CN110268549A - 盒及包括盒的电池模块 - Google Patents

Abstract

提供了一种盒及包括盒的电池模块。根据本发明实施方式的盒包括：主体，所述主体包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，第一电池单元至少部分地安放在所述第一表面上；以及第一支撑图案，所述第一支撑图案设置在所述主体的第一表面的第一区域内，所述第一区域对应于第一电池单元的气袋。

Description

盒及包括盒的电池模块

技术领域

本公开涉及用于稳定地层叠电池单元的盒及包括该盒的电池模块。

本申请要求于2017年3月3日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0027931的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用合并于此。

背景技术

最近，对诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求急剧增长，并且随着电动车辆、储能蓄电池、机器人和卫星的广泛开发，正在对能够重复再充电的高性能二次电池进行大量研究。

目前，商业可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，在这些电池中，锂二次电池具有很少或没有记忆效应，因此它们因为具有自由充电/放电、低自放电和高能量密度的优点而比镍基二次电池受到越来越多的关注。

当通过串联/并联连接多个电池单元来构造电池组时，通常通过以下方式来制造电池组：首先制造包括至少一个电池单元的电池模块，然后连接两个或更多个电池模块和其他组件。

由于重复充电/放电、温度变化和外部冲击引起的副反应，电池单元可能由于其中的电解液的分解而产生气体。在这种情况下，电池单元的形状因产生的气体而变形的现象被称为膨胀现象。

抑制膨胀现象的最简单的可行方式是冷却电池模块。这是因为当电池模块被冷却时，从被包括在电池模块中的单个电池单元产生的气体更少。然而，为了冷却电池模块，必然需要特定的结构和/或冷却控制方法，这在电池模块制造中起着重要限制作用。

另外，即使电池模块被冷却，也只能降低膨胀现象的速度，并不可能完全防止膨胀现象。因此，在发生了膨胀现象的前提下，需要一种方法来抑制电池模块或包括在电池模块中的单个电池单元中由于膨胀现象导致的损坏。

发明内容

技术问题

本公开设计为解决上述问题，因此，本公开旨在提供一种盒及包括该盒的电池模块，该盒具有用于降低在电池模块中包括的每个电池单元的任何气袋被损坏的情况下损坏的气袋中捕获的气体漏出电池单元的风险的结构。

本公开还旨在提供一种盒及包括该盒的电池模块，该盒具有用于对电池模块中层叠的电池单元进行气体平衡的结构。

通过以下描述将理解本公开的这些和其他目的和优点，并且本公开的实施方式将显而易见。此外，将容易理解的是，本公开的目的和优点通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。

技术方案

用于实现上述目的的本公开的各种实施方式如下。

根据本公开一个方面的盒包括：主体，所述主体具有彼此面对的第一表面和第二表面，第一电池单元至少部分地安放在所述第一表面上；以及第一支撑图案，所述第一支撑图案设置在对应于位于所述主体的第一表面上的所述第一电池单元的气袋的第一区域中。

所述第一支撑图案可以包括具有壁状并且从所述主体的第一表面突出的多个支撑肋。

所述盒还可以包括第二支撑图案，所述第二支撑图案形成在对应于至少部分地安放在所述主体的所述第二表面上的第二电池单元的气袋的第二区域中。

所述第二支撑图案可以包括具有壁状并且从所述主体的第二表面突出的多个支撑肋。

所述盒还可以包括粘合剂层，所述粘合剂层涂覆在所述第一支撑图案的支撑肋上，以将所述第一电池单元的气袋的至少一部分粘附到所述第一支撑图案的支撑肋。

可以通过所述多个支撑肋在所述第一区域中形成至少一个气室。每个气室可以存储从所述第一电池单元的气袋漏出的气体。

所述盒还可以包括针，所述针在设置有所述第一支撑图案的区域中且具有从所述第一表面面向第一电池单元的尖端。

所述主体可以包括至少一个气体平衡通道，并且每个气体平衡通道可以从设置有所述第一支撑图案的第一区域中的一点沿所述主体的厚度方向穿透。

根据本公开另一方面的电池模块包括层叠的多个盒，以及安放在各个盒中的多个电池单元。在这种情况下，各个盒包括：主体，所述主体具有彼此面对的第一表面和第二表面，多个电池单元中的一个电池单元至少部分地安放在第一表面上；以及第一支撑图案，所述第一支撑图案设置在对应于位于主体的第一表面上的一个电池单元的气袋的第一区域中。

