ES3068071T3

ES3068071T3 - Módulo de batería

Info

Publication number: ES3068071T3
Application number: ES24185161T
Authority: ES
Inventors: Eun Gyu Shin; Jae Min Yoo; Jeong Oh Moon; Yoon Koo Lee
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2026-05-27
Anticipated expiration: 2040-08-19
Also published as: EP4443629B1; HUE068672T2; JP2022546562A; EP4033593B1; EP4033593A1; EP4033593A4; EP4443629A3; KR20210077971A; AU2020409381A1; KR102929393B1; PL4033593T3; CN114402479B; CN114402479A; JP7416917B2; PL4443629T3; CN119833851A; AU2020409381B2; EP4443629A2; WO2021125492A1; AU2026203702A1

Abstract

Se describe un módulo de batería configurado para evitar la transferencia de calor entre los conjuntos de módulos de celdas en el módulo de batería, el módulo de batería incluye una pluralidad de conjuntos de módulos de celdas y placas de módulo, donde cada uno de los conjuntos de módulos de celdas incluye una pluralidad de celdas de batería y una carcasa individual configurada para recibir la pluralidad de celdas de batería, la carcasa individual incluye una placa superior ubicada en la parte superior de la pluralidad de celdas de batería, una placa inferior ubicada en la parte inferior de la pluralidad de celdas de batería y dos placas laterales ubicadas en superficies laterales opuestas de la pluralidad de celdas de batería, las dos placas laterales están configuradas para conectar la placa superior y la placa inferior entre sí, excluyendo un frente y una parte posterior de la pluralidad de celdas de batería, de donde sobresalen los cables de los electrodos, y cada uno del par de placas de módulo tiene un tamaño que cubre una correspondiente de todo el frente y todo el fondo de la pluralidad de conjuntos de módulos de celdas, de donde sobresalen los cables de los electrodos, el par de placas de módulo está ubicado respectivamente en el frente y en la parte posterior de la pluralidad de conjuntos de módulos de celdas para poder fijarse a la pluralidad de conjuntos de módulos celulares. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Módulo de batería

[0003] Sector de la técnica

[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.º 2019-0169535 presentada el 18 de diciembre de 2019.

[0005] La presente invención se refiere a un módulo de batería que incluye múltiples conjuntos de módulos de batería, cada uno de los cuales tiene una carcasa individual, y placas de módulo.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] Con el desarrollo tecnológico de los dispositivos móviles como, por ejemplo, teléfonos móviles, ordenadores portátiles, videocámaras y cámaras digitales, y un aumento en la demanda de los mismos, se ha estado llevando a cabo de manera activa una investigación sobre baterías secundarias que sean capaces de cargarse y descargarse. Además, las baterías secundarias, que son fuentes de energía que reemplazan los combustibles fósiles que provocan contaminación del aire, se han aplicado a un vehículo eléctrico (EV, por sus siglas en inglés), un vehículo eléctrico híbrido (HEV, por sus siglas en inglés) y un vehículo eléctrico híbrido enchufable (P-HEV, por sus siglas en inglés) y, por lo tanto, existe una necesidad creciente de desarrollo de baterías secundarias.

[0008] Existen una batería de iones de litio, una batería de polímero de litio, una batería de níquel-cadmio, una batería de níquel-hidruro, y una batería de níquel-zinc como baterías secundarias que se usan ampliamente en la actualidad. La tensión operativa de una celda de batería secundaria unitaria, es decir, una celda de batería unitaria es de alrededor de 2,0 V a 5,0 V. En el caso en el cual se requiera una tensión de salida mayor que la tensión operativa de más arriba, por lo tanto, múltiples celdas de batería pueden conectarse entre sí en serie para constituir un conjunto de módulo de celda. Además, los conjuntos de módulo de celda pueden conectarse entre sí en serie o en paralelo para constituir un módulo de batería dependiendo de la tensión de salida o de las capacidades de carga y descarga requeridas. En general, un paquete de baterías se fabrica usando al menos un módulo de batería añadiendo un componente adicional.

[0009] El documento KR20190066731, según su título, establece un módulo de batería de esquema de enfriamiento directo de borde de celdas y un paquete de baterías que comprende el mismo.

[0010] El documento US2013/084480, según su título, establece un módulo de batería.

[0011] El documento JP 2019/067583 A, según su título, describe un módulo de almacenamiento de energía y un paquete de almacenamiento de energía.

