CN107408650A - 用于二次电池的单体盖和包括该单体盖的电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方面提供一种用于二次电池的单体盖，所述单体盖在内部空间中包括至少一个二次电池，并且安装于在呈非平坦板形式的冷却板的上表面上形成的凹槽中。用于二次电池的该单体盖可以包括：第一侧表面板和第二侧表面板，其面对彼此，以形成内部空间的两个侧表面；上表面板，其形成内部空间的上表面，并且连接第一侧表面板的上角部和第二侧表面板的上角部；以及第一下表面板和第二下表面板，第一下表面板从第一侧表面板的下角部延伸以形成内部空间的下表面，第二下表面板从第二侧表面板的下角部延伸以面对第一下表面板，其中第一下表面板和第二下表面板相对于水平平面以一预定角度向下倾斜。

Description

用于二次电池的单体盖和包括该单体盖的电池模块

技术领域

本申请要求在韩国于2015年6月16日提交的韩国专利申请No.10-2015-0085423的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及一种用于二次电池的单体盖，并且更加具体地涉及这样一种用于二次电池的单体盖，该单体盖在其中容纳二次电池以保护二次电池并且引导二次电池的堆叠；并且涉及一种包括该单体盖的电池模块。

背景技术

目前在商业上使用的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，其中由于它们非常低的自放电率、高能量密度以及因与镍基二次电池相比基本上不发生记忆效应而允许自由充电/放电，锂二次电池受到关注。

这种锂二次电池主要分别使用锂基氧化物和碳材料作为阴极活性材料和阳极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，该电极组件包括用阴极活性材料涂覆的阴极板、用阳极活性材料涂覆的阳极板和置入其间的分隔物；和外部壳体，即电池壳，用于将电极组件随同电解质溶液一起以气密密封方式容纳在其中。

通常，锂二次电池可以根据电池壳体的形状分类成其中电极组件嵌入在金属壳体中的罐形二次电池和其中电极组件嵌入在铝层压板制成的袋中的袋型二次电池。

近来，在使用内燃机和/或电动机确保动力的电动车辆中，以及在诸如便携式电子装置的小型装置中，二次电池已被广泛使用。电动车辆包括混合动力车辆、插电式混合动力车辆、仅仅由电动机和电池供给动力而不使用内燃机的纯电动车辆，等等。

为了在电动车辆中使用，多个二次电池被电连接以增加容量和输出。特别地对于中型和大型装置，由于袋型二次电池的易堆叠性，主要使用袋型二次电池。

然而，因为它通常是利用包括铝和聚合树脂层压板的电池外壳来封装，所以袋型二次电池不具有高机械强度。因此，当电池模块包括多个袋型二次电池时，使用单体盖保护二次电池免受外部冲击等，以防止二次电池移动，并且便于二次电池的堆叠。

同时，如果二次电池的温度升至高于适当的温度，则二次电池可能会发生性能劣化，在最差情形中可能会爆炸或着火。特别地，当通过堆叠多个袋型二次电池来制造电池模块时，由于多个二次电池产生的热在小空间中积蓄，电池模块的温度可能会更快且更明显地升高。而且，包括在车辆电池组中的电池模块很可能经常暴露于阳光直射下，并处于诸如夏季、沙漠区域等的高温条件下。

因此，当电池模块包括多个二次电池时，稳定且有效地冷却二次电池是非常重要的。图1示出了根据相关技术的在单体盖和冷却板之间的接触结构和传热路径。

如图1中所示，传统的电池模块容纳二次电池B，并且包括单体盖1和支撑单体盖1的冷却板2。具有非平坦板形状的冷却板2在其顶表面上包括凹槽3，单体盖1安装在凹槽3中。

虽然未示出，但是散热器(heat sink)可以位于冷却板2的下方。在二次电池B中产生的热沿着单体盖1的板表面传递到冷却板2，并且冷却板2吸收的热被传递到散热器。散热器可以由沿内部流动路径流动的冷却剂冷却。