所述第一支撑图案可以包括具有壁状并从所述主体的所述第一表面突出的多个支撑肋。

可以通过所述多个支撑肋在第一区域中形成至少一个气室。每个气室可以存储从所述一个电池单元的气袋漏出的气体。

所述主体可以包括至少一个气体平衡通道，并且每个气体平衡通道可以从设置有第一支撑图案的第一区域中的一点沿所述主体的厚度方向延穿透。

技术效果

根据本公开的至少一个实施方式，提供了一种盒及包括该盒的电池模块，该盒具有用于降低在电池模块中包括的每个电池单元的任何气袋被损坏的情况下损坏的气袋中捕获的气体漏出电池单元的风险的结构。

另外，提供了一种具有用于对电池模块中层叠的电池单元进行气体平衡的结构的盒及包括该盒的电池模块。具体地，当每个电池单元的任何气袋膨大过多时，引导膨大气袋的安全破裂，并且来自破裂气袋的气体被分散到由盒提供的可允许空间，以抑制单个电池单元的破裂(例如，密封部的破裂等)。

本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员从所附权利要求的公开内容将清楚地理解本文未提及的其他效果。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施方式，并与本公开的以下详细描述一起用于提供对本公开的技术方案的进一步理解，因此，本公开不应被解释为限于附图。

图1是示出根据本公开实施方式的电池单元的结构的示意图。

图2是示出从侧面观察时的图1的电池单元的图。

图3是示出从正面观察时的图1的电池单元的图。

图4是示出根据本公开实施方式的盒的结构的图。

图5是示出从相对侧观察时的图4的盒的图。

图6是示出根据本公开另一实施方式的盒的结构的图，并且图7是图6中的区域P的放大图。

图8是示出由多个盒组成的多个电池单元的层叠结构的图。

图9是示出图8的电池模块的侧截面的一部分的示意图。

图10是示出在图9的电池单元中发生的膨胀现象的图。

图11是用于例示图10的盒的气体平衡的图。

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方式。在描述之前，应当理解，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普通词典含义，而应在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上，基于对应于本公开的技术方案的含义和概念来解释。

因此，这里描述的实施方式和附图中示出的示例仅仅是本公开的最优选实施方式，并非旨在完全描述本公开的技术方案，因此应该理解，在本申请提交时能够做出各种其他等同物和变型。

另外，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的详细描述使得本公开的关键主题模糊时，在此省略详细描述。

包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语可以用于在各种元件中将一个元件与另一元件区分开，但并非旨在通过该术语来限制元件。

除非上下文另有明确说明，否则将理解，术语“包括”或“包含”当在本说明书中使用时指定所述元件的存在，但不排除一个或更多个其他元件的存在或添加。另外，这里使用的术语<控制单元>是指至少一个功能或操作的处理单元，并且这可以单独通过硬件或软件来实现或者通过软件和硬件的组合来实现。

另外，在整个说明书中，将进一步理解，当一个元件被称为“连接到”另一个元件时，该一个元件能够直接连接到另一元件，或者可以存在中间元件。

在下文中，将描述根据本公开实施方式的电池单元、盒和电池模块。

图1是示出根据本公开实施方式的电池单元10的结构的示意图，图2是示出从侧面观察时的图1的电池单元10的图，并且图3是示出从正面观察时的图1的电池单元10的图。

首先，参照图1，电池单元10基本上包括电极组件11、电极接头12、电极引线13和壳体14。

壳体14提供容纳电极组件11和电解液的空间，并通过密封工艺密封。在这种情况下，密封工艺是通过热熔融机械地联接壳体14的边缘区域以防止注入壳体14中的电解液从壳体14中漏出而浸渍壳体14的工艺。通过该密封工艺，可以在壳体14的边缘区域中形成密封部S。

