CN103858250B - 电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池，更具体而言，提供了一种在底座槽中形成有切割单元的电池，使得切割单元和子电池模块在正常工作状态下互相不接触，由此电池可被稳定地驱动，而仅在诸如过充电、过放电、暴露于高温下或者电气短路等异常工作状态下子电池模块的袋可被切割单元切开，以预防起火或爆炸，由此安全性可得到提升。

Description

电池

技术领域

本发明涉及一种电池，更具体而言，涉及一种切割单元形成于底座槽中的电池，使得切割单元和子电池模块在正常工作状态下互相不接触，由此电池可被稳定地驱动，而仅在过充电、过放电、暴露于高温下或者电路短路等异常工作状态下子电池模块的袋可被切割单元切开，以预防起火或爆炸，由此安全性可得到提升。

背景技术

随着对能源和环境的兴趣增长，对二次电池的需求也日益增长。尤其是已经积极地进行对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池的研究。

具体而言，锂二次电池主要用作移动电话、笔记本电脑、数码相机和电动车辆的电源。

然而，虽然锂二次电池具有很好的电气特性，但锂二次电池却具有低的安全性。

更具体地说，当在诸如过充电、过放电、暴露于高温下或电气短路等异常工作状态下在锂二次电池中持续发生电解反应的情况下，在锂二次电池的内部会产生热和气体。结果，当电解反应在高温和高压力下被进一步促进时，可能发生起火或者爆炸。

具体而言，在设置有多个电池单元的中大尺寸的电池组的情况中，这个问题可能引起严重的重大事故。

在中大尺寸的电池组中，多个电池单元或单元模块被设置在具有预定空间的框架中，且随着电池单元或单元模块的膨胀，壳体中的压力会迅速的增加。

为解决这个问题，二次电池模块中包括保险丝、双金属器件以及电池管理系统（battery management system，BMS）。然而，仅通过这些结构可能保证不了足够的安全性。

具体而言，在正常状态下，BMS可以感测到电气异常（过放电、过充电、过电流）且控制所有模块以确保安全性，但当BMS未工作在异常状态时，可能难以控制所有的模块，多个电池单元膨胀并由此引起起火或爆炸的风险可能会增加。

为解决这个问题，提出了名为“具有通过壳体破裂的气体排放机制的二次电池组件”的韩国专利公开No.10-2004-0110535，如图1所示。

具有通过壳体破裂的气体排放机制的二次电池组件被配置为包括：壳体11；包括容纳在壳体11中的电极组件24的二次电池10；嵌入有二次电池10的二次电池组15；以及形成于二次电池组15中的突起状的破裂装置51。

二次电池在异常状态下的体积变化如图1中的虚线所示。

在图1所示的具有通过壳体破裂的气体排放机制的二次电池组件中，当单体电池由于异常工作而膨胀时，袋型电池壳体可由破裂装置破开，从而可以确保安全性。

然而，破裂装置形成于容纳二次电池的空间中，使得可能会在组装单体电池的时候破坏壳体，并且在二次电池组件在频繁产生震动的环境中被安装、然后被移动或使用的情况下，袋型电池壳体甚至可能会在正常工作状态下被破裂装置所破坏。

也就是说，在具有通过壳体破裂的气体排放机制的二次电池组件中，在组装过程中或在正常工作状态下，二次电池的耐用性可能会劣化。

相关技术文件

专利文件

韩国专利公开No.10-2004-0110535(2004年12月31日)

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种电池，在所述电池中，切割单元形成于底座槽中，使得切割单元和子电池模块可以在正常工作状态下互相不接触，由此电池被稳定地驱动，并且仅在诸如过充电、过放电、暴露于高温下或电气短路等异常工作状态下子电池模块的袋会被切割单元切开以预防起火或爆炸，由此安全性可得到提升。

本发明的另一目的是提供一种电池，在所述电池中，切割单元形成于底座槽中以便不被暴露，使得子电池模块在子电池模块和电池模块壳体之间的组装过程中不被破坏，由此可提高生产力。

技术解决方案

在一个总体方面，一种电池包括：子电池模块，所述子电池模块包括至少一个电池单元、在一个方向上从电池单元延伸的电极接线片、以及容纳电池单元的袋；以及保护子电池模块的电池模块壳体。其中，电池模块壳体的内表面的预定区域设置有凹陷的底座槽；并且底座槽的内部设置有朝向子电池模块突起的切割单元，以在与袋接触时切开袋。

切割单元的高度低于底座槽的高度，使得切割单元和子电池模块在电池正常工作时互相不接触，但在电池异常工作时互相接触。

可形成多个底座槽，并且切割单元可分别形成于多个底座槽中。

多个电池模块壳体可相互平行地设置，并且子电池模块可分别设置在电池模块壳体中。

彼此相对的电池模块壳体中的一个电池模块壳体的底座槽的外表面可被定位成与彼此相对的电池模块壳体中的另一个电池模块壳体的外表面接触。

在电池模块壳体的一个表面和另一个表面中在高度方向上的相同位置可以形成多个底座槽，并且在电池模块壳体的一个表面中形成的底座槽和在电池模块壳体的另一个表面中形成的底座槽可在宽度方向上相互隔开预定距离。

