CN107615517A - 二次电池组 - Google Patents

Abstract

根据本发明一个方面的二次电池组包括：单体组件，其包括二次电池和层叠框架，该层叠框架支撑二次电池并沿一个方向层叠和布置；电池组壳体，其具有用以容纳单体组件的内部空间并具有在内外方向上形成的通孔；电极端子，其电连接到单体组件，并且设置为通过穿过通孔而突出到电池组壳体的外侧的形状；结合部，其填充通孔与电极端子之间的间隙以形成粘合层；以及结合盖，其设置在电池组壳体的上部处，并且设置成在涵盖电极端子的周缘的情况下粘合到电池组壳体的通孔。

Description

二次电池组

技术领域

本公开涉及包括多个二次电池的二次电池组，并且更具体地，涉及构造为将电极端子暴露到电池组壳体的外部且在电池组壳体的相应部分上具有密封单元的二次电池组。

本申请要求享有于2015年12月23日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2015-0185200的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

近年来，二次电池已经广泛用在例如车辆和电力存储装置的中型和/或大型装置以及诸如便携式电子装置的小型装置中。特别地，由于碳基能源逐渐耗尽，并且对环境的关注越来越多，混合动力汽车和电动车辆正在全球范围内突出显现，包括在美国、欧洲、日本和韩国。

在混合动力汽车或电动车辆中，最重要的部件是为车辆马达提供驱动电力的二次电池组。因为混合动力汽车或电动车辆的驱动电力是通过二次电池组的充电/放电获得，因此混合动力汽车或电动车辆在各方面中具有多种优点，例如优良的续航能力、没有污染材料排放或污染物排放减少，因此使用混合动力汽车或电动车辆的人日益增多。

在混合动力汽车或电动车辆中使用的二次电池组包括多个二次电池，并且该多个二次电池可以基于所需的容量和输出而彼此串联连接和/或并联连接。此外，二次电池组还可以包括：用于堆叠多个二次电池的堆叠框架；用于控制二次电池的充电/放电状态的控制设备，例如BMS；和电池组壳体，其构造成外观并保护以上元件不受外界干扰。

此外，二次电池组的电极端子可以经由高压电缆电连接到汽车驱动马达，并且通常地，该电极端子在穿过设置在电池组壳体中的端子安装通孔后，暴露到电池组壳体的外部。

电池组壳体需要具有抗冲击性，阻止杂质渗透，并且具有预定水平的防水性能，并且必须密封电极端子和端子安装通孔之间的空间。为此，根据相关技术的二次电池组通常使用橡胶材料垫圈或O形环来密封电极端子和端子安装通孔之间的空间。

然而，根据上述使用O形环的密封结构，当二次电池组中的内部压力和内部温度升高时，O形环可能变得松弛，从而可能围绕端子安装通孔发生泄漏。此外，由于端子安装通孔的尺寸误差或在制造电池组壳体期间关于电极端子的组装误差，O形环可能不完全粘合到端子安装通孔的内表面。在这种情况下，在电池组壳体的端子安装通孔与电极端子之间的密封性能将大大降低。

发明内容

技术问题

本公开设计用以解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种二次电池组，其相比于相关技术，具有在电池组壳体的通孔和电极端子之间的改进密封性能。

本公开的这些和其它目的及优点可以从以下详细描述中理解，并且将通过本公开的示例性实施例变得更充分明显。此外，将容易理解，是本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求及其组合中所示的装置实现。

技术方案

本公开的一方面，提供了一种二次电池组包括：单体组件，其包括二次电池和堆叠框架，所述堆叠框架支撑二次电池并沿一方向堆叠；电池组壳体，其具有用于容纳单体组件的内部空间，并具有沿内外方向的通孔；电极端子，其电连接到单体组件，并且通过穿过该通孔而突出到电池组壳体的外部；结合部，其填充通孔与电极端子之间的间隙，以形成粘合层；以及结合盖，其附接到电池组壳体的通孔，同时在结合部上方围绕电极端子的边界。

结合盖可以具有与电极端子收缩配合的环形形状。

结合盖可以包括外周部和内周部，所述外周部紧密接触通孔的外部处的电池组壳体上表面，并且所述内周部收缩配合到电极端子以接触该电极端子的边界表面，并且关于外周部向下弯曲以插入到通孔中。