电极组件11使得至少一个正极板、至少一个负极板和至少一个隔膜以预设形状层叠或折叠。从电极组件11突出的两个电极接头12(即，正极接头12a和负极接头12b)中的每一个的一端分别电连接到壳体14内部的两个电极引线13(即，正极引线13a和负极引线13b)。两个电极引线13的另一端从壳体14延伸出来，并且在这种情况下，两个电极引线13的至少一部分可以插置在壳体14的顶部和底部之间。在这种情况下，如图1所示，在壳体14的内部空间中，电极组件11和密封部S之间的部分空间可以称为气袋GP。由电池单元10的充电/放电产生的气体可以被气袋GP捕获。

参照图2，当从外部观察时，电池单元10可以具有台阶。也就是说，当膨胀现象小于预定水平时，对应于电极组件11的部分最厚，对应于气袋GP的部分较薄，并且电极引线13最薄。相反，当膨胀现象超过预定水平时，对应于气袋GP的部分可比对应于电极组件11的部分厚。

参照图3与图1，基于图1设置在电极组件11的两个侧表面上的两个密封部S均可以相对于电极组件11以预定形状上下折叠。因此，可以提高电池单元10的能量密度。

图4是示出根据本公开实施方式的盒100的结构的图，并且图5是示出从相对侧观察时的图4的盒100的图。

首先，参照图4，盒100提供了其中可以安放具有图1所示的结构的至少一个电池单元10的结构。盒100包括主体101和第一支撑图案130。

主体101具有提供能够安放电池单元10的空间的框架或板状。优选地，主体101可以包括侧部110和基部120。侧部110可机械地连接到基部120，至少部分地围绕基部120的边缘。优选地，侧部110可以具有至少一个凸缘111，并且凸缘111可以在顶部和底部上分别具有突起和凹槽。突起与设置在另一盒100的凸缘中的凹槽连接。凹槽与设置在另一盒100的凸缘中的突起连接。每个凸缘111具有联接孔H，使得当多个盒100顺序地层叠时，螺栓被插入联接孔H中以机械地联接多个盒100。

电池单元10可以至少部分地安放在基于基部120和侧部110的连接部设置的内部空间中。例如，当主体101为框架形状时，电池单元10的密封部S(即，边缘区域)可以安放在主体101中。因为基部120的预定区域具有敞开形状，因此框架形状的主体101在电池单元10的散热方面是高效的。作为另一示例，当主体101为板状时，与电池单元10的上部或下部对应的平坦部可以整体安放在主体101中。

主体101被配置为支撑电池单元10的至少一部分以引导与其他电池单元10的顺序层叠，同时减少电池单元10在电池模块200中的移动。

第一支撑图案130设置在主体101的两个面对表面的一个表面(下文中称为“第一表面”)上。具体地，第一支撑图案130可以设置在对应于至少部分地由主体101的第一表面支撑的电池单元10(下文中称为“第一电池单元”)的气袋GP的第一区域中。第一支撑图案130可以设置为比基部120更靠近第一电池单元10，特别是第一电池单元的气袋GP，并与气袋GP接触。例如，当第一电池单元10的气袋GP中捕获的气体量小于预定水平时，气袋GP和第一支撑图案130保持分开，并且当气袋GP中捕获的气体量达到预定水平时，通过气袋GP的膨胀，第一支撑图案130可以至少部分地与第一电池单元10的气袋GP接触并支撑该第一电池单元10的气袋GP。

第一支撑图案130可以包括至少一个支撑肋131。每个支撑肋具有壁状，并且向外突出与预定长度一样多。当第一支撑图案130包括多个支撑肋131时，多个支撑肋131中的任何一个和其余支撑肋中的至少一个可以沿不同方向延伸。优选地，第一支撑图案130中包括的所有支撑肋的突出高度相等或者具有在预定误差范围内的差异。

