de intercambio de calor puede descargarse principalmente solo en las direcciones izquierda y derecha. Por tanto, según esta configuración de la presente divulgación, se mejora el rendimiento de liberación de calor de la unidad 310 de intercambio de calor a la batería 100 secundaria, mejorando de este modo adicionalmente el rendimiento de carga de la batería 100 secundaria debido al aumento de temperatura. Además, en este caso, se mejora el rendimiento de retención de calor de la unidad 310 de intercambio de calor, lo que también proporciona un efecto excelente en términos de eficiencia energética.
Mientras tanto, aunque se ha descrito que el elemento 300 de intercambio de presión de calor según las diversas realizaciones anteriores incluye la unidad 310 de intercambio de calor con forma de placa, la presente divulgación no se limita necesariamente a estas realizaciones. Además, la unidad 320 de cuerpo también puede configurarse en diversas formas diferentes de las realizaciones anteriores.
La figura 11 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un elemento 300 de intercambio de presión de calor según todavía otra realización de la presente divulgación, y la figura 12 es una vista de perspectiva que muestra esquemáticamente solo una unidad 320 de cuerpo del elemento 300 de intercambio de presión de calor de la figura 11. Incluso en esta realización, se describirán en detalle las características diferentes de las realizaciones anteriores.
Haciendo referencia a las figuras 11 y 12, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar configurada para estar revestida en al menos una parte de la superficie de la unidad 320 de cuerpo. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede estar formada sustancialmente en forma de placa para situarse erguida entre las baterías 100 secundarias o en el lado exterior de las baterías 100 secundarias, y la unidad 310 de intercambio de calor puede estar revestida en al menos una parte de la superficie de la unidad 320 de cuerpo.
Según esta configuración de la presente divulgación, la resistencia mecánica del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede asegurarse de forma estable. En particular, a diferencia de la unidad 310 de intercambio de calor en la que el rendimiento de absorción, retención y liberación de calor es importante, la unidad 320 de cuerpo puede emplear un material que tenga una excelente rigidez mecánica en comparación con la unidad 310 de intercambio de calor. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede estar hecha de un material como polímero o metal. Por tanto, según la configuración, la unidad 320 de cuerpo que tiene una excelente rigidez mecánica puede configurar un esqueleto básico del elemento 300 de intercambio de presión de calor, y un material para intercambiar calor según la presión puede estar revestido en la superficie de la unidad 320 de cuerpo, asegurando de este modo una resistencia mecánica estable del elemento 300 de intercambio de presión de calor.
En particular, la unidad 320 de cuerpo puede tener una ranura cóncava formada en al menos una parte de la misma. Además, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar revestida en la superficie de la unidad 320 de cuerpo de manera que la unidad 310 de intercambio de calor se rellene en la ranura de la unidad 320 de cuerpo. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede tener una ranura cóncava dentada en una dirección horizontal interna en la parte central, como se indica con G1 en la figura 12. Además, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede configurarse de manera que la unidad 310 de intercambio de calor se rellena en la ranura G1 cóncava de la unidad 320 de cuerpo. Según esta configuración de la presente divulgación, el proceso de revestimiento de la unidad 310 de intercambio de calor puede realizarse fácilmente, y la fuerza de acoplamiento entre la unidad 310 de intercambio de calor y la unidad 320 de cuerpo puede asegurarse de forma más estable. Además, dado que la unidad 310 de intercambio de calor está bloqueada por la ranura G1 cóncava en las direcciones delantera, trasera, superior e inferior, la disipación de calor en estas direcciones puede bloquearse, asegurando de este modo de forma más estable el rendimiento de retención de calor de la unidad 310 de intercambio de calor.
La figura 13 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una unidad 320 de cuerpo de un elemento 300 de intercambio de presión de calor según otra realización de la presente divulgación. La configuración de la figura 13 puede ser una forma modificada de la unidad 320 de cuerpo mostrada en la figura 12. En esta realización, también, se describirán en detalle las características diferentes de las realizaciones anteriores.
