MXPA99006499A - Mejoras mecánicas y térmicas en baterías de hidruro metálico, módulos de baterías y paquetes de baterías - Google Patents

Abstract

Se describe baterías, módulos y sistemas de baterías enfriados por fluido, mec nico y térmicamente mejorados. La batería tiene forma prismática con una proporción optimizada de aspecto grosor a ancho a altura que proporciona a la batería las propiedadesóptimas balanceadas cuando se compara con las baterías prism ticas que no tienen estas proporciones optimizadas. El grosor, ancho y la altura optimizados permiten las máximas capacidades y salida de potencia eliminando al mismo tiempo los efectos perjudiciales. El estuche de la batería permite la expansión unidireccional que se compensa fácilmente al aplicar una compresión mecánica contrariamente a esta dirección. En el módulo (32), las baterías est n unidas dentro de medios de atado/comprensión bajo compresión mec nica externa que se optimiza para balancear la presión hacia afuera debido a la expansión y proporcionan una compresión adicional hacia adentro para reducir la distancia entre los electrodos positivo y negativo, aumentando la potencia general de la batería. El paquete de batería enfriado con fluido (39) incluye un alojamiento de empaque de batería (40) que tiene entradas (41) y salidas (42) de refrigerante;los módulos de batería dentro del alojamiento de tal forma que est n separados de las paredes del alojamiento y entre si para formar canales de flujo de refrigerante (43) a lo largo de cuando menos una superficie de baterías unidas, y cuando menos un medio de transporte de refrigerante (44). El ancho de los canales de flujo de refrigerante permiten la máxima transferencia térmica. Finalmente las baterías, los módulos y los paquetes puede incluir también medios para proporcionar aislamiento térmico variable a cuando menos a quella porción del sistema de batería recargable que esta mas directamente expuesto a las condiciones térmicas ambientales, para mantener la temperatura del sistema dentro de su margen operativo deseado bajo condiciones ambientales variables.

Description

MEJORAS MECÁNICAS Y TÉRMICAS E? BATERÍAS DE HIDRURO METÁLICO, MÓDULOS DE BATERÍAS Y PAQUETES DE BATERÍAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN : Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente estadounidense No 08/140,933 presentada el 25 de Octubre de 1993. La presente invención se refiere generalmente a mejoras a las baterias de hidruro metálico, módulos de batería hechas de esas baterías y paquetes de baterías hechas de esos módulos. Mas específicamente, esta invención se refiere a mejoras mecánicas y térmicas en el diseño de baterías, el diseño de módulos de baterías y el diseño de paquetes de baterías . Las baterías prismáticas recargables se usan en una variedad de aplicaciones industriales y comerciales tales como, montacargas, carritos de golf, fuentes de energía no interrumpibles y vehículos eléctricos . Las baterías de ácido plomo recargables son actualmente el tipo mas ampliamente usado de baterías. Las baterías de ácido-plomo son una fuente útil de potencia para motores de arranque para motores de combustión interna. Sin embargo su baja densidad de energía, aproximadamente 30 h/kg, su incapacidad de rechazar el calor de forma adecuada las hace una fuente de potencia impractica para un vehículo eléctrico. Un vehículo eléctrico que use baterías de ácido plomo tienen una vida corta antes de requerir ser recargadas, requieren aproximadamente 6 a 12 horas para recargarse y contienen materiales tóxicos. Además, los vehículos eléctricos que usen baterías de ácido plomo tienen una aceleración lenta, baja tolerancia a la descarga profunda y un tiempo de vida de solo aproximadamente 32,000 km. Las baterías de hidruro metálico de níquel (baterías de Ni-MH) son muy superiores a las baterías de ácido plomo y las baterías de Ni-MH son el tipo mas promisorio de batería existente para vehículos eléctricos. Por ejemplo las baterías de Ni-MH tales como las descritas en la solicitud de patente copendiente de US no. 07/934,976 de Ovshinsky y Fetcenko, cuya descripción se incorpora como referencia, tienen una densidad de energía mucho mejor que las baterías de ácido-plomo, puede energizar un vehículo eléctrico mas de 400 km antes de requerir recarga, ser recargadas en 15 minutos, y no contienen materiales tóxicos. Los vehículos eléctricos que usan baterías de Ni-MH tendrán una aceleración excepcional y un tiempo de vida de batería mayor a aproximadamente 160,000 km. Las intensas investigaciones han conducido en el pasado a las mejoras de los aspectos electroquímicos de la capacidad de energía y carga de las baterías de Ni-MH, que se describe en detalle en las patentes de US nos. 5,096,667 y 5,104,6717 y la solicitud de patente de US nos. 07/746,015 y 07/934,976. Cuyo contenido se incorpora específicamente como referencia. Inicialmente Ovshinsky y su equipo se enfocaron en las aleaciones de hidruro metálico que forman el electrodo negativo. Como resultado de sus esfuerzos pudieron aumentar ampliamente las características de almacenamiento reversible de hidrógeno requeridas para las aplicaciones eficientes y económicas de las baterías, y producen baterías capaces de un almacenamiento de energía de lata densidad, reversibilidad deficiente, alta eficiencia eléctrica, eficiente almacenamiento de hidrógeno sin cambios estructurales o envenenamiento, largo ciclo de vida y repetidas descargas profundas. Las características mejoradas de esas aleaciones "Ovonic" como son llamadas resultan de ajustar el orden químico local y por lo tanto el orden estructural local por medio de la incorporación de elementos modificadores seleccionados en una matriz anfitríona. Las aleaciones de hidruro metálico desordenadas tienen una densidad substancialmente aumentada de puntos catalíticamente activos y de puntos de almacenamiento en comparación con los materiales cristalinos sencillos s de múltiples fases . Esos puntos adicionales son responsables de la mejor' eficiencia de la carga/descarga electroquímica y un aumento en la capacidad de almacenamiento de energía eléctrica. La naturaleza y el numero de puntos de almacenamiento hasta puede ser diseñado independientemente de los puntos catalíticamente activos. Mas específicamente, esas aleaciones están diseñadas para permitir el almacenamiento volumétrico de los átomos de hidrógeno asociados con fuerzas de enlace dentro del margen de la reversibilidad adecuada para el uso en aplicaciones secundarias de la batería. Algunos materiales de almacenamiento de hidrógeno electroquímicos extremadamente eficientes se formularon en base a los materiales desordenados descritos antes . Estos son materiales activos del tipo Ti-V-Zr-Ni tales como los descritos en la patente de U:S: no. 4,551,400 (la patente 400) de Sapru, Hong, Fetcenko y Venkatesan, cuya descripción se incorpora como referencia. Esos materiales forman hidruros reversiblemente con el fin de almacenar hidrógeno. Todos los materiales usados en la patente '400 utilizan una composición Ti-V-Ni genérica, en donde cuando menos Ti, V y Ni están presentes y pueden modificarse con Cr, Zr y Al. Los materiales de la patente '400 son materiales de múltiples fases, que pueden contener, pero sin limitarse, una o mas fases con estructuras cristalinas del tipo C14 y C1S. Otras aleaciones de Ti-V-Zr-Ni también se usan para electrodos negativos con almacenamiento de hidrógeno recargable. Una de esas familias de materiales son los descritos en la patente de US no. 4,728,586 (la patente '586) de Venkatesan, Reichman y Fetcenko, cuya descripción se incorpora como referencia. La patente *586 describe una subclase especifica de esas aleaciones de Ti-V-Ni-Zr que consisten de Ti, V, Zr, Ni y un quinto componente, Cr. La patente 586 menciona la posibilidad de aditivos y modificadores adicionales a los componentes de Ti, V, Zr, Ni y Cr de las aleaciones, y describen generalmente aditivos y modificadores específicos, las cantidades e interacciones de esos modificadores y los beneficios particulares que podrían esperarse de ellos . En contraste con las aleaciones Ovonic descritas antes, las aleaciones mas antiguas se consideran materiales "ordenados" que tienen diferentes química, microestructura, y características electroquímicas. El desempeño de los materiales ordenados anteriores fue pobre pero a principios de los años 80 a medida que aumento el grado de modificación (esto es el numero y la cantidad de modificadores elementales) su desempeño empezó a mejorar de manera significante. Esto se debe a que mucho del desorden contribuido por los modificadores como sus propiedades eléctricas y químicas . Esta evolución de aleaciones de una clase especifica de materiales ordenados las aleaciones desordenadas de múltiples fases de multicomponentes actuales, se muestran en las siguientes patentes: patente US. no. 3,874,928, (ii) patente US, no. 4,214,043, (iii) patente US no. 4,107,395, (iv) patente US no. 4,107,405; (v) patente US no. 4,112,199, (vi) patente US no. 4,125,688 (vii) patente US no. 4,214,043 (viii) patente US no. 4,216,274; (ix) patente US no. 4,487,817; (x) patente US no. 4,605,603; (xii) patente US no. 4,696,873 y (xiii) patente U:S: no. 4,699,856. (Estas referencias se discuten extensamente en la patente US no. 5,096,667 y esta discusión se incorpora específicamente como referencia) . Dicho de manera simple, en todas las aleaciones de hidruro metálico a medida que aumenta el grado de modificación, el papel de la aleación base ordenada inicialmente en de menor importancia en comparación con las propiedades y desordenes atribuibles a los modificadores particulares. Además, el análisis de las aleaciones de múltiples componentes disponibles en el mercado y producidas por varios fabricantes indica que esas aleaciones son modificadas siguiendo los lineamentos establecidos para los sistemas de aleación ovonic. Asi como se afirma antes, todas las aleaciones altamente modificadas son materiales desordenados caracterizados por múltiples componentes y fases, esto es aleaciones Ovonic. Claramente la introducción de técnicas de aleación Ovanic ha hecho importantes mejoras en los aspectos electoquímicos activos de las baterías de Ni-MH . Sin embargo debe observarse que hasta recientemente los aspectos mecánicos y térmicos del desempeño de las baterías ?i-MH han sido despreciados. Por ejemplo en vehículos eléctricos el peso de las baterías en un factor importante porque el peso de la batería es el componente mayor del peso del vehículo. Por esta razón reducir el peso de baterías individuales es una consideración importante en el diseño de baterías para vehículos energizados eléctricamente. Además para reducir el peso de las baterías debe reducirse el peso de los módulos de baterías, proporcionando aun los requisitos mecánicos necesarios de un modulo (esto es facilidad de transporte, robustez, etc. También cuando esos módulos de batería se incorporan en sistema de empaque de baterías (tales como aquellos para usarse en vehículos eléctricos) los componentes del paquete de baterías debe ser lo mas ligero posible. Debe observarse en particular las aplicaciones de vehículos eléctricos introducen un requisito critico para el manejo térmico. Esto es debido a que celdas individuales están asociadas en cercana proximidad y muchas celdas están conectadas eléctrica y térmicamente entre si . Por lo tanto ya que existe una tendencia inherente a generar significante calor durante la carga y descarga, un diseño de batería útil para vehículos se juzga por el hecho de si el calor es controlado de manera suficiente . Las fuentes de calor son principalmente tres . La primera el calor ambiental debido a la operación del vehículo en climas cálidos. La segunda, el calentamiento resistivo o I2R durante la carga y descarga, en donde I representa la corriente que fluye hacia o de la batería y R es la resistencia de la batería. La tercera es una cantidad tremenda de calor que se genera durante la sobrecarga debido a la recombinación de gases . Aunque los parámetros anteriores generalmente son comunes a todos los sistemas de batería eléctricos son particularmente importantes para los sistemas de batería de hidruro metálico -níquel. Esto es debido a que Ni-MH tiene una energía especifica alta y las corrientes de carga y descarga también son altas. Por ejemplo, para cargar una batería de plomo-ácido en una hora puede usarse una corriente de 35 amps mientras que la recarga de una batería de Ni-MH puede utilizar 100 amps para la misma recarga de una hora. En segundo lugar debido a que Ni-MH tiene una sensibilidad de energía excepcional (esto es la energía almacenada de manera muy compacta) la disipación térmica es mas difícil que en las baterías de plomo-ácido. Esto se debe a que la proporción de área de superficie a volumen es mucho menor que la de plomo-ácido, lo que significa que mientras que el calor generado es 2.5 veces mayor para la baterías de Ni-MH que para las de plomo ácido, se reduce la superficie de disipación de calor. El siguiente ejemplo ilustrativo es útil para entender los problemas de manejo térmico enfrentados al diseñar paquetes de Ni-MH para vehículos eléctricos. En la patente de US no. 5,378,555 de General Motors (incorporada como referencia) se describe un paquete de batería para vehículo eléctrico que usa baterías de plomo ácido. El sistema de paquete de baterías que usa baterías de plomo-ácido tiene una capacidad de aproximadamente 13 k h, pesa aproximadamente 360 kg, y tiene un margen de vehículo de aproximadamente 144 km. Al reemplazar el paquete de batería de plomo-ácido por un paquete de batería Ovonic del mismo tamaño la capacidad aumenta a 35 kWh y el rango del vehículo se extiende a aproximadamente 400 km. Una implicación de esta comparación es que en una recarga de 15 minutos, la potencia alimentada al paquete de batería es 2.7 veces mayor que la proporcionada al paquete de batería de plomo-ácido, con calentamiento adicional conmensurada. Sin embargo, la situación es algo diferente durante la descarga. Para energizar un vehículo en la carretera a una velocidad constante, la corriente extraída de la batería es la misma sin importar si es una batería Ni-MH o batería plomo-ácido (o cualquier otra fuente de potencia de ese tipo) . Esencialmente el motor eléctrico que impulsa el vehículo no sabe ni le importa de donde obtiene la energía o que tipo de batería suministra la energía. La diferencia entre el calentamiento de la batería de Ni-MH y la batería de plomo-ácido después de la descarga es la longitud de descarga. Esto es ya que la batería de Ni-MH conducirá el vehículo 2.7 veces mas lejos que la de plomo-ácido, tiene un tiempo mas largo antes de tener oportunidad de enfriarse. Además, aunque el calor generado durante la carga y descarga de las baterías de Ni-MH normalmente no es el problema en baterías de consumo pequeñas o aun baterías mas grandes cuando se usan solas durante un período de tiempo limitadas, las baterías mas grandes que sirven como fuente de potencia continua, particularmente cuando se usan mas de una en serie o en paralelo, tal como en un satélite o en un vehículo eléctrico, no generan suficiente calor durante la carga y descarga para afectar el desempeño final de los módulos de baterías o sistemas de paquetes de baterías . Asi, existe la necesidad en la técnica de diseños de una batería, modulo de batería y sistema de paquete de baterías que reduzca su peso general e incorpore el manejo térmico necesario requerido para la operación exitosa en vehículos eléctricos, sin reducir su capacidad del almacenamiento de energía o salida de potencia, aumenta la confiabilidad de la batería y disminuye el costo. El manejo térmico de un sistema de batería para un vehículo eléctrico que use tecnología de batería de alta energía nunca antes había sido demostrado. Algunas tecnologías tales como Na-S que operan a temperaturas elevadas se aislan fuertemente para mantener una temperatura de operación especifica. Este arreglo es indeseable debido a una fuete penalización en la densidad de energía general debido al peso excesivo del manejo térmico, alta complejidad y costo excesivo. En otros sistemas tales como Ni-Cd, los intentos de manejo térmico han utilizado un sistema de enfriamiento con agua. Otra vez este tipo de sistema de manejo térmico agrega peso, complejidad y costo al paquete de batería. Dicho de manera simple, la técnica anterior no muestra un diseño interno de configuración de batería integrado, modulo de batería y sistema de paquete de batería manejado térmicamente que sea de peso ligero, simple, barato y combina el apoyo estructural de las baterías, los módulos y los empaques con un sistema de manejo térmico enfriado con aire. Un aspecto de la presente invención provee una batería recargable mecánicamente mejorada. La batería incluye: 1) un alojamiento para la batería que incluye una terminal de electrodo de batería positiva y una terminal de electrodo de batería negativa, 2) cuando menos un electrodo de batería positivo dispuesto dentro del alojamiento de la batería y conectado eléctricamente a la terminal de electrodo positivo de la batería; 3) cuando menos un electrodo de batería negativo colocado dentro del alojamiento de la