CN110676536A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池模块。该电池模块包括：多个电池单元；第一板，支撑电池单元的下部面并且消散电池单元中产生的热量；以及第二板，与电池单元的上部面接触并且消散电池单元中产生的热量，其中第二板包括用于接收电池单元的密封部的容纳槽，并且在容纳槽中设置传热材料。

Description

电池模块

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月2日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2018-0076572的韩国专利申请的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及一种电池模块。

背景技术

与一次电池不同，二次电池是可再充电的，因此二次电池可应用于诸如数码相机、蜂窝电话、膝上型计算机或混合动力车辆的各种领域内的装置。二次电池的示例包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池和锂电池。

在这些二次电池中，已经对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行了大量研究。目前的锂二次电池已经被制造成柔性袋型电池单元的形式，并且使用每个包括多个彼此连接的这种袋型电池单元的模块。

同时，如果长时间使用这样的电池模块，则电池产生热量，特别是当这种电池模块充电时，电池的内部温度迅速升高，从而导致寿命缩短和效率降低，并且在最坏的情况下，引起火灾或爆炸。

因此，需要冷却系统来冷却包括在电池模块中的电池单元。然而，在相关技术中，电池单元中产生的热量未被有效地消散，因此引起冷却效率较低的问题。

发明内容

本公开的一方面可以提供一种电池模块，该电池模块具有用于有效地消散电池单元中产生的热量的冷却装置。

根据本公开的一方面，电池模块可以包括：多个电池单元；第一板，支撑电池单元的下部面并且消散电池单元中产生的热量；以及第二板，与电池单元的上部面接触并且消散电池单元中产生的热量，其中第二板可以包括用于接收电池单元的密封部的容纳槽，并且可以在容纳槽中设置传热材料。

第一板可以包括用于接收从电池单元向下突出的密封部的插入槽。

容纳槽可以比插入槽更宽且更深。

电池单元中的每一个可以包括：容纳部，具有四边形形状并且容纳电极组件；以及密封部，沿容纳部的外周布置，其中密封部可以仅形成在容纳部的三个侧面上。

接收在容纳槽中的密封部可以折叠至少一次。

第一板和第二板可以由铝(Al)材料形成。

传热材料的介电强度可以在10KV/mm至30KV/mm的范围内。

电池模块可以进一步包括冷却装置，该冷却装置联接至第一板的上侧面和第二板的下侧面中的至少一个。

根据本公开的另一方面，电池模块可以包括：多个电池单元；第一板，支撑电池单元的下部面并且消散电池单元中产生的热量；以及第二板，与电池单元的上部面接触并且消散电池单元中产生的热量，其中第二板可以包括用于接收从电池单元向上突出的第二密封部的容纳槽，并且第一板可以包括用于接收从电池单元向下突出的第一密封部的插入槽。

容纳槽可以比插入槽更宽且更深。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其它方面、特征和其它优点，其中：

图1是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的立体图。

图2是示出图1中所示的电池模块的分解立体图。

图3是示出图2中所示的电池单元的放大立体图。

图4是沿图1中的线I-I'截取的截面图。

图5是图4的分解图。

图6A和图6B是示出图4的部分A和部分B的放大示图。

图7是示意性地示出根据本公开的另一实施例的电池模块的截面图。

具体实施方式

在描述之前，应理解的是，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的含义，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，根据与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。因此，以下参照附图描述的配置不代表本公开的所有技术概念或思想，而应被视为本公开的示例性实施例。应理解的是，可以在提交本申请时的本发明的范围内设计实施例的各种修改方案和等同方案。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。在附图中，相同的元件尽可能用相同的附图标记表示。此外，可以省略与公知功能或配置有关的详细描述，以免不必要地模糊本公开的主题。出于同样的原因，附图中的一些元件被夸大，省略或示意性地示出，并且每个元件的尺寸可能不完全反映实际尺寸。