[0012] Un módulo de batería convencional se describirá con referencia a las FIGS. 1 y 2. En general, múltiples celdas de batería se reciben en un cartucho 22 generalmente hecho de un material plástico sin una carcasa separada para formar un conjunto 20 de módulo de celda. Al menos un conjunto 20 de módulo de celda, formado como se describe más arriba, se recibe en una carcasa de módulo constituida por una placa 11 de módulo superior, una placa 12 de módulo inferior, y placas 13 y 14 de módulo laterales para fabricar un módulo 10 de batería.

[0013] Para este módulo de batería, sin embargo, varios conjuntos de módulos de celda se disponen y montan en un espacio único definido en la carcasa de módulo. Cuando ocurre un evento como, por ejemplo, incendio, en un conjunto de módulo de celda específico, por lo tanto, el evento se propaga a un conjunto de módulo de celda adyacente, por lo cual el conjunto de módulo de celda adyacente puede también dañarse.

[0014] Explicación de la invención

[0015] Problema técnico

[0016] La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proveer un módulo de batería configurado de modo tal que cada conjunto de módulo de celda se reciba en una carcasa individual en el estado en el cual una carcasa de módulo se retira del módulo de batería.Solución técnica

[0017] Con el fin de lograr el objeto anterior, un módulo de batería según la presente invención incluye múltiples conjuntos de módulos de celda y un par de placas de módulo, en donde cada uno de los conjuntos de módulos de celda incluye múltiples celdas de batería y una carcasa individual configurada para recibir las múltiples celdas de batería, la carcasa individual incluye una placa superior ubicada en la parte superior de las múltiples celdas de batería, una placa inferior ubicada en la parte inferior de las múltiples celdas de batería, y dos placas laterales ubicadas en superficies laterales opuestas de las múltiples celdas de batería, las dos placas laterales estando configuradas para conectar la placa superior y la placa inferior entre sí, excluyendo la parte frontal y la parte posterior de las múltiples celdas de batería, de las cuales sobresalen conductores de electrodos, y cada una del par de placas de módulo tiene un tamaño que cubre una correspondiente de toda la parte frontal y toda la parte posterior de los múltiples conjuntos de módulos de celda, de los cuales sobresalen los conductores de electrodos, el par de placas de módulo estando ubicadas respectivamente en la parte frontal y la parte posterior de los múltiples conjuntos de módulos de celda para sujetarse a los múltiples conjuntos de módulos de celda.

[0018] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, porciones de extremo distal de la placa superior, la placa inferior, y las placas laterales de la carcasa individual se forman para superponerse entre sí cuando la placa superior y la placa inferior se acoplan a las placas laterales con el fin de mejorar la sellabilidad entre las placas. Además, el módulo de batería según la presente invención puede además incluir una unidad de barra colectora ubicada entre las múltiples celdas de batería y cada una de las placas de módulo, la unidad de barra colectora estando conectada eléctricamente a los conductores de electrodos.

[0019] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, cada una de la placa superior, la placa inferior y las placas laterales de la carcasa individual puede estar provista de una porción de sujeción para el acoplamiento con las otras placas.

[0020] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, una porción de espacio puede formarse entre cada una de las placas laterales de la carcasa individual y una placa lateral de una carcasa individual vecina.

[0021] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, un material aislante configurado para inhibir la transferencia de calor entre los conjuntos de módulos de celda puede además añadirse a la porción de espacio. Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, un material retardante de la llama configurado para inhibir la transferencia de llamas entre los conjuntos de módulo de celda puede además añadirse a la porción de espacio.

[0022] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, la placa superior y la placa inferior de la carcasa individual pueden acoplarse a las placas laterales mediante sujeción mecánica o soldadura.

[0023] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, cada una de las placas de módulo puede incluir una porción de sujeción para el acoplamiento con la carcasa individual y una porción de ventilación configurada para descargar gas de ventilación.

[0024] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, cada una de las placas de módulo puede acoplarse a los conjuntos de módulos de celda mediante sujeción mecánica.

[0025] Asimismo, en el módulo de batería según la presente invención, la carcasa individual puede estar hecha de un material metálico.

[0026] Además, un paquete de baterías según la presente invención incluye al menos un módulo de batería.

[0027] Efectos ventajosos

[0028] Un módulo de batería según la presente invención tiene la ventaja de que cada conjunto de módulo de celda se recibe en una carcasa individual y, por lo tanto, cuando un evento como, por ejemplo, incendio, ocurre en un conjunto de módulo de celda específico, se evita que el evento se propague a un conjunto de módulo de celda adyacente.