batería y conectado eléctricamente a la terminal de electrodo de batería negativa; 4) cuando menos un separador de electrodo de batería dispuesto entre los electrodos positivo y negativo dentro del alojamiento de la batería para aislar eléctricamente el electrodo positivo del electrodo negativo, pero que aun permite su interacción química, y 5) electrólito de batería que rodea y moja al electrodo positivo, el electrodo negativo, y el separador. El alojamiento de la batería tiene una forma prismática y tiene una proporción optimizada entre espesor a ancho y alto. Otro aspecto de la presente invención incluye un modulo de batería de alta energía mejorad. El modulo de batería de la presente invención incluye: 1) una pluralidad de baterías individuales; 2) una pluralidad de interconecciones eléctricas que conectan las baterías individuales del modulo a otro y proporciona medios para interconectar eléctricamente módulos de batería separados entre si; y 3) medios de atado/compresión del modulo de batería. Las baterías se unidas dentro de los medios de atado/compresion del modulo bajo la compresión mecánica externa que se optimiza para balancear la presión hacia afuera debido a la expansión de los componentes de batería y proporcionan una compresión hacia adentro adicional sobre los electrodos de batería dentro de cada celda para reducir la distancia entre los electrodos positivo y negativo, aumentando la potencia general de las celdas . Los medios de atado/compresión del modulo están diseñadas para: 1) permitir la aplicación de la compresión requerida por la batería; 2) realizar la función mecánica requerida de atado de modulo resistente a la vibración y 3) sea lo mas ligero posible. Otro aspecto de la presente invención es el diseño mecánico de sistemas de empaque de batería enfriado con fluido de bajo peso. En su forma mas básica el sistema de paquete de batería enfriado con fluido de la presente invención incluye: 1) un alojamiento de paquete de batería que tiene cuando menos una entrada para refrigerante y cuando menos una salida para refrigerante; 2) cuando menos un modulo de batería dispuesta y posicionada dentro del alojamiento de tal forma que el modulo de batería esta separado de las paredes y de cualquier otro modulo de batería dentro del alojamiento para formar canales de flujo de refrigerante a lo. largo de cuando menos una superficie de las baterías envueltas, el ancho de los canales de flujo de refrigerante se dimensiona de manera óptima para permitir la misma transferencia de calor a través de mecanismos de transferencia de calor por convección, conducción y radiación, de las baterías al refrigerante, y 3) cuando menos un medio de transporte de refrigerante que provoca que el refrigerante entre a los medios de entrada del refrigerante del alojamiento, para fluir a través de los canales de flujo de refrigerante y para salir a través de los medios de salida de refrigerante del alojamiento. En una modalidad preferida, el sistema de paquete de batería se enfría con aire. En todavía otro aspecto de la presente invención, el diseño mecánico antes descrito de la batería, el modulo o el sistema de paquete de batería se integra electrónicamente a través de un algoritmo cargador diseñado para cargar el sistema de paquete de baterías rápidamente extendiendo la vía de las baterías por medio de sobrecarga minimizada y manejo de la generación de calor. Finalmente las baterías módulos y paquetes pueden incluir también medios para proporcionar aislamiento térmico variable a cuando menos esa porción del sistema de batería recargable que esta expuesta mas directamente a la condición térmica ambienta, para mantener la temperatura del sistema de batería recargable dentro de su rango operativo deseado bajo Gandiciones ambientales variables . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una representación altamente estilizada de la batería recargable mecánicamente mejorada de la invención, específicamente ilustra los electrodos de batería, separador y alojamiento de la batería y las terminales eléctricas de la batería; La figura 2 es una representación estilizada de una vista transversal explotada de la batería recargable mecánicamente mejorada, ilustrando específicamente que tantos componentes de batería interactuan cuando se ensamblan; La figura 3 es una ilustración explotada de la terminal, parte superior, sello final y peine de electrodos mostrados en la figura 2; La figura 4 es una representación estilizada de una vista transversal del sello de traba formado para sellar la terminal de batería a la parte superior de la lata de la batería; La figura 5 es una representación estilizada de una vista transversal de una modalidad de la terminal de batería que ilustra específicamente como puede incorporarse en la terminal una ventilación para presión en la terminal; La figura 6 es una representación estilizada de una vista transversal de otra modalidad de la terminal de batería, ilustrando específicamente como un conector de conductos eléctricos en forma de enchufe puede incorporarse en la terminal ; La figura 7 es una representación estilizada de un peine de electrodos ; La figura 8 es una representación estilizada de un modulo de batería de la presente invención ilustrada específicamente en la forma en -la cual las baterías se unen incluyendo su orientación, las barras y placas extremas que sostienen las baterías bajo la compresión mecánica externa, y el eje de compresión; La figura 9 es una ilustración estilizada de una vista lateral del modulo de batería de la figura 8 ilustrando específicamente la forma en la cual las barras de metal se colocan en las ranuras de las costillas de las placas extremas; La figura 10 es una ilustración estilizada de una vista extrema del modulo de batería de las figuras 8 y 9, mostrándose específicamente la manera en la cual las placas extremas y las barras de compresión interactuan; La figura 11 es una ilustración estilizada de una vista superior del modulo de batería de la presente invención, ilustrando específicamente los separadores de modulo de la presente invención y las barras separadoras unidas a ellos; La figura 12 es una ilustración estilizada de una vista lateral del modulo de batería de la figura 11, ilustrando específicamente la manera en la cual los separadores de modulo están colocados en la parte superior e inferior del modulo de batería; La figura 13a es una ilustración estilizada de una 5 modalidad de las placas extremas de los presentes módulos de batería, específicamente ilustrados como una placa extrema nervada; La figura 13b es una ilustración estilizada de una vista transversal de la placa extrema nervada de la figura 13a; -LQ La figura 14 es una ilustración estilizada de una modalidad de la interconexión con cable trenzado útil en los módulos y paquetes de batería de la presente invención, mostrando específicamente una interconexión eléctrica de cable tranzado plano; 15 La figura 15 es una ilustración estilizada de una vista superior de una modalidad del paquete de batería enfriado con fluido de la presente invención, se ilustra específicamente la colocación de matriz de los módulos de batería en el alojamiento del paquete, la manera en la cual los separadores 0 de modulo forman canales de flujo de enfriamiento, los puertos de entra y salida de fluido, y los medios de transporte de fluido; La figura 16 es una gráfica de la temperatura de la batería vs tiempo de funcionamiento indicando la manera en la 5 cual loa algoritmo de ventiladores controlados de temperatura afectan al temperatura de la batería durante la descarga del propio paquete; La figura 17 es una gráfica de la resistencia de la batería y el espesor de la batería versus la presión de compresión eterna los rangos óptimos y funcionales están claramente presentes; La figura 18 ilustra el efecto de temperatura sobre la energía especifica de la batería graficando la temperatura de la batería vs la energía especifica en h/kg; La figura 19 ilustra el efecto de la temperatura sobre la potencia especifica de la batería graficando la temperatura de la batería vs la potencia especifica en /kg; La figura 20 es una gráfica de la tasa de flujo volumétrico del refrigerante y el porcentaje de la máxima transferencia de calor y velocidad del refrigerante vs la separación de linea central (relacionada al ancho promedio del canal de refrigerante) para el flujo vertical del refrigerante a través de los canales de flujo refrigerante; La figura 21 es una gráfica de la tasa de flujo volumétrico del refrigerante y el porcentaje de la transferencia térmica máxima y la velocidad del refrigerante vs la separación de linea central (relacionada al ancho promedio del canal de refrigerante) para el flujo horizontal del refrigerante a través de los canales de flujo refrigerante; La figura 22 es una gráfica del aumento de temperatura del ambiente y el voltaje del paquete vs el tiempo durante los ciclos de carga y descarga usando el método de carga de "tapa de voltaje compensado en temperatura"; La figura 23 es una gráfica del aumento de la temperatura del ambiente y el voltaje del paquete vs el tiempo durante ios ciclos de carga y descarga usando el método de carga de "tapa de voltaje fija"; La figura 24 es una gráfica de la capacidad de la batería medida en Ah vs el tipo de batería para las baterías serie M; La figura 25 es una gráfica de la potencia de batería medida en W vs el tipo de batería para las baterías serie M; La figura 26 es una gráfica de la capacidad de batería normalizada medida en mAh/cm2 vs el tipo de batería para las baterías serie M; La figura 27 es una gráfica de la capacidad de batería normalizada medida en mW/cm2 vs el tipo de batería para las baterías serie M; La figura 28 es una gráfica de la capacidad de batería especifica medida en /Kg vs el tipo de batería para las baterías serie M|; y La figura 29 es una gráfica de la capacidad de batería especifica medida en Wh/Kg vs el tipo de batería para las baterías serie M. Un aspecto de la presente invención proporciona una batería recargada mecánicamente mejorada mostrada genéricamente en la figura 1. Típicamente en el campo de las baterías recargables, tales como el sistema de batería de níquel-hidruro metálico se hace mucho énfasis en los aspectos electroquímicos de las baterías, menos que se gastan mucho menos tiempo y energía para mejorar los aspectos mecánicos del diseño de la batería, el modulo y el paquete. Los presentes inventores han investigado las mejoras en el diseño mecánico de sistemas de baterías recargables, considerando aspectos tales como densidad de energía (tanto volumétrica como gravimetrica) , resistencia, durabilidad, aspectos mecánicos del desempeño de la batería y manejo térmico. En respuesta a esas investigaciones, los presentes inventores han diseñado una batería recargable 1 mejorada mecánicamente que incluye: 1) un alojamiento de batería 2 que incluye una terminal de electrodo de batería positivo 7 y una terminal de electrodo de batería negativa 8; 2) cuando menos un electrodo de batería positivo 5 colocado dentro del alojamiento de batería 2 y conectado eléctricamente conectado a la terminal de electrodo de batería positiva 7; 3) cuando menos un electrodo de batería negativo 4 dispuesto dentro del alojamiento de la batería 2 y conectado eléctricamente a la terminal negativa de electrodo de batería 8; 4) cuando menos un separador de electrodos de batería 6 colocados entre los electrodos positivo y negativo dentro del alojamiento de batería 2 para aislar eléctricamente el electrodo positivo del electrodo negativo , pero aun permiten su interacción química; y 5) electrólito de batería (no mostrado) que rodea y moja al electrodo positivo 5, el electrodo negativo 4, y el separador 6. El alojamiento de la batería 2 tiene forma prismático y tiene una proporción grosor a ancho a alto optimizada. El termino "batería" como se usa aquí se refiere específicamente a celdas electroquímicas que incluyen una pluralidad de electrodos positivo y negativo separado por separadores, sellados en un alojamiento que tiene en su exterior una terminal positiva y una negativa, en donde los electrodos apropiados todos están conectados a sus terminales respectivas . Esta proporción optimizada de aspecto, como se describe a continuación permite que la batería tenga propiedades óptimas balanceadas comparadas con las baterías prismáticas que no tienen esa proporción de aspecto optimizada. Específicamente el grosor, ancho y alto están todos optimizados para permitir la máxima capacidad y salida de potencia, eliminando los efectos laterales perjudiciales. Adicionalmente, este diseño de alojamiento particular permite la expansión unidireccional que puede compensarse fácilmente al aplicar compresión mecánica unidireccional en esa dirección. Los presentes inventores han encontrado que la proporción óptima entre grosor y ancho óptima debe encontrarse entre aproximadamente 0.1 y 0.75 y la proporción óptima altura a ancho entre 0.75 y 2.1. Ejemplos específicos de baterías y la proporción altura a ancho de sus electrones se da en la tabla 1. TABLA 1 Debe observarse que aun dentro del margen óptimo de las proporciones, hay márgenes suboptimos dependiendo de las propiedades deseadas de las baterías. Por ejemplo, las figuras 24-29 muestran como las diferentes proporciones de aspecto ancho a alto de las baterías serie M (mostradas en la tabla 1) dan diferentes valores óptimos dependiendo de las propiedades específicamente deseada. Las figuras 24 y 25 que son gráficas de la capacidad en Ah y la potencia vs. el tipo de batería, respectivamente, indican que por las máximas capacidad y potencia la celda M es la mejor. Sin embargo como puede observarse a partir de las figuras 26 y 27, que son gráficas de capacidad normalizada en mAh/cm2 y potencia en mW/cm2 vs tipo de batería, respectivamente, la capacidad y la potencia están normalizadas al área de los electrodos, la celda M-40 es la mejor. Adicionalmente, si se determina la potencia especifica de las baterías, la celda M-40 también es la mejor, como se muestra en la figura 28 que gráfica la potencia especifica de las baterías en /kg vs el tipo de batería. Finalmente si la energía especifica de las baterías es importante la celda M-20 es la mejor, como se muestra en la figura 29 que gráfica ala energía especifica de las baterías en Wh/kg vs el tipo de batería. Al determinar las proporciones óptimas, los presentes inventores han observado que si las baterías son demasiado altas existe una mayor tendencia a que los electrodos se rompan después de las expansiones y contracciones . También existe el problema con la resistencia eléctrica interna mayor de los electrodos y la segregación gravimetrica del electrólito al fondo de la batería dejando secas de las porciones superiores de los electrodos. Estos dos últimos problemas reducen la capacidad y la salida de potencia de las baterías. Si por otro lado los electrodos son demasiado cortos, la capacidad y la potencia de la batería se reducen debido a las menores inclusiones de los materiales activos electroquímicamente y la densidad de energía especifico de la batería se reduce debido a un cambio en las proporciones de los componentes de peso muerto de la batería a los componentes electroquimiamente activos . También si las baterías son demasiado anchas hay una mayor tendencia a que los electrodos se revienten con la expansión y contracción. También existe el problema de la mayor resistencia eléctrica interna que reduce la capacidad y salida de potencia de las baterías . Pero si los electrodos son demasiado angostos, la capacidad y la potencia de la batería se reducen debido a la menor inclusión de los materiales electroquímicamente activos y la densidad de energía especifica de la batería se reduce debido al cambio en las proporciones de los componentes de peso muerto de la batería a los componentes electroquimiamente activos . Finalmente, si la batería es demasiado gruesa existen problemas con la inapropiada disipación térmica desde los electrodos centrales que reducen la capacidad y la potencia de la batería. También existe una mayor expansión de la unión de electrodos general en la dirección del grosor que provocan que se deforme y dañe el alojamiento de la batería y crea espacios entre los electrodos positivo y negativo reduciendo la potencia y la capacidad de la batería. Esta expansión excesiva de la unión de electrodos debe compensarse por medio de la compresión mecánica exterior. Sin embargo cuando la batería es demasiado gruesa se requiere una cantidad de excesiva de fuerza externa para compensar la expansión y el rompimiento de los electrodos. Por otro lado, si la batería es demasiado delgada, solo pocos electrodos caberan en a batería y por lo tanto la capacidad y la potencia de la batería se reducen debido a la baja inclusión de materiales electroquímicamente activos y la densidad de energía especifica de la batería se reduce debido al cambio en las proporciones de componentes peso muerto de la batería a los componentes electroquímicamente activos . Dentro de esta solicitud, el termino "expansión" incluye tanto expansión térmica como electroquímica. La expansión térmica se debe al calentamiento de los componentes de la batería por el mecanismo