结合盖的内周部可以关于结合盖的外周部以等于或大于90°且小于180°的角度倾斜。

电池组壳体可以包括下壳体和上壳体，所述下壳体具有开放上部及在其中的容纳空间，并且所述上壳体覆盖下壳体的开放上部，并且所述通孔可以设置在上壳体的角部区域处。

电极端子可以包括固定联接到通孔的主体部和从主体部延伸以突出到上壳体的外部的突出部。

所述通孔可能性包括下孔部和上孔部，所述下孔部具有由至少电极端子穿过的直径，所述上孔部的直径大于下孔部的直径。

结合部可以设置在通孔的上孔部处。

结合盖可以收缩配合到电极端子的主体部，并且可以覆盖通孔的上孔部。

结合盖可以包括塑料材料。

二次电池组可以进一步包括端子盖并包括钩形突起，所述端子盖设置成覆盖电极端子的上部及侧表面的一部分，并且所述钩形突起钩挂联接到包括在电池组壳体中的止动件以及从该止动件释放，以允许端子盖能够安装到电池组壳体/从电池组壳体拆离。

电极端子可以包括正电极端子和负电极端子。

在本公开的另一方面中，还提供了包括上述的二次电池组的车辆。

有利效果

根据本公开的一方面，提供了一种二次电池组，相比于相关技术，其具有围绕电池组壳体的通孔和电极端子的改进密封性能。具体地，即使存在电池组壳体的通孔的尺寸误差或与电极端子的组装误差，在电池组壳体的通孔与电极端子之间的间隙也可以用结合部完全填充，并且由结合盖覆盖以有效实现通孔的密封性能。

此外，由于电池组壳体的通孔、电极端子和结合盖经由结合部一体地联接到彼此，所以可以稳定地固定电极端子的位置。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施例，并且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，本公开不应被解释为限制于附图。

图1是组装透视图，其示意性地示出根据本公开实施例的二次电池组的结构；

图2是图1的部分分解透视图；

图3是沿着图1的线I-I’截取的截面图；

图4示出其中图1中端子盖被移除的状态的图；

图5和图6分别是图3中的部分A的放大图和顶视图；

图7是示出其中图5中电极端子被移除的状态的图；

图8是沿着图6中的线II-II’截取的截面图；

图9是根据本公开实施例的在电池组壳体的通孔和电极端子之间的连接部分处的密封过程的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解的是，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是基于允许发明人适当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相对应的含义和概念进行阐释。

因此，本文提出的描述仅是只用于说明目的的优选示例，并不旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等同和修改。

图1是联接透视图，其示意性地示出根据本公开实施例的二次电池组的构造，图2是图1的部分分解透视图，图3是沿着图1中的线I-I’截取的截面图，以及图4是示出其中图1中端子盖被移除的状态的示意图。

参考图1-图4，根据本公开的二次电池组10包括单体组件100、感测部件200、电气设备300、电池组壳体400和电极端子500。

首先，单体组件100包括一个或多个二次电池110，和用于容纳并支撑所述一个或多个二次电池110的堆叠框架120。

在二次电池组10中，单体组件100可以是包括多个二次电池110的组件。这里，所述多个二次电池110可以是袋型二次电池110。在这种情况下，袋型二次电池可以构造成沿某一方向、例如沿上下方向堆叠。

堆叠框架120是用于堆叠并支撑二次电池110并且保持二次电池110以防止二次电池110移动的元件，并且堆叠框架120构造成可堆叠以引导二次电池110的组装。堆叠框架120可以以其它各种术语表示，例如盒等，并且可以构造为具有空心部分的方形环。在这种情况下，堆叠框架120的四个角部可以分别位于袋型二次电池110的边界部分上。

感测部件200将关于二次电池的电特性、诸如电压的感测信号传送到诸如BMS的装置。BMS可以根据从感测部件200传送的电压信息来控制二次电池。感测部件200可以安装在堆叠框架120上，例如如图2所示，以电连接到多个二次电池的电极引线。

电气设备300可以包括BMS、电流传感器、继电器及熔断器中的至少一个。这里，BMS(battery management system，电池管理系统)是控制二次电池组10的整体充电/放电操作的二次电池管理装置。BMS是通常包括在二次电池组10中的元件。此外，电流传感器是用于感测二次电池组10的充电电流/放电电流的元件，继电器是用于选择性地接通/关断充电电流路径/放电电流路径的开关部件，二次电池组10的充电电流/放电电流流经该充电电流路径/放电电流路径。对二次电池组10的充电电流/放电电流提供熔断器，当二次电池组10中发生异常情况时，该熔断器阻止充电电流/放电电流的流动。电流传感器、继电器和熔断器可以与BMS交换信息，并且可以由BMS控制。上述电气设备300可以布置在堆叠框架120的上部上。

