ES2942551T3

ES2942551T3 - Arquitectura de sistema de batería tolerante a fallos de celda única

Info

Publication number: ES2942551T3
Application number: ES19179734T
Authority: ES
Inventors: Gilberto Fernando Rodriguez; Boris Tyrol; Scott Brian Mahar; Ii Gordon F Smith; Corey John Jaskolski
Original assignee: General Atomics Corp
Current assignee: General Atomics Corp
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: US11391784B2; AU2019204182A1; US20220308122A1; EP3588662A1; PT3588662T; US20220308121A1; US20200003840A1; AU2019204182B2; JP6817375B2; JP2020004716A; PL3588662T3; AU2019204182C1; EP3588662B1

Abstract

Un sistema de batería puede incluir varias celdas de batería agrupadas en módulos. Cada módulo de batería puede tener una placa difusora para dirigir los gases calientes y el material fundido que se expulsa durante la falla de la celda. El gas y el material pueden alejarse de las celdas vecinas más cercanas en el caso de una fuga térmica de una sola celda. La energía térmica residual se elimina, absorbe o contiene para mantener el calor alejado de las células vecinas. Estas y otras características pueden administrar la energía explosiva y la energía térmica residual de un evento de falla de una sola celda. Esto puede evitar una falla en cascada del sistema de batería más grande, mitigando así el riesgo de lesiones al personal y la propiedad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Arquitectura de sistema de batería tolerante a fallos de celda única

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a la prevención del fallo de la batería y, más específicamente, a la prevención del fallo de la batería evitando la propagación del fallo de la celda.

2. Discusión de la técnica relacionada

En la técnica se conocen diversos sistemas y procesos para evitar fallos de batería evitando la propagación de fallos de celdas. Las baterías vienen en muchas formas y tamaños, desde celdas en miniatura que se usan para alimentar audífonos y relojes de pulsera, hasta celdas pequeñas y delgadas que se usan en teléfonos inteligentes, grandes baterías de plomo ácido que se usan en automóviles y camiones, y en el extremo más grande, enormes bancos de baterías del tamaño de salas que proporcionan energía de reserva o de emergencia para centrales telefónicas y centros de datos informáticos. Las baterías pueden generar un exceso de calor que puede afectar la fiabilidad y provocar fallos prematuros. En algunos casos, la cantidad de calor producida está relacionada con la energía producida en la batería. Las técnicas para manejar este exceso de calor pueden incluir disipadores de calor, enfriadores termoeléctricos, sistemas de aire forzado, ventiladores, tuberías de calor y otros.

Algunos sistemas de baterías utilizan la química de iones de litio para una mayor capacidad de almacenamiento de energía, pero estos sistemas pueden tener un mayor riesgo de grandes incendios de baterías. Un defecto dentro de una celda de iones de litio puede dar como resultado una explosión, con la emisión simultánea de fuego y gases. Cuando una celda de iones de litio entra en fuga térmica, la energía liberada se puede dividir en dos categorías: explosión y residual. La energía de la explosión se compone de gases calientes (similares a un soplete) y metal fundido, que se expulsa de la celda. La energía térmica residual es el calor que queda en la celda después de que la celda ha entrado en fuga térmica. Un fallo de una sola celda puede conducir a un fallo en cascada de las celdas vecinas y, en consecuencia, un gran incendio en la batería, que puede poner en peligro al personal y al equipo.

El documento CN 206834265 U describe un aparato para prevenir el fallo de la batería que incluye una pluralidad de celdas electroquímicas alineadas a lo largo de ejes paralelos entre sí de la pluralidad de celdas, un primer y un segundo bus acoplados eléctricamente a los respectivos primer y segundo electrodos de cada una de la pluralidad de celdas en el respectivo primer y segundos extremos, y una placa difusora en forma de placa divisoria de alivio de presión que se yuxtapone con el primer bus en el respectivo primer extremo. La placa difusora está alineada con un plano normal a los ejes paralelos y comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado que mira hacia el lado opuesto de los respectivos primeros extremos. La placa difusora está provista de una pluralidad de salientes en el primer lado, los salientes colocados al tresbolillo con respecto a las posiciones de la pluralidad de celdas y que definen canales entre ellos para ventilar gases en el primer lado.