descrito antes y la expansión electroquímica se debe a un cambio entre diferentes estructuras cristalinas en los estados cargados y descargados de los materiales electroquímicamente activos de la batería. El alojamiento de la batería 2 esta formado preferentemente de cualquier material que sea térmicamente conductor, mecánicamente fuerte y rígido, y que sea químicamente inerte a la química de la batería, tal como un metal. Alternativamente, puede usarse un polimero o material compuesto como el material para el alojamiento de la batería. Al seleccionar tal materia debe darse consideración a la trasferencia térmica de calor. Como se detalla en la solicitud de patente U.S. no. de serie 08/238,570 presentada el 5 de mayo de 1995, cuyo contenido se incorpora como referencia, los experimentos con alojamientos de plástico muestran que la temperatura interna de una batería de hidruro -metal en un alojamiento de plástico aumenta a aproximadamente 80°C desde la ambiente después de funcionar a C/10 a 120% de la capacidad, mientras que un alojamiento de acero inoxidable aumenta solo a 32°C. Asi se prefieren los alojamientos de polimero o material compuesto térmicamente conductores. El alojamiento mas preferido esta formado de acero inoxidable. Es ventajoso el aislar eléctricamente el exterior del alojamiento de metal del medio ambiente al recubrirlo con un recubrimiento polimerico no conductivo (no mostrado) Un ejemplo de tal capa es una capa de cinta polimerica aislante hecha de un polimero tal como poliester. La resistencia mecánica y la robustez de la cinta polimerica es importante asi como las propiedades aislante. Adicionalmente, preferentemente es barato, uniforme y delgado. El interior del alojamiento de batería 2 debe también estar aislado eléctricamente de los electrodos de batería. Esto puede lograrse al recubrir un polimero aislante eléctrico (no postrado) en el interior del alojamiento de la batería o alternativamente, atar los electrodos de la batería y el electrólito en una bolsa polimerica eléctricamente aislante (no mostrada) que es inerte a la química de la batería. Esta bolsa cuando se sella e inserta en el alojamiento de la batería 2. En una modalidad preferida, mostrada en la figura 2, el alojamiento de la batería incluye una parte superior del alojamiento 3 en la cual se fija la terminal positiva del electrodo de batería 7 y la terminal negativa del electrodo de batería 8, y una lata de alojamiento de batería 9 en la cual los electrodos 4,5 se colocan. La figura 3 muestra que la parte superior del alojamiento 3 incluye aberturas 12, a través de las cuales las terminales de batería positiva y negativa 7, 8 están en comunicación eléctrica con los electrodos de la batería 4,5. El diámetro de las aberturas 13 es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la terminal 7 , 8 pero menor que el diámetro exterior de un sello 10 usado para sellar la terminal 7,8 a la tapa del alojamiento 3. Las terminales 7, 8 incluyen un labio de sellado 11 que ayuda a sellar la terminal 7,8 a la tapa del alojamiento 3, usando el sello 10. El sello 10 típicamente es un anillo sellante . El sello 10 incluye una ranura para el labio sellante 12 en el cual se introduce el labio sellante 11 de la terminal 7,8. Esta ranura 12 ayuda a formar un buen sello de presión entre la terminal 7,8 y la parte superior del alojamiento 3 y mantener en su lugar el sello 10 cuando la terminal 7,8 se pliega en la parte superior del alojamiento 3. El sello 10 se forma preferentemente de un material elastomerico, dieléctrico, impermeable al hidrógeno tal como por ejemplo polisulfona. La parte superior de la tapa 3 también incluye una cubierta 14 que rodea cada una de las aberturas 13 y que se extiende hacia afuera desde la parte superior del alojamiento .. La cubierta 14 tiene un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior del sello 10. La cubierta 14 esta plegada alrededor del sello 10 y el labio sellante 11 de la terminal de batería 7, 8 para formar un sello de presión no conductor eléctrico entre la terminal 7,8 y la parte superior o tapa 3 del alojamiento. El sello de terminal plegado proporciona resistencia a la vibración en comparación con el sello roscado de la técnica anterior. La parte superior del alojamiento 3, la lata del alojamiento 9 y la cubierta anular 14 pueden formarse de acero inoxidable 304 L. la figura 4 muestra una porción de la batería de la presente invención mostrando específicamente la forma en la cual la terminal de batería 7, 8 esta sellado en la parte superior 3 del alojamiento. De esta figura puede determinarse claramente como la cubierta 14 de la parte superior 3 del alojamiento se sella por plegado alrededor del sello 10 que a su vez se sella alrededor del labio sellante 11 de la terminal de batería 7, 8. De esta manera se forma un sello de presión resistente a la vibración. El método de unir la terminal 7,8 a la parte superior 3 incluye el sellado plegado de la terminal 7,8 a la parte superior del alojamiento 3. Este método de sellado por plegado tiene varias ventajas sobre la técnica anterior. El sellado por plegado puede realizarse rápidamente en equipo de lata velocidad lo que conduce a una reducción directa del costo. Además este método usa menos material que la técnica anterior que reduce el peso de las terminales que resultan en una reducción indirecta del costo. La mayor área de superficie del diseño acoplado con el menor peso de los material también da como resultado una disipación de calor mayor de las terminales . Otra ventaja de la presente invención es que permite formar el estuche de la batería y otras partes de cualquier material maleable y específicamente no requiere el sellado láser, sellos cerámica a metal especiales o métodos especiales (y por lo tanto caros) de cualquier tipo. Además, se elimina el numero general de las partes y la necesidad de partes fabricadas de forma precisa altamente maquinadas . Las terminales de batería 7, 8 típicamente se forman de cobre o un materia de aleación de cobre, preferentemente chapeado en plata para resistir la corrosión. Sin embargo, puede usarse cualquier material conductor eléctrico que es compatible con la química de la batería. Debe observarse que las terminales de batería 7, 8 descritas en el contexto de la presente invención presentan un menor grosor anular y mayor diámetro al descrito en la técnica anterior. Como resultado, las terminales de la presente invención son disipadores de calor muy eficientes, y asi contribuyen significantemente al manejo térmico de la batería. Las terminales 7, 8 también incluyen una abertura central alineada axialmente. La abertura central 15 sirve para muchos propósitos. Una consideración importante es que sirve para reducir el peso de la batería. También puede servir como abertura en la cual el conector eléctrico externo puede ajustarse por fricción. Esto es un conector de cable de batería cilindrico o anular puede ajustarse por fricción en la abertura central 15 para proporcionar una conexión eléctrica externa a la batería. Finalmente, puede servir como la locación para la ventila de liberación para evacuar la presión excesiva del interior de la batería. La abertura 15 puede extenderse parcialmente a través de la terminal (si se pretenda que sirva solo como un enchufe conector) o completamente (si se pretende contener una ventila de presión y servir como enchufe conector) . Cuando menos una de las terminales 7,8 incluye una ventila de presión para liberar la presión interna de la batería a la atmósfera que la rodea, la ventila puede fijarse en la abertura axial dentro de la terminal, ver figura 5. Mas preferentemente la ventila de presión 16 incluye: 1) un alojamiento 17 que tiene un área interior hueca 21 en comunicación gaseosa con la atmósfera que la rodea y el interior del alojamiento de batería por medio de las aberturas 15, 18 y 23; 2) un pistón de liberación de presión 19 colocado dentro del área hueca interior 21, el pistón de liberación de presión 19 esta dimensionado para sellar la abertura axial 16 y tienen una muesca de sello 20 en su superficie opuesta a la abertura axial 16, 3) un sello dieléctrico elastomerico (no mostrado) esta montado dentro de la muesca de sello, la muesca de sello 20 esta configurada para encapsular todas excepto una superficie del sello, dejando expuesta la superficie no encapsulada del sello; y un resorte de compresión 22 esta posicionado para empujar el pistón de liberación de presión 19 para que comprima el sello en la muesca sellante 20 y bloquear la abertura axial 18 en la terminal 7,8. Referirse a la patente de US no. 5,258,242 publicada, presentada el 2 de noviembre de 1993 por lo mismos propietarios titulada "CELDA ELECTROMEC NICA QUE TIENE VENTILACIÓN DEPRESIÓN MEJORADA" cuya descripción se incorpora como referencia. Otra vez, preferentemente el sellos dieléctrico elastomerico se forma de un material de polisulfona impermeable al hidrógeno. Adicionalmente se prefiere que la ventila este diseñada para liberar la presión interna mayor a 8.3 kg/cm2 para asegurar la integridad de la batería, ya que las latas de batería generalmente resisten 10.5 kg/cm2. Además de la ventila liberable descrita antes, otros tipos de ventilas pueden usarse en las baterías de la presente invención. Específicamente, pueden usarse discos de ruptura, tapones de presión y ventilaciones de pozo. Una ventilación de pozo se describe en la patente de U.S. no. 5,171,647, cuyo contenido se incorpora como referencia. También aunque se prefiere que la ventilación de presión este localizado dentro de una terminal hueca de la batería, la ventila también puede colocarse en otro lugar en la parte superior de la batería en su propio alojamiento protector o simplemente unirse a una abertura en la parte superior del alojamiento de la batería. Otra modalidad alternativa de la terminal de la batería se presenta en la figura 6, que muestra una terminal 7,8 en las cuales una conector de cable de batería exterior 24 puede introducirse por fricción. El conector 24 esta unido a un cable de batería externo 25. El cable 25 puede ser del tipo típicamente conocido en la técnica tal co o una barra solida, una cinta metálica, un alambre simple Q de múltiples hilos, o un cable de batería trenzado para alta corriente (como se describe adelante) . Preferentemente el conector de cable 24 es un conector de barril anular hueco que se ajusta por fricción en la abertura central axialmente alineada 15 de la terminal de batería 7, 8. El conector de cable 24 se mantiene en la terminal de batería i , 8 por medio de una red eonectora de barril 26. Un conectar de barril solido se describe en la patente de US no. 4,657,335, con fecha del 14 de abril de 1987 y 4,734,063 con fecha del 29 de marzo de 1988, cada una de Koc et al, y titulada "ENCHUFE Eléctrico RADIALMENTE ELÁSTICO" cuyas descripciones se incorporan co o referencia. Si se desea las modalidades presentadas en las figuras y 6 pueden combinarse en una sola modalidad que incorpore tanto al ventilación de presión 16 y el coneetor de cable de batería exterior 24. Además un disco de ruptura (esto es un medio no resellable para liberar la presión en exceso) puede incluirse en vez de o en adición a la ventilación de presión) puede incluirse en ve o en adición de la ventila de presión. Mientras que las terminales de sello y las tapas de alojamiento plegadas son la modalidad preferida de la presente invención, otros tipos de terminales, y por lo tanto otros tipos de tapas de alojamiento pueden usarse. Específicamente, un tornillo en la terminal que incorpora un sello tipo anillo 0 o aroliga puede emplearse. Generalmente cualquier tipo de terminal sellada conocida puede usarse en tanto contenga las presiones operativas de la batería y sea resistente a los medios electroquímicos de la batería. Aunque cualquier sistema de batería puede beneficiarse de las presentes mejoras en la configuración de la batería, el modulo y el paquete, se prefiere que los electrodos positivos estén formados de un material de hidróxido de níquel y los electrodos negativos están formados de una aleación que absorba hidrógeno. Preferentemente el material del electrodo negativo es una aleación de hidruro metálico Ovonic. (Esto es una aleación de hidruro metal de múltiples componentes desordenada como se describe en la solicitud de patente US no. de serie 08/259,793 presentada el 14 de junio de 1994, en la patente de US 5,407,781 publicada el 18 de abril de 1995 (incorporada específicamente como referencia) , las solicitudes y referencias que dependen de ellas y se referencian específicamente en ellas) . Tambi n es preferible que los electrodos estén separados por separadores no tejidos, afelpados de nilón o polipropileno y el electrólito es une el ctrólito alcalino, por ejemplo conteniendo de 2Q a 45 por ciento en peso de hidróxido de potasio. Esos separadores se describen en la patente de US no. 5,330,861 cuyo contenido se incorpora como referencia. Las baterías de Ni-MH para aplicaciones de consumo en el comercio usan electrodos de hidruro metálico empastados con el fin de lograr tasas de recombinación de gas suficientes y para proteger la aleación base de la oxidación y la corrosión. Esos electrodos empastados incluyen típicamente el mezclado del polvo de material activo con ligantes plásticos y materiales hidrofobicos no conductores . Una consecuencia no intencional de este proceso es una significante reducción de la conductividad térmica de la estructura de electrodos §e compara a una estructura de la presente invención que consiste esencialmente de material activo 100% conducto impreso sobre un substrato Ganductar. En una batería prismático sellada NI-MH de acuerdo con la presente invención , es la acumulación de calor generado durante la sobrecarga se evita al usar un haz de celdas de material de electrodo de hidruro metálico conductor térmico. Este material de electrodo de hidrura metalÍGO térmicamente conductor contiene partículas de hidruro metálico en contacto íntimo entre si. El gas de oxígeno generado durante la sobrecarga se recombina para formar agua y calor en la superficie de esas partículas. En la presente invención este calor sigue al material de electrodo negativo conductor térmico al colector de corriente y entonces a la superficie del alojamiento. La eficiencia térmica del haz de material de electrodo de hidruro metálico térmicamente conductor se mejora adicionalmente si este haz de electrodos esta en contacto térmico con un alojamiento de batería que también es térmicamente conductor. En la presente invención el material de electrodo de hidruro metálico es preferentemente un electrodo sinterizado tal como se describe en las patentes estadounidenses 4, 765,598, 4,820,481'; 4,915,898; 5 , 507, 761 y la solicitud U. S . no 08/259,793 9 cuyo contenido se agrega por referencia, fabricado usando sinterizacion de modo que las partículas Ni- MH estén en contacto íntimo térmico entre si. El electrodo positivo usado en la presente invención se forma de materiales de hidróxido de níquel . Los electrodos positivos pueden sinterizarse tal como se describe en la patente estadounidense 5, 344, 728 ( incorporada por referencia) asi como en pasta en espuma de níquel, fibra de níquel con plomo según la 5,348,822 y continuaciones de la misma ( incorporadas por referencia) Un aspecto de la presente invención reconoce que e calor generador Ni- Mh, la generación de calor es particularmente alta durante la sobrecarga, especialmente bajo aplicaciones de carga rápida deseables comercialmente. Es digno de notarse que el calor generado durante la sobrecarga se debe a la recombinación de oxígeno en la superficie del electrodo de hidruro metálico. Consecuentemente es posible utilizar un electrodo de hidruro metálico conductivo térmicamente en conjunción con un electrodo positivo en pasta.

La modalidad preferida es especialmente útil para optimizar la energía especifica, la eficiencia general, y el costo de la batería. Para una descripción mas detallada del uso de electrodos sinterizados ver la solicitud US08/238570 "PAQUETE DE CELDA OPTIMIZADO PARA BATERÍAS DE HIDRURO METÁLICO GRANDES SELLADAS" presentada el 5 de mayo de 1994, cuyo contenido se incorpora por referencia. Como se muestra en la Figura 2 cada uno de los electrodos 4, 5 que forman un pila de electrodo tiene lengüetas conectoras eléctricas 27 unidas a ellos. Estas lengüetas 27 se usan para transportar la corriente creada en la batería a las terminales de batería 7,8. las lengüetas 27 están conectadas eléctricamente a las terminales 7, 8 que pueden incluir una protuberancia 28 para solo una unión. Alternativamente esa protuberancia 28 puede ser usada para conectar eléctrica y físicamente la terminal 7,8 a un peine colector de lengüeta de electrodo 29. Como se muestra en la Figura 7 el peine 29 es típicamente una barra conductiva que incluye una pluralidad de ranuras colectoras de lengüeta de electrodo 30 que detiene las lengüetas de electrodo 27 por fricción, soldadura blanda o soldadura dura. La Figura también muestra la abertura conectora de terminal de batería 31 en el peine 29. el labio de soldadura terminal de batería 28 es prensado para que ajuste en la abertura 31, y puede después ser soldado si se necesita o desea.

