CN104112840A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池模块，该电池模块形成有在向上侧延伸而成的电极端发生弯折而在垂直于电池模块的方向上形成焊接面的焊接部，并利用平顶形态的激光束或者高斯形态的激光束以搭焊方式对焊接部进行激光点焊，并且具备膨胀分隔物，从而在发生因电池单元内部的问题而导致体积增加的膨胀的情况下，调节膨胀位置使得电极端发生短路，从而断开电连接，由此提高电池单元的稳定性。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及电池模块，更具体地涉及在因电池单元内部的问题而导致体积增加的情况下，电极端发生短路，从而电连接被断开，由此能够提高电池单元的稳定性的电池模块。

背景技术

通常而言，二次电池与一次电池不同，二次电池可进行充电以及放电，从而适用于如数码相机、手机、笔记本电脑、混合动力车等多种领域，从而正在进行各种研究。作为二次电池，可以列举镍-镉电池、金属氢化物镍电池、镍-氢电池、锂二次电池等。

在这种二次电池中，尤其对具有高的能量密度和放电电压的锂二次电池进行多种研究，并且其已被商业化而得到广泛的应用。能够将这种锂二次电池制造成多种形态，作为代表性的形状，可以列举主要用于锂离子电池的圆筒型（cylinder type）和棱柱型（prismatic type），最近受到瞩目的锂聚合物电池被制造成具有柔软性的袋型（pouched type），从而其形状较为自由。通常，以将这种袋型的电池单元连接多个而构成模块形态的方式来使用。此时，通过向电池单元外部突出的电极端的连接来形成各个电池单元的电连接，然而这种模块存在根据二次电池的特性而可能会发生的在过充电、过放电时的分子结构的破坏或内部短路所引起的火灾、燃烧以及爆炸的危险。基于如上所述的理由，为了保证电池单元的稳定性，使用如安全通路（safety vent）、PTC（Positive Temperature Coefficient）以及CID（Current Interrupt Device）元件等多种方法。这种方法通常采用主要破坏电池单元的一定区域并利用其来降低内部压力以尽量减小火灾、燃烧以及爆炸危险的方式。但是，由于电池单元的破坏部位不规则，因此这种方法可能会导致内部的电解质通过被破坏的部分向外部泄露，从而引起问题。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于，形成出向上侧延伸而成的电极端发生弯折而在垂直于电池模块的方向上形成焊接面的焊接部，并利用平顶形态的激光束或者高斯形态的激光束以搭焊方式或者对焊方式对焊接部进行点焊，并且具备膨胀分隔物，从而当因电池单元内部的问题而发生体积增加的膨胀的情况下，调节膨胀位置，使得电极端发生短路。从而，提供一种通过电极端的短路来断开电连接由此抑制膨胀以提高电池单元的稳定性的电池模块。

用于实现如上所述的目的的本发明的电池模块100包括两个以上的电池单元110、和从各个上述电池单元110延伸而相互间被进行激光焊接的电极端120，

上述电池模块100形成为，包括向上侧延伸而成的电极端120发生弯折而在垂直于上述电池单元110的方向上形成焊接面的焊接部121。

此外，利用在相邻的阴极的电极端120与阳极的电极端120的上述焊接部121重叠的形态下进行焊接的搭焊（lap welding）方式，或利用在相邻的阴极的电极端120与阳极的电极端120的上述焊接部121的端部对接的状态下进行焊接的对焊（butt welding）方式，来焊接上述电极端120。

并且，利用平顶（Top-hat）形态的激光束或者高斯形态的激光束来焊接上述焊接部121，并且利用激光点焊（Spot laser welding）来焊接上述焊接部121。

此时，本发明的电池模块100在上述电池单元110的下侧的一定区域以包围该电池单元110的方式形成有引导该电池单元110的膨胀位置（swelling position）的膨胀分隔物（Swelling partition）130。

根据本发明，在电池模块中，形成有向上侧延伸而成的电极端发生弯折而在垂直于电池模块的方向上具有焊接面的焊接部，并利用平顶形态的激光束或者高斯形态的激光束以搭焊方式或者对焊方式对焊接部进行点焊，从而在平常实现稳定的结合，但是当发生电池单元的体积增加的膨胀的情况下，发生短路，从而能够断开膨胀的进行。

