Способ защиты от вибрации и внутренних возгораний литиевых аккумуляторных батарей, собранных на основе цилиндрических ячеек Российский патент 2024 года по МПК H01M10/52 H01M50/227 H01M50/242 

Объект включает в себя литиевые ячейки. Литиевые ячейки включают в себя: Предохранительный клапан безопасности, металлический корпус для лучшего охлаждения, система химических реакций для защиты от экстремального перегрева, более 2000 циклов заряда/разряда.

Используется уникальная система защиты от вибрации и внутренних возгораний батареи:

- Система на основе полиуретана стабильно демпфирует вибрационные нагрузки в 200Hz при вынуждающей силе в более чем а 5кN.

- Для достижения высоких показателей по защите от вибраций используется собственный многокомпонентный полиуретановый состав.

- Система Fuse System обеспечивает безопасность от возгорания для каждой отдельной ячейки, размещённой в секции, при любых критичных внутренних и внешних повреждениях.

- Все системы обеспечения нормальной работы АКБ занимают менее 10% полезного объема корпуса батареи и менее 6% от общего веса батареи.

Уровень техники

Патент на изобретение No 2648979 (Аккумуляторная система), содержащая несколько электрически связанных друг с другом аккумуляторных элементов каждый из которых содержит несколько электрохимических индивидуальных ячеек и термически изолирован от других аккумуляторных элементов из указанных нескольких аккумуляторных элементов, при этом каждая ячейка из электрохимических индивидуальных ячеек (3) содержит контрольное устройство, которое выполнено с возможностью электрического отсоединения аккумуляторного элемента от других аккумуляторных элементов, если по меньшей мере одно измеренное значение, контролируемое указанным контрольным устройством, лежит вне заданного диапазона значений.

Недостатоком данного решения является подвержение вибрации разного уровня интенсивности.

Заявленное решение «Способ защиты от вибрации и внутренних возгораний литиевых аккумуляторных батарей, собранных на основе цилиндрических ячеек» включает в себя способ защиты от вибрации.

Патент на изобретение No2789348 (АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ), которая представляет из себя следующее решение: повышение срока службы аккумуляторной батареи за счет минимизации колебаний температуры внутри батареи является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что аккумуляторная батарея содержит один или несколько элементов батареи, гибкий канал, расположенный близко к поверхности по меньшей мере одного-единственного или одного из нескольких элементов, так что тепло может передаваться между каналом и как минимум одним-единственным или одним из нескольких элементов, и средство заливки, которое как минимум частично окружает по крайней мере часть канала.

Недостатоком данного решения также является подвержение вибрации разного уровня интенсивности.

Заявленное решение «Способ защиты от вибрации и внутренних возгораний литиевых аккумуляторных батарей, собранных на основе цилиндрических ячеек» включает в себя способ защиты от вибрации.

Патент CN 209822750 U, 20.12.2019, H01M 10/613, 6 стр., реферат, формула, фиг.1 [0023]-[0033].

В данном источнике информации раскрыта защита аккумуляторной батареи от вибрации с использованием материала на основе полиуретана, которой располагают между наружными стенками ячеек батареи.

Недостатоком данного решения также является подвержение вибрации разного уровня интенсивности.

Раскрытие сущности изобретения

Многие виды техники в которой применяются литиевые аккумуляторные батареи подвержены вибрации разного уровня интенсивности, что приводит к быстрому разрушению, как внутренних элементов крепежа цилиндрических литиевых аккумуляторных ячеек друг с другом и с иными внутренними элементами АКБ; так и к более быстрому выходу из строя внутренней архитектуры самих аккумуляторных ячеек (в том числе, это влияет на «прорастание» дендритов между анодом и катодом).

Также, при параллельном соединении нескольких аккумуляторных ячеек в секции батареи, в случае возникновения короткого замыкания внутри одной из ячеек возможен ее экстремальный разогрев и последующее внутреннее возгорание за счет токов, передаваемых с соседних ячеек, если такую ячейку быстро не отключить от общей силовой токовой шины.

Заливка цилиндрических ячеек многокомпонентным полиуретановым составом для скрепления их в единую конструкцию, а также использование проводников с определенным диаметром при соединении ячеек и силовых токовых шин (перегорающих в случае экстренных ситуаций), позволяет существенно увеличить срок службы и обеспечить высокий уровень защиты от внутренних возгораний АКБ.

Аккумуляторные ячейки временно скрепляются друг с другом для придания необходимой формы конструкции, устанавливаются в форму и заливаются компонентным полиуретановым составом, застывающим через определенное время, после застывания одной стороны конструкции сборка переворачивается и заливается с другой стороны аналогичным способом.

К полученному блоку при помощи компонентного клея приклеиваются силовые токовые шины и затем с привариваются проводники определённого диаметра соединяющие токовые силовые шины и каждую из ячеек.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 изображена система виброзащиты с системой предохранителей в АКБ в готовом виде.

На фиг. 2 изображена система предохранителей под виброзащитой с индивидуальным предохранителем для каждой ячейки.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу защиты литий-ионных батарей от вибрации и внутренних возгораний. Повышение степени защиты от вибраации и возгораний литий-ионных аккумуляторных батарей является техническим результатом, который достигается тем, что способ защиты от вибрации и внутренних возгораний литиевой аккумуляторной батареи, собранной на основе цилиндрических ячеек с металлическим корпусом и предохранительным клапаном, соединенных параллельно в секции, включает заливку элементов батареи многокомпонентным полиуретановым составом, при этом аккумуляторные ячейки батареи временно скрепляют друг с другом для придания необходимой формы конструкции, которую устанавливают в форму и заливают многокомпонентным полиуретановым составом, объем которого занимает менее 10 % полезного объема корпуса и менее 6 % от общего веса батареи, после чего к полученному блоку при помощи компонентного клея приклеивают силовые токовые шины и приваривают проводники определенного диаметра, соединяющие токовые силовые шины и каждую из ячеек. Многокомпонентный полиуретановый состав демпфирует вибрационные нагрузки частотой 200 Гц и усилием 5 кН, при этом батарея с литиевыми цилиндрическими ячейками обеспечивает более 2000 циклов заряда/разряда. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ защиты от вибрации и внутренних возгораний литиевой аккумуляторной батареи, собранной на основе цилиндрических ячеек с металлическим корпусом и предохранительным клапаном, соединенных параллельно в секции, включающий заливку элементов батареи многокомпонентным полиуретановым составом, при этом аккумуляторные ячейки временно скрепляют друг с другом для придания необходимой формы конструкции, устанавливают в форму для заливки и заливают многокомпонентным полиуретановым составом, застывающим через определенное время, после застывания одной стороны конструкции сборка переворачивается и заливается с другой стороны аналогичным способом, при этом объем многокомпонентного полиуретанового состава занимает менее 10 % полезного объема корпуса и менее 6 % от общего веса батареи, после чего к полученному блоку при помощи компонентного клея приклеиваются силовые токовые шины и затем привариваются проводники определенного диаметра, соединяющие токовые силовые шины и каждую из ячеек.

2. Способ защиты по п.1, отличающийся тем, что многокомпонентный полиуретановый состав демпфирует вибрационные нагрузки частотой 200 Гц и усилием 5 кН.

3. Способ защиты по п.1, отличающийся тем, что батарея с литиевыми цилиндрическими ячейками обеспечивает более 2000 циклов заряда/разряда.