El peine 29 provee un conector resistente a la vibración para transferir energía eléctrica desde los electrodos 4,5 a las terminales 7,8 . El peine 29 provee mayor resistencia a la vibración en comparación a la técnica anterior de unir con pernos las lengüetas colectoras 27 a la protuberancia de fondo 28 de la terminal 7, 8. La técnica anterior de conectar las lengüetas 27 a la terminal 7, 8 también requiere lengüetas mas largas y un alojamiento mayor ( un alojamiento que tenga un espacio de cabezal mas grande) . Esto aumenta el peso total y el volumen de las baterías . La ausencia de pernos reduce de manera importante el espacio de cabezal de la batería resultando en un aumento en la densidad de energía volumétrica. El peine 29 y las terminales de batería 7,8 se hacen preferiblemente de cobre o una aleación de cobre, que es mas preferiblemente níquel recubierto para resistir a la corrosión. Sin embargo pueden formarse de cualquier material conductivo que sea compatible con los química de la batería. Aunque el peine de colector de lengüeta de electrodo es el medio preferido de unir las lengüetas de electrodo a las terminales de batería, otros medios de la técnica anterior como pernos, tornillos soldadura pueden usarse igualmente, y por lo tanto la presente invención no queda limitada a la modalidad preferida. Los electrodos positivo y negativo 4, 5 pueden disponerse en el alojamiento de batería 2, de modo que sus lengüetas respectivas 27 estén dispuestas opuestas entre si en la parte superior del alojamiento. Esto es , todas las lengüetas colectoras eléctricas de electrodo negativo están colocadas en un lado de la batería y todas las lengüetas de colectoras de electrodo positivo están colocadas en el lado opuesto de la batería, preferiblemente los electrodo de batería positivos y negativos tienen esquinas ranuradas ( no mostradas) en donde se localizan las lengüetas colectoras eléctricas de electrodo de polaridad opuesta, evitando asi cortos circuitos entre los electrodos y eliminando material de electrodo no usado y peso muerto . Los cortos circuitos pueden presentarse cuando las lengüetas colectoras de uno de los electrodos se tuerce o tiene protuberancias cortantes que pueden perforar el separador de electrodo y hacer corto en el electrodo de polaridad opuesta, adyacente. El material d e electrodo de peso muerto es ocasionado por la incorporación de material activo en los electrodos que están inactivos porque no están adyacentes a sus materiales de electrodo contrarios. Aunque las baterías pueden tener cualquier numero de electrodos dependiendo de sus gruesos, de preferencia la batería incluye 19 electrodos positivos y 20 electrodos negativos dispuestos alternadamente dentro del alojamiento. Esto es, los electrodos están alternados con negativos en el lado exterior con alternados positivos y negativos a través del apilamiento de electrodos . La configuración evita posibles cortos circuitos cuando las baterías están bajo una compresión mecánica extrema. Esto es si hubiera un electrodo positivo y un electrodo negativo en el lado exterior del apilamiento de electrodos, habría posibilidad de que los electrodos formasen una trayectoria de corto circuito a través del alojamiento de la batería metálica cuando la batería está expuesta a la compresión mecánica externa. Aunque únicamente es necesario tener separadores de electrodo rodeando un juego de electrodos de batería ( esto es separadores alrededor de únicamente los electrodos positivos o los negativos) puede ser ventajoso incluir separadores 6 rodeando cada juego de electrodos .los datos indican que el uso de separadores dobles pueden reducir el nivel de auto descarga de las baterías. Específicamente la retención de carga aumentada en cerca del 80% después de dos días para las baterías con un solo separador de cerca de 93% después de dos días para baterías que contienen separadores dobles. Los separadores 6 son típicamente materiales separadores de polipropileno bien conocidos en la técnica anterior. Tienen una estructura de grano orientada a través ocasionada por la formación de la maquina y se prefiere que los granos o ranuras del material separador de polipropileno estén alineados en su longitud a lo largo de los electrodos. La orientación baja la fricción y previene el que se agrieten o el que se peguen los granos de separador con aquellos del separador adyacente durante la compresión mecánica y/o expansión de los electrodos pues el pegarse o agarrarse puede causar rupturas de los electrodos . Otro aspecto de la presente invención incluye un módulo de batería de potencia elevada mejorada ( un "módulo de batería" o"módulo" como se usa aquí se define como dos o mas celdas interconectadas eléctricamente) mostrado específicamente en las Figuras 8-12. Para ser útil, que las baterías en un módulo deban estar densamente empaquetadas , ser portables, y estables mecánicamente al usarse. Adicionalmente los materiales usados en la construcción, de los módulos de batería ( aparte de las mismas baterías) no deben agregar demasiado peso muerto al módulo o las densidades de energía de los módulos sufrirán. También puesto que las baterías generan grandes cantidades de calor durante el ciclado, los materiales de la construcción deben ser térmicamente conductivo y suficientemente pequeños para no interferir con el retiro del calor de las baterías o para actuar como un pozo de calor, atrapando calor dentro de las baterías y módulos. Con el objeto de hacer frente a estos y otros requisitos los inventores han diseñado el módulo de batería de alta potencia, mejorado de la presente invención. El módulo de batería 32 de la presente invención incluye 1) una pluralidad de baterías individuales 1, ; 2) una pluralidad de interconexiones eléctricas 25 conectando las baterías individuales 1 del módulo 32 entre si y 3) un grupo o haz de módulo de batería/ medio de compresión ( descrito a continuación, los beneficios de los cuales se describen mas adelante) dentro del haz de módulo/ medios de compresión de modo que no se muevan o se zafen al someterse a la vibración mecánica o uso. Aunque cualquier numero de baterías pueden liarse en módulo, 2-15 baterías por haz es típico. Los módulos d e baterías 32 son típicamente haces de baterías prismáticas de la invención, preferentemente están liados de tal manera que todos están orientados de la misma manera con cada batería teniendo su terminales eléctricas orientadas dentro del módulo de manera que sus lados mas angostos miran hacia los lados del módulo y sus lados mas anchos ( esos que al expanderse las baterías, se ondularan) se colocan adyacentes a otras baterías en el módulo . El arreglo permite la expansión en únicamente una dirección dentro del módulo, lo cual es deseable . Las baterías 1 están unidas dentro del haz d e módulo/ medios de compresión bajo compresión externa mecánica la cual se optimiza para balancear la presión hacia afuera debido a la expansión de los componentes de la batería y proveer compresión adicional hacia adentro entre los electrodos positivos y negativos, aumentando de esa manera la potencia total de la batería. Como se ha discutido anteriormente, la expansión de las baterías prismáticas usadas preferiblemente en los módulos se han diseñado para tener una sola dirección, por lo tanto la compresión para desplazar la expansión únicamente se requiere en esa única dirección ( ver la flecha 33 para la dirección de compresión) . Si no desplazada esta expansión ocasionara un arqueado y ondulado del alojamiento externo de la batería y espacios de separación mas grandes que lo óptimo, reduciendo la potencia de las baterías. También, se ha encontrado que la sobre compensación para la expansión es útil hasta cierto punto. Esto, es, la compresión en exceso realmente aumenta la salida de potencia ( reduce la resistencia interna) de las baterías liadas. Sin embargo, una compresión excesiva conduce al agrietamiento y acortamiento de los electrodos dentro de las baterías . El mecanismo para este aumento de potencia por la sobre compresión se cree que resulta de la compresión del electrodo positivo , lo que baja la resistencia al reducir la resistencia de contacto entre las partículas del material activo en el electrodo y el colector de corriente del electrodo. También la compresión del separador resulta en un espacio de interplaca disminuido entre los electrodos positivos y negativos de la batería lo que permite trayectorias de recorrido mas cortas de los iones entre los electrodos, reduciendo asi la resistencia electrolítica entre los electrodos . La Figura 17 muestra la correlación de la compresión de módulo a la resistencia de la batería. Los módulos tienen placas extremas ( descritas mas adelante) que fueron comprimidas usando diferentes cantidades de fuerza y la resistencia interna de las baterías (en relación a la salida total de potencia y a la eficiencia de carga ) y el grueso de la batería, se midió. Como se puede ver por la observación de la Figura 17, hay un margen de compresión óptimo para esos módulos entre aproximadamente 70 y 170 libras por pulgada cuadrada ( 5.0 y 12 kilogramos por centímetro cuadrado ) aproximadamente una fuerza de 1100 a 26000 libras en un área de 100 cm cuadrados, y un margen funcional de entre 50 a 180 libras por pulgadas cuadradas que representan una fuerza de 800 a 2800 en un área de 100 cm2. Claramente se puede ver que para estas baterías particulares usadas en este módulo, la compresión arriba del limite superior y la compresión abajo del limite inferior del margen funcional ocasiona un aumento en la resistencia interna de las baterías y por lo tanto reduce la potencia. Debe notarse que, que los márgenes óptimos y funcionales son diferentes para diferentes tamaños de baterías, los diagramas resistencia/ compresión para esos diferentes tamaños de baterías son todos similares, en que hay márgenes funcionales óptimos de compresión para un eficiencia adecuada de la celda.

Para encontrar una configuración diseño / material la cual 1) permita la aplicación de la compresión requerida; 2) realice la función mecánica requerida de haz de módulo resistente a la vibración y medio de compresión ; y 3) tenga un peso tan ligero como sea posible, se precisa una tarea formidable . Los inventores han encontrado que los módulos de batería pueden unirse o liarse conjuntamente bajo alta compresión mecánica usando barras metálicas 34 ( preferiblemente acero inoxidable) que están colocadas a lo largo de los cuatro lados del módulo de batería 32 y que están soldadas en las cuatro esquinas del módulo donde las barras se encuentran, formando asi una banda alrededor de la periferia del módulo de la batería. Preferentemente las barras de metal soldadas 34 están colocadas centralmente entre la parte superior y el fondo del módulo de la batería, que es donde la expansión es mas severa, la compresión de la baterías en áreas que no contienen el apilamiento de electrodo no es útil, puesto que no comprende los electrodos. De hecho , puede ser perjudicial, puesto que da como resultado el corto de los electrodos en la envoltura metálica, a través del aislador interior. Debe notarse que aunque no se observa inmediatamente en las figuras, las dimensiones de grueso y ancho en el perímetro superior y base de los alojamientos de batería son entre 0.5 y l,mm mas pequeñas que las dimensiones de grueso y ancho generales . Estas dimensiones reducidas aseguran que toda la fuerza de compresión se transmite únicamente al apilamiento de placa de electrodo y a los separadores . Se prefiere que las barras de metal soldadas 34 incluyan dos o tres juegos de barras centralmente colocadas entre la parte superior y el fondo del módulo de batería. Si se usan tres juegos de barras , un primer juego de barras debe disponerse a la mitad del camino entre la parte superior y el fondo del módulo, un segundo juego de barras se dispone entre el primer juego de barras y la parte superior del módulo, y el tercer juego de barras se coloca entre el primer juego de barras y el fondo del módulo de batería. Esto permite una distribución de compresión uniforme y alivia el esfuerzo en cualquiera de los juegos de barras. Esta distribución de compresión también permite el uso de las barras metálicas mas ligeras y pequeñas, reduciendo asi el peso muerto del módulo . Otro diseño preferido usa placas extremas metálicas 35 en los extremos del módulo. Las barras de acero inoxidable están a lo largo de los lados del módulo de batería y están soldadas en las esquinas del módulo para un entubado metálico rectangular ( 45 en la Figura 9) que reemplaza las barras extremas y detiene las placas extremas 35 en su posición. Este diseño ofrece una distribución aun mejor de las fuerzas de compresión, las placas extremas 35 están preferentemente formadas de aluminio y pueden incluir nervaduras 36 sobresaliendo perpendicularmente al plano de las placas extremas 35, ofreciendo resistencia extra a las placas 35 y permitiendo que se usen materiales mas ligeros. (Una modalidad de las placas extremas se muestra en las Figuras 13a y 13b) Otras modalidades se describen en la solicitud U.S> no 08/238,570 presentada el 5 de mayor de 1995 cuyo contenido se incorpora por referencia) . Cuando las placas extremas 35 tienen tal nervadura 36, es necesario que haya escotaduras (no mostradas pero vistas en la Figura 9) en la nervadura para acomodar el entubado metálico rectangular 45. Las placas extremas 35 pueden preferentemente estar aisladas térmicamente de las baterías unidas dentro del módulo 32 por un material aislante térmicamente, tal como una capa aislante térmicamente de polimero o espuma de polimero. Este aislamiento impide una distribución de temperatura de batería desigual dentro del módulo que puede ser causada por la acción de aleta enfriante de las nervaduras 36 de las placas extremas 35. Sin embargo, las nervaduras 36 pueden proveer una disipación térmica extra para las baterías 1 dentro del módulo 32, si es necesario, por hundimiento térmico de las placas extremas 35 en las baterías adyacentes 1. Cada uno de los módulos 32 puede adicionalmente incluir separadores de módulo 37 ( ver Figuras 11 y 12) que detienen los módulos 32 a una distancia de cualquier otro módulo 32 y del alojamiento del paquete de batería. Estos separadores de módulo 37 están colocados en la parte superior y fondo del módulo 32 para proveer protección a las esquinas de las baterías 1 dentro del módulo 32 y a las interconexiones 25 y terminales 7, 8 de las baterías 1. Es mas importante, que las lengüetas 38 en los lados de los separadores 37 detengan los módulos 32 a una distancia óptima de separación. Los separadores 37 están preferiblemente formados de un material de peso ligero, no conductivo eléctricamente, tal como polimero durable. También es importante, para la densidad de energía total de paquete que los separadores incluyan tan poco material como sea posible, para ejecutar su función requerida y ser todavía tan ligeros como sea posible. Las baterías y módulos de la presente invención están de preferencia interconectadas eléctricamente por conductos conductivos 25 ( ver Figuras 8 y 9) que proveen una trayectoria de baja resistencia entre los mismos. La resistencia total incluyendo la resistencia del conductor y la resistencia de contacto preferiblemente no debe exceder 0.1 mohmios . Los conductos son fijados a las terminales por un tornillo o perno o preferiblemente el conector de barril de zócalo 24 discutido anteriormente. La interconexión 25 del módulo de batería 32 de la presente invención es preferiblemente interconexiones de cable flexible ( ver Fig. 14) que proveen alta disipación térmica y flexibilidad de diseño en el módulo. Esto es la interconexión flexible de cable 25, sirve para dos funcionales importantes dentro de los módulos de batería de la presente invención (además de su función normal de transportar la energía eléctrica fuera de las baterías) . Primeramente, el cable de cordones es flexible lo que sirve para la expansión y contracción de las baterías individuales 1 que resulta en un cambio de distancia entre las terminales 7,8 de las baterías individuales dentro del módulo 32. Segundo, la interconexión de cable de cordones 25 tiene una superficie significantemente mayor que un cable solido o barra. Esto es importante para el manejo térmico de las batería, módulos y paquetes de la presente invención porque la interconexión eléctrica es parte de una trayectoria térmica que empieza dentro del interior de la batería pasa a través de los electrodos 4, 5 a través de la salida de electrodo 27, por la terminal de batería 7,8 y hacia afuera a la interconexión eléctrica 25. por lo tanto entre mayor es la superficie de la interconexión 25, mayor es la disipación térmica y mejor el comportamiento térmico de las batería 1. La interconexión 25 eléctrica de cable de cordones se forma preferentemente de cobre o una aleación de cobre que esta cubierta especialmente de níquel para resistencia a la corrosión. Sin embargo otro aspecto de la presente invención ( mostrado en la Figura 15) es el diseño metálico de sistemas de paquete de batería enfriada por fluido ( como usado aquí los términos "battery pack" o" pack" se refieren a dos o mas módulos de batería interconectados eléctricamente) . De nuevo, debe notarse que durante el ciclado de las baterías generan estas grandes cantidades de calor, esto es particularmente cierto durante la carga de las baterías . Este exceso de calor puede ser dañoso y aún catastrófico para el sistema de batería. Algunas de las características negativas que se encuentran cuando los sistemas de paquete de batería no tienen o tienen un tratamiento térmico inadecuado incluyen> 1) substancialmente baja capacidad y potencia; 2) sustancialmente aumento de auto descarga; 3) temperaturas no balanceadas entre las baterías y los módulos que conducen al abuso de la batería; y 4) una vida cíclica disminuida de las batería. Por lo tanto es claro que para ser los sistemas de paquete de batería óptimamente útiles se necesita una control térmico adecuado . Algunos de los factores que han de considerarse y el control o manejo térmico de los sistemas de paquete de batería son 1) todas las batería y módulos deben mantenerse mas fríos que 65° C para evitar el daño permanente a las baterías; 2) todas las baterías y módulos deben mantenerse mas fríos que 55° C para