CN108780863B - 圆柱形二次电池模块 - Google Patents
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Abstract
公开一种圆柱形二次电池模块。根据本发明的实施例的圆柱形二次电池模块包括：多个圆柱形二次电池单体，多个圆柱形二次电池单体中的每一个包括电池壳体和单体盖，电极组件和电解质被接收在该电池壳体中，该单体盖被形成在电池壳体的正电极端子上；汇流条，该汇流条将多个圆柱形二次电池单体相互连接并且具有被形成在其中的中空空间；以及断开单元，该断开单元通过利用汇流条的中空空间被联接到汇流条而被连接到圆柱形二次电池单体，并且被构造成当在圆柱形二次电池单体中发生异常时通过与汇流条分离而彼此电气地断开多个圆柱形二次电池单体。
Description
技术领域
本申请要求于2016年12月5日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2016-0164607的优先权，其公开内容通过引用被合并于此。
本公开涉及一种圆柱形二次电池模块，并且更具体地，涉及一种如下的圆柱形二次电池模块，其中当在互连的多个圆柱形二次电池单体中的任一个中产生异常时，相应的二次电池单体的电连接可能被断开。
背景技术
根据技术发展和对关于移动设备的需求的增长，对作为能量源的二次电池的需求正在迅速增长。通常，镍镉电池或氢离子电池已被用作二次电池，但最近，广泛地使用锂二次电池，该锂二次电池具有非常低的自放电率，具有高能量密度，并且被自由地充电和放电，这是因为与镍基二次电池相比很少产生记忆效应。
这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳材料分别作为正电极活性材料和负电极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，其中正电极板和负电极板在分隔物位于其间的情况下被布置，在正电极板和负电极板上分别涂覆有正电极活性材料和负电极活性材料；和外部材料，即，电池壳体，通过电解质密封和容纳电极组件。
锂二次电池包括正电极、负电极、布置在其间的分隔物以及电解质，并且基于使用的正电极活性材料和负电极活性材料的不同，被分类成锂离子电池(LIB)、聚合物锂离子电池(PLIB)等。通常，锂二次电池的电极是通过将正电极活性材料或负电极活性材料涂覆在电流集电器(诸如铝或铜片、网、膜、箔等)上并且然后干燥正电极活性材料或负电极活性材料而形成。
通常，根据其中容纳电池的外部材料的形状，二次电池可以被分类成圆柱型、方型或袋型。
通过串联或并联连接多个二次电池单体，可以以二次电池模块形式使用圆柱形二次电池。然而，当在互连的多个二次电池单体中的任何一个中产生诸如过压、过热等异常时，正常工作的其它二次电池单体也可能变得不稳定。
发明内容
技术问题
因此，本公开旨在提供一种圆柱形二次电池模块，其中当在互连的多个圆柱形二次电池单体中的任何一个中产生诸如过压、过热等异常时，相应的二次电池单体的电连接可能被断开。
此外，本公开旨在提供一种圆柱形二次电池模块，其中通过断开具有异常的二次电池单体的电连接，其它二次电池单体可以稳定地连续工作。
此外，本公开旨在提供一种圆柱形二次电池模块，其中可以与外部振动或冲击无关地将第二构件保持在一起，该第二构件被制备成当产生异常时断开电连接。
技术解决方案
在本公开的一个方面中，提供一种圆柱形二次电池模块，包括：圆柱形二次电池单体，该圆柱形二次电池单体包括电池壳体和单体盖，电极组件和电解质被容纳在该电池壳体中，该单体盖被组合到电池壳体的正电极端子；汇流条，该汇流条将多个所述圆柱形二次电池单体互连并且具有中空部；以及切断单元，该切断单元被设置在汇流条的中空部中以被组合到圆柱形二次电池单体并且电连接到汇流条，并且该切断单元被构造成当在圆柱形二次电池单体中产生异常时与汇流条分离，使得与其它圆柱形二次电池单体的电连接被断开。
此外，切断单元可以被组合到圆柱形二次电池单体的单体盖。
此外，绝缘构件可以布置在汇流条和圆柱形二次电池单体之间。
此外，切断单元可以包括：第一构件，该第一构件被布置在汇流条的中空部中以被组合到单体盖；和第二构件，该第二构件被电连接到第一构件和汇流条中的每一个。
