CN107546430B - 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。耐热材料装设于该些电池芯的外表面。多个导电片置于至少一电池支架的一外侧面，并与该些电池芯电连接。耐热板置于电池支架的该外侧面，并且该些导电片被夹于耐热板及电池支架的外侧面之间。当一电池芯发生异常而温度急速升高时，利用耐热材料以将异常的电池芯与其他正常的电池芯加以隔离一段时间，待异常的电池芯的内部能量消耗后再自行慢慢地降温。如此，能够使其他正常电池芯不会受到异常的电池芯的影响，而跟着发生异常也急速地升温或自燃。

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耐热材料装设于该些电池芯的外表面；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，一种电池模块包含至少一电池支架、多个电池芯、至少一耐热材料、多个导电片及至少一耐热板。该些电池芯置于至少一电池支架中。耐热材料装设于该些电池芯的外表面，一个或多个耐热材料套上电池芯加以包裹，当一电池芯发生异常而温度急速升高时，用以将该异常的电池芯与其他正常的电池芯加以隔离一段时间，待异常的电池芯的内部能量消耗后再自行慢慢地降温。该些导电片置于至少一电池支架的一外侧面，并与该些电池芯电连接。耐热板置于电池支架的该外侧面，并且该些导电片被夹于耐热板及电池支架的外侧面之间。

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，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。该至少一耐热板包含一第一耐热板及一第二耐热板，该第一耐热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耐热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耐热板及该第二电池支架的外侧面之间。

于一实施例中，电池模块还包括至少一管状体，该管状体由该耐热材料形成，每一该管状体界定一容置空间且分别套设于该些电池芯其中之一。

于一实施例中，电池模块还包括一隔离层，该隔离层由该耐热材料形成，且该隔离层为一体成型并具有多个容置空间，且该些电池芯分别置于该些容置空间中。

于一实施例中，电池模块，更包含一电池管理系统及一外壳。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。外壳用以容置该第一电池支架及该第二电池支架。

于一实施例中，该至少一耐热材料具有耐热及导热的性质，且高温受热后会形成多孔结构。

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。提供多个电池芯，并将至少一耐热材料装设于该些电池芯的外表面，将一个或多个耐热材料套上电池芯加以包裹，当一电池芯发生异常而温度急速升高时，用以将该异常的电池芯与其他正常的电池芯加以隔离一段时间，待异常的电池芯的内部能量消耗后再自行慢慢地降温。将该些电池芯装设于一第一电池支架及一第二电池支架。将多个第一导电片及多个第二导电片装设于该第一电池支架及该第二电池支架的一外侧面。将一电池管理系统组装于该些电池芯。于该第一电池支架及该第二电池支架的两个外侧面，分别贴上一第一耐热板及一第二耐热板，以形成一组装后电池结构。将该组装后电池结构，装入一第一外壳及一第二外壳的容置空间内，而形成一电池模块。

于一实施例中，该将至少一耐热材料装设于该些电池芯的外表面的步骤包含：利用该至少一耐热材料形成多个管状体，每一该管状体界定一容置空间；及将每一该些管状体分别套设于该些电池芯其中之一。

于一实施例中，该将至少一耐热材料装设于该些电池芯的外表面的步骤包含：利用该至少一耐热材料形成一隔离层，该隔离层为一体成型并具有多个容置空间；及将该些电池芯分别置于该些容置空间中。

于一实施例中，该至少一耐热材料具有耐热及导热的性质，且高温受热后会形成多孔结构。

依据本发明，当一电池芯发生异常而温度急速升高时，利用耐热材料以将异常的电池芯与其他正常的电池芯加以隔离一段时间，待异常的电池芯的内部能量消耗后再自行慢慢地降温。如此，能够使其他正常电池芯不会受到异常的电池芯的影响，而跟着发生异常也急速地升温或自燃。

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为已知的一电池模块。

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。

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

214 导电片

221 电池支架

222 容置槽

224 固定座

231 电池支架

242 电池管理系统

260 耐热材料

261 管状体

262 隔离层

251 第一外壳

252 第二外壳

291 耐热板

292 耐热板

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，传统的电池模块的固定方式，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7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7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：提供多个电池芯211，并将至少一耐热材料260装设于该些电池芯211的外表面，如图2所示。