同时，在这种电池模块中，为了提高冷却效率，需要确保单体盖1和冷却板2之间的充分的接触面积，并且由于冷却板的制造公差，单体盖可能不会被紧密安装在传统的冷却板上。特别地，当冷却板2的凹槽3的表面不平坦或不均匀时，单体盖1的底部和凹槽3的表面可能不完全相互接触。结果，在单体盖1的底部和凹槽3的表面之间产生间隙，从而接触热阻增大，且因此冷却效率降低。

发明内容

技术问题

本公开设计用于解决相关技术的问题，因此，本公开涉及提供一种能够与具有公差的冷却板紧密接触的单体盖。

本公开的这些和其它目的和优点可以从以下详细描述理解，并且根据本公开的示例性实施例，将变得更加显而易见。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中所示的装置来实现。

技术方案

在本公开的一个方面，提供一种用于二次电池的单体盖，该单体盖将至少一个二次电池容纳在其内部空间中，并且安装于形成在冷却板的顶表面上的凹槽中，所述冷却板具有非平坦板的形状，该单体盖包括：第一侧板和第二侧板，其面对彼此，以形成内部空间的相对的侧表面；顶板，其形成内部空间的顶表面，并且连接第一侧板的上边缘和第二侧板的上边缘；和从第一侧板的下边缘延伸的第一底板，及从第二侧板的下边缘延伸以面对第一底板的第二底板，第一底板和第二底板形成内部空间的底表面，其中第一底板和第二底板分别相对于水平平面以一角度向下倾斜。

当第一底板和第二底板处于倾斜形状时，第一底板的端部和第二底板的端部可以相互间隔开。

第一底板和第二底板可以包括柔性材料，当第一底板和第二底板安装在凹槽中时，所述柔性材料在形状上随着凹槽的形状而改变。

第一底板和第二底板中的至少一个可以包括至少一个切割部分，该至少一个切割部分被与凹槽的宽度方向平行地切割成。

该单体盖可以进一步包括支撑部件，该支撑部件被放置在内部空间中以支撑第一侧板和第二侧板，用以维持第一侧板和第二侧板之间的间隔。

所述支撑部件可以包括：上支撑部件，其被放置成接触顶板的底表面；和下支撑部件，其被放置在第一底板和第二底板的上方，以面对上支撑部件。

所述顶板可以包括从第一侧板的上边缘延伸的第一顶板和从第二侧板的上边缘延伸以面对第一顶板的第二顶板，并且第一顶板和第二顶板可以以可拆离方式相互联接。

在本公开的另一个方面，还提供一种电池模块，其包括上述用于二次电池的单体盖。

在本公开的另一个方面，还提供一种包括上述电池模块的车辆。该车辆可以是电动车辆、混合电动车辆和插电式混合电动车辆中的任何一个。

有利的效果

根据本公开的一个方面，提供了一种能够与具有公差的冷却板紧密接触的单体盖。因此，促进了在单体盖和冷却板之间的传热，由此提高了电池单体的冷却效率。

根据本公开的另一个方面，可以充分确保单体盖和冷却板之间的接触面积，从而消除对使用附加构件、诸如热界面材料(TIM)的需要，从而降低了产品的单位生产成本。

附图说明

附图示意本公开的优选实施例，并与前述公开内容一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不被解释为限于附图。

图1示出了根据相关技术的、在单体盖和冷却板之间的接触结构以及传热路径；

图2是根据本公开一实施例的单体盖的透视图；

图3是图2的分解透视图；

图4是当从底部观察时的、图2的单体盖的透视图，；

图5是示出根据本公开一实施例的单体盖安装在冷却板上的示意性透视图；

图6示出了根据本公开一实施例的、在单体盖和冷却板之间的接触结构以及传热路径；并且

图7是当从底部观察时，根据本公开另一个实施例的单体盖的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应该被解释为限于一般和字典含义，而是基于允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面对应的含义和概念进行解释。

因此，在这里给出的描述只是仅为说明目的的优选实例，而非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等同和修改。