El documento US 2012/121949 A1 describe un aparato para evitar fallos en la batería que incluye una pluralidad de celdas electroquímicas, una primera y una segunda placa bus eléctrica y una placa difusora en forma de placa de cubierta, la placa de cubierta que incluye canales de ventilación para ventilar gas caliente durante una fuga térmica. Los canales de ventilación se extienden paralelos entre sí en una dirección de adelante hacia atrás en el primer lado de la placa de cubierta y están alineados con las aberturas de ventilación provistas en la primera placa bus ubicada entre la placa de cubierta y la pluralidad de celdas. A cada celda se le asigna una junta tórica que proporciona una fuerza sobre la celda para mejorar su contacto con la segunda placa bus, en donde la junta tórica también puede bloquear un flujo de gas caliente a las celdas de batería vecinas.

El documento US 2011/091749 A1 describe un paquete de batería de celdas de batería electroquímica, en donde cada celda está provista de una o más ventilaciones de alivio de presión que se comunican con orificios pasantes y orificios de desvío provistos en láminas aislantes adyacentes y cajas exteriores.

Compendio

Un sistema de batería puede incluir múltiples celdas de batería agrupadas en módulos. Cada módulo de batería puede tener una placa difusora para dirigir los gases calientes y el material fundido que se expulsa durante el fallo de la celda. El gas y el material pueden alejarse de las celdas vecinas más cercanas en el caso de una fuga térmica de una sola celda. La energía térmica residual se elimina, absorbe o contiene para mantener el calor alejado de las celdas vecinas. Estas y otras características pueden administrar la energía explosiva y la energía térmica residual de un evento de fallo de una sola celda. Esto puede evitar un fallo en cascada del sistema de batería más grande, mitigando así el riesgo de lesiones al personal y la propiedad.

De acuerdo con un aspecto de la invención, como se define en la reivindicación 1 adjunta, un sistema para evitar fallos en la batería incluye una pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio, en donde cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio está configurada para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas. , cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio que comprende un primer extremo respectivo y un segundo extremo respectivo, en donde cada primer extremo respectivo comprende una ventilación respectiva, en donde cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio está alineada a lo largo de ejes paralelos entre sí de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio con cada uno de dichos primeros extremos respectivos en una primera dirección, y cada uno de dichos segundos extremos respectivos en una segunda dirección, un primer bus acoplado eléctricamente primeros electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo, un segundo bus acoplado eléctricamente a segundos electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo, y una placa difusora yuxtapuesta con dicho primer bus en dicho primer extremo respectivo, en donde la placa difusora está alineada con un plano normal a los ejes paralelos, la placa difusora que comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado opuesto a los respectivos primeros extremos, la placa difusora que comprende canales para ventilar gases en dicho primer lado. La placa difusora comprende múltiples desviadores, cada desviador ubicado directamente encima de una celda electroquímica de iones de litio, cuando la placa difusora está orientada por encima de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio, cada desviador que comprende uno o más arcos que sobresalen de dicho primer lado y separados por uno o más más espacios, el uno o más espacios que forman los canales para ventilar los gases y dispuestos para desviar los gases ventilados en una dirección que no mire directamente a ninguna otra celda electroquímica de iones de litio vecina.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, como se define en la reivindicación 11 adjunta, se proporciona un método para proporcionar un sistema para evitar fallos de la batería. El método incluye proporcionar una pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio, en donde cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio está configurada para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio que comprende un primer extremo respectivo y un segundo extremo respectivo, en donde cada primer extremo respectivo comprende una ventilación respectiva, alinear cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio a lo largo de ejes paralelos entre sí de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio con cada dicho primer extremo respectivo en una primera dirección, y cada dicho segundo extremo respectivo en una segunda dirección; acoplar eléctricamente un primer bus a los respectivos primeros electrodos de cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo; acoplar eléctricamente un segundo bus a segundos electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo; yuxtaponer una placa difusora con dicho primer bus en dicho primer extremo respectivo, que comprende alinear la placa difusora con un plano normal a los ejes paralelos, la placa difusora que comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado que mira hacia el lado opuesto del respectivo primer extremo, la placa difusora que comprende canales de ventilación de gases en dicho primer lado. La placa difusora comprende múltiples desviadores, cada desviador ubicado directamente encima de una celda electroquímica de iones de litio, cuando la placa difusora está orientada por encima de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio, cada desviador que comprende uno o más arcos que sobresalen de dicho primer lado y separados por uno o más más espacios, e] uno o más espacios que forman los canales para ventilar los gases y dispuestos para desviar los gases ventilados en una dirección que no mire directamente a ninguna otra celda electroquímica de iones de litio vecina.