obtener cuando menos 80% del rendimiento tasado para la batería; 3) todas las baterías y módulos deben mantenerse mas fríos de 45° para alcanzar una tiempo máximo de servicio; y 4) la diferencia de temperatura entre las batería individuales y los módulos de batería debe mantenerse inferior a 8o C para un funcionamiento óptimo. Debe notarse que las mejoras en la presente invención regulas la diferencia de temperatura entre las batería a menos de aproximadamente 2°C. El manejo térmico del sistema de paquete de batería debe proveer un enfriamiento adecuado para asegurar el funcionamiento óptimo y la durabilidad de las batería Ni-MH en una amplia variedad de condiciones de funcionamiento. Las temperaturas en los Estados Unidos tienen un amplio margen de cuando menos - 30° C a 43° C en los 49 estados de abajo. Es necesario para alcanzar utilidad operacional de los paquetes de batería bajo este margen de temperatura ambiente el mantener las baterías en su margen óptimo de funcionamiento de aproximadamente - 1° a 38° C. Las batería de hidruro de metal níquel muestran una degradación de funcionamiento de eficiencia de carga a temperaturas arriba de 43° debido a los problemas resultantes de la evolución de oxígeno en el electrodo positivo de níquel. Para evitar estas ineficiencias la temperatura de la batería durante la carga debe idealmente mantenerse a bajo de los 43° C. Las batería de hidruro de metal níquel también muestran degradación en el funcionamiento de potencia a temperaturas abajo de -1° C debido a la degradación de eficiencia en el electrodo negativo. Para evitar baja potencia la temperatura de la batería debe mantenerse arriba de cerca -Io C durante la descarga. Como se ha mencionado , además de la degradación de eficiencia a temperaturas altas y bajas, efectos perjudiciales pueden ocurrir como resultado de diferencias de temperaturas dentro de un módulo durante la carga. Diferencias de temperatura grandes causan desbalance en las eficiencias de carga de las baterías, lo cual, a su vez produce desbalances del estado de carga resultando en un capacidad de funcionamiento disminuida y pudiendo conducir a un exceso de sobrecarga y sobre descarga. Para evitar estos problemas la diferencia de temperatura entre las batería debe controlarse a menos de 8o C y preferiblemente a menos de 5-C-. La Figura 18 muestra la relación entre energía específica de batería media en H/ kg y la temperatura de batería para baterías de hidruro de metal- níquel de la presente invención. Como se puede ver, la energía especifica de la batería empieza a caer alrededor de mas de 20°C y asi cae drásticamente cerca de los 40° C. La Figura 19 muestra la -relación entre la potencia específica de la batería medida en /kg (vatios / kilogramo) y la temperatura de la batería para ? "íae de hidruro de metal- níquel de la presente invención. Como se puede ver, la potencia específica de la batería se eleva con la temperatura pero baja alrededor de mas de 40° C. Otros factores en el diseño del sistema de paquete de batería enfriado por fluido incluye consideraciones mecánicas. Por ejemplo, las densidades del paquete de módulo y de la batería deben ser tan elevadas como sea posible para conservar espacio en el producto final. Adicionalmente, cualquier cosa agregada al sistema de paquete de batería para proveer el control térmico, reduce como consecuencia final la densidad de energía total del sistema de batería puesto que no contribuye directamente a la capacidad electroquímica de las baterías en si. Con el objeto de cumplir con este y otros requisitos los inventores han diseñado el sistema de paquete de batería enfriado por fluido de la presente invención. En su forma mas básica ( una modalidad mostrada en la Figura 15) el sistema de paquete de batería enfriado por fluido 39 incluye: 1) un caja de paquete de batería 30 que tiene cuando menos una entrada de enfriador 41 y uando menos un salida de enfriador 42; 2) cuando menos un módulo de batería 32 dispuesto y colocado dentro del alojamiento 40 de modo que el módulo 32 quede distanciado de las paredes del alojamiento y de cualquier otro módulo de batería 32 dentro del alojamiento 40 para formar los canales de flujo de enfriador 43 a lo largo de cuando menos una superficie de las baterías unidas, el ancho de los canales 43 flujo del agente enfriante ov enfriador tiene un tamaño óptimo para permitir la mayor transferencia de calor ya sea de manera conductiva o convectiva o radiante, desde las baterías al enfriador; y 3) cuando menos un medio de transporte del enfriador 44 que ocasiona que el enfriador entre a la entrada 41 en el alojamiento 40, fluyendo a través de los canales 43 y salga por el medio de salida de enfriador 42 del alojamiento 40. Preferiblemente y de manera mas practica, el sistema de paquete de batería 39 incluye una pluralidad de módulos de batería 32., típicamente de 2 a 100 módulos, arreglados en una configuración de matriz de 2 o 3 dimensiones dentro del alojamiento. La configuración de matriz permite una elevada densidad de empaque pero permitiendo que el enfriador fluya a través de cuando menos una superficie de cada uno de los módulos de batería 32. El alojamiento de paquete de batería 40 se forma preferentemente de un material aislante eléctricamente. Mas preferentemente el alojamiento 40 esta formado de material ligero , durable, material polimero aislante eléctricamente. El material debe ser aislante eléctricamente de modo que las baterías y módulos no hagan corto si el alojamiento los toca. También el material debe ser de peso ligero para aumentar la densidad de energía general del paquete. Finalmente el material debe ser durable y capaz de resistir los rigores del uso final del paquete de batería. El alojamiento de paquete de batería 40 incluye una o mas-, entradas 41 y las salida 42, que pueden ser puertos de fluido especializados, t. donde se requiera, pero que de preferencia son simplemente agujeros en el alojamiento de paquete de batería 40 a través de los cuales entra y sale aire enfriante del paquete de batería. El sistema 39 de paquete de batería enfriado con fluido'. se diseña para usar un enfriador aislante eléctricamente, que puede ser liquido o gas. De preferencia el enfriante es gaseoso y mas preferentemente el enfriador es aire. Al usar aire como enfriador, el medio de transporte de enfriador 44 será preferentemente un ventilador, y mas preferentemente un ventilador que provea un flujo de aire de 1-3 SCFM ( pies cúbicos estándar por minuto) de aire por celda en el paquete. Los ventiladores no necesitan forzar el aire continuamente en el paquete de batería, sino pueden ser controlados para mantener las temperaturas del paquete a un nivel óptimo. El control del ventilador para encender y apagar el ventilador y para controlar la velocidad del ventilador, se necesita para proveer un enfriamiento eficiente durante la carga, uso y estados de no uso. Típicamente el enfriamiento es mas crítico durante la carga, pero también se necesita durante un funcionamiento agresivo. La velocidad del ventilador se controla a base de la diferencial de temperatura entre el paquete de batería y el ambiente, asi como a base de la temperatura absoluta. Lo ultimo para no enfriar la batería cuando ya esta fría o para proveer enfriamiento extra cerca del margen de temperatura ideal . Para baterías de hidruro de metal -níquel, también se necesitan ventiladores en los períodos de reposo después de la carga. El enfriamiento intermitente se necesita para proveer enfriamiento eficiente bajo esta condición y resulta en ahorro neto de energía al mantener la tasa de autodescarga abajo del consumo de energía por el ventilador. Un resultado típico ( Fig. 16) muestra en un tiempo de 2.4 horas un ventilador después del enfriado inicial después de la carga. Típicamente el procedimiento normal de control del ventilador trabaja bien bajo estas condiciones, que se describen adelante. El control del ventilador permite el uso de ventiladores poderosos para un enfriamiento eficiente cuando se necesite disminuye el consumo de toda la potencia de los ventiladores en todo momento, manteniendo asi la eficiencia energética elevada. El uso de uno o mas ventiladores poderosos es benéfico en términos de mantener la temperatura óptima del paquete lo cual ayuda a una optimización del funcionamiento del paquete y de su duración. Un ejemplo de procedimiento de control de ventilador provee, que si la temperatura de batería máxima esta arriba de 30° y la temperatura del ambiente es menor (preferiblemente 5° o mas inferior) que la temperatura de batería máxima, entonces los ventiladores funcionaran y circulará agente enfriador en los canales para el enfriador. Otro algoritmo de control de ventilador opera los ventiladores en tasas variables dependiendo de cierto criterio. Estos criterios incluyen: 1) temperatura máxima del la batería; 2) temperatura ambiente ;3_ uso presente de la batería 9 esto es: carga, espera de carga, alta temperatura, descarga de alta profundidad al manejar, parado etc) ; 4) voltaje de cualquier batería auxiliar que da energía a los ventiladores enfriadores. El algoritmo se muestra en la Tabla 2. TABLA 2 Si (Tbatraax >= 25° C ) ENTONCES PWM = velmin + 5o delta PWM = MIN )PWM. raaxvel) ,- EN CASO CONTRARIO PWM = vel mínima Si PWM menor 30 ENTONCES pwm = 0 SI ( Vauxbat menor 13 ) y (PWM mayor o =30) Entonces PWM = 30 en el algoritmo de la Tabla 2 : Tbatmax = temperatura máxima de módulo Tab = temperatura del aire del ambiente; Delta = es Tbat max - Tamb ( con valores negativos tomados como cero) Vauxbat = el voltaje de la, batería auxiliar Minvel = la velocidad mínima del ventilador 30 % PWM si se carga, se espera carga, alta temperatura, alta profundidad de descarga (dod) al manejar, o 0% PWM de otra manera; y Maxvel es la velocidad máxima del ventilador, 100 5 PMW sin carga o espera carga, o 65% PMW La tasa de flujo y de presión del fluido de enfriamiento necesita ser suficiente para proveer suficiente capacidad de calor y de transferencia de calor para enfriar el paquete. La tasa de flujo del fluido necesita ser suficiente para proveer un retiro continuo de calor a la tasa de generación de calor máxima sostenida que se haya anticipado para que resulte una elevación de temperatura aceptable. En paquetes de batería típicos Ni-MH- con 5 - 10 W por celda generados durante la sobrecarga ( generación de calor máxima ) , una tasa de flujo de 1-3 CFM de aire por celda se necesita para proveer enfriamiento adecuado simplemente en base de la capacidad térmica del aire y alcanzar una elevación de temperatura aceptable. Pueden usarse ventiladores del tipo radial, para proveer el flujo mas efectivo para un tratamiento térmico. Esto se debe a la presión mas elevada del aire generado por ese tipo de ventiladores en contraste por el generado con ventiladores axiales. Generalmente una caída de presión de cuando menos 0.5" de agua se requiere en el punto de operación del ventilador al instalarse en el paquete. Para producir la caída de presión con tasas elevadas de flujo se requiere en lo general una capacidad de presión estática del ventilador de 1.5 a 3" de agua. Además de usar los ventiladores de enfriamiento de del paquete cuando está caliente, los ventiladores pueden calentar el paquete de batería si está demasiado frío. Esto es, si el paquete de batería está abajo de la temperatura mínima óptica, y el aire ambiente está mas caliente que el paquete de batería, las ventiladores pueden encenderse y llevar aire mas caliente del ambiente al paquete de batería. El aire mas caliente transfiere su energía térmica al paquete de batería y lo calienta a cuando menos el extremo inferior del margen óptimo de temperatura. Uno o mas medios de transporte de enfriador 44 pueden colocarse en la entrada de enfriador 41 para forzar al enfriador fresco al alojamiento del paquete de batería 40, a través de los canales de flujo del enfriador 43, y hacia afuera por la salida de enfriador 42. Alternativamente, uno o mas medios de transporte de enfriador 44 pueden colocarse en la salida de enfriador 42 para jalar enfriador calentado fuera del alojamiento de paquete de batería 40, ocasionando que un agente de enfriamiento fresco penetre al alojamiento de paquete de batería 40 a través de la entrada 41, y que fluya por los canales1 43 de flujo del agente enfriante o enfriador. El enfriador puede fluir paralelamente a la dimensión mas grande de los canales de flujo 43 ( esto es en la dirección de la longitud de los módulos de batería) o alternativamente, puede fluir perpendicularmente a la dimensión mas grande de los canales 43 ( esto es en la dirección de la altura del módulo de batería) . Debe notarse que puesto que el enfriador retira calor de desecho de las baterías a medida que fluye a través de los canales 43, el enfriador se calienta. Por lo tanto es preferible que el fluido fluya perpendicular a la dimensión mas grande de los canales de flujo 43. Esto es porque a medida que el enfriador se caliente, la diferencia de temperatura entre las baterías y el enfriador disminuye y por lo tanto también disminuye la tasa de enfriamien o. Asi la disipación total de calor baja. Para llevar a un mínimo ese efecto, la trayectoria de fluir del enfriador debe ser la mas corta de las dos, esto es a lo largo de la altura de las baterías . Aunque el aire es el enfriador preferido ( puesto que esta disponible y es fácil de transportar hacia adentro y fuera del alojamiento otros gases y aún líquido pueden usarse. Particularmente enfriadores o en este caso refrigerantes pueden usarse, tales como freón o etileno glicol, asi como otros materiales basado en fluoruro de carbono o que no sean fluoruro de carbono. Cuando estos otros gases o líquidos se usan como refrigerante, el medio de transporte del enfriador 44 puede ser preferiblemente una bomba. Al usar enfriadores diferentes del aire, el medio de transporte puede incluir preferentemente una linea de retorno a la salida del enfriador 42 que recicla el enfriador calentado a un recipiente de enfriamiento ( no mostrado ) del cual se transfiere a un intercambiador de calor ( no mostrado ) para extraer el calor del mismo y finalmente volverlo a suministrar a la bomba de enfriador 44 para usarlo de nuevo en el enfriamiento del paquete de batería 39. El ancho del canal de flujo de enfriador óptimo, incluye muchos factores diferentes . Algunos de estos factores incluyen el número de baterías, su densidad de energía y capacidad, sus tasas de carga y de descarga, la dirección, velocidad y tasa de flujo volumétrica del enfriador, la capacidad térmica del enfriador y otros . Se ha encontrado que independientemente de la mayoría de estos factores es importante diseñar los canales de enfriamiento 43 para impedir o retardar el volumen de flujo de fluido enfriante cuando pasa entre los módulos. Idealmente, el retardo en flujo se debe predominantemente a la fricción con las superficies de enfriamiento de las celdas, lo que resulta en una reducción de,.flujo de 5 al 30% de volumen. Cuando los espacios entre los módulos forman la mayor restricción en el I sistema de manejo del fluido de enfriamiento, se produce un volumen de flujo de fluido enfriante uniforme y burdamente igual en los espacios entre todos los módulos, resultando un enfriamiento uniforme, y reduciendo la influencia de otras restricciones de flujo, ( tales como entradas o salidas) que podrían de otra manera producir un flujo no uniforme entre los módulos. Además, la misma área de cada celda queda expuesta al fluido de enfriamiento con velocidad y temperatura uniformes . Los módulos de batería se arreglan para un enfriamiento eficiente de las celdas de batería por llevar a un máximo la velocidad del fluido enfriante con el objeto de alean2ar un alto coeficiente de transferencia de calor entre la superficie de la celda y el fluido enfriante. Esto se consigue al angostar el espacio intermodular al punto de que el flujo volumétrico del fluido enfriante empiece a disminuir, pero la velocidad de fluido siempre esté aumentando. El espacio mas angosto también ayuda a elevar el coeficiente de transferencia de calor ya que la distancia mas corta para la transferencia de calor en el fluido enfriante eleva el gradiente de la celda a la temperatura de fluido. El ancho óptimo del canal de flujo del fluido enfriante depende de la longitud de la trayectoria de flujo en la dirección de flujo asi como en el área del canal de flujo del enfriador en el plano perpendicular al flujo del enfriador.hay una dependencia mas débil de la separación óptima de las características del ventilador. Para aire el ancho de los canales de flujo de; enfriador o refrigerante 43 es de cerca de 0.3- 12 mm, preferiblemente entre 1-9 mm y mas preferiblemente entre 3- 8mm. para el flujo de aire vertical a través del módulo de aproximadamente 18cm de altura, la distancia de módulo promedio alcanzable excelentemente (ancho de los canales de flujo 43) es de cerca de 3-4mm distanciamiento de linea central 105 mm. Para un longitud de flujo de aire horizontal a través de 4 módulos de 40 cm de largo en una fila para una distancia total de 160 cm, el distanciamiento de módulo promedio alcanzable ( ancho de los canales de flujo de enfriador 43) es de cerca de 7-8 mm ( distanciamiento de la linea central 109 mm) .Distanciamiento algo menor intermodular en el extremo mas alejado de esta fila resultará en una tasa de flujo' de aire mas elevada y consecuentemente un coeficiente mayor de transferencia de calor, compensando asi para una corriente hacia abajo de temperatura de aire mas elevada. Una entrada secundaria o serie de divisiones de entrada a lo largo de la trayectoria horizontal del flujo de enfriador también pueden usarse como un medio de introducir enfriador adicional, haciendo asi mas uniforme la transferencia de calor entre las celdas de batería y el enfriador a lo largo de toda la trayectoria de flujo. Debe notarse que el termino "distanciamiento linea central" se usa alguna veces con el mismo significado que el ancho del canal de flujo del refrigerante. La razón para esto que el los anchos de canal sellados son nmeros promedio. La razón para este promedio es que los lados de los módulos de baterías que forman los canales de flujo 43 no son uniformemente planos y uniforme, la uniones que unen los módulos entre si y los lados de las mismas batería ocasionan que el