在下文中，将参考附图描述实施例。在以下说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应该解释为仅是一般的或词典的含义，而是基于发明人能够利用术语的概念适当地定义他的/她的公开，从而以最好的方法描述本公开的原则，作为满足本公开的技术精神的含义和概念来解释。

因此，因为在本说明书中描述的实施例和在附图中示出的结构仅仅是本公开的示例性实施例，不代表本公开的全部技术精神，所以应该理解，在提交本申请时，可能存在能够替代本说明书中描述的实施例和在绘图中示出的构造的各种等同物和修改实例。

而且，与本公开相关联的公知功能或元件的详细说明如果模糊了本公开的主题，则将被省略。

本公开的实施例被提供给本领域普通技术人员，以更加全面地描述本公开，因此，为了清楚的说明，在附图中示出的元件的形状和尺寸可以被夸大、省略或者概略示出。因此，每一个元件的尺寸或比率并不完全反映元件的实际尺寸或比率。

当通过堆叠和封装一个或多个二次电池来构造电池模块时，使用用于二次电池的单体盖，该单体盖指通过保持二次电池而防止二次电池移动且与另一个单体盖堆叠以引导二次电池的组装的部件。

根据本公开一实施例的二次电池单体盖10包括金属材料，诸如铝等，并且具有大致长方体的盒子形状的内部空间，以在其中容纳二次电池B。在这里，二次电池B可以是袋型二次电池。袋型二次电池因为其外部壳体包括金属层和树脂层，具有低的机械强度，而单体盖10弥补袋型二次电池的这种机械强度。二次电池单体盖10吸收从二次电池B产生的热，并将热辐射到外部。特别地，根据本公开的二次电池单体盖10设计用于使得相对于因公差而具有非平坦表面的冷却板20的接触热阻最小化。这将参考图2到4详细描述。

图2是根据本公开一实施例的单体盖的透视图，图3是图2的分解透视图，并且图4是当从底部观察时、图2的单体盖的透视图。

参考这些附图，根据本公开的二次电池单体盖10具有大致长方体形状，在该形状中，前表面和后表面敞开，并且设有内部空间。也就是说，二次电池单体盖10可以包括：第一侧板110和第二侧板210，其面对彼此，以形成所述内部空间的相对的侧表面；顶板120和220，其形成内部空间的顶表面，并分别连接第一侧板110的上边缘和第二侧板210的上边缘；和底板130和230，其形成内部空间的底表面。

根据当前实施例的顶板120和220可以包括第一顶板120和第二顶板220。第一顶板120和第二顶板220可以分别地包括钩子121和钩子接合孔221，钩子121和钩子接合孔221可以以钩接方式相互接合。

根据当前实施例的底板130和230可以包括第一底板130和第二底板230。第一底板130从第一侧板110的下边缘延伸，并且第二底板230从第二侧板210的下边缘延伸，以面对第一底板130。特别地，如在图2到4中所示，第一底板130和第二底板230分别相对于水平平面以一角度向下倾斜，并且其端部相互间隔开。为了方便起见，第一底板130和第二底板230将稍后更详细描述。

第一侧板110、第二侧板210、顶板120和220以及底板130和230是在概念上划分的元件，它们中的全部或它们中的一些可以相互组装，或者被一体模制。

例如，在当前实施例中，二次电池单体盖10可以包括第一单元单体盖100和第二单元单体盖200，如图3中所示。第一单元单体盖100和第二单元单体盖200一体形成。在这里，第一单元单体盖100包括集成到其中的第一顶板120、第一侧板110和第一底板130，第二单元单体盖200包括集成到其中的第二顶板220、第二侧板210和第二底板230。通过以钩接方式将第一顶板120和第二顶板220相互接合，第一单元单体盖100和第二单元单体盖200以可拆离方式相互联接。

二次电池B可以密集地布置在二次电池单体盖10的内部空间中。也就是说，二次电池B可以被布置并固定，使得外部壳体的表面接触第一侧板110或第二侧板210。电极引线部分可以通过单体盖10的、敞开的前表面或后表面暴露于外部。通过将暴露于外部的电极引线通过母线(未示出)相互连接，可以串联或并联连接二次电池B单体。