En algunos ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio comprende al menos dos celdas electroquímicas de iones de litio.

Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir un soporte de celda de espuma que comprende una pluralidad de tubos, cada uno de los cuales sostiene una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en una relación separada con respecto a otras de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio. En algunos ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicho soporte celular de espuma comprende poliuretano.

Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir un primer material compuesto de epoxi de vidrio interpuesto entre dicho primer bus y cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo. Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir un segundo material compuesto de epoxi de vidrio interpuesto entre dicho segundo bus y cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo.

En algunos ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicho primer material compuesto de epoxi de vidrio comprende G10. En algunos ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicho segundo material compuesto de epoxi de vidrio comprende G10.

Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir una capa disipadora de calor yuxtapuesta con uno de dicho primer bus y dicho segundo bus. En algunos ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicha capa disipadora de calor comprende un material de cambio de fase.

Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir un tercer bus acoplado eléctricamente a segundos electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo, en donde la capa disipadora de calor puede interponerse entre el segundo bus y el tercer bus.

Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir un fusible interpuesto entre el segundo bus y el tercer bus. Algunos ejemplos de la invención descrita anteriormente también pueden incluir un fusible acoplado a uno de dicho primer bus y dicho segundo bus.

En algunos ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicho primer bus comprende níquel y dicho segundo bus comprende níquel. En otros ejemplos de la invención descritos anteriormente, dicho primer bus comprende aluminio y dicho segundo bus comprende aluminio. En otros ejemplos más de la invención descritos anteriormente, dicho primer bus comprende cobre y dicho segundo bus comprende cobre. En ejemplos adicionales de la invención descritos anteriormente, dicho primer bus comprende una combinación de al menos dos de níquel, aluminio y cobre, y dicho segundo, pero comprende una combinación de al menos dos de níquel, aluminio y cobre. Dicho primer bus y dicho segundo bus pueden comprender diferentes materiales entre sí seleccionados de los anteriores.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 ilustra un ejemplo de una celda que ayuda a prevenir el fallo de la batería evitando la propagación de fallos de la celda de acuerdo con aspectos de la presente divulgación.

La Fig. 2 ilustra un ejemplo de un módulo que ayuda a prevenir el fallo de batería evitando la propagación de fallos de celda de acuerdo con aspectos de la presente divulgación.

La Fig. 3 ilustra un ejemplo de una disposición de placa difusora que ayuda a prevenir el fallo de la batería al evitar la propagación del fallo de la celda de acuerdo con aspectos de la presente divulgación.

La Fig. 4 ilustra un ejemplo de una vista en ángulo de una disposición de placa difusa que ayuda a prevenir el fallo de la batería evitando la propagación del fallo de la celda de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 5 ilustra un ejemplo de un proceso realizado por un sistema de fabricación para prevenir fallos en la batería evitando la propagación de fallos en las celdas de acuerdo con aspectos de la presente divulgación.

Descripción detallada

La siguiente descripción no debe tomarse en un sentido limitativo, sino que se realiza simplemente con el propósito de describir los principios generales de las realizaciones de ejemplo. El alcance de la invención debe determinarse con referencia a las reivindicaciones.

