CN107275528A - 电池模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电池模块及其制造方法，其中，于电池模块中，多个电池芯置于至少一电池支架中。封装层置于至少一电池支架中，且填充于该些电池芯之间的间隙中。至少一绝缘板置于该至少一电池支架的外侧面，并且多个导电片被夹于该至少一绝缘板及该外侧面之间。至少一绝缘板及至少一电池支架共同界定出具有一开口的一密闭空间，而封装层是从该开口将一可固化液体注入于该密闭空间中后硬化而形成。依据本发明，利用灌胶封填使产品结构强度强化，由于封胶材料具防水性，而使电池模块能够有防水保护，较佳的情况是封胶材料具导热性，而能够使电池模块具有更良好的均温性。由于工艺简便，可以依不同产品规格，而进行设计的调整，设计的应用性较佳。

Description

电池模块及其制造方法

技术领域

本发明关于一种电池模块，尤其关于一种阻止异常连续发生的电池模块。

背景技术

交通运输载具随着科技的进步，从以汽油作为汽、机车燃料，进步到以天然气作为汽车燃料，作为汽、机车的动力供给来使汽、机车运作，而脚踏车传统以来是以人力带动机械作为动力来供脚踏车运作。当然，随着燃料原料渐渐减少，价格渐渐高涨，以及环保意识的抬头，已发展出了包括电动脚踏车、电动机车、油电汽车等等交通工具。然而随着交通运输载具的发展，以及朝向绿能产业的电力交通运输载具的重视，提供交通载具电力的电池模块成为一项重要的元件。

图1为已知一电池模块。如图1所示，电池模块100包含多个电池装置110、一电路板120、及多条电压线130及至少一连接器131。每一电池装置110包含多个电池芯111及两个电极片112。一电池装置110中该些电池芯111通过该些电极片112形成串联或并联后，再与其他电池装置110进行串联或并联，而形成整个电池模块100。

如果一个电池装置110内的电池芯111发生异常，将会引起其他邻近的电池芯111发生异常，此种连续异常现象还会进一步导致整个电池模块100发生异常。

此外，为了检测电池模块100中，每一电池装置110的电压是否发生异常，如图1所示，过去是以每一个电池装置110的电极片112的一接脚113穿焊或搭焊在一电压线130，每一电压线的另一端连接至一连接器131，形成一排线。连接器131再插接至电路板120上的另一连接器。电路板120设有电压检测单元及芯片组(IC)。通过上述设计，能够将各个电池装置110的电压汇集到电路板120的电压检测单元，电压检测单元再通过电路板120的电路，将该些电压的数值传递给芯片组(IC)，以监控该些电压。

依据已知技术，虽然能够监控每一电池装置110的电压，但当电池芯111发生异常时，却无法阻止因异常的电池芯111，进而导致其他电池芯111发生异常。

因此，除了监控异常之外，还需要一种有效阻止已发生异常的电池芯111，影响其他未发生异常的电池芯111的改良的电池模块100的结构。

发明内容

本发明一目的在于提供一种电池模块及其制造方法。本发明另一目的在于提供一种电池模块其具有封装层填充于多个电池芯之间的间隙中；及其制造方法。本发明另一目的在于提供一种阻止异常连续发生的电池模块及其制造方法。

依据本发明一实施例，一种电池模块包括至少一电池支架、多个电池芯、封装层、多个导电片以及至少一绝缘板。该些电池芯置于该至少一电池支架中。封装层置于该至少一电池支架中，且填充于该些电池芯之间的间隙中。该些导电片置于该至少一电池支架的一外侧面，并且该些电池芯电连接。至少一绝缘板置于该至少一电池支架的外侧面，并且该些导电片被夹于该至少一绝缘板及该外侧面之间。该至少一绝缘板及该至少一电池支架共同界定出具有一开口的一密闭空间，而封装层是从该开口将一可固化液体，例如液态树脂，注入于密闭空间中后硬化而形成。

于一实施例中，该至少一电池支架包含互相连接的一第一电池支架及一第二电池支架，第一电池支架及第二电池支架的内侧面皆设置有多个固定座，该些电池芯的两端装入于第一电池支架及第二电池支架的该些固定座中。该些导电片区分为多个第一导电片及多个第二导电片，且该些第一导电片置于该第一电池支架的外侧面，而该些第二导电片置于该第二电池支架的外侧面。该至少一绝缘板包含一第一绝缘板及一第二绝缘板，第一绝缘板置于第一电池支架的外侧面，该些第一导电片被夹于第一绝缘板及第一电池支架的外侧面之间，该些第二导电片被夹于第二绝缘板及第二电池支架的外侧面之间。

