CN109390518B - 电池单元框架、电池模块及包括电池模块的电池组和车辆 - Google Patents

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Abstract

电池单元框架、电池模块及包括电池模块的电池组和车辆。公开了一种电池单元框架。根据本公开的实施方式的电池单元框架包括：汇流条，其电联接到电池单元的电极引线；支撑构件，其联接到汇流条并与电池单元接触以支撑电池单元；以及可变长度部分，其形成在支撑构件中并且改变长度以适合电池单元的尺寸。

Description

电池单元框架、电池模块及包括电池模块的电池组和车辆
技术领域
本公开涉及电池单元框架以及包括该电池单元框架的电池模块，更具体地讲，涉及一种可被模块化并用于共同目的的电池单元框架以及包括该电池单元框架的电池模块。
背景技术
随着技术发展以及对移动装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求急剧增加，并且镍镉电池或氢离子电池已用作传统二次电池，而锂二次电池具有很少或没有记忆效应并且与基于镍的二次电池相比，具有自由充电/放电、非常低的自放电和高能量密度的优点，因此近年来其被广泛使用。
锂二次电池通常将基于锂的氧化物和碳材料分别用于正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，其包括分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，分隔物插入在正极板和负极板之间；以及封装或电池壳体，其将电极组件与电解液一起密封地接纳于其中。
锂二次电池包括其间插入有分隔物的正极、负极以及电解液，并且根据所使用的正极活性材料和负极活性材料被分类为锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)。通常，锂二次电池的电极通过将正极活性材料或负极活性材料施加到铝或铜片、网、膜和箔的集流体并使其干燥来形成。
图1是示出设置在传统电池单元中的电极引线和汇流条电联接的示图。参照图1，在传统技术的情况下，设置在多个电池单元10中的每一个中的电极引线20弯曲并与汇流条30表面接触并通过焊接40联接，并且在这种情况下，需要许多操作者的手工操作以将电极引线20保持在弯曲形状，电极引线20和汇流条30由于金属电极引线20的回弹性而没有彼此紧密接触，并且在多个电极引线20在汇流条30的一点处交叠之后，它们被焊接，从而导致焊接性降低。
另外，由于电池单元为各种尺寸，所以针对各个尺寸的电池单元需要不同尺寸的框架，从而导致生产率降低，并且在电池单元被组装在框架中之后，热树脂被引入，因此存在高错误率问题。
专利文献
(专利文献1)韩国专利公布No.10-2015-0113758(公布于2015年10月8日)
发明内容
技术问题
因此，本公开旨在提供一种允许各种尺寸的电池单元各自联接到一个框架的电池单元框架以及包括该电池单元框架的电池模块。
本公开还旨在提供一种电池单元接触的热界面材料以降低的错误率联接的电池单元框架以及包括该电池单元框架的电池模块。
本公开还旨在提供一种在电极引线中没有交叠的具有改进的焊接性的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
技术方案
根据本公开的一方面，提供了一种电池单元框架，该电池单元框架包括：汇流条，其电联接到电池单元的电极引线；支撑构件，其联接到汇流条并与电池单元接触以支撑电池单元；以及可变长度部分，其形成在支撑构件中并且改变长度以适合电池单元的尺寸。
另外，可变长度部分可包括：第一可变长度部分，其在支撑构件的短边方向上改变长度；以及第二可变长度部分，其在支撑构件的长边方向上改变长度。
另外，第一可变长度部分可包括：固定部分，其固定地联接到汇流条的一侧；以及可移动部分，其在面向固定部分的位置处可移动地联接到汇流条的另一侧。
另外，汇流条可包括：电连接部分，电池单元的电极引线联接到该电连接部分；第一联接部分，其向电连接部分的一侧延伸，并且固定部分联接到该第一联接部分；以及第二联接部分，其向电连接部分的另一侧延伸，并且可移动部分联接到该第二联接部分。
另外，汇流条可基于固定部分和可移动部分的高度在偏离固定部分的中心和可移动部分的中心的位置处联接到固定部分和可移动部分。
另外，汇流条可在低于固定部分的中心和可移动部分的中心的位置处联接到固定部分和可移动部分。
另外，第二可变长度部分可具有可通过储存来自旋转或扭曲的能量来收缩和扩张的螺旋弹簧。
另外，热界面材料(TIM)可联接到第二可变长度部分以传递热。
另外，热界面材料可联接到处于扩张状态的螺旋弹簧。
另外，热界面材料可围绕螺旋弹簧的至少一部分联接。
