ES2903545T3 - Grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales - Google Patents
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Abstract
Un grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10), que comprende: una primera capa de aislamiento (12); una segunda capa de aislamiento (14), dispuesta en oposición a lo largo de la dirección horizontal de dicha primera capa de aislamiento (12); caracterizado por una primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c), dispuesta sobre una primera superficie de dicha primera capa aislante (12); una segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), dispuesta sobre una segunda superficie de dicha segunda capa aislante (14), y opuesta a lo largo de la dirección horizontal a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c), un primer cable conductor (24) y un segundo cable conductor (26) están conectados eléctricamente a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), o a dicha primera capa conductora modelada capa (16, 16a, 16b, 16c) y dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), respectivamente; y una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad (20), dispuestos uno al lado del otro y emparedados entre dicha primera capa de aislamiento (12) y dicha segunda capa de aislamiento (14), conectadas eléctricamente a través de dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) y dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) en dirección horizontal, y formando conexiones en serie y/o paralelas internamente; en el que cada grupo de elementos de suministro eléctrico (20) está formado por dos o más elementos de suministro eléctrico apilados verticalmente (22); cada uno de dichos elementos de suministro eléctrico (22) es un módulo independiente y completo; los sistemas de electrolito de dichos elementos de suministro de electricidad (22) no circulan de un elemento de suministro de electricidad (22) a otro y no se produce ninguna reacción química entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes (22) excepto para la transferencia de carga, cada elemento de suministro de electricidad (22) comprende una primera capa colectora de electricidad (222) y una segunda capa colectora de electricidad (223), dicha primera capa colectora de electricidad (222) o dicha segunda capa colectora de electricidad (223) de cada uno de dichos elementos de suministro de electricidad (22) en dicho grupo de elemento de suministro de electricidad (20) contactan directamente dicha segunda capa colectora de electricidad (223) o dicha primera capa colectora de electricidad (222) de un elemento de suministro eléctrico adyacente (22) para formar una conexión eléctrica.
Description
DESCRIPCIÓN
Grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales
CAMPO DE LA DESCRIPCIÓN
[0001] La presente descripción se refiere en general a un grupo de elementos de suministro de electricidad, y particularmente a un grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales de alto voltaje, alta capacidad, y de tres dimensiones.
ANTECEDENTES DE LA DIVULGACIÓN
[0002] En los últimos años, debido al agotamiento de los combustibles petroquímicos y la prevalencia de la conciencia de la protección del medio ambiente, las personas se ven obligadas a repensar cómo equilibrar la comodidad de vida y la protección del medio ambiente para aquellos objetos que utilizan combustibles petroquímicos como fuente de energía y agotan enormes gases de efecto invernadero. Los automóviles, como importantes vehículos de transporte, se convierten en uno de los principales objetos a inspeccionar. En consecuencia, bajo la tendencia mundial de ahorro de energía y reducción de carbono, muchos países de todo el mundo fijaron la electrificación de los automóviles como un objetivo importante para la reducción de dióxido de carbono. Desafortunadamente, los coches eléctricos enfrentan muchos problemas en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, la capacidad de los elementos de suministro de electricidad, como las baterías, limita la resistencia. En consecuencia, se deben conectar más baterías en serie o en paralelo para aumentar la capacidad y así extender el kilometraje.
[0003] Para reducir el peso del coche para extender el kilometraje, las baterías secundarias con alta densidad de energía y de peso ligero, tales como las baterías secundarias de iones de litio, se convierten en la mejor opción para la batería de los coches eléctricos. No obstante, cómo ensamblar varias baterías secundarias de iones de litio para formar una fuente de energía segura y estable se ha convertido en un desafío urgente para las personas.
[0004] La FIG. 1A y FIG. 1B muestran el método común. Después de que varios conjuntos de elementos de batería 71 se conectan en paralelo, la carcasa 72 se utiliza para sellar y formar la célula de batería 73. Luego, los cables conductores 74 que sobresalen de las carcasas 72 de las células de batería 73 se conectan en serie externamente para alcanzar un voltaje suficiente, dando el módulo de batería 75 para automóviles. Según otro método, se adopta una única carcasa 72 para cubrir múltiples elementos 71 de batería, como se muestra en la FIG. 2A y FIG. 2B. En otras palabras, se adopta una conexión en serie interna para aumentar el voltaje de la célula de batería 76. Luego, múltiples células de batería 76 se conectan en paralelo y externamente para alcanzar la capacidad suficiente para formar el módulo de batería 77 para automóviles. Desafortunadamente, el electrolito actual solo puede sostener alrededor de 5 voltios. Además, es difícil formar un sistema cerrado para el electrolito debido a problemas estructurales internos. Una vez que el voltaje excede el rango sostenible del electrolito, el electrolito se descompondrá y hará que falle el módulo de batería 77. Peor aún, la batería podría explotar. En consecuencia, no existe tal producto en el mercado.
[0005] De acuerdo con la solicitud de patente de Estados Unidos N° 2004/0091771, los módulos de batería adyacentes comparten una capa colectora de electricidad común. Utilizando este método, se puede resolver el problema de la descomposición de electrolitos como se describió anteriormente. Desafortunadamente, debido a la conexión en serie a la capa colectora de electricidad común, el diseño será menos flexible. Solo se puede adoptar una conexión en serie interna. Para formar un módulo de batería, aún debe adoptarse la conexión en paralelo externa de una pluralidad de células de batería.