此外，第二构件可以包括：第一连接点，该第一连接点被连接到第一构件；第二连接点，该第二连接点被连接到汇流条；以及圆形部分，该圆形部分从第一连接点变圆并且被连接到第二连接点。
此外，第二构件可以具有预设范围的宽度，使得与汇流条的连接被预定范围的压力断开。
此外，第二构件可以具有预设范围的宽度，使得与汇流条的连接在预定范围的温度下断开。
此外，第二构件可以由铜或铝材料形成，以在过热时被断开。
有利效果
根据本公开的实施例，当在互连的多个圆柱形二次电池单体中的任何一个中产生诸如过压、过热等异常时，相应的二次电池单体的电连接可被包括在二次电池单体中的断开单元断开。
此外，通过断开具有异常的二次电池单体的电连接，其它二次电池单体可以稳定持续地工作。
此外，被制备成当产生异常时断开电连接的第二构件是圆形的，并且因此第二构件可以与外部振动或冲击无关地保持在一起。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的圆柱形二次电池模块中的圆柱形二次电池单体的局部横截面图。
图2是根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块的示意性整体透视图。
图3是根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块的平面图。
图4是根据本公开的第一实施例的与圆柱形二次电池模块中的圆柱形二次电池单体分离的单体盖和切断单元的透视图。
图5是根据本公开的第二实施例的圆柱形二次电池模块的平面图。
图6是根据本公开的第三实施例的圆柱形二次电池模块的平面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开的优选实施例的圆柱形二次电池模块。
应理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于通常含义和字典含义，而是基于允许发明人恰当地定义术语以获得最佳解释的原则、基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并不旨在限制本公开的范围，因此应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其它等同物和修改。
在附图中，为了便于描述和澄清，可以夸大、省略或示意性地示出每个部件或形成该部件的特定部分的尺寸。因此，每个部件的尺寸不能完全反映实际尺寸。在本公开的描述中，当认为它们可能不必要地模糊本公开的本质时，将省略对相关技术的某些详细解释。
本说明书中使用的术语“组合”或“连接”不仅包括一个构件直接组合或直接连接到另一构件的情况，而且包括一个构件经由连接构件被间接组合或间接连接到另一个构件的情况。
图1是根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块中的圆柱形二次电池单体的局部横截面图，图2是根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块的示意性整体透视图，图3是根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块的平面图，并且图4是根据本公开的第一实施例的与圆柱形二次电池模块中的圆柱形二次电池单体分离的单体盖和切断单元的透视图。
参考图1至图4，根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块10包括圆柱形二次电池单体100、汇流条200和切断单元300。
参考图1，圆柱形二次电池单体100包括：电极组件110，例如果冻卷形式的电极组件110；圆柱型电池壳体120，其中电极组件110与电解质被容纳在一起；以及单体盖130，单体盖130被组合到例如电池壳体120的正电极端子121。
电极组件110可以具有这样的结构，其中正电极111、负电极113和分隔物在分隔物112被布置在正电极111和负电极113之间的同时被堆叠，并且以果冻卷形式卷绕。正电极引线(未示出)被附接到正电极111以被连接到在例如电池壳体120的顶部处的正电极端子121，并且负电极引线(未示出)被附接到负电极113以被连接到在例如电池壳体120的底部处的负电极端子。另外，圆柱型的中心销(未示出)可以插入到电极组件110的中心部分。这样的中心销(未示出)固定并且支撑电极组件110，并且可以用作在充电/放电和工作期间排出经由内部反应产生的气体的通道。