可以通过第一支撑图案130中包括的多个支撑肋131在第一区域中形成至少一个气室R。具体地，可以通过每个支撑肋131与其余支撑肋中的至少一个的交叉或连接在第一区域中形成至少一个气室R。形成于第一表面上的每个气室R的侧表面由支撑肋131限定，并且上表面和下表面中的一个由基部120限定而另一个由气袋GP限定。也就是说，形成于第一表面上的气室R可以是由支撑肋131、基部120和气袋GP中的每一个气密密封的空间。因此，从气袋GP漏出的气体可以存储在形成于第一表面上的气室R中。例如，参照图4，能够看出，通过沿主体101的宽度方向延伸的三个支撑肋和沿着主体101的长度方向延伸的五个支撑肋，可以在盒100的第一表面上形成总共八个气室R。

在一些情况下，盒100还可以包括第一粘合剂层。第一粘合剂层可以至少涂覆在第一支撑图案130的前端部上。如上所述，当第一电池单元10的气袋GP朝向第一支撑图案130膨大超过预定水平时，第一电池单元10的气袋GP可以通过第一粘合剂层接合至第一支撑图案130。也就是说，第一粘合剂层提供粘合强度以防止第一电池单元10的气袋GP和第一支撑图案130彼此容易分离。因此，可以防止第一电池单元10的气袋GP中的气体泄漏到气室R中，然后从气室R再次漏出。

随后，参照图5，盒100还可以包括第二支撑图案140。第二支撑图案140设置在主体101的两个面对表面的另一表面(下文中称为“第二表面”)上。具体地，第二支撑图案140可以设置在对应于至少部分地由主体101的第二表面支撑的另一电池单元10(下文中称为“第二电池单元”)的气袋GP的第二区域中。第二支撑图案140可以设置为比基部120更靠近第二电池单元10的气袋GP，并且与气袋GP接触。例如，当第二电池单元10的气袋GP中捕获的气体量小于预定水平时，第二电池单元10的气袋GP和第二支撑图案140保持分开，并且当第二电池单元10的气袋GP中捕获的气体量达到预定水平时，通过气袋GP的膨胀，第二支撑图案140可以至少部分地与第二电池单元10的气袋GP接触并支撑该第二电池单元10的气袋GP。

以与第一支撑图案130相同的方式，第二支撑图案140也可以包括至少一个支撑肋141。每个支撑肋141具有壁状，并且向外突出与预定长度一样多。当第二支撑图案140包括多个支撑肋141时，多个支撑肋141中的任何一个和其余支撑肋中的至少一个可以沿不同方向延伸。优选地，第二支撑图案140中包括的所有支撑肋的突出高度相等或者具有在预定误差范围内的差异。

通过第二支撑图案140中包括的多个支撑肋141，可以在第二区域中形成至少一个气室R。具体地，通过每个支撑肋141与其余支撑肋中的至少一个的交叉或连接也可以在第二区域中形成至少一个气室R。形成于第二表面上的每个气室R的侧表面由支撑肋141限定，并且上表面和下表面中的一个由基部120限定而另一个由气袋GP限定。也就是说，形成于第二表面上的气室R可以是由支撑肋141、基部120和气袋GP中的每一个气密密封的空间。因此，从气袋GP漏出的气体可以存储在形成于第二表面上的气室R中。例如，参照图5，能够看出，通过沿主体101的宽度方向延伸的三个支撑肋和沿着主体101的长度方向延伸的五个支撑肋，可以在盒100的第二表面上形成总共八个气室R。图4的气室R和图5的气室R可以形成于对应位置处，基部120插置于二者之间。

在一些情况下，盒100还可以包括第二粘合剂层。第二粘合剂层可以涂覆在第二支撑图案140的前端部上。如上所述，当第二电池单元10的气袋GP朝向第二支撑图案140膨大超过预定水平时，气袋GP可以通过第二粘合剂层接合至第二支撑图案140。也就是说，第二粘合剂层提供粘合强度以防止第二电池单元10的气袋GP和第二支撑图案140彼此容易分离。因此，可以防止第二电池单元10的气袋GP中的气体泄漏到气室R中，然后从气室R再次漏出。

在图4和图5中，第一支撑图案130和第二支撑图案140中的至少一个可以通过压制技术与主体101一体地形成。当然，第一支撑图案130和第二支撑图案140中的至少一个与主体101也可以单独制造并通过焊接机械接合。