[0006] Además, de acuerdo con un grupo de elemento de suministro de electricidad compuesto de la solicitud de patente de Taiwán N° 106136071, conexiones en serie y paralelo del grupo de elementos de suministro de energía eléctrica se pueden hacer dentro de las células de baterías directamente para células de baterías de alto voltaje y de alta capacidad de unidad, eliminando los inconvenientes de un rendimiento más bajo y una densidad de capacidad reducida debido a la conexión externa de acuerdo con la técnica anterior. Desafortunadamente, según la tecnología, el elemento de suministro de electricidad alcanza alta capacidad y alto voltaje apilando verticalmente un gran número de elementos de suministro de electricidad para conexiones en serie y/o en paralelo.
[0007] No obstante, a la hora de la perforación de objetos de metal, la caída de alto voltaje provocada por punción es inevitablemente extremadamente peligrosa para sistemas de electrolitos completamente sólidos, pseudosólidos (sólido/líquido), o líquidos. Es particularmente peligroso para el grupo de elementos de suministro de electricidad formado por apilamiento vertical de elementos de suministro de electricidad masivos internamente mediante conexiones en serie.
[0008] De acuerdo con los inconvenientes, la presente descripción proporciona un nuevo grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal para evitar problemas de seguridad causados por punción de elementos de la batería por objetos metálicos.
[0009] La publicación de solicitud de Patente CN 107 706 258 A describe un conjunto de batería que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1. El diseño de una batería con electrodos y separadores apilados verticalmente se conoce por la publicación de solicitud de patente estadounidense 2013/157068 A1. El documento CN 107706 258 A describe un grupo de unidades de batería conectadas en serie dispuestas horizontalmente una al lado de la otra y separadas físicamente, pero conectadas eléctricamente entre sí mediante la combinación de un material conductor y capas aislantes primera y segunda.
[0010] El documento CN 103500768 A describe un grupo de unidades de baterías solares conectadas en serie dispuestas horizontalmente una al lado de la otra y físicamente separadas entre sí por dos elementos aislantes y eléctricamente en contacto con los correspondientes electrodos, a través de un elemento eléctricamente conductor colocado entre los dos elementos aislantes.
[0011] El documento CN 104979477 A describe una serie de células unitarias solares dispuestas una al lado de la otra en una dirección horizontal, donde cada una de las células unitarias está intercalada entre una placa base de electrodo y un sustrato de foto-ánodo, y donde la placa base de electrodo y el sustrato de foto-ánodo tiene capas conductoras modeladas adyacentes a la superficie superior e inferior de cada una de las unidades de célula, respectivamente. Las células unitarias están conectadas eléctricamente entre sí a través de las capas conductoras modeladas y un conductor colocado entre cada una de las unidades de célula.
[0012] El documento US 2013/157068 A1 describe una pluralidad de células unitarias dispuestas y conectadas eléctricamente una al lado de la otra en una dirección horizontal y separadas físicamente por barreras de célula eléctricamente aislantes y térmicamente conductoras.
RESUMEN
[0013] Un objetivo de la presente descripción es proporcionar un grupo de elementos de suministro de electricidad compuesto horizontal, que adopta series horizontales y/o conexiones en paralelo para conectar eléctricamente múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad para reducir el número de elementos de suministro de electricidad apilados verticalmente y evitando problemas de seguridad causados por la perforación de elementos de la batería por objetos metálicos.
[0014] Otro objetivo de la presente descripción es proporcionar un grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal. Una primera capa de aislamiento y un segundo aislamiento están dispuestos en la parte superior e inferior, respectivamente. Múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad que se extienden horizontalmente y conectados en serie y/o en paralelo están dispuestos entre las capas primera y segunda de aislamiento. Mediante el uso de capas primera y segunda de aislamiento, se pueden evitar los daños potenciales causados por perforaciones en los elementos de suministro de electricidad por objetos metálicos externos.
[0015] Otro objetivo de la presente descripción es proporcionar un grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal. No hay reacción electroquímica entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes, excepto la transferencia de carga. Por lo tanto, los elementos de suministro de electricidad no se limitarán al voltaje máximo de tolerancia de electrolito, y podrían conectarse en serie y/o en paralelo. Por tanto, se pueden mejorar la densidad de capacidad y el voltaje.
[0016] Todavía otro objetivo de la presente descripción es proporcionar un grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal. Se forman múltiples canales entre grupos de elementos de suministro de electricidad adyacentes, que actúan como caminos para la disipación de calor.
[0017] Un objetivo adicional de la presente descripción es proporcionar un grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal. Las capas colectora de electricidad entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes entran en contacto directamente. La zona de contacto es mucho mayor que la de la soldadura de chapa de níquel según el estado de la técnica. De ese modo, la resistencia interna del grupo de elementos de suministro de electricidad se puede reducir sustancialmente. Apenas se pierde rendimiento del módulo de potencia formado por los grupos de elementos de suministro eléctrico. Además, debido a la reducción de la resistencia, la velocidad de carga y la descarga aumenta significativamente y el problema de calentamiento se reduce significativamente. Entonces, el sistema de enfriamiento del módulo de potencia se puede simplificar y la gestión y el control serán más fáciles. De este modo, se puede mejorar la fiabilidad y la seguridad del grupo de elementos de suministro eléctrico compuesto global.