于一实施例中，电池模块更包含多个密闭材料，该些密闭材料设于该些电池芯的一第一端，用以密合该些电池芯的第一端及固定座间的间隙。

于一实施例中，电池模块更包含一密合材料，该密合材料被夹于第一电池支架及第二电池支架的连接壁面之间，藉以使第一电池支架及第二电池支架之间的连接处密合。

于一实施例中，电池模块更包含一外壳，用以容置第一电池支架及第二电池支架。

依据本发明一实施例，一种电池模块的制造方法其包括以下步骤。提供一电池组装结构，该电池组装结构包含至少一电池支架；多个电池芯，置于该至少一电池支架中；多个导电片，置于该至少一电池支架的一外侧面，并且该些电池芯电连接；以及至少一绝缘板，置于该至少一电池支架的该外侧面，并且该些导电片被夹于该至少一绝缘板及该外侧面之间，其中该至少一绝缘板及该至少一电池支架共同界定出具有一开口的一密闭空间。从该开口灌入一可固化液体例如液态树脂于该密闭空间中。以及使该可固化液体硬化形成一封装层。

于一实施例中，该提供一电池组装结构的步骤包含：将该些导电片的多个第一导电片装设于该至少一电池支架的一第一电池支架的一外侧面；将该些电池芯装设于该第一电池支架上；将该些导电片的多个第二导电片及该至少一电池支架的一第二电池支架、与已放置有该些电池芯的该第一电池支架组装在一起；以及于该第一电池支架及该第二电池支架的外侧面，分别贴上该至少一绝缘板的一第一绝缘板及一第二绝缘板，而使该第一电池支架、该第二电池支架、该第一绝缘板及该第二绝缘板形成具有该开口的该密闭空间。该从该开口灌入一可固化液体于该密闭空间中的步骤包含：于组装后的该第一电池支架及该第二电池支架所形成的该密闭空间中，灌入该可固化液体至一指定高度。而且，该使该可固化液体硬化形成一封装层的步骤包含：于使该可固化液体硬化形成该封装层后，将一电池管理系统组装于该第一电池支架及该第二电池支架中，再将组装有该电池管理系统的该第一电池支架及该第二电池支架装入于一外壳内，形成一电池模块。

于一实施例中，该将多个电池芯装设于该第一电池支架上的步骤包含：于该些电池芯的一第一端预置一密闭材料；以及将该些电池芯装入于该第一电池支架的内侧面上的多个固定座中，且该密闭材料密合该些电池芯的该第一端部分及该些固定座间的间隙。

于一实施例中，该将多个第二导电片及一第二电池支架、与已放置有该些电池芯的该第一电池支架组装在一起的步骤包含：提供一密合材料并使该密合材料被夹于该第一电池支架及该第二电池支架的连接壁面之间，藉以使该第一电池支架及该第二电池支架之间的接缝处密合。

依据本发明，利用灌胶封填使产品结构强度强化，由于封胶材料具防水性，而使电池模块能够有防水保护，较佳的情况是封胶材料具导热性，而能够使电池模块具有更良好的均温性。由于工艺简便，可以依不同产品规格，而进行设计的调整，设计的应用性较佳。

附图说明

从以下的详细说明及附图，其仅是用以说明而非本发明所限定，能够更全面地理解本发明。

图1为已知一电池模块。

图2为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图3为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图4为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图5为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图6为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图7为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图8为本发明一实施例的制造流程的一步骤的示意图。

图9为本发明一实施例电池模块的一对电池支架被锁固时的局部的示意图。

图10为本发明一实施例电池模块的电池芯被装入电池支架的固定座时的局部的剖面示意图。

附图标号：

100 电池模块

110 电池装置

111 电池芯

112 电极片

113 接脚

120 电路板

130 电压线

131 连接器

200 电池模块

211 电池芯

212 导电片

213 密闭材料

214 导电片

221 电池支架

222 容置槽

223 封闭槽

224 固定座

231 电池支架

240 密闭空间

241 指定高度

242 电池管理系统

243 树脂

243a 封装层

245 密合材料

250 外壳

291 绝缘板

292 绝缘板

具体实施方式

将参照附图，详细地说明本发明，其中相同的标号将用于识别多个视点的相同或近似的元件。应注意的是，图式应以标号的取向方向观看。

锂电池应用日益广泛，生活中应用普及，但相关意外灾害亦日渐增加，电池模块需针对法规进行安全性测试。因轻型载具如今已大量应用于交通产业，类似破坏性项目需特别地设计防护。传统的电池模块是以塑胶固定电池芯，并且在两两电池芯之间存在些微间距，避免电池芯罐身的绝缘层破损导致两两电池芯接触产生短路的风险。然而，当电池芯发生自身短路或其他因素，引发电池芯产生高热甚至更严重的异常状况时，传统的电池模块固定方式，将会使得单一电池芯的异常状况影响另一个电池芯，最后可能导致整颗电池模块发生危险。