ancho real del canal varié a lo largo de su longitud. Por lo tanto, algunas veces es mas fácil describir el ancho en términos del ancho de la línea central, el cual cambia con baterías de diferente tamaño, por lo tanto en lo general es mas útil discutir un ancho de canal promedio, lo cual se aplica a módulos de batería, independientemente del tamaño real de batería usado. Las Figuras 20 y 21 presentan las relaciones entre el ancho de canal de flujo ( esto,- es distanciamiento de linea central ) con respecto a la tasa de flujo volumétrica del enfriador, el porcentaje de máxima transferencia de calor para el flujo vertical y horizontal, respectivamente. Las gráficas son para el aire como enfriador y suponen un flujo turbulento y una restricción de aire libre del 30%. Como se puede apreciar hay un distanciamiento óptimo claramente que difiere dependiendo de la dirección del flujo de enfriador. Es mas eficiente operando • en un margen de mas menos 10% de transferencia de calor, sin embargo, si se necesita el sistema I-puede funcionar fuera de este margen al aumentar la - tasa de flujo volumétrico del enfriador. En las figuras , las curvas señaladas por cuadrados representan altas de flujo volumétrico del enfriador (aire) y se leen desde la ordenada de mano izquierda, en tanto que las curvas señaladas por triángulos, y los diamantes representan el tanto por ciento de la transferencia máxima de calor y el tanto por ciento de la velocidad máxima de flujo de enfriador, respectivamente, y se leen desde la ordenada de mano derecha. Para ayudar a alcanzar y mantener el distanciamiento adecuado del módulo dentro del alojamiento del paquete y para proveer el aislamiento eléctrico entre los módulos, cada módulo incluye separadores 37 de canal de flujo de enfriador que detiene los módulos 32 a la distancia óptima de cualquier otro módulo 32 y del alojamiento de paquete de batería 40 para formar los canales de flujo 43. Como se ha presentado anteriormente, los separadores 37 están preferiblemente colocados en la parte superior y el fondo de los módulos de batería 32, dando protección a las esquinas de los módulos 32, las terminales de batería 7, 8 y a las interconexiones 25. Es mas importante, que las lengüetas en los lados de los separadores 38 detienen los módulos a la distancia óptima de separación. Los separadores 37 están formados de un material de peso ligero eléctricamente no conductivo , tal como un polimero durable. También es importante para la densidad de energía de todo ' el paquete, que los separadores incluyen tan poco material total como es posible para realizar el funcionamiento requerido y todavía ser tan ligero como es posible . Como se ha mencionado anteriormente las batería NiMH funcionan mejor en un margen de temperatura especifico. Aunque el sistema de enfriamiento descrito permite temperaturas de funcionamiento menores que el limite de alta temperatura del margen óptimo ( y algunas veces funcionar arriba del limite inferior de temperatura del margen óptimo, si la temperatura del aire ambiental es tanto mas caliente que la batería y mas caliente que el limite de temperatura inferior del margen óptimo) , hay también veces que el sistema de la batería sea mas frío que el limite inferior del margen de temperatura óptimo. Por lo tanto hay necesidad de proveer un aislamiento térmico variable a algunos o a todos los módulos y baterías en el sistema de paquete de baterías. Además a los sistema de enfriamiento descritos anteriormente, otra manera de controlar térmicamente los sistemas de paquete de batería de la presente invención es por el uso de regímenes de carga dependientes de la temperatura. Esto de regímenes de carga dependientes de la temperatura, permite una carga eficiente bajo una variedad de condiciones de temperatura ambiente . Un método incluye cambiar las baterías a una temperatura puesta a la actualidad dependiente de la cubierta de voltaje establecida que se mantiene hasta que la corriente cae a un valor especificado después de una entrada de carga especificada, se aplica a corriente constante . Otro método incluye una serie de pasos de disminución de corriente constante o potencia constante a una limite de voltaje compensado por' la temperatura seguido de un entrada de carga especifica aplicada a una corriente o potencia constante. Otro método incluye una serie de pasos de disminución de corriente constante o potencia constante terminado por una tasa medida máxima de elevación de temperatura seguida por una entrada de carga especifica aplicada a corriente o potencia constante. El uso de cubiertas de voltaje dependientes de la temperatura asegura una capacidad uniforme en un amplio margen de temperaturas y asegura que la carga se completa con un mínimo de aumento de temperatura, por ejemplo, el uso de una cubierta a-e carga de voltaje fijo resulta en un aumento de 8°C en un caso en que el uso de cargas compensando la temperatura resulta en un aumento de temperatura de 3°C bajo condiciones similares. Los limites de temperatura de carga absolutos ( 60°C) se requieren para esta batería para evitar un sobrecalentamiento severo que podría ocurrir en el caso de una falla simultanea del cargador y del sistema de enfriamiento. La detección de la tasa de cambio de voltaje con respecto al tiempo ••.( dV/dt) sobre una base de paquete o módulo permite un valor negativo de dV/dt para servir como terminador de carga. Esto puede prevenir una sobrecarga excesiva y mejora la eficiencia de funcionamiento de la batería asi como sirve como un limite de seguridad adicional . Un ejemplo de un régimen de carga dependiente de la temperatura se presenta en la Tabla 3. TABLA 3 1) Carga de máxima potencia hasta que se alcanza una cubierta de voltaje1'2'3 2) Corriente reducida 30% y carga hasta que se alcanza la cubierta de voltaje1'2'3 3) Repetir el paso 2 hasta que la corriente sea 5A 4) Completar la carga con 5A de corriente constante por una hora si la recarga amperio- hora es mayor que 5AH 5) Reiniciar la carga cada 2 horas o cada X horas, ver abajo para una ecuación ilustrativa para X*2. - alternativamente reiniciar la carga si el voltaje del módulo de batería que halla abajo 15V reiniciar la carga si el voltaje de batería cae abajo de la cubierta de voltaje menos una corrección (por ejemplo 0.5B por módulo) o alternativamente flota la batería en la cubierta de voltaje menos la corrección anterior.- en todos los casos anteriores la temperatura máxima de la batería debe ser menor que 50 antes de reiniciar la carga. 1* La corriente debe limitarse a 10A si la temperatura de la batería es mayor de 40°C 2* Detener la carga si la temperatura máxima de la batería es mayor de 60° C- únicamente reiniciar la carga si la temperatura máxima de la batería cae abajo de 50° C 3* limitar la carga total a un máximo de 95 Ah para la carga inicial o 30Ah para reinicios. 4* Cubierta de voltaje = ( 16.65 V - [ 0.024 V/C] * max Batería Temp ( C) * No de módulos 5* por ejemplo X= 20* 1-min estado aceptable de carga (%)2* ( 60 -Max batería Temp Las figuras 22 y 23 ilustran como los regímenes de carga de cubierta de voltaje compensada por la temperatura pueden reducir la elevación de temperatura durante la carga de los sistemas de paquete de batería. Estas figuras representan la elevación de temperatura de un paquete de batería y el voltaje de paquete con respecto al tiempo durante carga y descarga del paquete. -En la figura 22 cubierta de voltaje compensada por temperatura la curva superior representa el voltaje de paquete y la curva inferior representa la temperatura de paquete sobre el ambiente.- La figura 22 indica que al final del ciclo de carga, indicado por la cumbre de la curva de voltaje, el paquete experimenta un aumento de 3°C sobre el ambiente. Por contraste la Figura 23 indica un aumento de temperatura de 8° sobre el ambiente al emplear una cubierta de voltaje fija como método de carga. Aquí la curva punteada representa un voltaje de paquete y la curva solida representa una temperatura de paquete. Por lo tanto puede verse que mucho del calor generado por la carga convencional ha sido eliminada por el uso de un régimen de carga de cubierta de voltaje compensado de temperatura. Como se ha discutido, además de tener un limite superior sobre el margen de temperatura operacional en las baterías actuales, también hay un limite inferior. Como se ha discutido anteriormente, cuando la temperatura ambiente esta arriba de la temperatura de batería, el sistema de enfriamiento puede usarse como un sistema de calentamiento. Sin embargo es mucho mas posible que si la temperatura del paquete que es baja, la temperatura del ambiente también sea baja. Por lo tanto, habrá veces durante el uso operacional del sistema de paquete, que será ventajoso aislar térmicamente las baterías del ambiente. Sin embargo la necesidad de aislamiento térmico no será constante y puede variar dramáticamente en un período de tiempo muy corto. Por lo tanto el aislamiento térmico también necesita ser variable. Con el objeto de acomodar esta necesidad variable para el aislamiento térmico , los inventores han inventado un medio para proveer aislamiento térmico variable. Este aislamiento variable puede usarse en baterías individuales, módulos de batería y sistemas de paquete de batería. En su forma mas básica, el medio provee aislamiento I. térmico variable a cuando menos una porción del sistema de batería recargable que este mas directamente expuesto a la dicha condición térmica ambiental, para asi mantener la temperatura del sistema de batería recargable dentro del rango de operación deseado bajo condiciones ambientales variables. Para proveer este aislamiento térmico variable, los inventores han combinado medios sensores de temperatura, medios de aislamiento térmico comprimible y un medio para comprimir el medio de aislamiento térmico comprimible en respuesta a la temperatura detectada por el sensor térmico. Cuando el sensor de temperatura indica que el ambiente esta frío, el aislamiento térmico se colocan en las áreas que lo necesitan para aislar las áreas afectadas de la batería, módulo o sistema de paquete de batería. Cuando el ambiente esta mas caliente, el sensor de temperatura ocasiona que el aislamiento térmico sea parcial o "totalmente comprimido de modo que el factor aislamiento al sistema de batería por el aislamiento comprensible sea parcial o totalmente eliminado.

Los sensores térmicos pueden ser sensores electrónicos que suministran información a dispositivo de émbolo el cual aumente o disminuye la compresión sobre una espuma comprimible o aislamiento de fibra. Alternativamente (y mas preferentemente desde el punto de vista de la utilización de la energía eléctrica y de la posibilidad mecánica) , los dispositivo sensor y compresión pueden combinarse en un único dispositivo mecánico que ocasiones compresión variable sobre el aislamiento térmico en reacción directa a la condición térmica ambiental. Tal dispositivo combinado sensor/compresión puede estar formado de un material bimetálico tal como tiras usadas en los termostatos. Bajo temperatura ambientales bajas, el dispositivo metálico permitirá que el aislamiento térmico se expande en el lugar para proteger el sistema de la batería de las condiciones frías del ambiente, pero cuando la temperatura de la batería o del ambiente se eleva, el dispositivo bimetálico comprime al aislamiento para retirar su efecto aislante del sistema de la batería. Aunque el aislamiento térmico variable puede ser usado para rodear completamente a toda la batería, módulo o sistema de paquete de batería, no siempre es necesario hacerlo. El aislamiento térmico puede ser tan efectivo cuando únicamente rodee los puntos problemáticos del sistema. Por ejemplo, en los módulos de batería, y sistemas de paquete de la presente invención, que emplea placas extremas con nervaduras, puede ser únicamente necesario aislar térmicamente los extremos de los módulos que están mas directamente bajo la influencia de condiciones ambientales con baja temperatura. Estas condiciones ambientales pueden ocasionar desbalances de temperatura grandes entre las baterías de el o los módulos y como resultado degradar la efectividad del módulo o sistema de paquete. Al proveer aislamiento variable al extremo o extremos afectados del o de los módulos la diferencial de temperatura entre las baterías puede reducirse o eliminarse y asi controlarse la temperatura general del o de los módulos. Finalmente debe notarse que el aislamiento térmico no necesariamente necesita tocar las batería o módulos, pero que puede estar distanciado de los módulos y dejar una zona de aire muerta cerca de la batería o módulo , la cual actúa como un aislamiento térmico adicional . La presentación establecida se ha presentado en forma de una discusión detalladas de las modalidades descritas con el propósito de hacer una presentación completa y total de la presente invención, y tales detalles no han de interpretarse como limitantes del verdadero alcance de la invención.

Claims (165)

1. ' REIVINDICACIONES 1,- Un sistema de paquete de batería enfriado por fluido, incluyendo el sistema: un alojamiento de paquete de batería, que incluye cuando menos un medio de entrada de agente enfriante y cuando menos un medio de salida del agente enfriante; por lo menos un módulo de batería dispuesto dentro del alojamiento, el módulo de batería incluye una pluralidad de baterías individuales liadas entre si, un módulo de batería está colocado dentro del alojamiento de modo que el módulo de batería esté dispuesto distanciado del alojamiento y de cualquier otro módulo de batería dispuesto dentro del alojamiento para formar canales de flujo de agente enfriante a lo largo de cuando menos una superficie de las baterías unidas, el ancho de los canales de flujo de enfriante tiene un tamaño óptimo para permitir un máximo de transferencia de calor, por medio de mecanismos de transferencia de calor conductivo, convectivo y radiante, desde las baterías al agente enfriante, y cuando menos un medio de transporte de agente enfriante, el medio de transporte del agente enfriante ocasiona que el enfriante entre al medio de entrada del alojamiento, para fluir a través de los canales de flujo y salga por el medio de salida del alojamiento.
2. 2. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación l, en donde el sistema incluye una pluralidad de módulos de batería arreglados en una configuración de matriz dentro del alojamiento, ésa configuración de matriz permite el flujo de enfriante a través de cuando menos una superficie de las baterías unidas de cada uno de los módulos de batería.
3. 3.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de paquete de batería enfriado por fluido se diseña para usar un enfriante gaseoso aislante eléctricamente .
4. 4.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de paquete de batería enfriado por fluido está diseñado para usar un enfriante líquido aislante eléctricamente.
5. 5. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el enfriante gaseoso es aire . 4
6. 6. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el medio de transporte del enfriante incluye un ventilador.
7. 7. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el ventilador está colocado en el medio de entrada del enfriante para forzar aire enfriante fresco al alojamiento del paquete de batería, a través de los canales de flujo saliendo por la salida del refrigerante.
8. 8. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el ventilador está colocado en el medio de salida del enfriante para jalar aire enfriante ya calentado fuera del alojamiento del paquete de batería, ocasionando que aire fresco enfriante sea jalado al alojamiento de paquete de batería por la entrada y que fluya a través de los canales de flujo del enfriante.
9. 9. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el enfriante fluye perpendicularmente a la dimensión mas larga de los canales de flujo del enfriante.
10. 10. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el enfriante fluye paralelamente a la dimensión mas larga de los canales de flujo del enfriante.
11. 11. - El sistema de paquete,, de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el medio de transporte del enfriante incluye una bomba.
12. 12. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el medio de transporte el enfriante también incluye una linea de retorno de enfriante unida al medio de salida del enfriante que recicla el enfriante calentado a un recipiente de enfriante del cual se transfiere a un intercambiador de calor enfriador para extraer el calor del mismo y finalmente volver a suministrarlo a la bomba de enfriante para nuevo uso en el enfriamiento del paquete de batería.
13. 13. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 5, en donde los canales de flujo del enfriante está diseñados para impedir el flujo de enfriante fluyendo' a su través en no mas del cerca de 5 a 30% de volumen de flujo.
14. 14. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el ancho de los canales de flujo está entre 0.3 y 12 mm.
15. 15. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el alojamiento de paquete de batería está formado de un material aislante eléctricamente.
16. 16. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación l, en donde el alojamiento de paquete de batería incluye mas de un medio de entrada de enfriante.
17. 17. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el alojamiento de paquete de batería incluye mas de un medio de salida del enfriante.
18. 18.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema incluye mas de un medio de transporte de enfriante. ¡"
19. 19. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación l, en donde el sistema mantiene la temperatura de los módulos de batería abajo de 65° C.
20. 20. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 19, en donde el sistema mantiene la temperatura de los módulos de batería abajo de 55° C.
21. 21. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 19, en donde el sistema mantiene la temperatura de los módulos de batería abajo de 45° C.
22. 22. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 19, en donde el sistema mantiene la diferencia de temperatura entre los módulos de batería abajo de 8° C.
23. 23. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el sistema incluye entre 4 y 100 módulos de batería por paquete.