[0018] Para lograr los objetivos anteriores, la presente divulgación proporciona un grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal que tiene las características de la reivindicación 1. Otras formas de realización son objeto de las reivindicaciones dependientes.
[0019] El grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuesto horizontal de acuerdo con la invención comprende una primera capa de aislamiento, una segunda capa de aislamiento, una primera capa conductora con
padrón, una segunda capa conductora de patrón, y una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad. La segunda capa de aislamiento está dispuesta opuesta a la primera capa de aislamiento. La primera capa conductora modelada está dispuesta sobre una primera superficie de la primera capa de aislamiento. La segunda capa conductora modelada está dispuesta sobre una segunda superficie de la segunda capa de aislamiento. La primera capa conductora modelada se opone a la segunda capa conductora modelada. La pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad están dispuestos entre la primera capa de aislamiento y la segunda capa de aislamiento, y conectados en serie y/o en paralelo a través de la primera capa conductora modelada y la segunda capa conductora modelada. La pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad están dispuestos uno al lado del otro a lo largo de dicha primera capa de aislamiento y dicha segunda capa de aislamiento y están intercalados entre dicha primera capa de aislamiento y dicha segunda capa de aislamiento.
[0020] Cada elemento de suministro de energía eléctrica comprende una capa de aislamiento, dos capas de material activo, dos capas colectoras de electricidad, un sistema de electrolito, y una capa de paquete. Las dos capas de material activo están dispuestas a ambos lados de la capa de aislamiento, respectivamente. Las dos capas colectoras de electricidad están dispuestas en los lados exteriores de las capas de material activo, respectivamente. El sistema de electrolitos está dispuesto en las capas de material activo. La capa del paquete está dispuesta en la periferia de las dos capas colectoras de electricidad para pegar las capas colectoras de electricidad y encapsular el sistema de electrolitos entre las dos capas colectoras de electricidad. En otras palabras, cada elemento de suministro eléctrico es un módulo independiente. El sistema de electrolitos no circula entre sí. No hay reacción electroquímica entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes, excepto la transferencia de carga. Por lo tanto, los elementos de suministro de electricidad no estarán limitados al voltaje máximo de tolerancia de electrolito, y podrían conectarse en serie y/o en paralelo al mismo tiempo.
[0021] Abajo, la forma de realización concreta se describe en detalle para la comprensión de los objetivos, tecnologías, características y los efectos proporcionados por la presente divulgación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0022]
FIG. 1A y 1B muestran diagramas esquemáticos de la célula de batería y el módulo de batería según la primera forma de realización según la técnica anterior;
FIG. 2A y 2B muestran diagramas esquemáticos de la célula de batería y el módulo de batería según la segunda realización según la técnica anterior;
FIG. 3 muestra un diagrama esquemático del grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales según la primera forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 4A muestra un diagrama esquemático estructural del elemento de suministro de electricidad según la presente divulgación;
FIG. 4B muestra otro diagrama esquemático estructural del elemento de suministro de electricidad según la presente divulgación;
FIG. 5A muestra un diagrama esquemático de la realización de la FIG. 3 en el que el grupo de elementos de suministro de electricidad del grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales se forma conectando en serie múltiples elementos de suministro de electricidad;
FIG. 5B muestra un diagrama parcialmente ampliado de la región A en la FIG. 5A;
FIG. 6 muestra un diagrama esquemático de la conexión interna y en paralelo de grupos de elementos de suministro de electricidad del grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales de acuerdo con una forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 7 muestra un diagrama esquemático del grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales de acuerdo con otra forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 8A muestra un diagrama esquemático de conexión externa y en serie de múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales según una forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 8B muestra un diagrama esquemático de conexión externa y paralela de múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales según una forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 9 muestra un diagrama esquemático del grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales de acuerdo con otra forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 10 muestra un diagrama esquemático del grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales de acuerdo con otra forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 11 muestra un diagrama esquemático del grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales de acuerdo con otra forma de realización de la presente divulgación;
FIG. 12 a FIG. 14 muestran diagramas de conexión eléctrica en serie y/o en paralelo de múltiples elementos de suministro de electricidad en un grupo de elementos de suministro de electricidad de acuerdo con la presente divulgación; y
FIG. 15 muestra un diagrama esquemático de una lengüeta formada en la capa colectora de electricidad del elemento del sistema electroquímico según la presente divulgación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0023] Dado el problema de seguridad causado por la perforación en múltiples elementos de suministro de electricidad apilados verticalmente y conectados en serie/en paralelo por objetos metálicos afilados para la demanda de alto voltaje y alta capacidad, la presente divulgación proporciona un nuevo grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales para solucionar el problema de los pinchazos. La unidad de suministro de electricidad compuesta anterior puede ser cualquier elemento de suministro capaz de almacenar energía y suministrar dispositivos externos, como baterías o condensadores.