Haciendo referencia a la figura 13, la unidad 320 de cuerpo del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar formada sustancialmente en forma de anillo, y una parte central del anillo puede estar formada en forma de malla. Por ejemplo, la unidad 320 de cuerpo puede incluir una parte R1 de borde formada en forma de anillo rectangular y una parte M1 de malla formada en forma de red en un espacio vacío central de la parte R1 de borde. En la unidad 320 de cuerpo, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar configurada para llenarse en la parte M1 de malla.
Según esta configuración de la presente divulgación, la rigidez mecánica de la parte R1 de borde puede estar complementada por la parte M1 de malla. Además, según esta configuración de la presente divulgación, la fuerza de acoplamiento entre la unidad 310 de intercambio de calor y la unidad 320 de cuerpo puede mejorarse mediante la parte M1 de malla. En particular, si la unidad 310 de intercambio de calor está hecha de un material cerámico, el material cerámico puede estar bien unido a la parte M1 de malla de la unidad 320 de cuerpo durante el proceso de fabricación. Además, según esta configuración de la presente divulgación, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar completamente llena en la dirección horizontal debido a las partes penetradas de la parte M1 de malla en las direcciones horizontales izquierda y derecha (la dirección del eje x en el dibujo). De este modo, puede ser más ventajoso para la unidad 310 de intercambio de calor absorber, retener y liberar calor.
La figura 14 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un elemento 300 de intercambio de presión de calor y una batería 100 secundaria según todavía otra realización de la presente divulgación. En lo sucesivo, también, se describirán en detalle las características diferentes de las realizaciones anteriores.
Haciendo referencia a la figura 14, en el elemento 300 de intercambio de presión de calor, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar configurada para sobresalir hacia la batería 100 secundaria más allá de la unidad 320 de cuerpo. Es decir, basándose en una parte izquierda del elemento 300 de intercambio de presión de calor en la figura, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar configurada para sobresalir tanto como se indica por e1 hacia la batería 100 secundaria, es decir, en una dirección izquierda, en comparación con la unidad 320 de cuerpo. Por tanto, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar configurada más cerca de la batería 100 secundaria que la unidad 320 de cuerpo. Además, la batería 100 secundaria también puede estar situada en un lado derecho del elemento 300 de intercambio de presión de calor. Con este fin, la unidad 310 de intercambio de calor también puede configurarse para sobresalir más hacia la unidad 320 de cuerpo en la dirección derecha.
Según esta configuración de la presente divulgación, el rendimiento de absorción, retención y/o liberación de calor por parte de la unidad 310 de intercambio de calor puede mejorarse. Por ejemplo, cuando la batería 100 secundaria absorbe calor, dado que la unidad 310 de intercambio de calor está configurada más cerca de la batería 100 secundaria que la unidad del cuerpo 320, el calor de la batería 100 secundaria puede transferirse a la unidad 310 de intercambio de calor mejor en comparación con la unidad del cuerpo 320. Además, dado que el material de la unidad 310 de intercambio de calor se proporciona en una cantidad suficiente en el elemento 300 de intercambio de presión de calor, el rendimiento de retención de calor de la unidad 310 de intercambio de calor puede garantizarse hasta un cierto nivel o más. Además, según esta configuración, dado que la unidad 310 de intercambio de calor sobresale hacia la batería 100 secundaria más allá de la unidad 320 de cuerpo, la fuerza de expansión de la batería 100 secundaria puede transferirse fácilmente a la unidad 320 de cuerpo sin ser interferida por la unidad 320 de cuerpo cuando la batería 100 secundaria se expande. De este modo, el rendimiento de liberación de calor de la unidad 310 de intercambio de calor mediante presión puede proporcionarse de forma segura. Además, dado que la unidad 310 de intercambio de calor está situada más cerca de la batería 100 secundaria, cuando se libera calor, el calor puede transferirse más fácilmente a la batería 100 secundaria.