于一实施例中，该将至少一耐热材料260装设于该些电池芯211的外表面的步骤包含：利用该至少一耐热材料形成多个管状体261，每一该管状体261界定一容置空间；以及将每一该些管状体261分别套设于该些电池芯211其中之一。具体而言，多个管状体261由如云母管、玻纤管、陶瓷管或石英管的耐热材料所形成，而且步骤S01包含将一个或多个耐热材料套上电池芯211包裹。

于一实施例中，该将至少一耐热材料装设于该些电池芯211的外表面的步骤包含：利用该至少一耐热材料形成一隔离层262，隔离层262为一体成型并具有多个容置空间；及将该些电池芯211分别置于该些容置空间中。具体而言，耐热材料为一体成型的具有多个容置空间的隔离层262，而且步骤S01包含将一个或多个耐热材料套上电池芯211加以包裹。具有多个容置空间的隔离层262的材料可以为绝热材料、绝热泡棉、酚酫泡棉(电木板)、或陶瓷泡棉等。当一电池芯211发生异常而温度急速升高时，用以将该异常的电池芯211与其他正常的电池芯211加以隔离一段时间，待异常的电池芯211的内部能量消耗后再自行慢慢地降温。如此，能够使其他正常电池芯211不会受到异常的电池芯211的影响，而跟着发生异常也急速地升温或自燃。

步骤S04：将多个电池芯211装设于一电池支架221及另一电池支架231，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。较佳地，更将电池支架221及另一电池支架231加以锁附。

步骤S06：将多个导电片212及多个导电片214装设于一电池支架221及另一电池支架231的一外侧面，如图4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。

步骤S08：将电池管理系统(BMS)242组装于电池芯211，如图5所示。较佳地，使电池管理系统242位于该隔离层262或该些电池芯211的上方；或位于电池支架221及另一电池支架231中。

步骤S10：于电池支架221及另一电池支架231的两个外侧面，分别贴上耐热板291及另一耐热板292，如图6所示。于一实施例中，耐热板291及292具有导热性质。于一实施例中，耐热板291及292可以为一防水绝缘导热片。于一实施例中，耐热板291及292具有耐热及导热的功能，且高温受热后会形成多孔结构，进而具有隔热功能。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，且在耐热板291及292的适当位置上，更具体而言在耐热板291及292的对应于电池芯211的两端的位置上，形成一弱化结构293。当一电池芯211发生异常而急速升温时，管状体261的内部或隔离层262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。

步骤S12：将前述步骤S10的组装后电池结构，装入第一外壳251及第二外壳252的容置空间内，而形成电池模块200，如图7所示。于一实施例中，第一外壳251及第二外壳252内侧面形成多个分隔肋255，且使电池芯211的两端或耐热板291及292的弱化结构293，位于两相邻分隔肋255间，当火焰喷出时，能够使火焰被限制在两相邻分隔肋255间，而尽可能地避免火焰影响到其他的部分，让第一外壳251及第二外壳252的熔化部分仅被限制在局部区域。

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：将一个或多个耐热材料的管状体261套上电池芯211并加以包裹。步骤S24：将电池芯211装入一电池支架221及另一电池支架231中。步骤S26：将金属导片212及214与组立完成的电池组利后进行点焊(Spot welding)。步骤S28：将前述步骤S26的电池组与电池管理系统(BMS)242进行组立焊接。步骤S30：电池内模块两侧贴具导热特性耐热薄膜的耐热板291及292后，形成电池组(Core-Pack)组立状态，并在耐热薄膜的耐热板291及292的适当位置进行局部弱化处理。步骤S30：电池内模块与第一外壳251及第二外壳252组立，完成电池模块200。

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S42：形成具有多个容置空间的隔离层262，该些容置空间用以容置多个电池芯211。步骤S44：将该些电池芯211置入于该些容置空间中。步骤S46：多个导电片214组装于隔离层262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S46更包含将两电池支架231组装于隔离层262的两侧。步骤S48：将前述步骤S46的组装后电池结构，装入第一外壳251及第二外壳252内，而形成电池模块200，如图7所示。

依据本发明一实施例，提供一种电池模块200。如图2-图7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、一对耐热板291及292、多数的电池芯211以及一耐热材料260。

电池支架221及231被锁固在一起。耐热材料260、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。于一实施例中，耐热材料260形成多个管状体261，一电池芯211套设于一管状体261中。于一实施例中，耐热材料260形成一体成型的具有多个容置空间的隔离层262，且一电池芯211设置于一容置空间中。耐热板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被夹于耐热板291及电池支架221的外侧面之间。耐热板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被夹于耐热板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。