电池组壳体400中包括中空空间，用以将单体组件100、感测部件200和电气设备300容纳在该内部空间中。电池组壳体400可以用作二次电池组10的外部材料，因此，电池组壳体200可以为二次电池组10提供结构稳定性，并且可以保护容纳在其中的部件、诸如单体组件100免受外部物理元素、例如冲击、杂质等的影响。

此外，电池组壳体400可以包括下壳体420和上壳体410，如图1和图2所示。这里，下壳体420可以设置成在其中具有开放上部和容纳空间，上壳体410可以构造成覆盖下壳体420的开放上部。此外，下壳体420和上壳体410在它们的边界经由诸如螺柱的联接构件彼此联接时被联接到彼此。

电极端子500连接到单体组件100，以提供允许单体组件100电连接到外部装置的端子。更详细地，电极端子500可以直接或间接地与包括在单体组件100中的二次电池的电极引线相连接。例如，电极端子500可以通过汇流条电连接到二次电池的电极引线。

此外，在连接到单体组件100的状态下，电极端子500可以从上壳体410突出。两个电极端子500可被包括在二次电池组10内。这里，一个电极端子500可以作用为正电极端子，而另一电极端子500可以作用为负电极端子。也就是说，电极端子500可以包括正电极端子和负电极端子，并且在这种情况下，正电极端子与包括在单体组件100中的二次电池的正电极引线连接，负电极端子与包括在单体组件100中的二次电池负电极引线连接。

如图4所示，根据本实施例，上壳体410可以具有四个角部区域，其中两个角部区域从最上表面作为正方形下陷。此外，在所述两个下陷的角部区域中的每一个角部区域中，可以向外侧方向和内侧方向、即沿着图中的纵向方向(见图7)，形成通孔411。电极端子500穿过上壳体410中的通孔411，部分地暴露在电池组壳体400的上方。

根据本公开的构造，当汇流条或电缆(未示出)连接到二次电池组10的电极端子500时，可以容易地进行连接操作，并且可以简化连接结构。

例如，在其中二次电池组10安装在电动汽车中的情况下，当维修或更换二次电池组10时，可以从二次电池组10的上部向下进入到二次电池组10。这里，根据如上实施例中的其中电极端子500向上突出的构造，操作者可以从二次电池组10的上部容易地进行电缆到电极端子500的连接操作。

图5和图6是图3的部分A的放大透视图和顶视图，图7为示出其中图5中电极端子被移除的状态的透视图。

参考图5至图7，电极端子500包括主体部520和突出部510。这里，主体部520可以与上壳体410的通孔411接合，直径比主体部520的直径小的突出部510从主体部520竖直延伸以暴露到上壳体410的外侧。

主体部520可以制造成具有与通孔411的直径大致对应的直径，并且主体部520的上端表面可以布置在通孔411的正上方以暴露于上壳体410的外部。主体部520的上端表面可以通过面对面对接触的方式与汇流条或电缆接触。此外，螺母联接螺纹可以设置在突出部510的外周表面上。也就是说，突出部510可以设置为螺栓，螺母可以联接该螺栓。例如，操作者可以将在端部上具有通孔的汇流条插入到电极端子500的突出部510，然后将螺母紧固到其上以使汇流条可以接触电极端子500的主体部520的上端表面。此外，本公开的范围不限于如上所述的螺栓型电极端子500。例如，电极端子500可以是插座型、卡扣型，等等。

图8是沿着图6的线II-II’截取的截面图，并且图9是根据本公开实施例的围绕上壳体的通孔与电极端子的密封过程的示意图。

以下，将参照上述附图描述电极端子500与上壳体410的通孔411之间的密封结构。

根据本公开的二次电池组10还可以包括结合部600和结合盖700，该结合部600布置在上壳体410的通孔411和电极端子500之间的间隙处，结合盖700设置成附接到上壳体410的通孔411同时围绕结合部600的上部上的电极端子500。

如图8和图9所示，结合部600是填充在通孔411和电极端子510的主体部520之间的间隙G中的元件，用以形成粘合层。例如，结合部600可以是粘合层，该粘合层通过将密封粘合剂沿着边界方向连续地施加到通孔411和电极端子500之间的接触区域而形成。结合部600填充通孔411和电极端子500之间的间隙，并且同时，将电极端子500紧密地固定到通孔411。