为改善前述已知技术的课题，依据本发明一实施例，通过不同封装材料，达到产品结构强度改善及系统热爆走状况安全性提升。图2-图8为本发明一实施例的制造流程的各步骤的示意图。如图2-图8所示，本发明一实施例的电池模块200的制造方法，包含以下步骤。

步骤S02：将多个导电片212装设于一电池支架221的一外侧面，如图2所示。更详言之，电池支架221的外侧面可以界定有至少一容置槽222，较佳地容置槽222的形状对应于导电片212的形状，并使导电片212容置于容置槽222内。于一实施例中，电池支架221的外侧面还可以更界定有至少一封闭槽223，封闭槽223中容置一绝缘板291(如后述的图5)，其中导电片212的深度大于封闭槽223的深度，以使导电片212被夹于电池支架221及绝缘板291之间。

步骤S04：将多个电池芯211装设于电池支架221上，如图3所示。于一实施例中，电池支架221的内侧面设有固定座224，电池芯211是装入固定座224中。于一实施例中，亦可以在每颗电池芯211的正极端预置一密闭材料213后，再将电池芯211置入于电池支架221的固定座224中。由于电池芯211的正极端有保护结构，因此不能让树脂流入正极端，否则树脂从正极端的缺口流入后，将有导致保护结构失效的风险。于本实施例中，由于密闭材料213能够密合电池芯211的正极端部分及固定座224间的间隙，而不让液态树脂例如具耐热性的液态树脂流入于固定座224中，进而流入电池芯211的正极端。于一实施例中，亦可以不需要密闭材料213，而使固定座224所界定的空间的形状及大小，配合电池芯211的一端的形状及大小，藉以使电池芯211装入于固定座224中后，电池芯211紧贴于固定座224形成密闭结构，而不让树脂流入固定座224内，进而不让树脂流入正极端。

步骤S06：将另一面的多个导电片214及另一电池支架231；与前述步骤的已放置电池芯211的电池支架221组装在一起，如图4所示。于一实施例中，另一电池支架231的内侧面设有固定座(未图示)，电池芯211是装入前述固定座中。于一实施例中，亦可以在每颗电池芯211的正极端预置一个密闭材料213后，再将电池芯211置入于电池支架231中。于一实施例中，亦可以不需要密闭材料213，而使前述固定座所界定的空间的形状及大小，配合电池芯211的一端的形状及大小，藉以使电池芯211装入于前述固定座中后，电池芯211紧贴于前述固定座形成密闭结构，而不让树脂流入前述固定座内，进而不让树脂流入正极端。于一实施例中，提供一密合材料245并使密合材料245被夹于电池支架221及231的连接壁面之间，藉以使电池支架221及231之间的接缝处完全密合。

步骤S08：将电池支架221及另一电池支架231加以锁附，并于电池支架221及另一电池支架231的两个外侧面，分别贴上绝缘板291及另一绝缘板292，而使电池支架221、另一电池支架231、绝缘板291及另一绝缘板292形成向上开口的一密闭空间240，如图5及图6所示。绝缘板291及292可以为一防水绝缘导热片，其材质可以为聚酯胶片(MYLAR)、石墨片或FORMAX材质等。

步骤S10：于组装后的电池支架221及另一电池支架231所形成的该密闭空间240中，灌入液态树脂至指定高度241，并让液态树脂填充于该些电池芯之间的间隙中，如图6所示。较佳的情况是，液态树脂的高度不高过电池管理系统242(BATTERY MANAGEMENTSYSTEM，BMS)的组装面，使得该些电池芯211完整被液态树脂包覆，藉以让一电池芯211区隔于另一相邻的电池芯211，而避免电池芯211发生异常时导致另一相邻的电池芯211也发生异常。此外，液态树脂亦可以添加不同添加物来达到不同的功能，举例而言，能够使液态树脂具有导热功能藉以增加导热效果。