根据本公开的另一方面，提供了一种电池模块，该电池模块包括：上述电池单元框架；以及电池单元，其电联接到电池单元框架的汇流条并与电池单元框架的支撑构件接触，其中，多个电池单元被设置并且彼此层叠。
另外，电池单元的电极引线可呈阶梯状并且联接到汇流条。
此外，根据本公开的另一方面，提供了一种包括上述电池模块的电池组以及一种包括上述电池模块的车辆。
有益效果
根据本公开的实施方式，框架具有改变长度的可变长度部分以适合电池单元的尺寸，因此具有各种尺寸的电池单元可各自联接到一个框架的效果。
另外，在改变第二可变长度部分的长度之后，热界面材料联接到第二可变长度部分并与电池单元接触，因此具有错误率降低的效果。
此外，多个电极引线各自联接到多个汇流条以避免电极引线的交叠，因此具有焊接性改进的效果。
附图说明
图1是示出设置在传统电池单元中的电极引线与汇流条电联接的图。
图2是示意性地示出联接到根据本公开的实施方式的电池单元框架的电池单元的全立体图。
图3是示出根据本公开的实施方式的电池单元框架中联接到汇流条的电极引线的立体图。
图4是根据本公开的实施方式的电池单元框架的平面图。
图5的(a)和图5的(b)是示出在图4的电池单元框架中通过第一可变长度部分的长度改变的图。
图6是示出在图4的电池单元框架中通过第二可变长度部分的长度改变的图。
图7是示出与图2的电池单元框架分离的热界面材料的全立体图。
图8是示出联接到图7中的电池单元框架的热界面材料的侧横截面图。
图9是示意性地示出根据本公开的实施方式的电池模块的全立体图。
图10是沿着图9的线A-A'截取的横截面图。
主要元件的详细描述
100：电池单元框架 110：汇流条
111：电连接部分 112：第一联接部分
113：第二联接部分 120：支撑构件
130：可变长度部分 131：第一可变长度部分
132：固定部分 133：可移动部分
135：第二可变长度部分 140：热界面材料
200：电池单元 210：电极引线
300：电池模块
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。应该理解，说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了最佳说明而适当地定义术语的基础上基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。因此，本文中所描述的实施方式和附图中所示的例示仅是本公开的最优选的实施方式，而非旨在充分地描述本公开的技术方面，因此应该理解，可在提交申请时对其做出各种其它等同例和修改例。
在附图中，为了描述方便和清晰，各个元件或元件的特定部分的尺寸被夸大、省略或示意性地示出。因此，各个元件的尺寸并不完全反映其实际规模。当认为相关已知功能或元件的详细描述使得本公开的主题模糊时，本文中省略该详细描述。
应该进一步理解，术语“联接”或“连接”是指元件直接联接或连接到另一元件以及通过中间元件间接联接或连接。
图2是示意性地示出联接到根据本公开的实施方式的电池单元框架的电池单元的全立体图，图3是示出根据本公开的实施方式的电池单元框架中联接到汇流条的电极引线的立体图，图4是根据本公开的实施方式的电池单元框架的平面图，图5的(a)和图5的(b)是示出在图4的电池单元框架中通过第一可变长度部分的长度改变的图，
图6是示出在图4的电池单元框架中通过第二可变长度部分的长度改变的图。
参照图2至图6，根据本公开的实施方式的电池单元框架100包括汇流条110、支撑构件120和可变长度部分130。
汇流条110联接到设置在电池单元200中的电极引线210以电连接电极引线210。这里，电连接可包括串联或并联。这里，汇流条110可包括电连接部分111、第一联接部分112和第二联接部分113(参见图2)。电池单元200的电极引线210可联接到电连接部分111(参见图3)。电连接部分111可由导电材料(例如，铜)制成，并且具有与电极引线210的尺寸和形状对应的尺寸和形状。第一联接部分112向电连接部分111的一侧延伸，并且如下所述的第一可变长度部分131的固定部分132联接并固定到第一联接部分112。第二联接部分113向电连接部分111的另一侧延伸，并且如下所述的第一可变长度部分131的可移动部分133可移动地联接到第二联接部分113。