并且具备膨胀分隔物来调节膨胀位置，从而能够有效地供给电极端的短路所需的物理力。基于此，当根据电池单元内部的异常而发生膨胀的情况下，在电池单元的密封力没有消失的状态下利用电短路来能够尽可能地抑制膨胀的发生，从而具有电池单元内部的电解质等不会向外部泄露并且能够更加安全地处理电池单元内部的压力的优点。

附图说明

图1是本发明的电池模块的立体图。

图2是表示本发明的搭焊实施例的图。

图3是表示本发明的搭焊实施例的另一图。

图4是表示本发明的对焊实施例的图。

图5是表示本发明的左右对称型高斯形态的激光束的图。

图6是表示本发明的平顶形态的激光束的图。

图7是表示本发明的膨胀分隔物实施例的图。

图8是表示本发明的膨胀分隔物实施例的另一图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明如上所述的本发明的电池模块。接下来说明的附图是为了给所属技术领域的技术人员能够充分地说明本发明的宗旨而示例性地提供的。从而，本发明并不限定于下述的附图，其还能够具体化为另一方式。并且，在说明书整体中，相同的附图标记表示相同的构成要素。

图1是本发明的电池模块的立体图，图2是表示本发明的搭焊实施例的图，图3是表示本发明的搭焊实施例的另一图，图4是表示本发明的对焊实施例的图，图5是表示本发明的左右对称型高斯形态的激光束的图，图6是表示本发明的平顶形态的激光束的图，图7是表示本发明的膨胀分隔物实施例的图，图8是表示本发明的膨胀分隔物实施例的另一图。

如图1所示，本发明的电池模块100包括两个以上的电池单元110和从各个上述电池单元110延伸而被互相进行激光焊接的电极端120。

此时，上述电池模块100形成为，包括向上侧延伸而成的电极端120发生弯折而在垂直于上述电池单元110的方向上具有焊接面的焊接部121。此外，上述电极端120以搭焊（lap welding）或者对焊（butt welding）方式被焊接，其中，搭焊（lap welding）是在相邻的阴极的电极端120与阳极的电极端120的上述焊接部121被重叠的状态下进行焊接，对焊（butt welding）是在相邻的阴极的电极端120与阳极的电极端120的上述焊接部121的端部被对接的状态下进行焊接。

即，上述焊接部121自各个上述电池单元110向上侧延伸，从而其一定区域向垂直于上述电池单元110的方向发生弯折，由弯折而形成的上述焊接部121形成阴极的上述电极端120与相邻的阳极的上述电极端120被重叠的结构。将这样重叠的上述焊接部121，利用由激光对中央的一定区域进行焊接的搭焊或者对焊来进行焊接。

如图2至图3所示，由于搭焊利用一个激光对一定区域进行焊接，所以操作简单，并且与其他焊接方式相比被重叠的部分宽，从而当焊接部位窄的情况下，能够使在焊接操作中可能会发生的焊接部位跟踪错误所引起的焊接不良最小化，因此具有能够使工序不良率最小化的优点。

此外，如图4所示，由于对焊将上述焊接部121的端部对接的情况下进行焊接，所以与其他焊接方式相比能够更加简单地实现短路，从而具有电池模块产生异常而发生膨胀的情况下，能够使上述焊接部121更加迅速地发生短路的优点。

此外，图2至图4示出了本发明的上述电极端120由铝材料和铜材料构成时的例子。此时，为了更高效的焊接，优选构成为两端部及中心部具有支撑力的3点支撑结构，以使各个上述电极端120紧贴。

为了这种3点支撑结构，优选地，各个上述电极端120在上述焊接部121的形成上具有一定的规律性，此时，考虑到用于上述电极端120的铝材料具有9%以上的延伸率，铜材料具有6%以上的延伸率，从而对于上述焊接部121的形成规律而言，通常优选为，使铝具有更小的半径。即，由于延伸率高的铝材料在与铜材料焊接时可能会延伸，所以优选形成为比铜材料短。

并且，上述焊接部121利用平顶（Top-hat）形态的激光束或高斯（Gaussian）形态的激光束进行焊接。通常用于焊接的激光为左右对称型高斯（Symmetric gauss）形态的激光束，其图示于图5中。这种左右对称型高斯形态的激光束的能量密度不均匀，其呈现集中在中心的形态。从而，能量密度低的周边部不能较深地进入到作为焊接对象的母体材料中，从而存在焊接效率低的问题点。为了解决这种问题点，在本发明中使用如图6所示的平顶形态的激光束。在这种平顶形态的激光束中，周边部与中心的能量密度均匀，从而具有以相同的深度向作为焊接对象的母体材料进入的优点。