有益效果

由此，利用根据本发明实施例的电池，由于切割单元形成于底座槽中，因此切割单元和子电池模块可在正常工作状态下互相不接触，由此电池可被稳定地驱动，并且仅在诸如过充电、过放电，暴露于高温下或电气短路等异常工作状态下子电池模块的袋可被切割单元切开，以预防起火或爆炸，由此安全性可得到提升。

另外，在根据本发明实施例的电池中，由于切割单元形成于底座槽中以便不被暴露，因此在子电池模块和电池模块壳体的组装过程中，子电池模块可以不被破坏，由此可提高生产力。

附图说明

根据结合附图给出的优选实施例的以下描述，本发明的上述及其他的目的、特征和优点将变得明显。在附图中：

图1是根据本发明的示例性实施例的注入成型装置的横截面视图。

图1是根据现有技术的包括排气夹具的电池盒的横截面视图。

图2是根据本发明的示例性实施例的电池的透视图。

图3是从侧方向看到的图2所示的电池的平面图。

图4是图2所示的电池的沿着A-A’线获得的横截面视图。

图5是根据本发明的示例性实施例的电池的子电池模块的分解透视图。

图6是根据本发明的另一示例性实施例的电池的横截面视图。

主要元件的详细说明

1000：电池

100：子电池模块 110：电池单元

120：电极接线片 130：袋

140：双极板

200：电池模块壳体

210：底座槽

H210：注入孔的底座槽的深度

220：切割单元

H220：切割单元的高度

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的技术精神。

根据本发明的一个示例性实施例的电池1000包括子电池模块100和电池模块壳体200，其中电池模块壳体200设置有底座槽210和切割单元220（如图2-4）。

子电池模块100包括：至少一个电池单元110，在一个方向上从电池单元110延伸的电极接线片120，以及在容纳电池单元110的状态下被密封的袋130（参见图5）。另外，袋130为片状。

电极接线片120在一个方向上从电池单元110延伸。

袋130为片状，并且在将电池单元110容纳在其中的状态下被密封。更具体地说，袋130具有封闭电池单元110的除了电极接线片120突起的部分以外的其他表面的形状，并且由铝层压片制成。

虽然图5以举例的方式示出了包括形成于其中的双极板140在内的子电池模块100，但本发明不局限于此。即，只要电池单元110设置在袋130中，子电池模块可为任意的形状，如电池单元110缠绕于袋中的形状。

同时，子电池单元100被保持为使得在正常工作时袋130具有不变的体积，但可以在如过充电、过放电或过电流等异常工作时因隆起而膨胀。

在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，在上述的异常工作时，子电池模块110的袋130可被切开以预防起火或者爆炸，由此安全性可进一步提升。

更具体地说，在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，电池模块壳体200的内表面的预定区域设置有凹陷的底座槽210，并且底座槽的内部设置有向子电池模块100突起的切割单元220，以在与袋130接触时切开袋130。

作为电池模块壳体200的内表面的预定区域是凹陷的结构，底座槽210被形成为对应于所述预定区域向外突起。

另外，用于形成设置有切割单元200的区域的底座槽210被形成为使得在正常工作时，切割单元220不接触袋130以保持电池的正常工作，在异常工作时，切割单元220通过袋130的膨胀而接触袋130以切开袋130，从而使电池的工作停止。

也就是说，在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，切割单元的高度H220低于底座槽的深度H210。

在本发明中，如图4所示，底座槽的深度H210是指在垂直于电池单元壳体200的内表面的方向上除电池模块壳体的材料厚度以外的最长部分。

此外，切割单元220的高度H220是指切割单元220的除电池模块壳体200的材料厚度以外的最长部分。

换句话说，切割单元220设置在底座槽210中，使得当子电池单元100在正常状态下具有正常的体积区时，切割单元220不接触袋130，并且当在异常状态下子电池单元100膨胀时，切割单元220接触袋130以切开袋130，从而阻止电池的工作。

如图4所示，切割单元220为玉米状，以这种形状，切割单元220朝向其端部逐渐变尖锐。另外，切割单元220可进一步具有能够切割袋130的各种形状，如刀一样的扁平形状。

另外，在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，可形成多个底座槽210，并且可以在多个底座槽210中分别形成多个切割单元220。

也就是说，在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，为了在异常工作时容易地切开袋130，可在支撑子电池模块100的电池模块壳体200中形成多个底座槽210，并且可以形成多个切割单元220以分别对应于多个底座槽210。

考虑到底座槽210的形成区域及其数量等因素来应用切割单元220的尺寸。

切割单元220的高度低于底座槽210的深度，使得电池单元100和切割单元220在电池1000正常工作时不互相接触，并且在电池1000异常工作时互相接触。

因此，在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，由于切割单元220形成于底座槽210中，切割单元220和子电池模块100可在正常工作状态下不互相接触，由此电池可被稳定地驱动，并且仅在诸如过充电、过放电、暴露于高温下、电气短路等异常工作状态下子电池模块100的袋130可被切割单元切开以预防起火或爆炸，由此安全性可得到提升。