La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a "una realización", "la realización" o un lenguaje similar significa que una función, estructura o característica particular descrita en relación con la realización está incluida en al menos una realización de la presente invención. Por lo tanto, las apariciones de las frases "en una realización", "en la realización" y un lenguaje similar a lo largo de esta memoria descriptiva pueden, pero no necesariamente, referirse todas a la misma realización.

Además, las función, estructuras o características descritas de la divulgación pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. En la siguiente descripción, se proporcionan numerosos detalles específicos. Un experto en la técnica relevante reconocerá, sin embargo, que la divulgación se puede practicar sin uno o más de los detalles específicos, o con otros métodos, componentes, materiales, etc. En otros casos, las estructuras, los materiales o las operaciones conocidas no se muestran ni describen en detalle para evitar oscurecer aspectos de la divulgación.

Una batería es un dispositivo que almacena y descarga energía mediante la conversión controlada de energía química en energía eléctrica. La energía se almacena evitando el flujo de electrones entre reactivos químicos con diferente potencial eléctrico. La energía se libera cuando se permite que los electrones fluyan entre un terminal positivo (cátodo) y un terminal negativo (ánodo). Cuando se conectan los terminales, los compuestos experimentan reacciones químicas que se conocen como oxidación y reducción. Las reacciones químicas pueden provocar un flujo de electrolitos y conducir corriente a través de un circuito.

Las baterías se pueden clasificar por el tipo de celdas electroquímicas que contienen los reactivos químicos. Los tipos de celdas incluyen celdas galvánicas, celdas electrolíticas, celdas de combustible, celdas de flujo, celdas de agua salada, celdas de sal fundida y pilas voltaicas. Estas celdas pueden usar un electrolito líquido (celda húmeda) o una pasta de baja humedad (celda seca).

Una batería puede ser de un solo uso (primaria) o recargable (secundaria). Las reacciones químicas de una batería primaria pueden ser irreversibles y la batería puede dejar de producir corriente una vez que se agota el suministro de reactivos químicos. Las reacciones químicas de una batería secundaria se pueden invertir aplicando un voltaje en la dirección opuesta, reponiendo así el suministro de reactivos químicos.

La Fig. 1 ilustra un ejemplo de una celda 105 que ayuda a prevenir fallos en la batería evitando la propagación de fallos en la celda de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. La celda 105 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos de la celda 225 como se describe con referencia a la Fig. 2.

En algunos ejemplos, la celda 105 puede incluir el recipiente 110, el dispositivo (CID) 115 de interrupción de corriente, el dispositivo 120 de coeficiente de temperatura positivo (PTC) y la ventilación 125.

La celda 105 es un ejemplo de uno de una pluralidad de componentes electroquímicos de iones de litio, en donde cada una de la pluralidad de celdas 105 electroquímicas de iones de litio está configurada para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, cada una de la pluralidad de celdas 105 electroquímicas de iones de litio comprende un primer extremo respectivo y un segundo extremo respectivo, en donde cada primer extremo respectivo comprende una ventilación 125 respectiva, en donde cada una de la pluralidad de celdas 105 electroquímicas de iones de litio está alineada a lo largo de ejes paralelos entre sí de la pluralidad de celdas 105 electroquímicas de iones de litio con cada una el respectivo primer extremo en una primera dirección, y cada una el respectivo segundo extremo en una segunda dirección. Las celdas 105 electroquímicas comprenden el primer extremo respectivo y el segundo extremo respectivo, en donde cada segundo extremo respectivo comprende la ventilación 125 respectiva. En variaciones adicionales de la presente divulgación, las celdas 105 electroquímicas pueden comprender el primer extremo respectivo y el segundo extremo respectivo, en donde cada una el primer extremo respectivo comprende la ventilación 125 respectiva y en donde cada segundo extremo respectivo comprende otra ventilación respectiva, de manera que cada una de las celdas electroquímicas tiene dos ventilaciones, uno en cada uno de sus extremos primero y segundo.

En algunos casos, la pluralidad de celdas 105 electroquímicas de iones de litio comprende al menos dos celdas 105 electroquímicas de iones de litio. En una realización, cada celda 105 puede ser una celda 105 de batería de iones de litio 18650 estándar.