汇流条110可基于固定部分132和可移动部分133的高度在各种高度处联接到固定部分132和可移动部分133。例如，汇流条110可基于固定部分132和可移动部分133的高度联接到固定部分132和可移动部分133以使得其被设置在固定部分132的中心和可移动部分133的中心处，或者可基于固定部分132和可移动部分133的高度在偏离固定部分132的中心和可移动部分133的中心(例如，低于固定部分132的中心和可移动部分133的中心)的位置联接到固定部分132和可移动部分133。当汇流条110被设置在固定部分132的中心和可移动部分133的中心处，或偏离固定部分132的中心和可移动部分133的中心时，电池单元200的电极引线210可呈阶梯状并且联接到汇流条110，如图3所示。当电极引线210呈阶梯状并且联接到汇流条110时，可防止如下所述在电池模块300中层叠多个电池单元200时在电池单元框架100上下颠倒地层叠的情况下由于一个电极引线210与另一电极引线210之间接触而发生短路。
支撑构件120联接到汇流条110，并且与电池单元200接触以支撑电池单元200。这里，支撑构件120具有改变长度的可变长度部分130以适合电池单元200的尺寸。具有各种尺寸的电池单元200可通过形成在支撑构件120中的可变长度部分130联接到电池单元框架100的效果。
可变长度部分130可包括：第一可变长度部分131，其在支撑构件120的短边方向上改变长度；以及第二可变长度部分135，其在支撑构件120的长边方向上改变长度。这里，支撑构件120可包括第一可变长度部分131或第二可变长度部分135或这二者。第一可变长度部分131可包括固定部分132和可移动部分133。参照图4，固定部分132可固定地联接到汇流条110的一侧(例如，汇流条110的第一联接部分112)，并且可移动部分133可在面向固定部分132的位置处可移动地联接到汇流条110的另一侧(例如，汇流条110的第二联接部分113)。即，参照图5的(a)和图5的(b)，在第一可变长度部分131的固定部分132被固定到汇流条110的同时，仅第一可变长度部分131的可移动部分133例如沿着汇流条110以直线移动，以使得长度改变以适合电池单元200的短边的长度(参见图5的(b)中的箭头)。在另一实施方式中，第一可变长度部分131可仅包括可移动部分133而没有固定部分132。另外，第二可变长度部分135可以是可通过储存来自旋转或扭曲的能量而收缩和扩张的螺旋弹簧。例如，螺旋弹簧可被设置在支撑构件120中以通过在支撑构件120的长边方向上收缩和扩张来改变长度以适合电池单元200的长边的长度。例如，螺旋弹簧可如图4所示收缩，并且如图6所示在长边方向上扩张。第二可变长度部分135不限于螺旋弹簧，并且当其能够在长边方向上收缩和扩张时可包括各种配置。
图7是示出与图2的电池单元框架分离的热界面材料的全立体图，图8是示出联接到图7中的电池单元框架的热界面材料的侧横截面图。
为了使从电池单元200产生的热消散，热界面材料(TIM)140可联接到第二可变长度部分135以传递热，并且热界面材料140可与电池单元200直接或间接接触。传统框架由于在组装电池单元200之后引入热树脂而具有高错误率，但是在根据本公开的实施方式的电池单元框架100的情况下，当螺旋弹簧处于扩张状态时，热界面材料140联接到螺旋弹簧(例如，围绕螺旋弹簧的至少一部分)，因此其效果是散热效率高并且错误率降低。另外，如图7所示，热界面材料140被切割成处于扩张状态的螺旋弹簧的长度，并且如图8所示，热界面材料140形成为大约
Figure BDA0001756412960000061
形状以使得其围绕第二可变长度部分135的螺旋弹簧联接，从而使其易于安装。
以下，将参照附图描述根据本公开的实施方式的电池单元框架100的操作和效果。
参照图2至图8，根据本公开的实施方式的电池单元框架100包括在支撑构件120的短边方向上改变长度的第一可变长度部分131以及在支撑构件120的长边方向上改变长度的第二可变长度部分135，以实现长度调节以适合各种尺寸的电池单元200。这里，第一可变长度部分131包括固定地联接到汇流条110的一侧的固定部分132以及在面向固定部分132的位置处可移动地联接到汇流条110的另一侧的可移动部分133以在支撑构件120的短边方向上改变长度，并且第二可变长度部分135包括可收缩和扩张的螺旋弹簧以在支撑构件120的长边方向上改变长度。
此外，当螺旋弹簧处于扩张状态时，热界面材料140围绕螺旋弹簧的至少一部分联接，因此其效果是散热效率高并且错误率降低。
图9是示意性地示出根据本公开的实施方式的电池模块的全立体图，图10是沿着图9的线A-A'截取的横截面图。
以下，将参照附图描述根据本公开的实施方式的电池模块300的操作和效果。
在根据本公开的实施方式的电池模块300中，电池单元200的电极引线210电联接到上述实施方式的电池单元框架100的汇流条110，并且电池单元200由电池单元框架100的支撑构件120接触支撑。另外，联接到电池单元框架100的多个电池单元200可彼此层叠以形成电池单元层叠物。