更详细地，密封粘合剂可以施加在上壳体410的通孔411中，并且上壳体410的通孔411可以包括具有不同直径的下孔部411b和上孔部411a，如图7和8所示。这里，下孔部411b具有由至少电极端子500的主体部520穿过的直径，而上孔部411a的直径可以大于下孔部411b的直径。优选地，下孔部411b和电极端子500的主体部520可以构造成彼此收缩配合。

当电极端子500的主体部520通过收缩配合被大体插入到下孔部411b内时，在电极端子500的主体部520的边界表面和上孔部411a之间形成预定空间，并且密封粘合剂可以施加到该预定空间，即图8中所示的间隙G。

如上所述，由于间隙G，即电极端子500的主体部520与通孔411之间的间隙，被密封粘合剂密封，所以可以防止水分、其它杂质等从电池组壳体400的外部渗入。此外，由于电极端子500可以通过密封粘合剂一体地固定到通孔411，所以即使有外部振动和冲击也可以防止电极端子500的抖动或移动，从而确保电气稳定性。

此外，结合盖700形成为环形以与电极端子500的主体部520收缩配合，从而覆盖结合部600的上部，并且结合盖700防止粘合剂从通孔411中漏出，并使在间隙(图7中示出为G)中均匀分散的粘合剂硬化。作为参考，在密封粘合剂完全硬化之前，结合盖700可被布置在通孔411的上端上。

结合盖700可以包括外周部710和内周部720，外周部710安装在位于通孔411的上部处的、上壳体410的上表面上，内周部720收缩配合到电极端子500以接触电极端子500的主体部520的边界表面，并且相对于外周部710向下弯曲以插入到通孔411中。

结合盖700的外周部710围绕电极端子500的边界插入，以粘附到上壳体410的上表面并覆盖上孔部411a的开放上部。此外，当结合盖700的内周部720收缩配合到电极端子500的主体部520时，内周部720沿着主体部520的外周表面插入到通孔411，以将上孔部411a中的结合部600锁定到下孔部411b，并硬化结合部600以不在结合部600中产生空气层。

特别地，结合盖700的内周部720可以相对于外周部710倾斜弯曲大于等于90°且小于180°的角度θ。在本实施例中，内周部720相对于外周部710弯曲大约120°的角度。如上所述，如果结合盖700的内周部720相对于外周部710倾斜弯曲，则当结合部600随着被结合盖700覆盖而硬化时，通孔411与电极端子500之间的间隙可以被有效填充。

例如，如图9的(a)所示，当本实施例的结合盖700处于其中通过将粘合剂施加在上孔部411a上而形成结合部600的状态时，如图9的(b)所示，可以将与结合盖700的内周部720的上部和电极端子500之间的间隙A对应的量粘合剂引入到下孔部411b。在这种情况下，粘合剂可以填充下孔部411b和电极端子500之间的间隙，以及上孔部411a和电极端子500之间的间隙，因此可以改进通孔411的密封性能。

此外，结合盖700可以经由结合部600与电极端子500一体地附接到通孔411。在这种情况下，与其中通过螺栓连接方式或钩挂方式将结合盖700附接到对应部件的情况相比，可以具有更有效的电气稳定性和联接力。

结合盖700可以优选包括具有优异电绝缘性和耐热性的塑料材料。然而，本公开的范围不限于包括塑料材料的结合盖700，例如结合盖700可以包括陶瓷、增强橡胶等。

再参考图1至图3，根据一实施例的二次电池组10可进一步包括端子盖800。

端子盖800能够从上壳体410的角部区域附接/拆离，从而覆盖电极端子500的上部及侧表面的一部分，并保护电极端子500。端子盖800减少电极端子500对外部的暴露，因此可以有效地避免当金属材料例如接触电极端子500时导致的问题，例如发生内部短路、打火花、着火，等等。

这样的端子盖800可以包括钩形突起，该钩形突起与设置在上壳体410的角部区域处的止动件钩挂联接。这里，两个钩形突起可以位于端子盖800的内部区域处。所述两个钩形突起构造为在不同的方向上彼此钩挂联接。