24. 24. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el módulo de batería incluye : una pluralidad de baterías individuales; una pluralidad de interconexiones ..eléctricas, las interconexiones eléctricas interconectan las baterías individuales del módulo entre si y proveen medios para interconectar eléctricamente módulos de batería separados entre si; y un medio de unir o liar/comprimir el módulo de batería, las baterías están liadas conjuntamente dentro del medio de- unión y compresión de modo que la pluralidad de baterías quedan fijadas de modo que no se mueven o se desalojen al someterse a vibraciones mecánicas o transportarse o al usarse; las baterías están liadas o unidas dentro del medio de unión /compresión bajo una compresión mecánica externa, en donde la compresión mecánica externa se optimiza para balancear la presión hacia afuera debida a la compresión de los componentes de la batería y proveer compresión adicional hacia adentro sobre los electrodos de la batería dentro de cada batería para reducir la distancia entre los electrodos positivos y negativos , aumentando así la potencia total de la batería.
25. 25. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 24, en donde los módulos de batería están unidos conjuntamente bajo una compresión mecánica elevada usando barras metálicas que están colocadas a lo largo de los cuatro lados del módulo de batería y están soldadas en las cuatro esquinas del módulo donde se encuentran las barras formando una banda alrededor de la periferia del módulo de batería.
26. 26. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicacidn 24, en donde las barras metálicas soldadas están colocadas centralmente entre la parte superior y el fondo del módulo de batería.
27. 27.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 26, en donde las barras metálicas soldadas incluyen tres juegos de barras colocadas centralmente entre la parte superior y el fondo o base del módulo de batería, un primer juego de barras está dispuesto a la mitad el camino entre la parte superior y el fondo del módulo de batería, un segundo juego de barras está colocado entre el primer juego de barras y la parte superior del paquete de batería, y el tercer juego de barras está entre el primer juego de barras y el fondo del paquete de batería. ?
28. 28.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 25, en donde los módulos de batería están unidos conjuntamente bajo una compresión mecánica de aproximadamente 3.5 a 12.6 kg/cm2.
29. 29. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 27, en donde los módulos de batería están unidos conjuntamente bajo una compresión mecánica usando barras metálicas que están colocadas a lo largo de dos lados del módulo de batería y están soldadas en ias esquinas del módulo para formar una tubería metálica que retiene la placa extrema sobre los extremos de los módulos .
30. 30. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 29, en donde la placa extrema incluye nervaduras que sobresalen perpendicularmente al plano de 1 aplaca extrema, ofreciendo así mayor resistencia a las placas, y con escotaduras para la tubería metálica.
31. 31.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 29, en donde la placa extrema está aislada térmicamente de las baterías unidas dentro del módulo.
32. 32.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 30, en donde las nervaduras proveen disipación térmica adicional a la baterías fc. dentro del módulo.
33. 33.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 24, en donde cada una de los módulos de batería incluye separadores de módulo los cuales detienen los módulos a una distancia de cualquier otro módulo y del alojamiento del paquete de batería.
34. 34. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 33, en donde los separadores de módulo están formados de un material no conductor eléctricamente.
35. 35.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 24, en donde los separadores de canal de flujo de refrigerante están diseñados adicionalmente para cubrir las terminales eléctricas de las baterías dentro del módulo.
36. 36.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 24, en donde las interconexiones eléctricas son interconexiones de cable trenzado las cuales proveen alta disipación térmica y flexibilidad de configuración y diseño al módulo.
37. 37. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 36, en donde las interconexiones eléctricas de cable trenzado están hechas de cobre cubierto con níquel .
38. 38. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 24, en donde los módulos de batería son haces de baterías primaticas.
39. 39. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 38, en donde los módulos de batería son haces de baterías primaticas, las cuales está todas orientadas de la misma manera, teniendo cada batería sus terminales eléctricas localizadas en la parte superior de la misma.
40. 40.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 38, en donde los módulos de batería son haces de 2-15 baterías prismáticas por módulo.
41. 41.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 38, en donde los módulos de batería está formados de baterías de hidruro metálico unidas o liadas.
42. 42.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 41, en donde los módulos de batería son baterías prismáticas de hidruro metálico unidas.
43. 43. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 41, en donde las baterías incluyen: un alojamiento de batería, que incluye una terminal de electrodo de batería positivo y una terminal de electrodo de batería negativo; cuando menos un electrodo de batería positivo dispuesto dentro del alojamiento de la batería y conectado eléctricamente a la terminal de electrodo de batería positivo; cuando menos un electrodo de batería negativo dispuesto dentro del alojamiento de la batería y conectado eléctricamente a la terminal de electrodo de batería negativo; cuando menos un separador de electrodo de batería dispuesto entre los electrodos negativo y positivo dentro del alojamiento de la batería, el separador aisla i. eléctricamente el electrodo positivo del electrodo negativo, pero permite una interacción química del electrodo negativo y el positivo; y electrólito de batería dispuesto dentro del alojamiento de batería, el electrólito de batería rodea y humedece al electrodo positivo, al electrodo negativo y al separador; el alojamiento de batería tiene forma prismática y tiene una relación óptima de grueso a ancho y a la altura, en su aspecto.
44. 44.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde el alojamiento de batería esta formado de un material que es conductivo térmicamente, resistente mecánicamente y rígido, y resistente a la corrosión.
45. 45. -El sistema de paquete •«le batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde el alojamiento de batería esta formado de metal.
46. 46.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde el alojamiento de batería metálico está hecho de acero inoxidable .
47. 47. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, én donde el alojamiento está formado de una parte superior de alojamiento que incluye la terminal de electrodo de batería positivo y la terminal de electrodo de batería negativo y una cubierta d alojamiento de batería en la cual se depositan los electrodos.
48. 48.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde la parte superior de alojamiento incluye un aro anular que define la periferia de cuando menos una abertura a través de la cual la parte superior y las terminales tienen un labio de sellado alrededor de sus circunferencias, las terminales están selladas apretadamente en el aro anular en el labio de sellado.
49. 49.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 48, en donde la parte superior del alojamiento, la cubierta del alojamiento y el aro anular están formados de acero inoxidable 304L.
50. 50.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 48, en donde un sello dieléctrico elastomerico está colocado entre el labio de sellado y el aro anular de refuerzo.
51. 51. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 50, en donde el sello dieléctrico elastomerico está formado de un material polisulfonico impermeable al hidrógeno.
52. 52.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, que comprende además una ventilación de presión para liberar la presión de la batería a la atmósfera.
53. 53. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 52, en donde la ventilación de presión está fijada en una abertura axial dentro de la terminal .
54. 54. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 52, en donde la ventilación de presión incluye: una caja de ventilación que tiene un área interior hueca en comunicación gaseosa con la atmósfera y el interior del alojamiento vía la abertura. un pistón de liberación de presión colocado dentro del área interior hueca, el pistón de liberación de presión tiene un tamaño para sellar la abertura axial y tiene una ranura de sello sobre su superficie opuestas a la abertura axial; un sello dieléctrico elastomerico montado dentro de la ranura de sello, la ranura de sello está configurada para encapsular toda el sello excepto una superficie, con lo cual deja a la superficie no encapsulada del sello expuesta; y un resorte de compresión colocado para forzar al pistón de liberación de presión a que comprima al sello en la ranura de sello y bloquee la abertura axial en la terminal . ,
55. 55.- El sistema de paquete de batería enfriado por i-fluido, de acuerdo con la reivindicación 54, en donde el sello dieléctrico elastomerico está formado de un material polisulfonico impermeable al hidrógeno.
56. 56. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, que incluye además un peine que forma una conexión eléctrica entre las lengüetas de electrodo internas y las terminales .
57. 57. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 56, en donde cuando menos un peine es una barra conductiva eléctricamente que tiene múltiples escotaduras paralelas en las cuales se ajustan por fricción las lengüetas internas del electrodo.
58. 58. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 57 en donde cuando menos un peine está formado de cobre, aleación de cobre, cobre cubierto de níquel o aleación de cobre cubierta de níquel .
59. 59. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde las terminales están formadas de cobre, aleación de cobre, cobre cubierto de níquel o aleación de cobre cubierta de níquel .
60. 60. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde cuando menos un separador de electrodo de batería que eetá dispuesto entre el electrodo positivo y el negativo, incluye separadores que rodean a cada electrodo. í
61. 61. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde los separadores están formados de polipropileno que tiene una estructura de grano o ranura orientada.
62. 62. - 'El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 61, en donde los separadores están colocados de modo que la estructura orientada de grano o ranura esté alineada a lo largo de la dirección de altura de cuando menos un electrodo positivo y cuando menos un electrodo negativo.
63. 63. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde el alojamiento de batería prismático metálico está aislado eléctricamente del ambiente por un recubrimiento de polimero no conductivo .
64. 64. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 63, en donde el recubrimiento de polímero no conductivo es una capa de cinta de polimero aislante eléctricamente.
65. 65. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde los electrodos de batería positivos y negativos están dispuestos en el alojatti.ento de tal manera que sus lengüetas colectoras eléctricas están una opuesta a la otra en la parte superior del i-alo amiento.
66. 66.- El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 65, en donde los electrodos de batería negativos y positivos tienen esquinas raspadas donde se localizan la lengüetas de colectoras eléctricas de polaridad opuesta, con lo cual se evitan cortos circuitos entre los electrodos y se elimina material de electrodo de peso muerto, no usado.
67. 67. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde la batería incluye 19 electrodos positivos y 20 electrodos negativos dispuestos alternativamente en el mismo alojamiento.
68. 68. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 45, en donde el interior del alojamiento de batería prismático metálico está aislado eléctricamente de los electrodos y electrólito.
69. 69. - El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 68, en donde el interior del alojamiento de batería prismático metálico está aislado de los electrodos y del electrólito por un recubrimiento del interior del alojamiento de batería con material polimero aislante eléctricamente.
70. 70.-Elr.sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 68, en donde el ! • interior del alojamiento de batería prismático metálico está aislado de los electrodos y del electrólito por colocar los electrodos y el electrólito en una bolsa de polimero la cual está sellada e insertada en el alojamiento de batería.
71. 71. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde los electrodos negativos están formados de material de electrodo de hidruro metálico sinterizado térmicamente conductivo.
72. 72. -El sistema de paquete de batería enfriado por fluido, de acuerdo con la reivindicación 43, en donde los electrodos negativos están en contacto térmico con el alojamiento de la batería.
73. 73.- Un módulo de batería de alta potencia mejorado, donde el módulo de batería incluye: una pluralidad de baterías individuales; una pluralidad de interconexiones eléctricas, las cuales interconectan las baterías individuales del módulo entre si proveen medios para interconectar eléctricamente módulos de batería separados entre si, y medios de unión/compresión de módulo de batería las baterías están unidas o liadas conjuntamente dentro del medio de unión/compresión de modo que la pluralidad de baterías están fijas y no se mueven ni se desacomodan al someterse a vibraciones mecánicas por el transporte o el uso las baterías están unidas dentro de los medios de compresión /unión bajo una compresión mecánica externa, en donde la compresión mecánica externa se optimiza para balancerar la presión hacia afuera debida a la expansión de los componentes de bateria y provee compresión adicional hacia aelinterior sobre los electrodos d ebateria dentro de cada bateria para reducir la distancia entre los electrodos positivos y negativos, aumentando así la potencia total de la bateria.
74. 74. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 73, en donde los módulos de batería están unidos conjuntamente bajo compresión mecánica elevada usando barras metálicas que están dispuestas a lo largo de los cuatro lados del módulo de batería y están soldadas en las cuatro esquinas del módulo donde las barras se encuentran, formando así una banda alrededor de la periferia del módulo de batería. *
75. 75. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 74 en el cual las barras de metal soldadas están colocadas centralmente entre la parte superior e inferior del módulo de batería.
76. 76.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 75 en el cual las barras de metal fundidas incluyen tres grupos de barras colocadas centralmente entre la parte''superior e inferior del módulo de batería, un primer grupo de barras colocadas a la mitad entre la parte superior y la inferior del módulo de batería, un segundo grupo de barras colocadas entre el primer grupo de barras y la parte superior del paquete de barras, y el tercer juego de barras colocadas ente el primer grupo de barras y la base del paquete de batería.
77. 77.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 74, en donde los módulos de baterías se unen entre si bajo la compresión mecánica de aproximadamente 50-180 psi.
78. 78.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 76 en el cual los módulos de batería se unen entre si bajo alta compresión mecánica usando barras de metal que se colocan a lo largo de dos lados del módulo de batería y se soldán en las esquinas del módulo al tubo metálico que tienen las placas extremas sobre los extremos de los módulos .
79. 79. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 76, en el cual la placa extrema incluye nervaduras que sobresalen de manera perpendicular al plano de las placas extremas, proporcionando una mayor resistencia a las placas extremas y ranuras para los tubos metálicos.
80. 80.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 78, en donde las placas extremas se aislan térmicamente de las baterías unidas dentro del módulo.
81. 81.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 79 en donde las nervaduras proporcionan una mayor disipación térmica para las baterías dentro del módulo. í *
82. 82. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 73 en donde cada uno de los módulos de batería incluye separadores de módulo que retienen los módulos a una distancia de cualquier otro módulo y del alojamiento del paquete de baterías .
83. 83. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 82, en donde los separadores de módulo se forman de material eléctricamente no conductor.
84. 84. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 73, en el cual los separadores se diseñan adicionalmente para cubrir las terminales eléctricas de las baterías dentro del módulo.
85. 85. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 73, en el cual las interconexiones eléctricas son interconexiones de cable trenzadas que proporcionan alta disipación térmica y flexibilidad del diseño/configuracion del módulo.
86. 86.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 85, en el cual las interconexiones eléctricas de cable trenzado se forman de cobre, aleación de cobre, cobre recubierto con níquel o aleación de cobre recubierta con níquel .
87. 87.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 73, en el cual los módulos de batería son haces de baterías prismáticas .
88. 88. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 87 en el cual los módulos de batería son haces de baterías prismáticas que están todas orientadas en la misma forma teniendo cada batería sus terminales eléctricas localizadas en la parte superior de ellas.
89. 89.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 87, en el cual los módulos de batería consisten de haces de 2-15 baterías prismáticas por módulo.
90. 90.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 73 , en el cual los módulos de batería consisten de baterías de hidruro metálico unidas.
91. 91.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 90 en el cual los módulos de batería son baterías de hidruro metálico prismáticas unidas .
92. 92. - El módulo de batería de acuerdo con la fc. reivindicación 73, en el cual las baterías incluyen: un alojamiento de batería, el alojamiento de batería incluye una terminal positiva de electrodo de batería y una terminal negativa de electrodo de batería; cuando menos un electrodo positivo dispuesto dentro del alojamiento de batería y conectado eléctricamente a la terminal positiva de electrodo; cuando menos un electrodo negativo dispuesto dentro del alojamiento 'de batería y conectado eléctricamente a la terminal negativa de electrodo; cuando* menos un separador dispuesto entre los electrodos positivo y negativo dentro del alojamiento de batería, el separador aisla eléctricamente el electrodo positivo del electrodo negativo, permitiendo la interacción química entre los electrodos positivo y negativo; y electrólito de batería colocado dentro del alojamiento de batería, el electrólito de batería rodea y humedece cuando menos un electrodo positivo, el cuando menos un electrodo negativo y cuando menos un separador; el alojamiento de batería tiene forma prismática y tiene una proporción optimizada de aspecto grosor a ancho a altura .
93. 93. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 90, en donde el alojamiento de la batería se forma de un material que es térmicamente conductor, fc mecánicamente fuerte y rígido y resistente a la corrosión.
94. 94. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual el alojamiento de batería se forma de metal .
95. 95. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 94, en el cual el alojamiento de batería metálico se forma de acero inoxidable.
96. 96.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual el alojamiento incluye una tapa de alojamiento que incluye la terminal de electrodo positivo de batería y la terminal negativa de electrodo de batería y un alojamiento de batería en el cual los electrodo se colocan.
97. 97.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 96, en el cual la tapa del alojamiento incluye una cubierta anular que define la periferia de cuando menos una abertura' a través de la tapa y las terminales tienen un labio sellante alrededor de su circunferencia, el plegado de las terminales esta sellado en la cubierta anular en el labio sellante .
98. 98.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 97, en el cual la tapa del alojamiento, la lata del alojamiento y la cubierta anular están formados de acero inoxidable 304L.
99. 99. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 97, en el cual un sello dieléctrico elastomerico se coloca entre el labio sellante y la cubierta anular.
100. 100.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 99, en el cual el sello dieléctrico elastomerico esta formado de un material de polisulfona impermeable al hidrógeno.