电池单元层叠物可包括多个层叠的电池单元200(参见图9和图10)。电池单元200可具有各种结构，并且多个电池单元200可按照各种方式层叠。电池单元200可具有这样的结构：各自具有正极板-分隔物-负极板的布置方式的多个单位单元或者各自具有正极板-分隔物-负极板-分隔物-正极板-分隔物-负极板的布置方式的多个双单元根据电池容量层叠。
电池单元200可具有电极引线210。电极引线210是一种暴露于外并连接到外部装置的端子，并且可由导电材料制成。电极引线210可包括正极引线和负极引线。正极引线和负极引线可沿着电池单元200的长度方向设置在相反方向上，或者正极引线和负极引线可沿着电池单元200的长度方向设置在相同方向上。电极引线210如下所述电联接到汇流条110的导电构件。
电池单元200的电极引线210可呈阶梯状并联接到汇流条110(参见图9和图10)。如电池单元框架100的上述实施方式中一样，旨在防止在层叠多个电池单元200时在电池单元框架100上下颠倒地层叠的情况下由于一个电极引线210与另一电极引线210之间接触而发生短路。
此外，根据本公开的实施方式的电池组(未示出)可包括如上所述根据本公开的实施方式的至少一个电池模块300。另外，除了电池模块300之外，电池组(未示出)还可包括用于接纳电池模块300的壳体以及用于控制电池模块300的充电/放电的各种类型的装置(例如，BMS、电流传感器和熔断器)。
此外，根据本公开的实施方式的车辆(未示出)可包括如上所述的电池模块300或电池组(未示出)，并且电池组(未示出)可包括电池模块300。另外，根据本公开的实施方式的电池模块300可被应用于诸如使用电力的预定车辆(未示出)的车辆(未示出)，例如电动车辆或混合动力电动车辆。
尽管上文已关于有限数量的实施方式和附图描述了本公开，但本公开不限于此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对其进行各种修改和改变。
本申请要求2017年8月8日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0100477的优先权，其公开通过引用并入本文。

Claims (12)

1.一种电池单元框架，该电池单元框架包括：
汇流条，该汇流条包括电联接到电池单元的电极引线的电连接部分，所述电连接部分由铜制成；
支撑构件，该支撑构件联接到所述汇流条并与所述电池单元接触以支撑所述电池单元；以及
可变长度部分，该可变长度部分形成在所述支撑构件中并且改变长度以适合所述电池单元的尺寸，
其中，所述可变长度部分包括：
第一可变长度部分，该第一可变长度部分在所述支撑构件的短边方向上改变长度；以及
第二可变长度部分，该第二可变长度部分在所述支撑构件的长边方向上改变长度，
其中，所述第一可变长度部分包括：
固定部分，该固定部分固定地联接到所述汇流条的一侧；以及
可移动部分，该可移动部分在面向所述固定部分的位置处可移动地联接到所述汇流条的另一侧。
2.根据权利要求1所述的电池单元框架，其中，所述汇流条包括：
第一联接部分，该第一联接部分向所述电连接部分的一侧延伸，并且所述固定部分联接到该第一联接部分；以及
第二联接部分，该第二联接部分向所述电连接部分的另一侧延伸，并且所述可移动部分联接到该第二联接部分。
3.根据权利要求1所述的电池单元框架，其中，所述汇流条基于所述固定部分的高度和所述可移动部分的高度在偏离所述固定部分的中心和所述可移动部分的中心的位置处联接到所述固定部分和所述可移动部分。
4.根据权利要求3所述的电池单元框架，其中，所述汇流条在低于所述固定部分的中心和所述可移动部分的中心的位置处联接到所述固定部分和所述可移动部分。
5.根据权利要求1所述的电池单元框架，其中，所述第二可变长度部分具有能够通过储存来自旋转或扭曲的能量来收缩和扩张的螺旋弹簧。
6.根据权利要求5所述的电池单元框架，其中，热界面材料联接到所述第二可变长度部分以传递热。
7.根据权利要求6所述的电池单元框架，其中，所述热界面材料联接到处于扩张状态的所述螺旋弹簧。
8.根据权利要求7所述的电池单元框架，其中，所述热界面材料围绕所述螺旋弹簧的至少一部分联接。
9.一种电池模块，该电池模块包括：
根据权利要求1至8中的任一项所述的电池单元框架；以及
电池单元，该电池单元电联接到所述电池单元框架的所述汇流条并与所述电池单元框架的所述支撑构件接触，
其中，设置有多个电池单元并且该多个电池单元彼此层叠。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述电池单元的电极引线呈阶梯状并且联接到所述汇流条。
11.一种电池组，该电池组包括根据权利要求9所述的电池模块。
12.一种车辆，该车辆包括根据权利要求9所述的电池模块。
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