图1是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块100的立体图。图2是示出图1中所示的电池模块100的分解立体图，图3是示出图2中所示的电池单元的放大立体图。此外，图4是沿图1中的线I-I'截取的截面图，图5是图4的分解图，并且图6A和图6B是示出图4的部分A和部分B的放大示图。

参照图1至图6B，本实施例的电池模块100可以具有近似六面体形状并且可以包括：多个电池单元10；电路单元70，被配置成电连接电池单元10；以及壳体30，被配置成保护电池单元10免受外部环境影响。

电池单元10可以以分层方式并排布置，并且电极引线15可以从电池单元10的主体向外突出。例如，电池单元10可以是袋型二次电池。

电池单元10中的每一个可以通过将电极组件(未示出)放置在袋11中而形成。

电极组件包括多个电极板和多个电极片并且容纳在袋11中。此处，电极板可以包括正电极板和负电极板，并且电极组件可以通过堆叠正电极板和负电极板而形成，在正电极板与负电极板之间具有隔板，并且正电极板和负电极板的宽表面面向彼此。

正电极板和负电极板中的每一个可以通过将活性材料浆料应用到集流体来形成，并且通常，活性材料浆料可以通过将诸如粒状活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂的材料在溶剂中搅拌来制备。

另外，电极组件可以通过垂直堆叠多个正电极板和多个负电极板而形成。在这种情况下，正电极板和负电极板可以分别包括电极片，并且相同极性的电极片可以彼此接触并且连接至相同的电极引线15(参照图3)。

在本实施例中，两个电极引线15布置成面向相反的方向。

袋11形成为容器形状并且提供容纳电极组件和电解质(未示出)的内部空间。在这种情况下，电极组件的电极引线15的一部分暴露于袋11的外部。

袋11可以被划分成密封部202和容纳部204。

容纳部204被形成为容器形状以提供四边形内部空间。电极组件和电解质容纳在容纳部204的内部空间中。

密封部202形成为从形成为容器形状的容纳部204向外延伸的凸缘形状。因此，密封部202沿容纳部204的外周布置成边缘形状。

密封部202可以通过热熔合方法结合。然而，密封部202不限于此。

此外，在本实施例中，密封部202可以包括布置有电极引线15的第一密封部2021和不布置电极引线15的第二密封部2022。

在本实施例中，袋11通过成形工艺使用壳体材料片材来制造。也就是说，袋11通过成形工艺在壳体材料上形成两个接收部来制造，然后折叠壳体材料使得两个接收部可以形成单个空间。

在本实施例中，容纳部204具有四边形形状。然而，由于不需要在电池单元10的下侧面形成密封部，因此密封部202仅在容纳部204的三个侧面上围绕容纳部204形成。

在本实施例中，电极引线15布置成面向相反的方向。也就是说，两个电极引线15布置在不同侧面上形成的密封部202上。因此，设置在容纳部204的三个侧面上的密封部202包括：布置有电极引线15的两个第一密封部2021和不布置电极引线15的单个第二密封部2022。

此外，在本实施例的电池单元10中，密封部202被折叠至少一次，以便增加密封部202的结合可靠性并且使密封部202的面积最小化。

更具体地，在本实施例中，不布置电极引线15的密封部202的第二密封部2022被折叠两次然后被固定。

例如，第二密封部2022可以沿着图3中所示的第一折叠线C1折叠180度，然后可以沿图3中所示的第二折叠线C2折叠180度。

如上所述配置的电池单元10可以是能够产生电流的可再充电镍金属氢化物(Ni-MH)电池或可再充电锂离子(Li-ion)电池。另外，电池单元10竖直地竖立在壳体30(稍后描述)中并且在左右方向上堆叠。

虽然未示出，但是至少一个缓冲垫可以放置在堆叠布置的电池单元10之间。可以设置缓冲垫以防止在特定电池单元10膨胀时电池单元10的总体积增大。缓冲垫可以由聚氨酯泡沫形成，但不限于此。