[0024] La presente descripción describe principalmente un grupo de elemento de suministro de electricidad compuesto horizontal, que comprende una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad. El grupo de elementos de suministro de electricidad comprende uno o más elementos de suministro de electricidad conectados en serie o en paralelo verticalmente. Luego, después de que los grupos de elementos de suministro de electricidad se conectan en serie o en paralelo en la dirección horizontal a través de capas primera y segunda conductoras modeladas, un primer terminal y un segundo terminal se conectan a los grupos de elementos de suministro de electricidad para formar el grupo de elementos de suministro de electricidad compuesto. En otras palabras, dentro del grupo de elementos de suministro eléctrico compuesto, las conexiones en serie y en paralelo se pueden realizar al mismo tiempo. Los elementos de suministro de electricidad que forman el grupo de elementos de suministro de electricidad según la presente divulgación son módulos de suministro de electricidad independientes y completos. No comparten sistemas de electrolitos. Las figuras se utilizan para una descripción más detallada. Por conveniencia, se adopta una batería de litio en la siguiente forma de realización para su descripción. Una persona con experiencia normal en la técnica sabe bien que la realización no se usa para limitar el alcance de la presente divulgación.
[0025] La figura 3 muestra un diagrama esquemático del grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales según la primera forma de realización de la presente divulgación. Como se muestra en la figura, el grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales 10 de acuerdo con la presente descripción comprende principalmente una primera capa aislante 12, una segunda capa aislante 14, una primera capa conductora modelada 16 (16a, 16b 16c), una segunda capa conductora modelada 18 (18a, 18b), y una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad 20. La segunda capa de aislamiento 14 está opuesta a la primera capa de aislamiento 12 y ambas capas se extienden horizontalmente. La primera capa conductora modelada 16 está ubicada en una primera superficie 12s que se extiende horizontalmente dentro de la primera capa aislante 12. La segunda capa conductora modelada 18 está ubicada en una segunda superficie 14s que se extiende horizontalmente dentro de la segunda capa aislante 14. La primera capa conductora modelada 16 se opone a la segunda capa conductora modelada 18. El material de capas primera y segunda conductoras modeladas 16, 18 se puede seleccionar del grupo que consiste en metales y cualquier material conductor. La pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad 20 están dispuestos uno al lado del otro y intercalados entre las capas primera y segunda de aislamiento 12, 14 y conectados eléctricamente a la diferente polaridad a través de las capas primera y segunda conductoras con patrón 16, 18 para formar una conexión en serie. Las palabras "una al lado de la otra" significan que la pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad 20 no están apilados verticalmente a lo largo de un único eje Z. En cambio, están dispuestos en dirección horizontal.
[0026] El grupo de elementos de suministro de energía eléctrica 20 como se describe anteriormente está formado por uno o más elementos de suministro de electricidad 22. Por ejemplo, en la FIG. 3, el grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales 10 se forma conectando en serie cuatro grupos de elementos de suministro de electricidad 20. Cualquiera de los grupos de elementos de suministro de electricidad 20 está formado por un elemento de suministro de electricidad 22. La estructura del elemento de suministro de electricidad 22 anterior se muestra en la FIG. 4A. Cualquiera de la célula de batería 22 incluye una primera capa 222 colectora de electricidad, una segunda capa 223 colectora de electricidad, una capa de paquete 224, una primera capa 225 de material activo, una capa 226 de aislamiento y una segunda capa 227 de material activo. La capa de paquete 224 está intercalada entre las capas primera y segunda colectoras de electricidad 222, 223. La primera capa colectora de electricidad 222, la segunda capa colectora de electricidad 223 y la capa de paquete 224 forman un espacio sellado que aísla de la humedad y el oxígeno externos. La primera capa 225 de material activo, la capa 226 de aislamiento y la segunda capa 227 de material activo se depositan secuencialmente en el espacio sellado. El sistema de electrolito está dispuesto en la primera capa 225 de material activo y la segunda capa 227 de material activo. La primera capa 225 de material activo está conectada a la primera capa 222 recolectora de electricidad, y la segunda capa 227 de material activo está conectada a la segunda capa 227 recolectora de electricidad 223.
[0027] El material de la capa de aislamiento 226 con microagujeros que permiten que los iones que pasen a través de los mismos se pueden seleccionar del grupo que consiste de materiales polímeros, materiales cerámicos, y materiales de fibra de vidrio. Los microagujeros pueden ser agujeros penetrantes, agujeros no lineales o incluso hechos con materiales porosos. Además, los materiales aislantes cerámicos porosos se pueden distribuir dentro del microagujero del sustrato. Los materiales aislantes cerámicos pueden estar formados por materiales tales como dióxido de titanio (TiO2) de grado micrométrico o nanométrico, óxido de aluminio (AbO3), dióxido de silicio (SiO2) o partículas cerámicas alquiladas. El material aislante cerámico puede incluir además adhesivos poliméricos, tales como fluoruro de polivinilideno (PVDF), fluoruro de polivinilideno-co-hexafluoropropileno (PVDFHFP), politetrafluoroetileno (PTFE), cola
de ácido acrílico, epoxi, óxido de polietileno (PEO), poliacrilonitrilo (PAN), o poliimida (PI).