本发明通过耐热材料，达到产品结构强度改善及系统热爆走状况安全性提升。更具体而言，当一电池芯211发生异常而温度急速升高时，利用耐热材料260以将该异常的电池芯211与其他正常的电池芯211加以隔离一段时间，待异常的电池芯211的内部能量消耗后再自行慢慢地降温。如此，能够使其他正常电池芯211不会受到异常的电池芯211的影响，而跟着发生异常也急速地升温或自燃。本发明一实施例，于电池芯211两端设有耐热板291及另一耐热板292，其具有耐热且导热功能，经由高热传导材料，降低电池温度差异，加强产品可靠度，并且在电芯内短路热爆走时，耐热板291及另一耐热板292受热后形成多孔结构，进而具有隔热功能，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；

至少一耐热材料，装设于该些电池芯的外表面，一个或多个耐热材料套上电池芯加以包裹，当一电池芯发生异常而温度急速升高时，用以将该异常的电池芯与其他正常的电池芯加以隔离一段时间，待异常的电池芯的内部能量消耗后再自行慢慢地降温；

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

至少一耐热板，为绝缘且具有隔热功能，而且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耐热板及该至少一电池支架的该外侧面之间，

其中，该至少一耐热板的对应于该些电池芯的至少一端的位置上，分别形成有使该些电池芯中发生异常的电池芯的气体或火焰能够泄出的一弱化结构。

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，

该至少一耐热板包含一第一耐热板及一第二耐热板，该第一耐热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耐热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耐热板及该第二电池支架的外侧面之间；

该第一耐热板或该第二耐热板的对应于电池芯的两端的位置上，形成有该些弱化结构，

其中，

所述的电池模块更包含：一外壳，用以容置该第一电池支架及该第二电池支架，

该外壳的一内侧面形成多个分隔肋，且该些弱化结构位于两相邻分隔肋间，用以当该发生异常的电池芯的火焰喷出时，能够使该火焰被限制在该两相邻分隔肋间。

3.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，还包括至少一管状体，该管状体由该耐热材料形成，每一该管状体界定一容置空间且分别套设于该些电池芯其中之一。

4.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，还包括一隔离层，该隔离层由该耐热材料形成，且该隔离层为一体成型并具有多个容置空间，且该些电池芯分别置于该些容置空间中。

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1所述的电池模块，其特征在于，该至少一耐热材料具有耐热及导热的性质，且高温受热后会形成多孔结构。

7.一种电池模块的制造方法，其特征在于，包括：

提供多个电池芯，并将至少一耐热材料装设于该些电池芯的外表面，将一个或多个耐热材料套上电池芯加以包裹，当一电池芯发生异常而温度急速升高时，用以将该异常的电池芯与其他正常的电池芯加以隔离一段时间，待异常的电池芯的内部能量消耗后再自行慢慢地降温；

将该些电池芯装设于一第一电池支架及一第二电池支架；

将多个第一导电片及多个第二导电片装设于该第一电池支架及该第二电池支架的一外侧面；

将一电池管理系统组装于该些电池芯；

于该第一电池支架及该第二电池支架的两个外侧面，分别贴上一第一耐热板及一第二耐热板，以形成一组装后电池结构，其中，该第一耐热板及该第二耐热板为绝缘且具有隔热功能，而且该第一耐热板或该第二耐热板的对应于电池芯的两端的位置上，分别形成有使该些电池芯中发生异常的电池芯的气体或火焰能够泄出的一弱化结构；以及

将该组装后电池结构，装入一第一外壳及一第二外壳的容置空间内，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，该将至少一耐热材料装设于该些电池芯的外表面的步骤包含：

利用该至少一耐热材料形成多个管状体，每一该管状体界定一容置空间；及

将每一该些管状体分别套设于该些电池芯其中之一。

9.如权利要求7所述的电池模块的制造方法，其特征在于，该将至少一耐热材料装设于该些电池芯的外表面的步骤包含：

利用该至少一耐热材料形成一隔离层，该隔离层为一体成型并具有多个容置空间；及

将该些电池芯分别置于该些容置空间中。

10.如权利要求7所述的电池模块的制造方法，其特征在于，该至少一耐热材料具有耐热及导热的性质，且高温受热后会形成多孔结构，而且

该第一外壳或该第二外壳的一内侧面形成多个分隔肋，且该些弱化结构位于两相邻分隔肋间，用以当该发生异常的电池芯的火焰喷出时，能够使该火焰被限制在该两相邻分隔肋间。

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