步骤S12：于液态树脂243硬化后形成一封装层243a，将后续的电池管理系统242组装于电池支架221及另一电池支架231中，如图7所示。较佳地，使电池管理系统242位于该封装层243a的上方。

步骤S14：将前述步骤S12的组装后电池结构，装入外壳250内，而形成电池模块200，如图8所示。

依据本发明，利用灌胶封填方式使产品结构强度强化，于一实施例中，使封胶材料具有防水性，而使电池模块能够有防水保护。于一实施例中，使封胶材料具有导热性，而能够使电池模块具有更良好的均温性。于一实施例中，于灌胶封填方式中所使用的液态树脂可以为一具耐热性的液态树脂。此外，为了达到不同的功能，亦可以更进一步在前述液态树脂中加入不同功能的添加物，而产生不同的功能。由于工艺简便，可以依不同产品规格，而进行设计的调整，设计的应用性较佳。

于本发明一实施例中，电池模块200的制造方法，包含以下步骤。步骤S22：将一液态树脂置入于一模具中并且加入硬化，以形成具有多个容置空间的封装层243a，该些容置空间用以容置多个电池芯211。步骤S24：将该些电池芯211置入于该些容置空间中。步骤S26：多个导电片214组装于封装层243a的两侧，用以电连接该些电池芯211的两电极端。于一实施例中，步骤S26更包含将两电池支架231组装于封装层243a的两侧。步骤S28：将前述步骤S26的组装后电池结构，装入外壳250内，而形成电池模块200，如图8所示。

依据本发明一实施例，提供一种电池模块200。如图2-图8所示，电池模块200包含：多个电池芯211、一对电池支架221及231、多个导电片212、多个另一导电片214、一电池管理系统242、一对绝缘板291及292、多数的电池芯211以及一封装层243a。

电池支架221及231被锁固在一起。封装层243a、电池管理系统242及该些电池芯211皆被装设于电池支架221及231之间。绝缘板291及该些导电片212皆设于电池支架221的外侧面，且该些导电片212被夹于绝缘板291及电池支架221的外侧面之间。绝缘板292及该些另一导电片214皆设于电池支架221的外侧面，且该些另一导电片214被夹于绝缘板292及电池支架231的外侧面之间。该些电池芯211通过该些导电片212及该些导电片214电连接至电池管理系统242。

于一实施例中，固定座224为中空结构，以露出电池芯211的两端。而且，如图5所示，在绝缘板291及292的适当位置上，更具体而言在绝缘板291及292的对应于电池芯211的两端的位置上，形成多个弱化结构293。当一电池芯211发生异常而急速升温时，封装层243a所形成的容置空间会产生高压，由于形成该些弱化结构293，使气体或火焰能够从该些弱化结构293泄出，而能够防止热流逆灌的问题。

图9为本发明一实施例电池模块的一对电池支架被锁固时的局部的示意图。如图9所示，于一实施例中，电池模块200可以更包含一密合材料245，其可以为例如O-Ring或密封胶。密合材料245被夹于电池支架221及231的连接壁面之间，藉以使电池支架221及231之间的接缝处完全密合，而不会使液态树脂从接缝处漏出。于一实施例中，也可以选择不使用密合材料245，而直接将两个电池支架221及231紧密接合，不使液态树脂漏出。

图10为本发明一实施例电池模块的电池芯被装入电池支架的固定座时的局部的剖面示意图。如图10所示，于一实施例中，电池支架221的内侧面设有固定座224，电池芯211是装入固定座224中。而且，电池模块200可以更包含一密闭材料213，而在每颗电池芯211的正极端预置一个密闭材料213后，再将电池芯211置入于电池支架221中。由于密闭材料213能够密合电池芯211及固定座224间的间隙，而不让液态树脂流入于固定座224中，进而流入电池芯211的正极端。密闭材料213可以选择片状或圆圈状，或者其材料可以为一密封胶。此外，密闭材料213可以设置在电池芯211上，也可以在固定座224的容置电池芯211的空间里。于一实施例中，电池芯211的密闭材料213例如为密封橡胶圈也可以选择不使用，直接采电池芯211与固定座224紧密接合的设计。

本发明通过不同封装材料，达到产品结构强度改善及系统热爆走状况安全性提升。本发明的方式乃是由灌封绝缘导热材料，经由高热传导材料，降低电池温度差异，加强产品可靠度，并在电芯内短路热爆走时同步提升安全性应用需求。

已详细地说明本发明，相同的方法还能够用很多种方法来改变，这是很明显的。该些变形不应视为脱离本发明的精神和范围。所有该些对于本领域相关技术人员为明显的修正，皆包含在本说明书的权利要求中。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于，包含：