[0028] El sistema de electrolito está dispuesto en capas primera y segunda de material activo 225, 227. La forma del sistema de electrolito puede ser seleccionado del grupo que consiste en estado líquido, estado pseudosólido, estado de gel, estado sólido o combinaciones de los mismos. Los materiales activos de las capas 225, 227 de material activo pueden convertir energía química en energía eléctrica para su uso (suministro de electricidad) o energía eléctrica en energía química para almacenamiento (carga), y pueden lograr la conducción y el transporte de iones al mismo tiempo. Los electrones generados pueden ser conducidos hacia afuera a través de capas primera y segunda colectoras de electricidad 222, 223. Los materiales comunes para capas primera y segunda colectoras de electricidad 222, 223 incluyen cobre y aluminio. Alternativamente, pueden incluir otros metales como níquel, estaño, plata y oro, aleaciones metálicas o acero inoxidable.
[0029] El material de la capa de paquete 224 puede incluir epoxi, polietileno, polipropileno, poliuretano, poliimida termoplástica, silicona, resina acrílica, o pegamento-ultravioleta endurecido. El material está dispuesto en la periferia de las dos capas colectoras de electricidad 222, 223 para pegarlas y sellar el sistema de electrolito entre ellas para evitar fugas y circulación con el sistema de electrolito de otros elementos de suministro de electricidad 22. Por lo tanto, el elemento de suministro de electricidad 22 es un módulo de suministro eléctrico independiente y completo.
[0030] Para mejorar el efecto de sellado de la capa de paquete 224, la capa de paquete 224 puede ser diseñada para tener tres capas. Consulte la FIG. 4B. Las capas superior e inferior 224a, 224b son silicona modificada y la capa intermedia es una capa de silicona 224c. Las capas de silicona modificadas 224a, 224b en ambos lados se modifican ajustando la proporción de silicona de adición y de condensación para pegar materiales heterogéneos. Al utilizar el diseño, se aumenta la cohesión en la interfaz. Al mismo tiempo, la apariencia general es más completa y se mejora el rendimiento de producción. Además, el diseño puede bloquear la penetración de humedad. Internamente, la capa de silicona 224c que actúa como estructura principal puede bloquear los daños causados por el disolvente polar y el agente plástico. De ese modo, la estructura de sellado general puede ser más completa.
[0031] Además, para facilitar la descripción y la identificación, los elementos de suministro de electricidad 22 en las figuras para ilustrar el grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales utilizan símbolos sencillos positivos y negativos para identificar las polaridades eléctricas positivas y negativas, en lugar de trazado de los componentes detallados del elemento de suministro de electricidad 22 como se muestra en la FIG. 4A y FIG. 4B. Una persona con conocimientos ordinarios en la técnica debería conocer los significados de las polaridades positiva y negativa. Por tanto, los detalles no se describirán de nuevo.
[0032] Como se muestra en la FIG. 5A y 5B, el grupo de elementos de suministro de electricidad 20 se forma conectando en serie una pluralidad de elementos de suministro de electricidad 22. Los lados más externos del elemento de suministro de electricidad 22 son las capas primera y segunda colectoras de electricidad 222, 223 y las segundas capas 222, 223 colectoras de electricidad de los elementos 22 de suministro de electricidad adyacentes pueden conectarse mutuamente contactando directamente para formar una conexión eléctrica en serie. Por ejemplo, como se muestra en las figuras, la primera capa 222 recolectora de electricidad es positiva y la segunda capa 223 recolectora de electricidad es negativa. La segunda capa 223 colectora de electricidad del elemento de suministro de electricidad 22 en la parte superior puede contactar con la primera capa 222 colectora de electricidad del elemento de suministro de electricidad 22 adyacente (inferior). La segunda capa 223 colectora de electricidad del terminal negativo del último elemento de suministro de electricidad 22 puede entrar en contacto con la primera capa 222 colectora de electricidad del terminal positivo del elemento de suministro de electricidad 22 adyacente. Apilando secuencialmente, se puede formar el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad en conexión en serie. Debido a que cada elemento de suministro de electricidad 22 es un módulo de suministro de electricidad independiente, no circulan sus sistemas de electrolitos. Por tanto, no hay reacciones electroquímicas entre las capas primera y segunda 222, 223 colectoras de electricidad de los elementos 22 de suministro de electricidad adyacentes, excepto la transferencia de carga (es decir, los iones no se transferirán ni conducirán). Por lo tanto, incluso múltiples elementos 22 de suministro de electricidad están conectados en serie para formar un alto voltaje, el sistema de electrolito del elemento de suministro de electricidad 22 individual no se verá afectado. El voltaje interno aún se mantiene al voltaje de un solo elemento de suministro de electricidad 22. Por lo tanto, no se limitará al voltaje máximo (generalmente, alrededor de 5 voltios) del sistema de electrolito, el grupo de elementos de suministro de electricidad 20 con alto voltaje podría ser formado por los múltiples elementos de suministro de electricidad de apilamiento en serie 22.