[0029] Además, el módulo de batería según la presente invención tiene las ventajas de que carcasas individuales se sujetan entre sí en el estado en el que están espaciadas entre sí para formar una porción de espacio, por lo cual se evita la transferencia de calor, y de que un material aislante o un material retardante de la llama puede además añadirse a la porción de espacio.

[0030] Breve descripción de los dibujos

[0031] La FIG.1 es una vista en perspectiva de despiece de un módulo de batería convencional.

[0032] La FIG.2 es una vista esquemática de un conjunto de módulo de celda convencional.

[0033] La FIG.3 es una vista esquemática que muestra un módulo de batería según la presente invención.

[0034] La FIG.4 es una vista en perspectiva de despiece del módulo de batería según la presente invención.

[0035] La FIG.5 es una vista en perspectiva de despiece de una carcasa individual según la presente invención.

[0036] La FIG. 6 es una vista en corte que muestra una porción de acoplamiento entre una placa superior/inferior y una placa lateral en la carcasa individual según la presente invención.

[0037] La FIG.7 es una vista esquemática que muestra una placa de módulo según la presente invención.

[0038] La FIG.8 es una vista en perspectiva de despiece de una unidad de barra colectora según la presente invención.Realización preferente de la invención

[0039] En la presente solicitud, debe comprenderse que los términos “comprende”, “tiene”, “incluye”, etc., especifican la presencia de características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones establecidas de los mismos, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones diferentes de los mismos.

[0040] Además, los mismos números de referencia se usarán a lo largo de los dibujos para hacer referencia a partes que llevan a cabo funciones u operaciones similares. En el caso en el cual se indica que una parte se conecta a otra parte en la memoria descriptiva, la parte puede no solo conectarse directamente a la otra parte, sino que también la parte puede conectarse indirectamente a la otra parte mediante una parte adicional. Además, que cierto elemento se incluya no significa que otros elementos se excluyan, sino que significa que dichos elementos pueden incluirse adicionalmente a menos que se establezca lo contrario.

[0041] A continuación, se describirá un módulo de batería según la presente invención con referencia a los dibujos anexos. La FIG.3 es una vista esquemática de un módulo de batería según una primera realización preferida de la presente invención, y la FIG.4 es una vista en perspectiva de despiece del módulo de batería.

[0042] El módulo 100 de batería se describirá con referencia a las FIGS. 3 y 4. En primer lugar, el módulo 100 de batería incluye al menos un conjunto de módulo de celda (CMA por sus siglas en inglés) que tiene múltiples celdas de batería recibidas en una carcasa 110 individual y placas 120 de módulo configuradas para cubrir la parte frontal y la parte posterior del conjunto de módulo de celda, en donde conductores de electrodos sobresalen de las celdas de batería en el conjunto de módulo de celda. Además, el módulo 100 de batería incluye además una unidad 130 de barra colectora provista entre el conjunto de módulo de celda y cada una de las placas de módulo, la unidad de barra colectora estando configurada para conectar eléctricamente los conductores de electrodos entre sí. Asimismo, en el módulo 100 de batería, una porción 140 de espacio se forma entre carcasas 110 individuales adyacentes.

[0043] Cada una de las celdas de batería usadas en el módulo 100 de batería según la presente invención puede estar constituida por una batería secundaria. Dependiendo del tipo y de la forma de un miembro de revestimiento, la batería secundaria se puede clasificar, en general, como una batería secundaria en forma de bolsa, una batería secundaria cilíndrica, o una batería secundaria prismática. Preferiblemente, una batería secundaria en forma de bolsa puede usarse como la celda de batería según la presente invención.

[0044] La batería secundaria en forma de bolsa puede incluir un conjunto de electrodos, una caja de batería configurada para recibir el conjunto de electrodos, y un par de conductores de electrodos que sobresalen hacia delante y hacia atrás desde la caja de batería.

[0045] La carcasa 110 individual se describirá en detalle con referencia a la FIG. 5. La carcasa 110 individual incluye una placa 111 superior, una placa 112 inferior, y placas 113 laterales ubicadas en la parte superior, la parte inferior, y las superficies laterales del conjunto de módulo de celda, respectivamente. Cada una de las placas 111, 112 y 113 está provista de una porción 114 de sujeción para el acoplamiento con las otras placas. La sujeción entre las placas 111, 112 y 113 se logra a través de las porciones 114 de sujeción. Cualquiera de varios métodos convencionales como, por ejemplo, sujeción mecánica, que utilizan pernos o soldadura, puede usarse como un método de sujeción.