由于电池壳体120内部的压力增加而破裂排放气体的安全带(未示出)、布置在单体盖130和安全带(未示出)之间的正温度系数(PTC)元件类型的安全装置(未示出)、以及具有接触安全带的一个上侧和具有被连接到电极组件110的所述正电极引线(未示出)的一个下侧的电流阻断构件(未示出)可以设置在电池壳体120的内部，例如，在单体盖130的下方。
在这种圆柱形二次电池单体100的正常工作条件下，电极组件110的正电极111可以通过所述正电极引线(未示出)、电流阻断构件(未示出)、安全带(未示出)和安全装置(未示出)连接到单体盖130并且与单体盖130交换电流。然而，当圆柱形二次电池单体100被过充电或者圆柱形二次电池单体100被充电或放电，在二次电池单体内部产生气体时，内部压力可增加，此时，安全带(未示出)破裂或者爆裂使得电池壳体120内部的气体朝向单体盖130移动。而且，组合到正电极端子212的单体盖130可以被气体的压力而分离。这里，单体盖130可以被制备成通过电池壳体120内部产生的气体的压力而分离。
同时，可以通过各种方法串联或并联连接来使用多个圆柱形二次电池单体100。例如，汇流条200可以分别连接到圆柱形二次电池单体100的正电极端子121和负电极端子，使得圆柱形二次电池单体100被串联或并联连接。在下文中，为了便于描述，多个圆柱形二次电池单体100的正电极端子121和负电极端子分别通过汇流条200并联连接，但是当前实施例的权利范围不限于此。
参考图2至图4，汇流条200将多个圆柱形二次电池单体100互连并且具有中空部210。切断单元300被布置在汇流条200的中空部210中以被连接到汇流条200。下面将会描述其详情。
多个汇流条200可以如图2中所示以板形设置，或者多个圆柱形二次电池单体100可以通过一个板连接。汇流条200可以由导电材料形成，使得多个圆柱形二次电池单体100彼此电连接。汇流条200可以由例如铝、铜或镀镍铜形成。
参考图2和4，绝缘构件400可以布置在汇流条200和圆柱形二次电池单体100之间。例如，当在圆柱形二次电池单体100中产生诸如过压、过热等异常时，组合到正电极端子121的单体盖130可分离，并且此时，组合到单体盖130的切断单元300可与汇流条200分离并且断开(参考图4)。这里，如果绝缘构件400没有被布置在汇流条200和圆柱形二次电池单体100之间，则具有诸如过压、过热等异常的圆柱形二次电池单体100可能始终被电连接到正常工作的其它圆柱形二次电池100。因此，绝缘构件400可以布置在汇流条200和圆柱形二次电池单体100之间，使得当切断单元300与汇流条200分离时，绝缘构件400阻断具有异常的圆柱形二次电池单体100和正常工作的其它圆柱形二次电池单体100的电连接。这里，绝缘构件400可以由各种电绝缘材料形成。然而，本公开不限于此，并且仅切断单元300可以组合到单体盖130并且电连接到单体盖130，并且经由结构形状变化，汇流条200的另一部分可以远离圆柱形二次电池单体100而不与其电连接。
参考图1至图4，切断单元300可以布置在汇流条200的中空部210中。此外，切断单元300将汇流条200和圆柱形二次电池单体100电互连。换句话说，切断单元300被布置在汇流条200的中空部210中以被组合到圆柱形二次电池单体100并且电连接到汇流条200。因此，当切断单元300由于在圆柱形二次电池单体中产生的例如过压、过热等异常而与汇流条200分离时，在具有异常的圆柱形二次电池单体100与正常工作的其它圆柱形二次电池单体100之间的电连接可被断开。这里，如上所述，因为绝缘构件400可以布置在汇流条200和圆柱形二次电池单体100之间，所以具有异常的圆柱形二次电池单体100与其它正常的圆柱形二次电池单体100的电连接被完全断开，并且正常工作的其它二次电池可以稳定地持续工作。