[0033] El electrodo de superficie superior del elemento de suministro de energía eléctrica superior 22 en el grupo de elementos de suministro de electricidad 20 contacta directamente con la primera capa conductora modelada 16 (la primera capa de la electricidad 222 recogida) para formar la conexión eléctrica. El electrodo de la superficie inferior (la segunda capa 223 colectora de electricidad) del elemento de suministro de electricidad 22 situado más abajo en el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad contacta con la segunda capa 18 conductora modelada para formar una conexión eléctrica. El método de contacto directo descrito anteriormente puede ser contacto físico o contacto químico. Más específicamente, el contacto directo se puede formar soldando con o sin material de soldadura o mediante el método de fusión. Alternativamente, se puede adoptar pegamento conductor de plata o tela conductora.
[0034] El grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuestos horizontales 10 de acuerdo con la
presente descripción comprende además un primer cable conductor 24 y un segundo cable conductor 26. En la FIG.
3, el primer cable conductor 24 y el segundo cable conductor 26 están conectados eléctricamente a la primera capa conductora modelada 16 al mismo tiempo, o alternativamente, a la segunda capa conductora modelada 18 al mismo tiempo. Por supuesto, se pueden conectar a diferentes capas de metal. Por ejemplo, el primer cable conductor 24 está conectado eléctricamente a la primera capa conductora modelada 16 mientras que el segundo cable conductor 26 está conectado eléctricamente a la segunda capa conductora modelada 18, como se ilustra en la FIG. 6.
[0035] Además, el primer cable conductor 24 y el segundo cable conductor 26 puede estar formado integralmente con la capa conductora primera modelado 16 o la segunda capa conductora con dibujo 26 conectado eléctricamente con ellos. En otras palabras, durante el proceso de modelado, los patrones del primer conductor conductor 24 y del segundo conductor conductor 26 están reservados. Cuando el primer y segundo conductores conductores 24, 26 se forman sin adoptar el método integral, los materiales del primer y segundo conductores conductores 24, 26 pueden ser diferentes de los de la primera y/o la segunda capa conductora modelada 16, 18. En Además, el contacto directo se puede formar soldando con o sin material de soldadura, o mediante el método de fusión. Alternativamente, se puede adoptar pegamento conductor de plata o tela conductora.
[0036] Con referencia a la figura 7, una parte de la primera capa conductora modelada 16a se extiende hacia el exterior de la primera capa aislante 12 y actúa como el primer cable conductor 24; una parte de la primera capa conductora modelada 16c se extiende hacia el exterior de la primera capa aislante 12 y actúa como el segundo cable conductor 26. Y, en la figura, múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad 22 (en la figura, un grupo de elemento de suministro de electricidad está formado por un solo elemento de suministro de electricidad 22), están todos conectados en polaridad opuesta a través de las capas primera y segunda conductoras con modeladas 16, 18, lo que hace que los múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad 22 estén conectados en serie.
[0037] En virtud de la arquitectura del grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuestos horizontales de acuerdo con la presente descripción, para aumentar la capacidad total o la tensión total del módulo de batería, lo único que hay que hacer es realizar series externas/conexión en paralelo de múltiple grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales 10 utilizando los conductores conductores primero y segundo 24, 26. Entonces se puede aumentar la capacidad total o el voltaje total del módulo de batería. Por ejemplo, conectando externamente en serie múltiples grupos de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales 10, se puede aumentar el voltaje total, como se muestra en la FIG. 8A. Conectando externamente en paralelo múltiples grupos de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales 10, se puede aumentar la capacidad total, como se muestra en la FIG. 8B.
[0038] Para aumentar la tensión de un solo grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuestos horizontales, simplemente añadir el grupo de elementos de suministro de electricidad. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 9, en comparación con la FIG. 3, se añaden dos grupos de elementos de suministro de electricidad 20 y se conectan en serie a través de capas primera y segunda conductoras modeladas 16, 18.
[0039] Haciendo referencia a la Fig. 6, el grupo de elementos de suministro de energía eléctrica compuestos horizontales 10 utiliza dos grupos de elementos de suministro de electricidad 20 para formar un nuevo conjunto 28 conectando paralelamente la misma polaridad a través de las capas primera y segunda conductoras 16, 18. Luego, el nuevo conjunto 28 se utiliza como un elemento. Conectando las polaridades opuestas a través de la primera y segunda capa conductora modelada 16, 18, se forma una conexión en serie. Además, el grupo de elementos de suministro de electricidad 20 mostrado en la FIG. 6 se puede formar conectando en serie varios elementos de suministro de electricidad para suministrar un voltaje mayor. Además, aunque el nuevo conjunto 28 se puede integrar en un elemento de suministro eléctrico, el número de huecos 30 se puede aumentar si se separan.
[0040] Con referencia a la figura 10, los espacios entre los grupos de elementos de suministro de electricidad conectados 20 pueden actuar como canales de disipación de calor para el grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales 10. Se forman múltiples elementos de posicionamiento 32 en las superficies de la primera capa de aislamiento 12 y/o la segunda capa de aislamiento 14 que mira hacia los grupos de elementos de suministro de electricidad 20. Los elementos de posicionamiento 32 están expuestos fuera de las capas primera o segunda conductoras con patrón 16, 18 para limitar las ubicaciones de los grupos de elementos de suministro de electricidad 20. Por ejemplo, al incluir el elemento de suministro de electricidad 22 la capa recolectora de electricidad, la existencia del miembro 32 de posicionamiento puede ayudar a fijar el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad formado por uno o más elementos 22 de suministro de electricidad en la ubicación correcta.