[0046] Asimismo, en el módulo 100 de batería según la presente invención, las porciones 114 de sujeción formadas en las placas 113 laterales de carcasas 110 individuales adyacentes para corresponder entre sí se sujetan entre sí usando el método de sujeción mecánica o soldadura, por lo cual las carcasas 110 individuales se conectan entre sí. Como se muestra en la FIG. 4, la porción 140 de espacio se forma entre las placas laterales de las carcasas 110 individuales conectadas entre sí, como se describe más arriba. La propia porción de espacio puede servir para inhibir la transferencia de calor entre las carcasas 110 individuales. Además, un material aislante configurado para bloquear la transferencia de calor o un material retardante de la llama configurado para evitar la propagación de llamas al momento del incendio puede insertarse en la porción 140 de espacio.

[0047] Además, cada una de las placas 111, 112 y 113 de la carcasa 110 individual puede estar hecha de un material metálico. Las placas 111, 112 y 113, cada una de las cuales está hecha de un material metálico, como se describe más arriba, se acoplan entre sí para formar la carcasa individual. Por consiguiente, la carcasa individual tiene mayor resistencia mecánica que un cartucho usado en un módulo de batería convencional, que en general está hecho de un material plástico.

[0048] El acoplamiento de la carcasa individual a través de las placas 111, 112 y 113 se describirá en mayor detalle con referencia a la FIG.6. Una porción 113a de extremo distal de cada una de las placas 113 laterales configuradas para lindar con una correspondiente de la placa 111 superior y la placa 112 inferior en el momento de la sujeción se dobla para superponerse a una porción de extremo distal de la correspondiente de la placa 111 superior y la placa 112 inferior, por lo cual se mejora la sellabilidad de la carcasa 110 individual después de la sujeción. En el caso en el cual se genera gas de ventilación desde una o más celdas de batería en un conjunto de módulo de celda específico, por lo tanto, es posible guiar el gas de ventilación a la parte frontal y a la parte posterior de la carcasa 110 individual, en las cuales no se ubican las placas 111, 112 y 113, dado que la sellabilidad de la carcasa 110 individual se mejora, como se describe más arriba. Como resultado, aunque se genere gas de ventilación en un conjunto de módulo de celda específico, un conjunto de módulo de celda adyacente al mismo no se ve afectado, por lo cual es posible mejorar la fiabilidad del módulo de batería.

[0049] Mientras tanto, la placa 120 de módulo se describirá en detalle con referencia a la FIG. 7. La placa 120 de módulo incluye una porción 121 de montaje para el montaje con la carcasa 110 individual y una porción 122 de ventilación configurada para descargar gas de ventilación, y tiene un tamaño que cubre toda la parte frontal y toda la parte posterior de los conjuntos de módulos de celda ubicados en el módulo de batería. La placa 120 de módulo y la carcasa 110 individual pueden ensamblarse mediante acoplamiento mecánico entre la porción 121 de montaje de la placa 120 de módulo y la porción 114 de sujeción de la carcasa 110 individual mediante el uso de pernos. La placa 120 de módulo, montada como se describe más arriba, puede también servir para fijar adicionalmente las carcasas 110 individuales. Dado que el montaje se logra mediante acoplamiento mecánico, en lugar de soldadura, es posible evitar que las celdas de batería en el conjunto de módulo de celda se dañen por el calor generado al momento de la soldadura. Además, incluso en el caso en el cual un conjunto de módulo de celda específico funciona mal, la placa 120 de módulo puede separarse fácilmente de la carcasa individual acoplada a la misma con el fin de reparar o retirar el conjunto de módulo de celda defectuoso.

[0050] La unidad 130 de barra colectora se describirá en detalle con referencia a la FIG.8. La unidad 130 de barra colectora incluye un cuerpo 131 de barra colectora y una estructura 132 de barra colectora. Aquí, el cuerpo 131 de barra colectora sirve para conectar eléctricamente los conductores de electrodos de las celdas de batería entre sí, y la estructura 132 de barra colectora sirve para fijar y soportar el cuerpo 131 de barra colectora.