此外，利用激光点焊（Spot laser welding）焊接上述焊接部121。对于这种激光点焊，基于利用现有的具有一定的宽度并对一定区域进行焊接的线性（Linear）焊接时的拉伸强度来进行计算，从而成为算出点焊的点的数量的依据。即，利用线性焊接时的焊接面积除以用于点焊的点的面积来算出点的数量。从而，激光线性焊接与激光点焊具有相同的焊接面积，但是焊接位置有差别。

这是由于在激光线性焊接的情况下仅能对固定区域进行焊接，但是在激光点焊的情况下能够移动焊接点的位置，从而能够根据需要来进行调节，本发明的电池模块将焊接点构成为，采用激光点焊来利用在电池模块发生膨胀时产生的物理力，使焊接部分离而发生短路。此时，焊接点可以被重叠。

并且，在本发明的电池模块100中，引导上述电池单元110的膨胀位置（swelling position）的膨胀分隔物（Swelling partition）130在上述电池单元110下侧的一定区域包围上述电池单元110的方式形成。根据如贯通、高温放置、过充电、外部短路等理由，以根据上述电池单元110内部的化学作用而膨胀的形态发生的膨胀，其发生位置以及形态按照各自的发生原因而存在差别。并且，膨胀使得上述电池单元110从发生部位向全方位发生膨胀，从而物理力分散地出现。

因此，为了利用电池单元因膨胀而发生变形时产生的物理力，需要集中到所需的区域。为了集中这种物理力，需要将使上述电池单元110向全方位膨胀的膨胀集中到需要物理力的区域的引导部件。为此，如图7所示，本发明的电池模块能够利用膨胀分隔物130来使膨胀位置集中在上述电极端120所在的上侧，其中，膨胀分隔物130形成为在上述电池单元110下侧的一定区域包围上述电池单元110。

如图8所述，随着通过位于下侧的上述膨胀分隔物130的引导而膨胀位置集中在上侧，根据膨胀而发生的物理力集中在上侧，从而上述电极端120的连接发生短路。

即，形成为包围上述电池单元110下侧的上述膨胀分隔物130防止上述电池单元110下侧的延伸，使得因如贯通、高温放置、过充电、外部短路等问题发生的上述电池单元110的膨胀集中在上侧。此时，利用集中在上侧的膨胀的物理力，使形成在上述电池单元110上侧的上述电极端120的上述焊接部121的连接短路来断开电连接，从而使化学反应最小化，并基于此中断膨胀的进行。从而本发明的电池模块具有如下优点：即使没有另外的电连接断开单元或者电池单元保护单元，也能够预防如上述电池单元110的爆炸或者燃烧等安全事故，并基于此能够增加可以与相同大小的电池模块连接的上述电池单元110的数量。

如上所述，在本发明中，通过具体构成要素等特定内容和有限的实施例附图进行了说明，但这仅是用于更加全面的理解本发明而提供的，本发明并不限于上述的实施例，所属技术领域的技术人员能够根据这种说明而进行多种修改和变形。

因此，本发明的思想并不局限于所说明的实施例，应解释为包括权利要求书及与权利要求书均等或等效的变形的方案均属于本发明的思想的范围内。

附图标记说明

100：电池模块；110：电池单元；120：电极端；121：焊接部；130：膨胀分隔物。

Claims (6)

1.一种电池模块，包括两个以上的电池单元、和从各个上述电池单元延伸而相互间被进行激光焊接的电极端，

其特征在于，

上述电池模块（100）形成为，包括向上侧延伸而成的电极端（120）发生弯折而在垂直于上述电池单元（110）的方向上具有焊接面的焊接部（121）。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，

利用在相邻的阴极的电极端（120）与阳极的电极端（120）的上述焊接部（121）重叠的状态下进行焊接的搭焊方式，来焊接上述电极端120。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，

利用在相邻的阴极的电极端（120）与阳极的电极端（120）的上述焊接部（121）的端部对接的状态下进行焊接的对焊方式，来焊接上述电极端（120）。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，

利用平顶形态的激光束或者高斯形态的激光束来焊接上述焊接部（121）。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，

利用激光点焊来焊接上述焊接部（121）。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，

上述电池模块（100）在上述电池单元（110）的下侧的一定区域以包围该电池单元（110）的方式形成有引导该电池单元（110）的膨胀位置的膨胀分隔物（130）。