Las figuras 15 Y 16 son vistas en sección frontal que muestran esquemáticamente un elemento 300 de intercambio de presión de calor según todavía otra realización de la presente divulgación. En lo sucesivo, también, se describirán en detalle las características diferentes de las realizaciones anteriores.
Como se muestra en las figuras 15 y 16, en un elemento 300 de intercambio de presión de calor, la unidad 310 de intercambio de calor puede configurarse para tener partes con diferentes grosores. En este caso, el grosor de la unidad 310 de intercambio de calor puede referirse a una longitud o anchura de la unidad 310 de intercambio de calor en la dirección de apilamiento de las baterías 100 secundarias.
Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 15, la unidad 310 de intercambio de calor puede estar configurada para tener un escalón formado en una dirección en un plano (un plano y-z) perpendicular a la dirección de apilamiento (la dirección del eje x) de las baterías 100 secundarias, por ejemplo en las direcciones superior e inferior (la dirección del eje z). Es decir, la unidad 310 de intercambio de calor puede tener una pluralidad de etapas de modo que el grosor en las direcciones izquierda y derecha se cambie parcialmente de la parte superior a la parte inferior. En particular, en la figura 15, la unidad 310 de intercambio de calor puede tener etapas que tienen unos grosores f1, f2 y f3 respectivamente. En este momento, los valores de f1, f2 y f3 pueden ser diferentes uno con respecto a otro. En otro ejemplo, haciendo referencia a la figura 16, la unidad 310 de intercambio de calor puede tener una parte inclinada cuyo grosor cambia gradualmente en las direcciones superior e inferior. Es decir, debido a la configuración inclinada, la unidad 310 de intercambio de calor puede tener diferentes grosores en las direcciones superior e inferior como se indica por f4 y f5 en la figura.
Según esta configuración de la presente divulgación, el rendimiento de absorción, retención y/o liberación de calor por parte de la unidad 310 de intercambio de calor puede lograrse de manera más eficaz. Por tanto, si una parte que requiere más enfriamiento o calentamiento para una batería 100 secundaria está presente, el calor puede absorberse y/o liberarse más intensamente para la parte por medio del elemento 300 de intercambio de presión de calor.
En particular, la unidad 310 de intercambio de calor puede configurarse de forma que al menos una parte de la misma se haga más delgada desde la parte central de la batería 100 secundaria hasta el borde de la misma.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 15, en la unidad 310 de intercambio de calor, asumiendo que el grosor de una parte (una etapa) situada en la parte central en las direcciones superior e inferior es f1 y los grosores de las etapas situadas en los lados exteriores desde la parte central son f2 y f3 en orden, puede establecerse la siguiente relación f1>f2>f3.
Asimismo, haciendo referencia a la figura 16, asumiendo que el grosor de la parte localizada en la parte central de la unidad 310 de intercambio de calor en las direcciones superior e inferior es f4 y el grosor de los extremos de la unidad 310 de intercambio de calor en las direcciones superior e inferior (la dirección exterior) es f5, puede establecerse la siguiente relación f4>f5.
Según esta configuración de la presente divulgación, el rendimiento de absorción, retención y/o liberación de calor de la batería 100 secundaria puede mejorarse adicionalmente. En particular, en el caso de una batería secundaria de tipo bolsa, el cambio de volumen de la parte central puede ser mayor que el de la parte de borde. Además, cuando se alojan una pluralidad de baterías secundarias de tipo bolsa en el módulo de batería, a menudo se descarga mucho calor de la parte central de cada batería 100 secundaria. Además, cuando la batería 100 secundaria está cargada, si se realiza activamente una reacción química en una parte donde se encuentra la parte de alojamiento, el rendimiento de carga puede mejorarse adicionalmente. Por tanto, según esta configuración, cuando la batería secundaria tipo bolsa se expande, la fuerza de expansión puede transferirse fácilmente a la unidad 310 de intercambio de calor, mejorando de este modo el rendimiento de liberación de calor de la unidad 310 de intercambio de calor. Además, el calor generado por la batería 100 secundaria puede transferirse fácilmente a la unidad 310 de intercambio de calor, y a la inversa, el calor de la unidad 310 de intercambio de calor puede transferirse fácilmente a la batería 100 secundaria.