另外，仅包括第一支撑图案130和第二支撑图案140中的第一支撑图案130的盒100可以被称为“单型盒100”，并且包括第一支撑图案130和第一支撑图案130两者的盒100可以被称为“双型盒100”。

图6是示出根据本公开另一实施方式的盒100的结构的图，并且图7是图6中的区域P的放大图。

当与图4的盒100比较时，仅有的区别在于图6的盒100还包括针151和气体平衡通道152中的至少一个。因此，相同的附图标记指代相同的元件，并且在此省略其详细描述。

参照图6和图7，盒100可以包括至少一个针151。每个针151可以设置在第一表面或第二表面上、或者第一表面和第二表面二者上。为了便于描述，将基于针151和气体平衡通道152设置在第一表面上的结构来提供描述。

每个针151可以设置在气室R中。例如，针151可以从气室R中的基部120或支撑肋131、141的表面突出，其尖端面向气袋GP。当电池单元10的气袋GP由于其内捕获的气体膨大超过预定水平时，气袋GP的至少一个点被针151的尖端撕裂。因此，气袋GP的尺寸扩展为与气室R的尺寸一样大，并且气袋GP中的一部分气体移动到气室R中，从而减小气袋GP中的压力。结果，气袋GP中的压力被分散到气室R而不会集中在密封部S中具有较低粘合强度的区域，从而减少了电池单元10的损坏。

参照图6和图7，盒100可以包括至少一个气体平衡通道152。优选地，气体平衡通道152可以形成在盒100的气室R中的至少一个相应位置。每个气体平衡通道152可以是被称为从支撑图案130、140被布置在基部120的整个区域中的区域内的至少一个点沿主体101的厚度方向穿透的部分。

当第一表面的气室R和第二表面的气室R具有对应位置时，两个气室R可以通过气体平衡通道152彼此连接。因此，通过气体平衡通道152，气体可以从一个气室R分散到另一气室R。例如，当由第一表面支撑的第一电池单元10的气袋GP被其内部压力或针151撕裂时，第一电池单元10的气袋GP中捕获的一部分气体可以移动到第一表面的气室R，并且甚至通过气体平衡通道152移动到第二表面的气室R。

尽管图6和图7示出了每个气室R具有针151和气体平衡通道152二者，但是本公开的范围不限于此。例如，一个气室R可以仅具有针151，另一个气室R可以仅具有气体平衡通道152，又一个气室R可以具有针151和气体平衡通道152，并且其他气室R可以既没有针151也没有气体平衡通道152。

图8是示出由多个盒100组成的多个电池单元10的层叠结构的图。

参照图8，在电池模块200中的多个盒100中，除了两个最外面的盒100之外的其余盒100可以是“双型盒100”。另外，电池模块200中的两个最外面的盒100每个可以是“单型盒100”。当在电池模块200中n个“双型盒100”顺序地层叠在两个“单型盒100”之间时，对于本领域技术人员显而易见的是，电池模块200中包括的电池单元10的数量可以是2n+2。当然，可以以各种方式改变电池模块200中的盒100的组合。

电池模块200可以包括彼此面对的两个端板210以及充电/放电电路组件220，多个盒100插置在所述两个端板210之间。

两个端板210与两个最外面的盒100中的每一个直接/间接接触，并且被配置为支撑和保护多个层叠的盒100免受外部冲击。

充电/放电电路组件220提供电路径以允许安放在多个层叠的盒100中的多个电池单元10根据预设方法(例如，串联或并联、或者两者)电连接。例如，充电/放电电路组件220包括多个汇流条，并且每个汇流条被配置为将一个电池单元10的电极引线13电连接到另一电池单元10的电极引线13，或者将一个电池单元10的电极引线13电连接到电池模块200的电极端子。另外，充电/放电电路组件220还可以包括电池管理系统。

图9是示出图8的电池模块200的侧截面的一部分的示意图，图10是示出在图9的电池单元10中发生的膨胀现象的图，并且图11是用于例示图10的盒100的气体平衡的图。为了便于描述，假设图6的盒100是双型盒，每个气室R具有两个针151和一个气体平衡通道152。