101. 101. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual cuando menos una de las terminales incluye una ventila de presión para liberar la presión interna de la batería a la atmósfera que la rodea. I-
102. 102. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 101, en el cual la ventila de presión esta fijada a una abertura a través de la tapa del alojamiento.
103. 103. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 102, en el cual la ventila de presión incluye: un alojamiento de ventila que tiene un área interior hueca en comunicación por gases con una atmósfera rodeante y el interior del alojamiento de la batería por medio de la abertura, un pistón de liberación de presión colocado dentro del área interior hueca, el pistón de liberación de presión esta dimensionado para sellar la abertura axial y que tiene una muesca sellante en su superficie opuesto a su abertura axial; un sello dieléctrico elastomerico montado dentro de la muesca de sellado, la muesca de sellado configurada para encapsular todas menos una superficie del sello, dejando expuesta la superficie no encapsulada del sello; y un resorte de compresión colocado para empujar el pistón de liberación de presión para que comprima el sello en la muesca del sello y bloquear la abertura axial en la terminal .
104. 104. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 102, en el cual el sello dieléctrico elastomerico esta formado de material de polisulfona impermeable el hidrógeno.
105. 105. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, que además incluye cuando menos un peine que forma una conexión eléctrica entre las barras del electrodo y las terminales .
106. 106. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 105, en el cual cuando menos un peine es una barra conductora eléctrica que tiene múltiples ranuras paralelas en las cuales se ajustan por fricción las barras de electrodo internas .
107. 107.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 106, en el cual cuando menos un peine esta formado de cobre, aleación de cobre, cobre recubierto con níquel o aleación de cobre recubierta con níquel .
108. 108.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual las terminales están formadas de cobre, aleación de cobre, cobre recubierto con níquel o aleación de cobre recubierta con níquel .
109. 109.- El sistema de paquete de batería enfriado con fluido de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual cuando menos un separador de electrodo de batería dispuesto entre los electrodos positivo y negativo incluyen separadores que rodean cada electrodo.
110. 110.- El sistema de paquete de batería enfriado con fluido de acuerdo con la reivindicacidn 92, en el cual los separadores se forman de polipropileno que tiene una estructura de textura orientada o ranurada.
111. lll . - El sistema de paquete de batería enfriado con fluido de acuerdo con la reivindicación 110, en el cual los separadores se posicionan de tal forma que la estructura de textura orientada o ranurada este alineada a lo largo de la dirección de la altura del cuando menos un electrodo positiva y el cuando menos un electrodo negativo.
112. 112. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual el alojamiento de batería prismática esta aislado eléctricamente del medio ambiente por medio de un recubrimiento de polimero no conductor.
113. 113. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 112, en el cual la capa polimerica no conductora es una capa de cinta polimerica eléctricamente aislante .
114. 114. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual los * electrodos de batería positivo y negativo están dispuestos en el alojamiento de tal forma que sus barras de colección eléctricas respectivas están dispuestas opuestas entre si en la parte superior o tapa del alojamiento.
115. 115. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 114, en el cual los electrodos de batería positivos y negativos tienen esquinas con muescas en donde se colocan las . barras de colección eléctrica de electrodo de polaridad inversa, evitando los cortocircuitos entre los i electrodos y eliminando!" el material de electrodo de peso muerto no utilizado.
116. 116. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 92, en el cual la batería incluye 19 electrodos positivos y 20 electrodos negativos colocados alternadamente dentro del alojamiento.
117. 117. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 94, en el cual el interior del alojamiento de batería prismática metálico se aisla eléctricamente de los electrodos y el electrólito.
118. 118. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 117, en el cual el interior del alojamiento de batería prismática de metal esta aislado de los electrodos y el electrólito por medio de un recubrimiento de material polimerico eléctricamente aislante en el interior del alojamiento de la batería. .
119. 119. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 117, en el cual el interior del alojamiento de batería prismática de metal que esta aislado eléctricamente de los electrodos y el electrólito al colocar los electrodos y el electrólito en una bolsa polimerica que esta sellada e insertada en el alojamiento de la batería.
120. 120.- El módulo de batería de la reivindicación 92, en el cual los electrodos negativos se forman a partir de material de electrodos de hidruro metálico sinterizado térmicamente conductor.
121. 121.- El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 120, en el cual los electrodos de hidruro de metal sinterizado térmicamente conductor están en contacto térmico con el alojamiento de la batería.
122. 122.- Una batería recargable mejorada mecánicamente, la batería incluye: un alojamiento de batería, el alojamiento de batería incluye una terminal positiva de electrodo de batería y una terminal negativa de electrodo de batería; cuando menos un electrodo positivo dispuesto dentro del alojamiento de batería y conectado eléctricamente a la terminal positiva de electrodo; cuando menos un electrodo negativo dispuesto dentro del alojamiento de batería y conectado eléctricamente fc. a la terminal negativa de electrodo; cuando menos un separador dispuesto entre los electrodos positivo y negativo dentro del alojamiento de batería, el separador aisla eléctricamente el electrodo positivo del electrodo negativo, permitiendo la interacción química entre los electrodos positivo y negativo; y electrólito de batería colocado dentro del alojamiento de batería, el electrólito de batería rodea y humedece cuando menos un electrodo positivo, el cuando menos un electrodo negativo y cuando menos un separador; el alojamiento de batería tiene forma prismática y tiene una proporción optimizada de aspecto grosor a ancho a altura.
123. 123. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 122, en donde el alojamiento de la batería se forma de un material que es térmicamente conductor, mecánicamente fuerte y rígido y resistente a la corrosión.
124. 124. -El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 123, en el cual el alojamiento de batería se forma de metal .
125. 125. - La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 124, en el cual el alojamiento de batería metálico se forma de acero inoxidable.
126. 126.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual el alojamiento incluye una tapa de alojamiento que incluye la terminal de electrodo positivo de batería y la terminal negativa de electrodo de batería y un alojamiento de batería en el cual los electrodo se colocan.
127. 127.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 126, en el cual la tapa del alojamiento incluye una cubierta anular que define la periferia de cuando menos una abertura a través de la tapa y las terminales tienen un labio sellante alrededor de su circunferencia, el plegado de las terminales esta sellado en la cubierta anular en el labio sellante.
128. 128.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 127, en el cual la tapa del alojamiento, la lata del alojamiento y la cubierta anular están formados de acero inoxidable 304L.
129. 129. - La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 127, en el cual un sello dieléctrico elastomerico se coloca entre el labio sellante y la cubierta anular.
130. 130.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 129, en el cual el sello dieléctrico elastomerico esta formado de un material de polisulfona impermeable al hidrógeno.
131. 131.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual cuando menos fc. una de las terminales incluye una ventila de presión para liberar la presión interna de la batería a la atmósfera que la rodea.
132. 132.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 131, en el cual la ventila de presión esta fijada a una abertura a través de cuando menos una de las terminales .
133. 133.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdó con la reivindicación 131, en el cual la ventila de presión incluye: un alojamiento de ventila que tiene un área interior hueca en comunicación por gases con una atmósfera rodeante y el interior del alojamiento de la batería por medio de la abertura, un pistón de liberación de presión colocado dentro del área interior hueca, el pistón de liberación de presión esta dimensionado para sellar la abertura axial y que tiene una muesca sellante en su superficie opuesto a su abertura axial ; un sello dieléctrico elastomerico montado dentro de la muesca de sellado, la muesca de sellado configurada para encapsular todas menos una superficie del sello, dejando expuesta la superficie no encapsulada del sello; y un resorte de compresión colocado para empujar el pistón de liberación de presión para que comprima el sello en la muesca del sello y bloquear la abertura axial en la fc terminal .
134. 134.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 133, en el cual el sello dieléctrico elastomerico esta formado de material de polisulfona impermeable el hidrógeno.
135. 135.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 122, que además incluye cuando menos un peine que forma una conexión eléctrica entre las barras del electrodo y las terminales.
136. 136.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 135, en el cual cuando menos un peine es una barra conductora eléctrica que tiene múltiples ranuras paralelas en las cuales se ajustan por fricción las barras de electrodo internas .
137. 137.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 136, en el cual cuando menos un peine esta formado de cobre, aleación de cobre, cobre recubierto con níquel o aleación de cobre recubierta con níquel .
138. 138.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual las terminales están formadas de cobre, aleación de cobre, cobre recubierto con níquel o aleación de cobre recubierta con níquel.
139. 139.- El sistema de paquete de batería enfriado con fluido de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual cuando menos un separador de electrodo de- batería dispuesto entre los electrodos positivo y negativo incluyen separadores que rodean cada electrodo.
140. 140.- El sistema de paquete de batería enfriado con fluido de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual los separadores se forman de polipropileno que tiene una estructura de textura orientada o ranurada.
141. 141.- El sistema de paquete de batería enfriado con fluido de acuerdo con la reivindicación 140,, en el cual los separadores se posicionan de tal forma que la estructura de textura orientada o ranurada este alineada a lo largo de la dirección de la altura del cuando menos un electrodo positiva y el cuando menos un electrodo negativo.
142. 142.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 124, en el cual el alojamiento de batería prismático esta aislado eléctricamente del medio ambiente por medio de un recubrimiento de polimero no conductor.
143. 143.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 142, en el cual la capa polimerica no conductora es una capa de cinta polimerica eléctricamente aislante .
144. 144. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual los electrodos de batería positivo y negativo están dispuestos en el alojamiento de tal forma que sus barras de colección eléctricas respectivas están dispuestas opuestas entre si en la parte superior o tapa del alojamiento.
145. 145. - El módulo de batería de acuerdo con la reivindicación 144, en el cual los electrodos de batería positivos y negativos tienen esquinas con muescas en donde se colocan las barras de colección eléctrica de electrodo de polaridad inversa, evitando los cortocircuitos entre los electrodos y eliminando el material de electrodo .de peso muerto no utilizado.
146. 146.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 122, en el cual la batería incluye 19 electrodos positivos y 20 electrodos negativos colocados alternadamente dentro del alojamiento.
147. 147.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 124, en el cual el interior del alojamiento de batería prismático metálico se aisla eléctricamente de los electrodos y el electrólito.
148. 148.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 147, en el cual el interior del alojamiento de batería prismático de metal esta aislado de los electrodos y el electrólito por medio de un recubrimiento de material polimerico eléctricamente aislante en el interior del alojamiento de la batería.
149. 149.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 147, en el cual el interior del alojamiento de batería prismático de metal que esta aislado eléctricamente de los electrodos y el electrólito al colocar los electrodos y el electrólito en una bolsa polimerica que esta sellada e insertada en el alojamiento de la batería.
150. 150.- La batería recargable mecánicamente mejorada de la reivindicación 122, en el cual los electrodos negativos se forman a partir de material de electrodos de hidruro metálico sinterizado térmicamente conductor.
151. 151.- La batería recargable mecánicamente mejorada de acuerdo con la reivindicación 150, en el cual los electrodos de hidruro de metal sinterizado térmicamente conductor están en contacto térmico con el alojamiento de la batería.
152. 152.- En un sistema de batería recargable formado de cuando menos una batería recargable interconectada, el sistema de batería recargable expuesto a las condiciones térmicas ambientales para desarrollar una temperatura operativa térmicamente degradante en el sistema de batería recargable, la mejora consiste: medios para proporcionar aislamiento térmico variable en cuando menos una porción del sistema de batería recargable que esta as directamente expuesto a la condición térmica ambiental, para mantener la temperatura del sistema de batería recargable dentro de su rango de operación deseado bajo condiciones ambientales variables.
153. 153.- El sistema de batería "recargable de acuerdo con la reivindicación 152, en el cual el sistema de batería recargable incluye una sola batería recargable.
154. 154.- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 152 , en el cual el sistema de batería recargable incluye múltiples baterías recargables interconectadas eléctricamente unidas en un módulo de batería.
155. 155.- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 152, en donde el sistema de batería recargable incluye múltiples baterías recargables eléctricamente inteconectadas unidas en múltiples módulos de batería que están dispuestas en un alojamiento para formar un sistema de paquete de batería.
156. 156.- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 152, en el cual los medios para proporcionar aislamiento variable incluye medios sensores de temperatura, medios de aislamiento térmico comprimibles y medios para comprimir los medios de aislamiento térmico compribles en respuesta a la temperatura detectada por el sensor térmico.
157. 157.- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 156, en el cual los sensores térmicos incluyen sensores electrónicos, los medios de aislamiento térmico comprimibles incluyen una aislamiento de espuma o fibras comprimibles y los medios para comprimir los medios de aislamiento térmico comprimible ''incluyen dispositivos de pistón que aumentan o disminuyen variablemente la compresión sobre el aislamiento de espuma o fibra comprimible en respuesta a señales de los sensores electrónicos.
158. 158.- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 156, en donde los sensores térmicos y los medios para comprimir los medios de aislamiento térmico comprimibles se combinan como una sola unidad.
159. 159.-'- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 158, . en donde la unidad única de sensor térmico/compresor de aislamiento combinados incluyen una tira bimetálica que permite que los medios de aislamiento térmico comprimibles se expandan en su lugar para proteger el sistema de batería de condiciones ambientales frías y comprimir el aislamiento para retirar su efecto aislante del sistema de la batería bajo condiciones ambientales calientes.
160. 160. - El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 153 en el cual cuando menos esa porción del sistema de batería recargable que esta mas directamente expuesto a la condición térmica ambiental incluye toda la batería recargable.
161. 161.- El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 154 en donde cuando menos esa porción del sistema de batería recargable que esta expuesto mas directamente a la condición térmica ambiental incluye todo el módulo de batería.
162. 162. - El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 154 en el cual cuando menos la porción del sistema de batería recargable que es expuesto mas directamente a las condiciones térmicas ambientales incluyen solo los extremos del módulo de batería.
163. 163. - El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 155, en el cual cuando menos esa porción del sistema de batería recargable que esta mas ..directamente expuesto a la condición térmica ambiental incluye todos los múltiples módulos de batería que están dispuestos en el alojamiento para formar el sistema de paquete de batería.
164. 164. - El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 155 en donde la cuando menos una porción del sistema de batería recargable que esta mas directamente expuesto a las condiciones térmicas ambientales incluye solo los extremos de cuando menos uno de los múltiples módulos de batería que están dispuestos en el alojamiento para formar el sistema de paquete de batería.
165. 165. - El sistema de batería recargable de acuerdo con la reivindicación 153, en el cual cuando menos una porción del sistema de batería recargable que esta mas directamente expuesto a la condición térmica ambiental incluye solo los extremos de todos los múltiples módulos de batería que están dispuestos en el alojamiento para formar el sistema de paquete de batería. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describen baterías, Módulos y sistemas de baterías enfriados por fluido, mecánica y térmicamente mejorados. La batería tiene forma prismática con una proporción optimizada de aspecto grosor a ancho a altura que proporciona a la batería las propiedades óptimas balanceadas cuando se comparan con las baterías prismáticas que no tienen estas proporciones optimizadas. El grosor, ancho y la altura optimizados permiten las máximas capacidad y salida de potencia eliminando al mismo tiempo los efectos perjudiciales. El estuche de la batería permite la expansión unidireccional que se compensa fácilmente al aplicar una compresión mecánica contrariamente a esa dirección. En el módulo (32) , las baterías están unidas dentro de medios de atado/compresión bajo compresión mecánica externa que se optimiza para balancear la presión hacia afuera debido a la expansión y proporcionan una compresión adicional hacia adentro para reducir la distancia entre los electrodos positivo y negativo, aumentando la potencia general de la batería. El paquete de batería enfriado con fluido (39) incluye un alojamiento de empaque de batería (40) que tiene entradas (41) y salidas (42) de refrigerante; los módulos de batería dentro del alojamiento de tal forma que están separados de las paredes del alojamiento y entre si para formar canales de flujo de refrigerante (43) a lo largo de cuando menos una superficie de baterías unidas, y cuando menos un medio de transporte de refrigerante (44) . El ancho de los canales de flujo de refrigerante permiten la máxima transferencia térmica. Finalmente las baterías, los módulos y los paquetes puede incluir también medios para proporcionar aislamiento térmico variable a cuando menos aquella porción del sistema de batería recargable que esta mas directamente expuesto a' las condiciones térmicas ambientales, para mantener la temperatura del sistema dentro de su margen operativo deseado bajo condiciones ambientales variables .