简要地描述二次电池B的接纳，例如，二次电池B安置成使得它们在第一单元单体盖100中以一个接一个在彼此之上的方式重叠，然后，第二单元单体盖200被第一单元单体盖100覆盖，并且第一顶板120的钩子121和第二顶板220的钩子121相互接合，从而在单体盖10的内部空间中容纳两个二次电池B。

图5是示出根据本公开一实施例的单体盖10安装在冷却板20上的示意性透视图，图6示出了根据本公开一实施例的、在单体盖和冷却板之间的接触结构和传热路径，并且图6示出了根据本公开一实施例的、在单体盖10和冷却板20之间的接触结构和传热路径。

参考图5，二次电池单体盖10可以安装在冷却板20上。冷却板20在其呈非平坦板形状的顶表面上包括多个凹槽21，用以在冷却板20的上部上支撑多个单体盖10。在该电池模块中，该多个二次电池单体盖10分别插入到凹槽21中，以竖立在冷却板20的上部上。这里，冷却板20包括导热金属板，用以吸收单体盖10的热。虽然未示出，但是散热器(未示出)可以位于冷却板20的下方。散热器是指通过热接触来吸收和辐射来自另一物体的热的物体。例如，散热器可以包括具有内部流动路径的中空结构，其中诸如冷却剂、冷却气体、空气等的制冷剂通过该内部流动路径。利用这一结构，参考图6所示的热的流线，在二次电池B中产生的热被单体盖10的第一侧板110和第二侧板210吸收，然后被传导到第一底板130和第二底板230，然后被传递到与第一底板130和第二底板230接触的冷却板20。冷却板20由散热器冷却。因此，电池模块的冷却性能在很大程度上依赖于单体盖10和冷却板20之间的传热速率，并且为了增加传热速率，需要充分确保单体盖10和冷却板20之间的接触面积。

为此，根据本公开一实施例的二次电池单体盖10可以被设置为使得如在图2、4和6中所示，第一底板130和第二底板230相对于水平平面以一角度向下倾斜。这里，该角度可以基于凹槽21因冷却板20的制造公差形成的平均形状来确定。与顶板120和220不同，第一底板130和第二底板230相互分离，使得第一底板130的端部E1和第二底板230的端部E2相互间隔开。包括第一底板130和第二底板230的单体盖10可以包括具有高导热性并且柔的铝材。因此，一旦单体盖10插入凹槽21中，使得单体盖10的底板130和230，即第一底板130和第二底板230指向冷却板20的凹槽21，第一底板130和第二底板230便可以在形状上随着凹槽21的形状而改变。

更具体地，参考图6的(a)，如果单体盖10插入到无任何公差的冷却板20的凹槽21中，则第一底板130和第二底板230可以由于它们的柔性而紧密接触凹槽21的表面。也就是说，随着第一底板130和第二底板230撞击凹槽21的平坦表面且被折叠时，第一底板130和第二底板230的倾斜形状可以被改变为平坦形状。换言之，第一底板130可以沿第一侧板110的下边缘在轴向上沿着逆时针方向折叠，而第二底板230沿第二侧板210的下边缘在轴向上沿着顺时针方向折叠，从而第一底板130和第二底板230紧密接触凹槽21的表面。通过使被折叠的第一底板130的端部E1和被折叠的第二底板230的端部E2相互接触，可以在单体盖10的底表面上无间隙地传热。