因此，仅在所述两个钩形突起同时从相应的止动件412释放时，端子盖800才可以从上壳体410分离。这里，可以使用盖分离夹具(未示出)来释放钩形突起和止动件412之间的联接状态，并且可以在端子盖800的上板中可以设置夹具孔810，盖分离夹具可以从外部穿过该夹具孔810插入到内部。盖分离夹具被推入夹具孔810中，从而将钩形突起从止动件412上脱离以释放钩挂联接状态。接着，端子盖800在竖直方向被提升，以便完全脱离上壳体410。

此外，根据本实施例，在安装有端子盖800的上壳体410的角部区域可以形成至少一个突起和凹槽，并且端子盖800可以包括与上壳体410的角部区域处的突起和凹槽的形状相对应的凹槽和突起。

例如，如图1、图5和图6所示，向上壳体410的侧表面突起的第一突起P1和在纵向方向上具有凹凸结构的第二凹槽H1可以设置在上壳体410的角部区域处。此外，尽管图中未详细示出，端子盖800可包括接合第一突起P1的第一凹槽和与第二凹槽接合的第二突起。

根据本公开的上述结构，当端子盖800安装到上壳体410上时，由于突起和凹槽之间的接合或凹凸联接结构，可以限制端子盖800的前后移动及左右移动。

另外，根据本公开的汽车可以包括根据本公开的二次电池组10。二次电池组10可以应用于车辆，诸如电动车辆或混合动力汽车，并且另外，还可以应用于信息技术(IT)产品。

本公开已经进行了详细的描述。然而应当理解，阐述了本发明优选实施例的详细说明和具体实施例仅以例示方式给出，因为基于该详细说明，在本公开范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得明显。

另一方面，对于本领域普通技术人员显而易见地，如本文所述的用于指示方向的术语，例如“上”、“下”、“右”和“左”仅是为了方便描述，并且可以根据观看者的观看位置或对象的放置位置而有不同表达。

Claims (13)

1.一种二次电池组，包括：

单体组件，所述单体组件包括二次电池和堆叠框架，所述堆叠框架支撑所述二次电池并且沿一方向堆叠；

电池组壳体，所述电池组壳体具有用于容纳所述单体组件的内部空间，并且具有沿着内外方向的通孔；

电极端子，所述电极端子电连接到所述单体组件，并且通过穿过所述通孔而突出到所述电池组壳体的外部；

结合部，所述结合部填充所述通孔和所述电极端子之间的间隙，以形成粘合层；以及

结合盖，所述结合盖附接到所述电池组壳体的所述通孔，同时在所述结合部上方围绕所述电极端子的边界。

2.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述结合部具有收缩配合到所述电极端子的环形形状。

3.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述结合盖包括外周部和内周部，所述外周部紧密接触在所述通孔的外部处的所述电池组壳体的上表面，而所述内周部收缩配合到所述电极端子以接触所述电极端子的边界表面，并且相对于所述外周部向下弯曲以插入到所述通孔内。

4.根据权利要求3所述的二次电池组，其中，所述结合盖的内周部相对于所述结合盖的外周部以大于等于90°且小于180°的角度倾斜。

5.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述电池组壳体包括下壳体和上壳体，在所述下壳体中具有开放上部和容纳空间，并且所述上壳体覆盖所述下壳体的所述开放上部。

6.根据权利要求5所述的二次电池组，其中，所述电极端子包括与所述通孔固定联接的主体部和从所述主体部延伸以突出到所述上壳体的外部的突出部。

7.根据权利要求5所述的二次电池组，其中，所述通孔包括下孔部和上孔部，所述下孔部具有至少所述电极端子穿过的直径，并且所述上孔部的直径大于所述下孔部的直径。

8.根据权利要求7所述的二次电池组，其中，所述结合部设置在所述通孔的所述上孔部处。

9.根据权利要求8所述的二次电池组，其中，所述结合盖收缩配合到所述电极端子的主体部，并且覆盖所述通孔的所述上孔部。

10.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述结合盖包括塑料材料。

11.根据权利要求1所述的二次电池组，还包括端子盖和钩形突起，所述端子盖被设置成覆盖所述电极端子的侧表面的一部分以及所述电极端子的上部，并且所述钩形突起被钩挂联接到包括在所述电池组壳体中的止动件以及从所述止动件释放，以允许所述端子盖能够附接到所述电池组壳体/从所述电池组壳体拆离。

12.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述电极端子包括正电极端子和负电极端子。

13.一种车辆，包括根据权利要求1-12中任一项所述的二次电池组。