Mientras tanto, en el módulo de batería según la presente divulgación, al menos una parte del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar acoplado de forma fija a la carcasa 200 de módulo.
Por ejemplo, los extremos superior e inferior del elemento 300 de intercambio de presión de calor pueden estar acoplados de forma fija a la superficie interior de la carcasa 200 de módulo. Más específicamente, pueden formarse protuberancias en forma de tope en las superficies superior e inferior del espacio interior de la carcasa 200 de módulo para bloquear el movimiento en las direcciones izquierda y derecha con respecto a los extremos superior e inferior del elemento 300 de intercambio de presión de calor. Como otro ejemplo, pueden formarse ranuras de inserción en las superficies superior e inferior del espacio interior de la carcasa 200 de módulo para que los extremos superior e inferior del elemento 300 de intercambio de presión de calor se inserten y fijen en las mismas. Según esta configuración de la presente divulgación, la posición del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede fijarse de forma estable dentro de la carcasa 200 de módulo. Además, cuando la batería 100 secundaria se expande, la fuerza de presión causada por la expansión puede transferirse sin problema al elemento 300 de intercambio de presión de calor. Por tanto, la liberación de calor según la presión por el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede realizarse de forma más fiable. Además, incluso cuando la batería 100 secundaria se contrae, la posición del elemento 300 de intercambio de presión de calor puede mantenerse en su posición original.
La figura 17 es una vista en sección frontal que muestra esquemáticamente un módulo de batería según otra realización de la presente divulgación. En este caso, también, se describirán en detalle características diferentes de las realizaciones anteriores.
Haciendo referencia a la figura 17, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado para sustituirse con respecto a la carcasa 200 de módulo. Más específicamente, como se muestra en la figura, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede estar configurado para introducirse o extraerse en la dirección superior de la carcasa 200 de módulo. Con este fin, la carcasa 200 de módulo puede tener un orificio O formado en al menos un lado, por ejemplo un lado superior, para introducir o extraer el elemento 300 de intercambio de presión de calor.
Según esta configuración de la presente divulgación, si el rendimiento del elemento 300 de intercambio de presión de calor se degrada, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede sustituirse por un nuevo elemento 300 de intercambio de presión de calor, de modo que el rendimiento de control de calor mediante el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede mantenerse de forma estable durante mucho tiempo. Además, en algunos casos, puede ser necesario cambiar el rendimiento del elemento 300 de intercambio de presión de calor. En este caso, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede sustituirse por un elemento 300 de intercambio de presión de calor que tenga una cantidad diferente de material de retención de calor, como un material cerámico de almacenamiento de calor. Por ejemplo, si un módulo de batería ya fabricado se utiliza en una región polar con una temperatura baja, el elemento 300 de intercambio de presión de calor del módulo de batería puede sustituirse por un elemento 300 de intercambio de presión de calor con un mayor rendimiento de absorción, retención y liberación de calor. Alternativamente, puesto que la distribución de la temperatura dentro del módulo de batería puede variar dependiendo de una localización donde se monta el módulo de batería, el elemento 300 de intercambio de presión de calor puede sustituirse por otro elemento 300 de intercambio de presión de calor en el cual la unidad 310 de intercambio de calor esté situada de manera diferente. Por tanto, según esta realización, es posible proporcionar un módulo de batería que puede ser más adaptable a las situaciones o entornos circundantes para optimizar el rendimiento del elemento 300 de intercambio de presión de calor.