切断单元300可以组合到圆柱形二次电池单体100的单体盖130。如上所述，当由于在圆柱形二次电池单体100内部产生的气体而导致内部压力增加时，电池壳体120内部的气体可以朝向单体盖130移动，并且单体盖130可以被气体的压力而分离，并且此时，组合到单体盖130的切断单元300也可以被气体的压力而与汇流条200分离(参见图4)。在这方面，切断单元300和汇流条200连接的部分，例如，下面描述的切断单元300的第二构件320具有能够被预定压力断开的宽度。换句话说，当切断单元300和汇流条200的连接部分太厚时，切断单元300可能不会被电池壳体120内部的气体压力而分离，并且因此第二构件320具有足以使切断单元300被圆柱形二次电池单体100内部产生的气体压力而断开的宽度。然而，因为在圆柱形二次电池单体100内部产生的气体的压力可以根据各种条件(例如圆柱形二次电池单体100的整体尺寸、容纳在电池壳体120中的电解质的量等)而变化，所以气体的压力范围可以通过实验预先设定，并且第二构件320的宽度范围可以经由实验预先设定以对应于每个压力范围。
同时，切断单元300，例如，下面描述的切断单元300的第二构件320具有预设范围的宽度，使得当圆柱形二次电池单体100过热超过预设温度范围时，与汇流条200的连接被断开。换句话说，当第二构件320的宽度小时，单位面积减小，并且因此每单位面积的电阻增加，并且当产生过热时，通过高电阻而产生相对高的热量，并且因此具有小宽度的第二构件320的一部分可被高温断开。在这方面，第二构件320可以由铜或铝材料形成，以在过热期间被断开。而且，如压力范围一样，第二构件320的宽度可以通过实验设定。换句话说，第二构件320的宽度范围可以经由实验预先设定以对应于要设定为过热的温度范围。
切断单元300可以包括第一构件310和第二构件320。第一构件310被布置在汇流条200的中空部210中以被组合到单体盖130。第一构件310可以被形成为与单体盖130的形状对应的形状，并且例如，当单体盖130的横截面是圆形时，第一构件310的横截面也可以是圆形的。然而，单体盖130的形状和第一构件310的形状不一定需要是相同的，并且第一构件310可以具有各种形状。而且，第一构件310可以经由各种方法例如经由焊接被组合到单体盖130，并且此时，第一构件310可以组合到单体盖130，使得电流是可交换的。第一构件310可以大致布置在汇流条200的中心部分处，如图3和图4中所示，但不限于此。第二构件320可以通过各种方法和形状被电连接到第一构件310和汇流条200中的每一个。例如，第二构件320可以包括第一连接点321、第二连接点322和圆形部分323。第一连接点321被连接到第一构件310。换句话说，第一连接点321可以连接到第一构件310的任意壁表面。第二连接点322可以被连接到汇流条200。换言之，第二连接点322可以组合到汇流条200的任意壁表面。而且，圆形部分323可以从第一连接点321开始变圆并且连接到第二连接点322。例如，圆形部分323可以以从第一连接点321到第二连接点322、沿着第一构件310的外边缘球形地旋转(如螺旋弹簧)的形式被构造。这样，第二构件320可以具有如螺旋弹簧的球形缠绕的结构，并且因此，可以与外部振动或冲击无关地被保持在一起。换句话说，第二构件320被构造成当在圆柱形二次电池单体100中产生诸如过压、过热等异常时与汇流条200断开，但是当圆柱形二次电池单体100正常工作时需要通过组合到汇流条200而保持电连接。然而，当外部振动或冲击被传递到第二构件320时，具有小宽度的第二构件320可能断开。因此，第二构件320形成为球形旋转形状，以具有如螺旋弹簧的弹性，使得所述连接不会由于外部振动或冲击而被断开，而是保持连接。
在下文中，将参考附图描述根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块10的操作和效果。
在圆柱形二次电池模块10中，多个圆柱形二次电池单体100通过汇流条200电连接。这里，在多个圆柱形二次电池单体100中的至少一个中可能产生诸如过压、过热等异常，并且此时，正常工作的其它圆柱形二次电池单体100可能受到不利影响，并且因此正常工作的圆柱形二次电池单体100与具有异常的圆柱形二次电池单体100之间的电连接需要被断开。
切断单元300可以包括第一构件310和第二构件320，第一构件310被布置在形成在汇流条200上的中空部210中，以被组合到被组合到电池壳体120的正电极端子121的单体盖130，并且第二构件320通过沿着第一构件310的圆周球形旋转而电连接第一构件310和汇流条200。此外，绝缘构件400被布置在汇流条200和圆柱形二次电池单体100之间。这里，第二构件320具有在过压或过热期间可断开的预设范围的宽度，并且可以由铜或铝材料形成。当在圆柱形二次电池单体100中的至少一个中产生诸如过压、过热等异常时，第二构件320与汇流条200的连接部分被气体压力或高温断开。而且，因为绝缘构件400被布置在汇流条200和圆柱形二次电池单体100之间，所以具有异常的圆柱形二次电池单体100与正常工作的圆柱形二次电池单体100之间的电连接被断开，并且因此，圆柱形二次电池模块10的电池稳定性可以被整体保持。