同时，冷却板20的凹槽21可以由于公差而具有平缓地呈凹形或凸形的非平坦表面。根据当前实施例的单体盖10可以安装成使得单体盖10的底表面与具有这种公差的冷却板20的凹槽21紧密接触。也就是说，参考图6的(b)，尽管凹槽21具有稍微凹形的表面，但在单体盖10完全插入到凹槽21中时，第一底板130和第二底板230的倾斜形状仍然不在大于第一底板130和第二底板230接触凹槽21的凹形表面的程度上改变。因此，单体盖10的底板130和230可以尽可能紧密地接触冷却板20的凹槽21。作为参考(虽然未示出)，对于具有凸形表面的凹槽21，当安装单体盖10时，第一底板130和第二底板230可以在形状上改变为紧密接触凹槽21的凸形表面，因此，在此情形中，单体盖10的底板130和230同样可以紧密接触凹槽21的表面。

以此方式，在根据本公开的二次电池单体盖10中，底板130和230相对于水平平面以一角度向下倾斜，使得底板130、230即使在与包括因公差而具有非平坦表面的凹槽21的冷却板20组装时，底板130、230仍可以灵活改变形状。因此，可以显著减小单体盖10和冷却板20之间的接触热阻。另外，根据当前实施例，没有诸如热界面材料(TIM)等的接触热阻增强部件，可以消除单体盖10和冷却板20之间的空的间隙空间，可以充分确保传热面积。

参考图2和3，根据本公开一实施例的二次电池单体盖10还可以包括支撑部件300，该支撑部件300在内部空间中，支撑第一侧板110和第二侧板210，用以维持第一侧板110和第二侧板210之间的间隔恒定。

支撑部件300可以是具有高机械强度的塑性材料的板。然而，本公开的范围不限于前面的实例。也就是说，支撑部件300在形状或材料方面没有特别限制，只要支撑部件300维持单体盖10的形状即可。

支撑部件310、320加强了铝材形成的第一单元单体盖100和第二单元单体盖200的机械强度，并吸收外部冲击，从而防止第一侧板110和第二侧板210之间的间隔变窄。支撑部件300还可以支撑第一侧板110和第二侧板210，防止吸收热的单体盖10易于改变形状。因为单体盖10的内部空间被维持恒定，可以稳定地保护二次电池B。

在当前实施例中，支撑部件300可以包括布置成接触顶板120、220的底表面的上支撑部件310和布置于第一底板130和第二底板230上方的下支撑部件320。

也就是说，上支撑部件310布置成接触三个表面，即第一侧板110、第二侧板210和顶板120、220，以支撑顶板120、220，并保持第一侧板110和第二侧板210之间的间隔。

下支撑部件320布置在上支撑部件310的下方，二次电池B处于上支撑部件310和下支撑部件320之间。在当前实施例中，下支撑部件320布置在第一侧板110的下边缘区域和第二侧板210的下边缘区域上。当单体盖10插入到凹槽21的平坦表面中时，下支撑部件320可以引导第一底板130和第二底板230的水平折叠。也就是说，在当前实施例中，第一底板130和第二底板230的折叠角度受到下支撑部件320限制。与当前实施例中那样不同，下支撑部件320的位置可以改变为不限制第一底板130和第二底板230的折叠角度。例如，对于具有凸形表面的凹槽21，考虑以第一底板130和第二底板230的折叠角度，下支撑部件320可以布置成高于图6中所示。

当与先前实施例比较时，下面要描述的本公开另一个实施例对应于图4。类似的附图标记表示类似的部件，并且将不避免对相同部件的重复说明。

图7是当从底部观察时，根据本公开另一实施例的单体盖10'的透视图。

除底板以外，当前实施例与先前实施例类似，因此，以下说明将集中于与先前实施例的不同之处。

如图7所示，根据当前实施例的单体盖10'的底板130'、230'类似于先前实施例中地构造成使得第一底板130'和第二底板230'相互间隔开并且倾斜，但第一底板130'和第二底板230'进一步包括至少一个切割部分S，该至少一个切割部分S被与冷却板20的凹槽21的宽度方向平行地切割。