Además, en el módulo de batería según la presente divulgación, la batería 100 secundaria es una batería 100 secundaria de litio, y la placa de electrodo negativo de la misma puede incluir un material a base de silicio. Es decir, la batería 100 secundaria incluida en el módulo de batería según la presente divulgación puede utilizar un material a base de silicio como material activo de electrodo negativo. Si el material a base de silicio se utiliza como material activo de electrodo negativo, la capacidad puede aumentar considerablemente en comparación con el caso en el que se utiliza un material a base de carbono. Además, en el caso de la batería 100 secundaria a la que se aplica el material a base de silicio, la relación de expansión y volumen es muy grande. Por tanto, el efecto de la presente divulgación para liberar y absorber calor por expansión y contracción de la batería 100 secundaria durante la carga y descarga puede incrementarse adicionalmente.
En este caso, el material a base de silicio puede ser, por ejemplo, silicio, aleaciones de silicio, SiB4, SiB6, Mg<2>Si, Ni<2>Si, TiSi<2>, MoSi<2>, CoSi<2>, NiSi<2>, CaSi<2>, CrSi<2>, CusSi, FeSi<2>, MnSi<2>, NbSi<2>, TaSi<2>, VSi<2>, WSi<2>, ZnSi<2>, SiC, Si3N4, Si2N2O, SiOv (0,5<v<1,2), LiSiO, SiO, o similares, pero la presente divulgación no está limitada por un tipo específico de material a base de silicio. Además, la batería 100 secundaria a la que se aplica el material a base de silicio como material activo de electrodo negativo ya se conoce en el momento de presentar la presente solicitud y, por tanto, no se describirá en detalle en este caso. Además, el módulo de batería de la presente divulgación puede incluir la batería 100 secundaria en la que se emplean diversos materiales basados en silicio conocidos en el momento de presentar esta solicitud como material activo de electrodo negativo.
Mientras tanto, aunque no se muestra en varios dibujos descritos anteriormente, el módulo de batería según la presente divulgación puede incluir además otros componentes además de la batería 100 secundaria, la carcasa 200 de módulo y el elemento 300 de intercambio de presión de calor.
Por ejemplo, el módulo de batería según la presente divulgación puede incluir además un armazón de apilamiento. El armazón de apilamiento se proporciona para facilitar el apilamiento de las baterías secundarias tipo bolsa, y una pluralidad de armazones de apilamiento pueden estar configurados para apilarse unos sobre otros. Además, la batería secundaria tipo bolsa puede alojarse en un espacio interior formado por el apilamiento de la pluralidad de armazones de apilamiento. El armazón de apilamiento puede tener forma de anillo sustancialmente rectangular y puede incluir además un componente como una placa de enfriamiento en una parte central del mismo. El armazón de apilamiento también puede denominarse cartucho. El armazón de apilamiento ya se conocía en el momento de presentar esta solicitud y, por tanto, no se describirá en detalle en este caso.
Una batería según la presente divulgación puede incluir al menos un módulo de batería de la presente divulgación. Además, el paquete de baterías según la presente divulgación puede incluir además una carcasa de paquete para alojar el módulo de batería y varios dispositivos para controlar la carga/descarga del módulo de batería, como un sistema de gestión de batería (BMS), un sensor de corriente y un fusible, además del módulo de batería.
El módulo de batería según la presente divulgación puede aplicarse a vehículos tales como vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos. Es decir, un vehículo según la presente divulgación puede incluir el módulo de batería de la presente divulgación. En particular, en el caso de un vehículo que obtiene la potencia de conducción a partir de una batería, como un vehículo eléctrico, el rendimiento de enfriamiento y/o el rendimiento de carga del módulo de batería es muy importante. Por tanto, si el módulo de batería según la presente divulgación se aplica al vehículo, el módulo de batería puede garantizar la estabilidad y la seguridad con un rendimiento de enfriamiento eficaz y/o el rendimiento de carga y también tener un excelente rendimiento de carga, en particular un excelente rendimiento de carga rápida.