La Fig. 2 ilustra un ejemplo de un módulo 205 que ayuda a prevenir el fallo de la batería evitando la propagación del fallo de la celda de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. El módulo 205 incluye una placa 210 difusora, una primera placa 215 bus, una primera placa 220 compuesta, una celda 225 y puede incluir un soporte 230 de celda, una segunda placa 235 compuesta, una segunda placa 240 bus, una capa 245 disipadora de calor y una tercera placa 250 bus.

La placa 210 difusora puede ser un ejemplo de, o incorporar aspectos de, la placa 305 difusora y 405 difusora como se describe con referencia a las Figs. 3 y 4. La placa 210 difusora está yuxtapuesta con la placa 215 bus en el primer extremo respectivo, en donde la placa 210 difusora está alineada con un plano normal a los ejes paralelos, la placa 210 difusora comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado opuesto a los respectivos primeros extremos, la placa 210 difusora comprende canales en el primer lado.

La primera placa 215 bus es un ejemplo de un primer bus acoplado eléctricamente a los primeros electrodos respectivos de cada una de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio en el primer extremo respectivo. En algunos casos, la primera placa 215 bus comprende níquel, aluminio, cobre o combinaciones de estos.

La primera placa 220 compuesta puede ser un ejemplo de un primer material compuesto de epoxi de vidrio interpuesto entre el primer bus y cada una de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio en el primer extremo respectivo. En algunos casos, el primer material compuesto de epoxi de vidrio comprende G10.

En una variación de la presente divulgación, donde cada una de las celdas electroquímicas tiene dos ventilaciones, una en cada uno de sus extremos primero y segundo, una segunda placa difusora puede ser un ejemplo , o incorporar aspectos de la placa 210, 305 y 405 difusora como se describe con referencia a las Figs. 2, 3 y 4. La segunda placa difusora puede yuxtaponerse con una segunda placa 240 bus, descrita a continuación, en el segundo extremo respectivo, en donde la segunda placa difusora está alineada con un plano normal a los ejes paralelos, la segunda placa difusora que comprende un primer lado que mira a los respectivos segundos extremos y un segundo lado opuesto a los respectivos segundos extremos, la segunda placa difusora comprende canales en el primer lado.

La celda 225 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos de la celda 105 como se describe con referencia a la Fig. 1.

El soporte 230 de celda puede ser un ejemplo de un componente de espuma que comprende una pluralidad de tubos, cada uno de los cuales sostiene una de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio en una relación separada con respecto a otras de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio. En algunos casos, el soporte 230 de celda de espuma comprende poliuretano.

La segunda placa 235 compuesta puede ser un ejemplo de un segundo material compuesto de epoxi de vidrio interpuesto entre el segundo bus y cada una de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio en el segundo extremo respectivo. En algunos casos, el segundo material compuesto de epoxi de vidrio comprende G10.

La segunda placa 240 bus puede ser un ejemplo de un segundo bus acoplado eléctricamente a los segundos electrodos respectivos de cada una de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio en el segundo extremo respectivo; ser un ejemplo de un fusible acoplado a una de la primera placa 215 bus y la segunda placa 240 bus. En algunos casos, la segunda placa 240 bus comprende níquel, aluminio, cobre o combinaciones de estos.

La capa 245 disipadora de calor puede ser un ejemplo de un componente yuxtapuesto con uno del primer bus y el segundo bus. En algunos casos, la capa disipadora de calor comprende un material de cambio de fase.

La tercera placa 250 bus puede ser un ejemplo de un tercer bus acoplado eléctricamente a segundos electrodos respectivos de cada una de la pluralidad de celdas 225 electroquímicas de iones de litio en el segundo extremo respectivo, en donde la capa 245 disipadora de calor se interpone entre la segunda placa 240 bus y la tercera placa 250 bus y ser un ejemplo de un fusible interpuesto entre la segunda placa 240 bus y la tercera placa 250 bus.