[0041] Además, se puede añadir un fluido, como un gas o un líquido, en los huecos para aumentar el efecto de disipación de calor. Se describirán con más detalle los beneficios de la presente divulgación. Por ejemplo, de acuerdo con el grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos de la solicitud de patente de Taiwán N° 106136071, los elementos de suministro 24 de energía eléctrica están conectados verticalmente y en serie para dar un valor de voltaje de 24*4,2 voltios. Al adoptar el grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales de acuerdo con la presente divulgación dado el mismo valor de voltaje y número de elementos de suministro de electricidad, se pueden conectar 24 elementos de suministro de electricidad individuales en polaridades opuestas en dirección horizontal a través de capas primera y segunda conductoras modeladas 16, 18, como el estado
de extensión horizontal mostrado en la FIG. 9. Alternativamente, se pueden conectar 12 pares de elementos de suministro de electricidad apilados en serie en polaridades opuestas en dirección horizontal a través de capas primera y segunda conductoras modeladas 16, 18, como se muestra en la FIG. 11. Alternativamente, se puede adoptar otro número de elementos de suministro de electricidad apilados. Bajo esta arquitectura, cuando un objeto metálico afilado 34 perfora el grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales desde el exterior, en lugar de los 24 elementos de suministro de electricidad apilados verticalmente, el objeto perforado será solo unas pocas pilas. De este modo, se puede evitar eficazmente el peligro de pinchazo en elementos de suministro de electricidad masivos apilados en serie.
[0042] Por otra parte, además de bloquear la punción de manera efectiva, las capas primera y segunda de aislamiento 12, 14 de acuerdo con la presente descripción, pueden actuar como las capas de bloqueo para el contacto eléctrico entre las capas conductoras primera y segunda modeladas cuando múltiples células de batería 10 están externamente conectadas en serie y/o en paralelo.
[0043] A continuación, cuando el grupo de elementos de suministro de electricidad 20 está formado por dos o más elementos de suministro de electricidad 22, se describen la serie y/o configuraciones paralelas de la pluralidad de elementos de suministro de electricidad 22.
[0044] Con referencia a la figura 5, los múltiples elementos 22 de suministro de electricidad en el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad están conectados eléctricamente en serie y con polaridades opuestas. Como se muestra en la figura 12, los múltiples elementos 22 de suministro de electricidad en el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad están conectados eléctricamente en paralelo y con la misma polaridad. Como se muestra en la figura 13, los múltiples elementos 22 de suministro de electricidad en el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad se conectan en un método mixto mediante primero conexiones en paralelo y luego en serie. Como se muestra en la figura 14, los múltiples elementos 22 de suministro de electricidad en el grupo 20 de elementos de suministro de electricidad están conectados en un método mixto mediante conexiones en serie primero y luego en paralelo. En el método de conexión mixta descrito anteriormente, los terminales positivo/negativo (las capas colectoras de electricidad) del elemento de suministro de electricidad 22 se conectan a las capas conductoras modeladas correspondientes a través de cables adecuados. Además, para una conexión conveniente de los cables y las capas colectoras de electricidad de los elementos 22 de suministro de electricidad, se puede colocar una lengüeta 79 en las capas colectoras de electricidad, como se muestra en la FIG. 15.
[0045] En resumen, la presente descripción proporciona un grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales, que comprende un grupo de múltiples elementos de suministro de electrícidad dispuestos uno al lado del otro. El grupo de elementos de suministro de electricidad está conectado en serie y/o en paralelo internamente en un método de extensión horizontal a través de la primera y segunda capa conductora modelada para alcanzar un cierto voltaje y capacidad. Además, las conexiones externas en serie y/o en paralelo de múltiples grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales pueden realizarse a través de los cables conductores primero y segundo de los grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales. Además, el grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales de acuerdo con la presente divulgación comprende una primera y una segunda capa de aislamiento en la parte superior e inferior que actúa como la capa de bloqueo para el contacto eléctrico de las capas primera y segunda conductoras modeladas entre las células de la batería, además de prevenir eficazmente daños potenciales causados por la perforación de objetos metálicos.
Claims (16)
1. Un grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10), que comprende:
una primera capa de aislamiento (12);
una segunda capa de aislamiento (14), dispuesta en oposición a lo largo de la dirección horizontal de dicha primera capa de aislamiento (12);
caracterizado por
una primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c), dispuesta sobre una primera superficie de dicha primera capa aislante (12);
una segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), dispuesta sobre una segunda superficie de dicha segunda capa aislante (14), y opuesta a lo largo de la dirección horizontal a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c), un primer cable conductor (24) y un segundo cable conductor (26) están conectados eléctricamente a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), o a dicha primera capa conductora modelada capa (16, 16a, 16b, 16c) y dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), respectivamente; y
una pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad (20), dispuestos uno al lado del otro y emparedados entre dicha primera capa de aislamiento (12) y dicha segunda capa de aislamiento (14), conectadas eléctricamente a través de dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) y dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) en dirección horizontal, y formando conexiones en serie y/o paralelas internamente;
en el que cada grupo de elementos de suministro eléctrico (20) está formado por dos o más elementos de suministro eléctrico apilados verticalmente (22); cada uno de dichos elementos de suministro eléctrico (22) es un módulo independiente y completo; los sistemas de electrolito de dichos elementos de suministro de electricidad (22) no circulan de un elemento de suministro de electricidad (22) a otro y no se produce ninguna reacción química entre los elementos de suministro de electricidad adyacentes (22) excepto para la transferencia de carga, cada elemento de suministro de electricidad (22) comprende una primera capa colectora de electricidad (222) y una segunda capa colectora de electricidad (223), dicha primera capa colectora de electricidad (222) o dicha segunda capa colectora de electricidad (223) de cada uno de dichos elementos de suministro de electricidad (22) en dicho grupo de elemento de suministro de electricidad (20) contactan directamente dicha segunda capa colectora de electricidad (223) o dicha primera capa colectora de electricidad (222) de un elemento de suministro eléctrico adyacente (22) para formar una conexión eléctrica.