至少一电池支架；

多个电池芯，置于该至少一电池支架中；

一封装层，置于该至少一电池支架中，且填充于该些电池芯之间的间隙中；

多个导电片，置于该至少一电池支架的一外侧面，并与该些电池芯电连接；以及

至少一绝缘板，置于该至少一电池支架的该外侧面，并且该些导电片被夹于该至少一绝缘板及该至少一电池支架的该外侧面之间，

其中，该至少一绝缘板及该至少一电池支架共同界定出具有一开口的一密闭空间，而该封装层是从该开口将一液态树脂注入于该密闭空间中后硬化而形成。

2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，

该至少一电池支架包含互相连接的一第一电池支架及一第二电池支架，该第一电池支架及该第二电池支架的内侧面皆设置有多个固定座，该些电池芯的两端分别装入于该第一电池支架及该第二电池支架的该些固定座中，

该些导电片区分为多个第一导电片及多个第二导电片，且该些第一导电片置于该第一电池支架的外侧面，而该些第二导电片置于该第二电池支架的外侧面，

该至少一绝缘板包含一第一绝缘板及一第二绝缘板，该第一绝缘板置于该第一电池支架的外侧面，该些第一导电片被夹于该第一绝缘板及该第一电池支架的外侧面之间，该些第二导电片被夹于该第二绝缘板及该第二电池支架的外侧面之间。

3.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，更包含多个密闭材料，该些密闭材料设于该些电池芯的一第一端，用以密合该些电池芯的该第一端及该固定座间的间隙。

4.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，更包含一密合材料，该密合材料被夹于该第一电池支架及该第二电池支架的连接壁面之间，藉以使该第一电池支架及该第二电池支架之间的连接处密合。

5.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，更包含一电池管理系统，组装于该第一电池支架及该第二电池支架中。

6.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，更包含一外殼，用以容置该第一电池支架及该第二电池支架。

7.一种电池模块的制造方法，其特征在于，包括：

提供一电池组装结构，该电池组装结构包含至少一电池支架；多个电池芯，置于该至少一电池支架中；多个导电片，置于该至少一电池支架的一外侧面，并且该些电池芯电连接；以及至少一绝缘板，置于该至少一电池支架的该外侧面，并且该些导电片被夹于该至少一绝缘板及该外侧面之间，其中该至少一绝缘板及该至少一电池支架共同界定出具有一开口的一密闭空间；

从该开口将一液态树脂灌入于该密闭空间中；以及

使该液态树脂硬化形成一封装层而形成一电池模块。

8.如权利要求7所述的电池模块的制造方法，其特征在于，

该提供一电池组装结构的步骤包含：

将该些导电片的多个第一导电片装设于该至少一电池支架的一第一电池支架的一外侧面；

将该些电池芯装设于该第一电池支架上；

将该些导电片的多个第二导电片及该至少一电池支架的一第二电池支架、与已放置有该些电池芯的该第一电池支架组装在一起；以及

于该第一电池支架及该第二电池支架的外侧面，分别贴上该至少一绝缘板的一第一绝缘板及一第二绝缘板，而使该第一电池支架、该第二电池支架、该第一绝缘板及该第二绝缘板形成具有该开口的该密闭空间，

该从该开口灌入一液态树脂于该密闭空间中的步骤包含：

于组装后的该第一电池支架及该第二电池支架所形成的该密闭空间中，灌入该液态树脂至一指定高度，而且

该使该液态树脂硬化形成一封装层而形成一电池模块的步骤包含：

于使该液态树脂硬化形成该封装层后，将一电池管理系统组装于该第一电池支架及该第二电池支架中，再将组装有该电池管理系统的该第一电池支架及该第二电池支架装入于一外壳内，形成该电池模块。

9.如权利要求8所述的电池模块的制造方法，其特征在于，该将该些电池芯装设于该第一电池支架上的步骤包含：

于该些电池芯的一第一端预置一密闭材料；

将该些电池芯装入于该第一电池支架的内侧面上的多个固定座中，且该密闭材料密合该些电池芯的该第一端部分及该些固定座间的间隙。

10.如权利要求8所述的电池模块的制造方法，其特征在于，该将该些第二导电片及一第二电池支架、与已放置有该些电池芯的该第一电池支架组装在一起的步骤包含：

提供一密合材料并使该密合材料被夹于该第一电池支架及该第二电池支架的连接壁面之间，藉以使该第一电池支架及该第二电池支架之间的接缝处密合。