Una o más celdas 225 pueden combinarse en un módulo 205 de batería. Cada módulo 205 de batería puede incluir un disipador de calor (p. ej., hecho de un material de cambio de fase de aluminio-níquel). El módulo 205 también puede incluir una estructura de soporte 230 de celda resistente a las llamas. Las placas 210 difusoras dirigen los gases calientes de ventilación más allá de las celdas 225 vecinas en caso de fallo. La separación y la fusión de las celdas también pueden diseñarse de manera que se evite la propagación del fallo de la celda 225. Las celdas 225 se sujetan juntas con una o más varillas no conductoras y se conectan en serie con barras de conexión de cobre. En algunos casos, las almohadillas deslizantes se unen a la estructura de soporte de espuma para ayudar a insertar la media cuerda en el recipiente a presión de la batería. En algunos casos, los ventiladores de enfriamiento integrados están conectados a cada módulo 205.

En algunos ejemplos, uno o más módulos 205 de batería pueden combinarse para formar un sistema de gestión de batería. Por ejemplo, los soportes pueden usarse para conectar módulos 205 de batería contiguos. Los conectores eléctricos deslizantes también pueden ayudar a unir módulos 205 de batería adyacentes. Los soportes pueden usarse para atornillar marcos entre módulos 205 para crear un par de módulos 205 estructuralmente sólidos. El marco puede servir como una cámara entre dos módulos 205 de batería para permitir que los ventiladores de enfriamiento empujen el aire entre ellos. Los canales en el marco pueden guiar el aire hacia las placas 210 difusoras. El sistema de gestión de batería puede realizar las funciones de balanceo de celda pasiva 225, detección de temperatura, monitoreo de salud y enfriamiento de celda 225 (tanto pasivo como activo).

Una placa 210 difusora se puede construir de un material metálico como el aluminio. Incluye canales que permiten la ventilación de gases y cámaras de desbordamiento para acomodar la recolección de desechos fundidos y el hinchamiento de la celda 225. Las lengüetas flexibles en la primera placa 215 bus pueden permitir que la celda 225 se hinche, se ventile y la transferencia de calor sea baja entre las celdas 225. La segunda placa 240 bus puede facilitar la disipación de calor dentro de un grupo de celdas 225. Una capa 245 disipadora de calor de cambio de fase puede ubicarse entre la segunda placa 240 bus y la tercera placa 250 bus. La tercera placa 250 bus puede incluir un componente de fusible de grupo.

La Fig. 3 ilustra un ejemplo de una disposición de placa 305 difusora que ayuda a prevenir la propagación de fallos de celda de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. La placa 305 difusora puede ser un ejemplo o incorporar aspectos de la placa 210 y 405 difusora como se describe con referencia a las Figs. 2 y 4. La placa 305 difusora incluye el desviador 310.

El desviador 310 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos del desviador 410 como se describe con referencia a la Fig. 4. El desviador 310 incluye el arco 315 y el espacio 320.

El arco 315 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos del arco 415 como se describe con referencia a la Fig. 4. El espacio 320 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos del espacio 420 como se describe con referencia a la Fig. 4.

La placa 305 difusora incluye múltiples desviadores 310. Cada desviador 310 está ubicado directamente encima de una celda y tiene uno o más arcos 315 separados por espacios 320. Los espacios 320 están dispuestos para desviar los gases ventilados en una dirección que no mira directamente a ninguna otra celda.

La Fig. 4 ilustra un ejemplo de una vista en ángulo de una disposición de placa difusora que ayuda a prevenir el fallo de la batería evitando la propagación del fallo de la celda de acuerdo con la presente invención. La placa 405 difusora puede ser un ejemplo o incorporar aspectos de la placa 210 y 305 difusora como se describe con referencia a las Figs.

2 y 3. La placa 405 difusora incluye el desviador 410.

El desviador 410 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos del desviador 310 como se describe con referencia a la Fig. 3. El desviador 410 incluye el arco 415 y el espacio 420.

El arco 415 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos del arco 315 como se describe con referencia a la Fig. 3. El espacio 420 puede ser un ejemplo o incorporar aspectos del espacio 320 como se describe con referencia a la Fig. 3.