图5是根据本公开的第二实施例的圆柱形二次电池模块的平面图，并且图6是根据本公开的第三实施例的圆柱形二次电池模块的平面图。
在下文中，将参考附图描述根据本公开的第二和第三实施例的圆柱形二次电池模块10的操作和效果，并且与根据本公开的第一实施例的圆柱形二次电池模块10重叠的详情被上面的描述代替。
在本公开的第二和第三实施例中，第二构件320的形状与第一实施例不同。
图5的第二实施例与包括具有圆形的第二构件320的第一实施例的不同之处在于：第一构件310和汇流条200通过具有线性形状的一个第二构件320连接，并且图6的第三实施例与第一和第二实施例的不同之处在于：第一构件310和汇流条200在面对的位置处通过具有如同第二实施例的线性形状的两个第二构件320连接。
换句话说，如上文第一实施例中所述，切断单元300包括被构造成圆形的第二构件320，以应对外部振动或冲击，但是取决于圆柱形二次电池模块10的安装位置，振动或冲击的程度可能并不强。在这种环境中使用的圆柱形二次电池模块10可以包括如下切断单元300，该切断单元300包括具有如在第二和第三实施例中的线性形状的第二构件320。第二和第三实施例的具有线性形状的第二构件320在费用方面是有利的，因为具有线性形状的第二构件320更容易加工并且以比第一实施例的具有圆形的第二构件320少的材料被制造。因此，可以基于外部振动或冲击的程度而适当地选择第一至第三实施例中的一个。然而，包括在切断单元300中的具有线性形状的第二构件320的数量不限于第二或第三实施例，并且尽管未被图示，但是具有线性形状的第二构件320的数量和布置可以变化。
尽管已经参考有限的实施例和附图描述本公开，但是本公开不限于此，并且从该详细描述，本公开的技术理念内的各种变化和修改以及所附权利要求书的等同范围对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
工业实用性
本公开涉及一种圆柱形二次电池模块，并且特别地，可在与二次电池相关的工业中使用。
Claims (4)
1.一种圆柱形二次电池模块，包括：
圆柱形二次电池单体，所述圆柱形二次电池单体包括电池壳体和单体盖，电极组件和电解质被容纳在所述电池壳体中，所述单体盖被组合到所述电池壳体的正电极端子；
汇流条，所述汇流条将多个所述圆柱形二次电池单体互连，并且具有中空部；以及
切断单元，所述切断单元被设置在所述汇流条的所述中空部中，以被组合到所述圆柱形二次电池单体的所述单体盖并且被电连接到所述汇流条，并且所述切断单元被构造成当在所述圆柱形二次电池单体中产生异常时与所述汇流条分离，使得与其它圆柱形二次电池单体的电连接被断开，
其中，所述切断单元包括：
第一构件，所述第一构件被布置在所述汇流条的所述中空部中，以被组合到所述单体盖；和
第二构件，所述第二构件被电连接到所述第一构件和所述汇流条中的每一个，
其中，所述第二构件具有预设范围的宽度，使得与所述汇流条的连接在预定范围的压力下断开，
其中，绝缘构件被布置在所述汇流条和所述圆柱形二次电池单体之间，从而当所述切断单元与所述汇流条分离时，所述绝缘构件阻断具有异常的圆柱形二次电池单体和正常工作的其它圆柱形二次电池单体的电连接。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池模块，其中所述第二构件包括：
第一连接点，所述第一连接点被连接到所述第一构件；
第二连接点，所述第二连接点被连接到所述汇流条；以及
圆形部分，所述圆形部分从所述第一连接点变圆并且被连接到所述第二连接点。
3.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池模块，其中所述第二构件具有预设范围的宽度，使得与所述汇流条的连接在预定范围的温度下断开。
4.根据权利要求3所述的圆柱形二次电池模块，其中所述第二构件由铜或铝材料形成，以在过热时被断开。
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