2. El grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que dicho elemento de suministro de electricidad (22) comprende:
una capa de paquete (224), dispuesta entre dicha primera capa colectora de electricidad (222) y dicha segunda capa colectora de electricidad (223) para formar un espacio sellado;
una primera capa de material activo (225), dispuesta en dicho espacio sellado y conectada eléctricamente a dicha primera capa colectora de electricidad (222);
una segunda capa de material activo (227), dispuesta en dicho espacio sellado y conectada eléctricamente a dicha segunda capa colectora de electricidad (223);
una capa de aislamiento (226), dispuesta en dicho espacio sellado, e intercalada entre dicha primera capa de material activo (225) y dicha segunda capa de material activo (227); y
dicho sistema de electrolito, dispuesto en dicha primera capa de material activo (225) y dicha segunda capa de material activo (227).
3. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 2, en el que dichas primeras capas colectoras de electricidad (222) o dichas segundas capas colectoras de electricidad (223) de dichos dos elementos de suministro eléctrico (22) en los lados más externos de dicho grupo de elementos de suministro de electricidad (20) contactan directamente con dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) para formar conexiones eléctricas.
4. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que dicho primer cable conductor (24) y dicho segundo cable conductor (26) están formados integralmente con dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) conectada eléctricamente con ellos, o con dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) y la segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) conectada eléctricamente con ellos, respectivamente.
5. El grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que cuando se forma una pluralidad de dichos grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10), dicha pluralidad de grupos de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10) están
conectados externamente en serie y/o en paralelo utilizando dicho primer cable conductor (24) y dicho segundo cable conductor (26).
6. El grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de canales de disipación de calor dispuestos entre grupos de elementos de suministro de electricidad adyacentes (20).
7. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que una pluralidad de elementos de posicionamiento (32) están formados en las superficies de dicha primera capa de aislamiento (12) y/o dicha segunda capa de aislamiento (14) enfrentada a dicha grupo de elementos de suministro de electricidad (20), y dicha pluralidad de elementos de posicionamiento (32) están expuestos fuera de dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) para limitar la ubicación de dicho grupo de elementos de suministro eléctrico (20).
8. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que dicho sistema de electrolito se selecciona del grupo que consiste en estado de gel, estado líquido, estado pseudosólido, estado sólido o combinaciones de los mismos.
9. El grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que dicha pluralidad de elementos de suministro de electricidad (22) se forman en conexión en serie a través de dicha primera capa colectora de electricidad (222) y dicha segunda capa colectora de electricidad (223) con diferentes polaridades en contacto mutuo.
10. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 2, en el que dicha capa de paquete (224) de dicho elemento de suministro eléctrico (22) incluye una capa de silicona (224c) y dos capas de silicona modificadas (224a, 224b) en ambos lados de dicha capa de silicona.
11. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 6, en el que se añade un fluido a dichos canales de disipación de calor.
12. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 12, en el que dicho fluido es gas o líquido.
13. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que dicho primer cable conductor (24) y dicho segundo cable conductor (26 ) están conectados a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) mediante conexión física o química, o a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) y dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), respectivamente, mediante dicha conexión física o química.
14. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 1, en el que dicho primer cable conductor (24) y dicho segundo cable conductor (26) están conectados a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) mediante soldadura, fusión, pegamento conductor o tela conductora, o a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) y a la segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b), respectivamente, mediante soldadura, fusión, pegamento conductor o tela conductora.
15. El grupo de elementos de suministro eléctrico compuestos horizontales (10) de la reivindicación 3, en el que dichas primeras capas colectoras de electricidad (222) o dichas segundas capas colectoras de electricidad (223) de dichos dos elementos de suministro eléctrico (22) en los lados más externos de dicho grupo de elementos de suministro de electricidad (20) están conectados a dicha primera capa conductora modelada (16, 16a, 16b, 16c) o dicha segunda capa conductora modelada (18, 18a, 18b) mediante soldadura, fusión, pegamento conductor o tela conductora.
16. El grupo de elementos de suministro de electricidad compuestos horizontales (10) de la reivindicación 2, en el que cuando dicho grupo de elementos de suministro de electricidad (20) está formado por una pluralidad de elementos de suministro de electricidad (22), dicha pluralidad de elementos de suministro de electricidad (22) en cualquier dicho grupo de elementos de suministro de electricidad (20) están conectados eléctricamente en paralelo y/o en serie.
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