参照图9，每个电池单元10安放在盒100的两个表面上。当布置多个盒100时，安放在一个盒100a中的一个电池单元10b可以与安放在另一盒100b中的一个电池单元10c至少部分接触。例如，电池单元10a和电池单元10b可以直接地或通过冷却板间接地进行表面接触。

参照图10，示出了在电池模块200中的至少一个电池单元10a中出现膨胀现象，并且电池单元10a的气袋GP膨大。随着电池单元10a的气袋GP膨大，气袋GP和设置在盒100a中的针151之间的距离逐渐减小。

当电池单元10a的气袋GP连续膨大并且表面到达针151时，电池单元10a的气袋GP被针151撕裂。因此，如图11中的箭头所示，电池单元10a的气袋GP中的一部分气体GAS移动到由支撑肋131限定的气室R，并且随后通过气体平衡通道152传送到由另一支撑肋141限定的另一气室R。

尽管在上文中已经针对有限数量的实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员显而易见的是，在本公开的技术方案以及所附权利要滶的等同范围内，对其进行各种修改和变型。

另外，在不脱离本公开的技术方案的情况下，本领域技术人员可以对上述本公开进行许多替换、修改和变型，因此，本公开不限于上述实施方式和附图，并且每个实施方式可以部分或全部选择性地组合以允许各种修改。

Claims (12)

1.一种盒，所述盒包括：

主体，所述主体具有彼此面对的第一表面和第二表面，第一电池单元至少部分地安放在所述第一表面上；以及

第一支撑图案，所述第一支撑图案设置在与位于所述主体的第一表面上的所述第一电池单元的气袋相对应的第一区域中。

2.根据权利要求1所述的盒，其中，所述第一支撑图案包括具有壁状并且从所述主体的所述第一表面突出的多个支撑肋。

3.根据权利要求2所述的盒，所述盒还包括：

第二支撑图案，所述第二支撑图案形成在与至少部分地安放在所述主体的所述第二表面上的第二电池单元的气袋相对应的第二区域中。

4.根据权利要求3所述的盒，其中，所述第二支撑图案包括具有壁状并且从所述主体的所述第二表面突出的多个支撑肋。

5.根据权利要求2所述的盒，所述盒还包括：

粘合剂层，所述粘合剂层涂覆在所述第一支撑图案的所述支撑肋上，以将所述第一电池单元的气袋的至少一部分粘附到所述第一支撑图案的所述支撑肋。

6.根据权利要求2所述的盒，其中，通过所述多个支撑肋在所述第一区域中形成至少一个气室，并且

每一个气室存储从所述第一电池单元的气袋漏出的气体。

7.根据权利要求1所述的盒，所述盒还包括：

针，所述针在设置有所述第一支撑图案的区域中且具有从所述第一表面面向所述第一电池单元的尖端。

8.根据权利要求1所述的盒，其中，所述主体包括至少一个气体平衡通道，并且

每一个气体平衡通道从设置有所述第一支撑图案的所述第一区域中的一点沿所述主体的厚度方向穿透。

9.一种电池模块，所述电池模块包括：

层叠的多个盒；以及

多个电池单元，所述电池单元安放在各个盒内，

其中，各个盒包括：

主体，所述主体具有彼此面对的第一表面和第二表面，所述多个电池单元中的所述一个电池单元至少部分地安放在所述第一表面上；以及

第一支撑图案，所述第一支撑图案设置在与位于所述主体的所述第一表面上的一个电池单元的气袋相对应的第一区域中。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述第一支撑图案包括具有壁状并且从所述主体的所述第一表面突出的多个支撑肋。

11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，通过所述多个支撑肋在所述第一区域中形成至少一个气室，并且

每一个气室存储从所述一个电池单元的气袋漏出的气体。

12.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述主体包括至少一个气体平衡通道，并且

每一个气体平衡通道从设置有所述第一支撑图案的所述第一区域中的一点沿所述主体的厚度方向穿透。