同时，在根据现有技术的电池1000中，在异常工作时停止电池工作是重要的。然而停止电池工作以保证安全性的装置可能阻碍电池的正常工作。

具体而言，在根据现有技术的具有如图1所示的形状的电池中，有很大的可能性甚至在正常工作状态期间使电池1000停止工作。由此可能难以将该电池应用于具有持续震动或类似环境的车辆。

在能够解决这个问题的根据本发明的示例性实施例的电池1000中，子电池模块100被电池模块壳体200稳定的支撑，并且子电池模块100的袋130可仅在异常工作时被切割单元220切开，由此整体稳定性能够得到提升。

进一步地，根据本发明的示例性实施例的电池单元1000可包括相互平行的多个电池模块壳体200，并且如图6所示，可在每个电池模块壳体200中设置子电池模块100。

在此，电池模块壳体200可以在其两个端部连接至彼此，或者通过单独的部件进行固定。

电池模块壳体200支撑每一个子电池模块100，并且在彼此相邻的电池模块壳体200的底座槽210被形成在对应于彼此的位置上的情况下，电池模块壳体200之间的距离可为底座槽210的形成深度的两倍。

在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，电池模块壳体200的底座槽210形成于彼此不相同的位置上，电池模块壳体200可以以与其一侧的底座槽210的形成区域对应的距离相互隔开。

更具体地说，在彼此相对的电池模块壳体200的底座槽210被定位成互相接触的情况下，在有限的空间中设置的电池模块壳体200的数量减少。因此，在根据本发明的示例性实施例的电池1000中，彼此相对的电池模块壳体200中的一个电池模块壳体的底座槽210的外表面被定位成接触另一个电池模块壳体的外表面，由此使得可以在有限的空间中设置多个电池模块壳体200。

在如图6所示的示例中，在高度方向上的相同位置上，电池壳体200的一侧设置有一个底座槽210，而另一侧设置有两个底座槽210，使电池模块200的一侧的底座槽210在这两个底座槽之间。

也就是说，在图6所示的电池1000的示例中，具有相同高度的多个底座槽210形成于电池模块壳体200的一个表面和另一个表面中。在此，形成于电池模块壳体的一个表面中的底座槽210与形成于电池模块壳体的另一个表面中的底座槽210在宽度方向上以预定距离相互隔开。具体而言，形成于电池模块壳体的一个表面中的底座槽210与形成于电池模块壳体的另一个表面中的底座槽210被交替地布置。

在如图6所示的电池模块1000中，尽管子电池模块100具有很大的尺寸，但在诸如过充电、过放电、暴露于高温下或电气短路等异常工作状态下，子电池模块100的袋130可容易地被切割单元220切开，以预防起火或爆炸，由此安全性能够得到提升。

此外，根据本发明的示例性实施例的底座槽210并不局限于此，而是可以具有更多的各种数量和各种图案。

本发明不应被解释为局限于上述示例性实施例。本发明可以应用于各种领域，并且可以在不偏离权利要求所主张的本发明的精神和范围的情况下由本领域技术人员进行各种修改。因此，对本领域技术人员而言明显的是，这些变化和修改都落入本发明的范围中。

附图仅仅是为了更详细地描述本发明的技术思想而示出的示例。因此，本发明的技术思想并不局限于附图中的形状。

本发明并不限于上述的示例性实施例，其可以以各种方式被应用，并且可以在不偏离权利要求所主张的本发明的要点的情况下以各种方式进行修改。

Claims (5)

1.一种电池，包括：

子电池模块，所述子电池模块包括至少一个电池单元、在一个方向上从所述电池单元延伸的电极接线片、容纳所述电池单元的袋；以及

电池模块壳体，所述电池模块壳体保护所述子电池模块，

其中，所述电池模块壳体的内表面的预定区域设置有从所述子电池模块向外地凹陷的底座槽；

所述底座槽的外表面从所述电池模块壳体的外表面突起；并且

所述底座槽的内部设置有朝向所述子电池模块突起的切割单元，以在与所述袋接触时切开所述袋，并且

其中，所述切割单元的高度小于所述底座槽的深度，使得所述切割单元和所述子电池模块在电池正常工作时互相不接触，并且在电池异常工作时互相接触。

2.如权利要求1所述的电池，其中，形成有多个底座槽，并且所述切割单元分别形成于所述多个底座槽中。

3.如权利要求1所述的电池，其中，多个电池模块壳体相互平行地设置，并且所述子电池模块分别设置于所述电池模块壳体中。

4.如权利要求3所述的电池，其中，彼此相对的所述电池模块壳体中的一个电池模块壳体的底座槽的外表面被定位成与彼此相对的所述电池模块壳体中的另一个电池模块壳体的外表面接触。

5.如权利要求4所述的电池，其中，在所述电池模块壳体的一个表面和另一表面中在高度方向上的相同位置形成所述多个底座槽；并且

在所述电池模块壳体的一个表面中形成的底座槽和在所述电池模块壳体的另一个表面中形成的底座槽在宽度方向上相互隔开预定距离。