[0051] Aunque los detalles específicos de la presente invención se han descrito en detalle, las personas con experiencia en la técnica apreciarán que la descripción detallada de la misma describe solo realizaciones preferidas de la presente invención que se establece en las reivindicaciones anexas. Por consiguiente, las personas con experiencia en la técnica apreciarán que son posibles varios cambios y modificaciones, siempre que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

[0052] Descripción de símbolos de referencia

[0053] 10: módulo de batería

[0054] 11: placa de módulo superior

[0055] 12: placa de módulo inferior

[0056] 13, 14: placas de módulo laterales

[0057] 20: conjunto de módulo de celda

[0058] 21: unidad de barra colectora

[0059] 22: cartucho

[0060] 100: módulo de batería

[0061] 110: carcasa individual

[0062] 111: placa superior

[0063] 112: placa inferior

[0064] 113: placa lateral

[0065] 113a: porción de extremo distal de placa lateral

[0066] 114: porción de sujeción

[0067] 120: placa de módulo

[0068] 121: porción de montaje

[0069] 122: porción de ventilación

[0070] 130: unidad de barra colectora

[0071] 131: cuerpo de barra colectora

[0072] 132: estructura de barra colectora

[0073] 140: porción de espacio

Claims

1. REIVINDICACIONES

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

múltiples conjuntos de módulos de celda; y

un par de placas (120) de módulo,

en donde cada uno de los conjuntos de módulos de celda comprende múltiples celdas de batería y una carcasa (110) individual configurada para recibir las múltiples celdas de batería,

en donde la carcasa (110) individual comprende:

una placa (111) superior ubicada en una parte superior de las múltiples celdas de batería,

una placa (112) inferior ubicada en una parte inferior de las múltiples celdas de batería, y

dos placas (113) laterales ubicadas en superficies laterales opuestas de las múltiples celdas de batería, las dos placas (113) laterales estando configuradas para conectar la placa (111) superior y la placa (112) inferior entre sí, excluyendo una parte frontal y una parte posterior de las múltiples celdas de batería, de las cuales sobresalen conductores de electrodos,

caracterizado por queporciones de extremo distal de la placa (111) superior, porciones de extremo distal de la placa (112) inferior, y porciones (113a) de extremo distal dobladas de las placas (113) laterales de la carcasa (110) individual se forman para superponerse entre sí, las porciones (113a) de extremo distal de las placas (113) laterales lindando con las porciones de extremo distal de la placa (111) superior y la placa (112) inferior, cuando la placa superior y la placa inferior se acoplan a las placas laterales con el fin de mejorar la sellabilidad entre las placas, ypor quecada una del par de placas (120) de módulo tiene un tamaño que cubre una correspondiente de toda la parte frontal y toda la parte posterior de los múltiples conjuntos de módulos de celda, de los cuales sobresalen conductores de electrodos, el par de placas (120) de módulo estando ubicadas respectivamente en la parte frontal y la parte posterior de los múltiples conjuntos de módulos de celda para sujetarse a los múltiples conjuntos de módulos de celda.

2. La batería (100) según la reivindicación 1, que además comprende una unidad (130) de barra colectora ubicada entre las múltiples celdas de batería y cada una de las placas (120) de módulo, la unidad (130) de barra colectora estando conectada eléctricamente a los conductores de electrodos.

3. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde cada una de la placa (111) superior, la placa (112) inferior, y las placas (113) laterales está provista de una porción de sujeción para el acoplamiento con las otras placas.

4. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde una porción (140) de espacio se forma entre cada una de las placas (113) laterales de la carcasa (110) individual y una placa (113) lateral de una carcasa individual vecina, y en donde un material aislante configurado para inhibir la transferencia de calor entre los conjuntos de módulos de celda se añade además a la porción (140) de espacio.

5. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde una porción (140) de espacio se forma entre cada una de las placas (113) laterales de la carcasa (110) individual y una placa (113) lateral de una carcasa individual vecina, en donde un material retardante de la llama configurado para inhibir la transferencia de llamas entre los conjuntos de módulos de celda se añade además a la porción (140) de espacio.

6. La batería (100) según la reivindicación 1, en donde la placa (111) superior y la placa (112) inferior de la carcasa (110) individual se acoplan a las placas laterales mediante sujeción mecánica o soldadura.

7. La batería (100) según la reivindicación 1, en donde cada una de las placas (120) de módulo comprende una porción (121) de sujeción para el acoplamiento con la carcasa (110) individual y una porción (122) de ventilación configurada para descargar gas de ventilación.

8. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde cada una de las placas de módulo se acopla a los conjuntos de módulos de celda mediante sujeción mecánica.

9. El módulo (100) de batería según la reivindicación 1, en donde la carcasa (110) individual está hecha de un material metálico.

10. Un paquete de baterías que comprende el módulo (100) de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a

9.