En esta memoria descriptiva, se utilizan términos que indican direcciones como “arriba”, “abajo”, “izquierda”, “derecha”, “delante” y “detrás”, pero estos términos son meramente para comodidad de la descripción y pueden variar dependiendo de la ubicación de un objeto o de la ubicación de un observador, como resulta evidente para los expertos en la técnica.
La presente divulgación se ha descrito en detalle. No obstante, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones preferidas de la divulgación, se proporcionan únicamente a modo ilustrativo.
Signos de referencia
100: batería secundaria
200: carcasa de módulo
201: cuerpo, 202: cubierta
300: elemento de intercambio de presión de calor
310: unidad de intercambio de calor, 320: unidad de cuerpo
321: parte de conducción de calor, 322: parte de bloqueo de calor

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería, que comprende:
al menos una batería secundaria;
una carcasa de módulo que tiene un espacio vacío formado en la misma para alojar la al menos una batería secundaria en un espacio interior; y
al menos un elemento de intercambio de presión de calor dispuesto para orientarse hacia la batería secundaria en el espacio interior de la carcasa de módulo y configurado para absorber y retener calor cuando una presión aplicada desde la batería secundaria es igual o menor que un valor de referencia y liberar el calor retenido cuando la presión aplicada desde la batería secundaria es mayor que el valor de referencia.
2. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que la batería secundaria se proporciona en plural, y
en el que el elemento de intercambio de presión de calor está interpuesto en un espacio entre las baterías secundarias.
3. El módulo de batería según la reivindicación 2,
en el que las baterías secundarias son baterías secundarias de tipo bolsa dispuestas en dirección horizontal para situarse erguidas en el espacio interior de la carcasa de módulo, y
en el que el elemento de intercambio de presión de calor tiene forma de placa y está dispuesto para situarse erguido en el espacio entre las baterías secundarias.
4. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que el elemento de intercambio de presión de calor incluye un material cerámico que absorbe y retiene el calor cuando no se aplica una presión y libera el calor retenido cuando se aplica una presión.
5. El módulo de batería según la reivindicación 1,
en el que el elemento de intercambio de presión de calor incluye:
una unidad de intercambio de calor hecha de un material que absorbe o libera calor dependiendo de si se aplica una presión; y
una unidad de cuerpo hecha de un material diferente de la unidad de intercambio de calor y configurada para soportar la unidad de intercambio de calor.
6. El módulo de batería según la reivindicación 5,
en el que la unidad de cuerpo tiene forma de placa erguida.
7. El módulo de batería según la reivindicación 6,
en el que la unidad de intercambio de calor tiene forma de placa erguida, y un extremo inferior de la unidad de intercambio de calor está acoplado a un extremo superior de la unidad de cuerpo en paralelo.
8. El módulo de batería según la reivindicación 5,
en el que la unidad de cuerpo está situada en una circunferencia exterior de la unidad de intercambio de calor y configurada para rodear la unidad de intercambio de calor.
9. El módulo de batería según la reivindicación 5,
en el que la unidad de intercambio de calor está configurada para revestir al menos una parte de una superficie de la unidad de cuerpo.
10. El módulo de batería según la reivindicación 5,
en el que la unidad de intercambio de calor está configurada para sobresalir hacia la batería secundaria más allá de la unidad de cuerpo.
11. El módulo de batería según la reivindicación 5,
en el que la unidad de intercambio de calor está configurada para tener partes con diferentes grosores en un elemento de intercambio de presión de calor.
12. El módulo de batería según la reivindicación 11,
en el que al menos una parte de la unidad de intercambio de calor tiene un grosor que disminuye gradualmente desde una parte central de la batería secundaria hasta una parte de borde de la misma.
13. Un paquete de baterías, que comprende el módulo de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. Un vehículo que comprende el módulo de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
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