也就是说，在当前实施例中，将第一底板130'和第二底板230'切割成几个区域，使得当单体盖10'安装在凹槽21中时，根据凹槽21的起伏或非平坦形状，第一底板130'和第二底板230'可以在形状上逐个切割单元区域地分别改变。例如，冷却板20的凹槽21可以由于公差而具有纵向起伏的表面。根据当前实施例的单体盖10'可以有效地且特别地接触起伏的凹槽21。也就是说，因为根据凹槽21的起伏表面，底板130'和230'逐个单元区域地以不同程度折叠，与第一底板130'和第二底板230'在形状上一起改变的情形相比，可以减小底板130'、230'与凹槽21的表面之间的间隙，并且可以增大它们之间的接触面积。结果，可以充分确保单体盖10'和冷却板20之间的接触面积，从而增加传热速率且因此提高冷却效率。

根据本公开的电池模块可以包括根据本公开的上述二次电池单体盖和冷却板。该电池模块还可以不仅包括二次电池单体盖和冷却板，而且包括用于覆盖它们的壳体和用于控制二次电池充电/放电的各种装置，诸如电池管理系统(BMS)、电流传感器、保险丝等。

根据本公开的电池模块可以应用于车辆诸如电动车辆或混合动力车辆。也就是说，根据本公开的车辆可以包括根据本公开的电池模块。

尽管至此已经描述了本公开的示例性实施例，但是本公开不限于上述具体实施例，并且对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是，在不脱离在所附权利要求中要求保护的本公开的主题的情况下，可以进行各种修改，并且这样的修改落入权利要求的公开范围内。

同时，在本说明书中，已经使用了示意诸如上、下、左、右等方向的术语，但是该术语仅仅是为了便于描述，并且对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是，该术语可以根据观察者的观察位置、目标的放置位置等等被不同地表达。

Claims (9)

1.一种用于二次电池的单体盖，所述单体盖将至少一个二次电池容纳在内部空间中，并且所述单体盖安装在形成于冷却板的顶表面上的凹槽中，所述冷却板具有非平坦板形状，所述单体盖包括：

第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板彼此面对以形成所述内部空间的相对的侧表面；

顶板，所述顶板形成所述内部空间的顶表面，并且连接所述第一侧板的上边缘和所述第二侧板的上边缘；和

第一底板和第二底板，所述第一底板从所述第一侧板的下边缘延伸，所述第二底板从所述第二侧板的下边缘延伸以面对所述第一底板，所述第一底板和所述第二底板形成所述内部空间的底表面，

其中，所述第一底板和所述第二底板分别相对于水平平面以一角度向下倾斜。

2.根据权利要求1所述的单体盖，其中，当所述第一底板和所述第二底板处于倾斜形状时，所述第一底板的端部和所述第二底板的端部相互间隔开。

3.根据权利要求1所述的单体盖，其中，所述第一底板和所述第二底板包括柔性材料，当所述第一底板和所述第二底板被安装在所述凹槽中时，所述柔性材料在形状上随着所述凹槽的形状而改变。

4.根据权利要求1所述的单体盖，其中，所述第一底板和所述第二底板中的至少一个包括至少一个切割部分，所述至少一个切割部分被与所述凹槽的宽度方向平行地切割。

5.根据权利要求1所述的单体盖，进一步包括支撑部件，所述支撑部件被放置在所述内部空间中以支撑所述第一侧板和所述第二侧板，从而维持所述第一侧板和所述第二侧板之间的间隔。

6.根据权利要求5所述的单体盖，其中，所述支撑部件被设置成板形状，并且

所述支撑部件包括上支撑部件和下支撑部件，所述上支撑部件被放置成接触所述顶板的底表面，所述下支撑部件被放置在所述第一底板和所述第二底板的上方以面对所述上支撑部件。

7.根据权利要求1所述的单体盖，其中，所述顶板包括第一顶板和第二顶板，所述第一顶板从所述第一侧板的上边缘延伸，所述第二顶板从所述第二侧板的上边缘延伸以面对所述第一顶板，并且

所述第一顶板和所述第二顶板以可拆离方式相互联接。

8.一种电池模块，包括根据权利要求1到7中任一项所述的用于二次电池的单体盖。

9.一种车辆，包括根据权利要求8所述的电池模块。