La placa 405 difusora incluye múltiples desviadores 410. Cada desviador 410 está ubicado directamente encima de una celda y tiene uno o más arcos 415 separados por espacios 420. Los espacios 420 están dispuestos para desviar los gases ventilados en una dirección que no mira directamente a ninguna otra celda.

La Fig. 5 ilustra un ejemplo de un proceso realizado por un sistema de fabricación para prevenir fallos en la batería evitando la propagación de fallos en las celdas de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. En algunos ejemplos, un sistema de fabricación puede ejecutar un conjunto de códigos para controlar elementos funcionales del sistema de fabricación para realizar las funciones descritas.

Adicional o alternativamente, un sistema de fabricación puede usar hardware de propósito especial. Estas operaciones pueden realizarse de acuerdo con los métodos y procesos descritos de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. Por ejemplo, las operaciones pueden estar compuestas de diversas subetapas, o pueden realizarse junto con otras operaciones descritas en el presente documento.

En el bloque 505, el sistema de fabricación puede proporcionar una pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio, en donde cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio está configurada para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio que comprende un respectivo primer extremo y un segundo extremo respectivo, en donde cada primer extremo respectivo comprende una ventilación respectiva. En una variación, cada segundo extremo respectivo puede comprender una ventilación respectiva, ya sea en lugar de la ventilación respectiva del primer extremo o además de la ventilación respectiva del primer extremo.

En el bloque 510, el sistema de fabricación puede alinear cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio a lo largo de ejes paralelos entre sí de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio con cada primer extremo respectivo en una primera dirección, y cada segundo extremo respectivo en una segunda dirección.

En el bloque 515, el sistema de fabricación puede acoplar eléctricamente un primer bus a los primeros electrodos respectivos de cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en el primer extremo respectivo.

En el bloque 520, el sistema de fabricación puede acoplar eléctricamente un segundo bus a los segundos electrodos respectivos de cada una de la pluralidad de celdas electroquímicas de iones de litio en el segundo extremo respectivo.

En el bloque 525, el sistema de fabricación puede yuxtaponer una placa difusora con el primer bus en el primer extremo respectivo, que comprende alinear la placa difusora con un plano normal a los ejes paralelos, la placa difusora que comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado opuesto a los respectivos primeros extremos, la placa difusora que comprende canales en el primer lado.

Si bien la invención aquí divulgada se ha descrito mediante realizaciones específicas, ejemplos y aplicaciones de esta, los expertos en la técnica podrían realizar numerosas modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la invención establecido en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para prevenir fallos en la batería, que comprende:

una pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio, en donde cada una de la pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio está configurada para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, cada una de la pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio que comprende un primer extremo respectivo y un segundo extremo respectivo, en donde cada primer extremo respectivo comprende una ventilación (125) respectiva, en donde cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio está alineada a lo largo de ejes paralelos con cada otra de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio con cada uno de dichos primeros extremos respectivos en una primera dirección, y cada uno de dichos segundos extremos respectivos en una segunda dirección; un primer bus (215) acoplado eléctricamente a los respectivos primeros electrodos de cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo;

un segundo bus (240) acoplado eléctricamente a segundos electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo; y una placa (210, 305, 405) difusora yuxtapuesta con dicho primer bus en dicho primer extremo respectivo, en donde la placa (210, 305, 405) difusora está alineada con un plano normal a los ejes paralelos, la placa (210, 305, 405) difusora que comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado que mira hacia afuera de los respectivos primeros extremos, la placa (210, 305, 405) difusora que comprende canales para ventilar gases en dicho primer lado;

caracterizado por que la placa (210, 305, 405) difusora comprende múltiples desviadores (310, 410), cada desviador (310, 410) ubicado directamente encima de una celda (105, 225) electroquímica de iones de litio, cuando la placa difusora (210, 305, 405) está orientada por encima de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio, cada desviador (310, 410) que comprende uno o más arcos (315, 415) que sobresalen de dicho primer lado y separados por uno o más espacios (320, 420), el uno o más espacios (320, 420) que forman los canales para la ventilación de gases y están dispuestos para desviar los gases ventilados en una dirección que no mira directamente a ninguna otra celda (105, 225) electroquímica de iones de litio vecina.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde: dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio comprende al menos dos celdas electroquímicas de iones de litio.

3. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además: un soporte (230) de celda de espuma que comprende una pluralidad de tubos, cada uno de los cuales sostiene una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en una relación separada con respecto a otras de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio.

4. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además:

un primer material (220) compuesto de epoxi de vidrio interpuesto entre dicho primer bus (215) y cada una de dicha pluralidad de dichas celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo y

un segundo material (235) compuesto de epoxi de vidrio interpuesto entre dicho segundo bus (240) y cada una de dicha pluralidad de dichas celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo.

5. El sistema de la reivindicación 4, en donde:

dicho primer material (220) compuesto de epoxi de vidrio comprende G10; y

dicho segundo material (235) compuesto de epoxi de vidrio comprende G10.

6. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además: una capa (245) disipadora de calor yuxtapuesta con uno de dicho primer bus (215) y dicho segundo bus (240).

7. El sistema de la reivindicación 6, en donde: dicha capa (245) disipadora de calor comprende un material de cambio de fase.

8. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además: un fusible acoplado a uno de dicho primer bus (215) y dicho segundo bus (240).

9. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además: un tercer bus (250) acoplado eléctricamente a segundos electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo, el tercer bus (250) que incluye un componente de fusible de grupo.

10. El sistema de la reivindicación 1, en donde: la placa (210, 305, 405) difusora incluye cámaras de desbordamiento para acomodar el hinchamiento de la pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio y la recolección de desechos fundidos.

11. Un método para proporcionar un sistema para prevenir el fallo de la batería, que comprende:

proporcionar una pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio, en donde cada una de la pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio está configurada para generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, cada una de la pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio que comprende un primer extremo respectivo y un segundo extremo respectivo, en donde cada primer extremo respectivo comprende una ventilación (125) respectiva,

alinear cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio a lo largo de ejes paralelos entre sí de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio con cada dicho primer extremo respectivo en una primera dirección, y cada dicho segundo extremo respectivo en una segunda dirección;

acoplar eléctricamente un primer bus (215) a los respectivos primeros electrodos de cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo;

acoplar eléctricamente un segundo bus (240) a segundos electrodos respectivos de cada una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo; y yuxtaponer una placa (210, 305, 405) difusora con dicho primer bus (215) en dicho primer extremo respectivo, que comprende alinear la placa (210, 305, 405) difusora con un plano normal a los ejes paralelos, la placa (210, 305, 405) difusora que comprende un primer lado que mira hacia los respectivos primeros extremos y un segundo lado que mira hacia afuera de los respectivos primeros extremos, la placa (210, 305, 405) difusora que comprende canales para ventilar gases en dicho primer lado;

12. El método de la reivindicación 11, que comprende, además: interponer un soporte (230) de celda de espuma que comprende una pluralidad de tubos, cada uno de los cuales sostiene una de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio, en una relación separada con respecto a otras de dicha pluralidad de celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio.

13. El método de la reivindicación 11, que comprende, además:

interponer un primer material (220) compuesto de epoxi de vidrio entre dicho primer bus (215) y cada una de dicha pluralidad de dichas celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho primer extremo respectivo; y

interponer un segundo material (235) compuesto de epoxi de vidrio entre dicho segundo bus y cada una de dicha pluralidad de dichas celdas (105, 225) electroquímicas de iones de litio en dicho segundo extremo respectivo.

14. El método de la reivindicación 13, en donde:

dicho primer material (220) compuesto de epoxi de vidrio comprende G10; y

dicho segundo material (235) compuesto de epoxi de vidrio comprende G10.

15. El método de la reivindicación 11, que comprende, además:

yuxtaponer una capa (245) disipadora de calor con uno de dicho primer bus (215) y dicho segundo bus (240), en donde dicha capa (245) disipadora de calor comprende un material de cambio de fase.