壳体30限定电池模块100的外形并且布置在电池单元10的外部以保护电池单元10免受外部环境的影响。在本实施例中，与此同时，壳体30还用作电池模块100的冷却构件。

本实施例的壳体30包括：第一板50，联接至电池单元10的下部；第二板40，联接至电池单元10的上部；以及盖60，联接至电池单元10的布置有电池单元10的电极引线15的侧面。在第一板50、第二板40和盖60之中，第一板50和第二板40用作电池模块100的冷却构件。

第一板50可以包括：下板52，放置在电池单元10的下部并且支撑电池单元10的下部面；以及侧板58，支撑电池单元10的定位电池单元10的容纳部204的侧面。然而，在一些情况下，侧板58和下板52可以设置为单独的元件。

下板52的安置表面的、电池单元10被放置与下板52接触的部分可以弯曲，使得可以更牢固地支撑电池单元10的下表面。

因此，电池单元10的下表面可以以大接触面积与下板52接触，因此可以高效地向下板52传热。

在本实施例中，电池单元10中的每一个的袋11通过折叠壳体材料片材而形成，因此第一密封部2021的下端部分(参考图6B)可以从电池单元10中的每一个的容纳部204向下突出。因此，在下板52的安置表面中形成插入槽54以接收第一密封部2021。

插入槽54具有使第一密封部2021容易地插入至插入槽54中的宽度和深度。

侧板58从下板52的两侧延伸，并且沿着在左右方向堆叠的电池单元10的侧面布置，使得电池单元10的容纳部204可以由侧板58支撑。

侧板58可以与电池单元10的容纳部204接触，以牢固地支撑电池单元10。然而，这是非限制性示例。也就是说，可以进行各种修改，例如，诸如散热垫的构件或缓冲构件可以放置在侧板58和容纳部204之间。

如上所述构造的第一板50由具有高导热率的材料形成，例如由金属形成。例如，第一板50可以由铝材料形成。然而，这是非限制性示例。也就是说，第一板50可以由具有与金属相似的强度和导热率的任何其它材料形成。

第二板40布置在电池单元10的上部并且联接至电池单元10的上侧。另外，第二板40紧固至第一板50的侧板58的上端。因此，在第二板40紧固至第一板50之后，第二板40和第一板50具有包括中空内部的管状构件的形状。

第二板40的下侧与电池单元10接触的部分可以弯曲，使得可以牢固地保持第二板40和电池单元10之间的接触。因此，电池单元10的上侧可以以大接触面积与第二板40接触，因此可以高效地散热。

另外，由于电池单元10在左右方向上竖直竖立并堆叠，因此第二密封部2022位于电池单元10的上侧。因此，在第二板40的下侧形成容纳槽42以容纳第二密封部2022。

容纳槽42具有使第二密封部2022容易地插入至容纳槽42中的宽度和深度。由于第二密封部2022至少折叠一次，因此容纳槽42具有的宽度和深度大于插入槽54的宽度和深度。

此外，在容纳槽42中，第二密封部2022与第二板40间隔开。在这种情况下，第二密封部2022可能在容纳槽42中晃动，或者从第二密封部2022释放的热量可能不容易传送至第二板40。

因此，在本实施例中，在容纳槽42中设置传热材料90。传热材料90可以基于硅材料或环氧树脂材料制备，但不限于此。

传热材料90可以以液态或凝胶状态填充在容纳槽42中，然后可以固化。然后，第二密封部2022可以牢固地固定在容纳槽42中，并且通过第二密封部2022释放的热量可以通过传热材料90快速传送至第二板40。

另外，本实施例的传热材料90可以是高度绝缘的并且可以具有例如在10KV/mm至30KV/mm的范围内的介电强度。

因此，在本实施例的电池模块100中，即使布置在容纳槽42中的第二密封部2022部分地经历介电击穿，也可以由于设置在第二密封部2022周围的传热材料90而保持第二密封部2022和第二板40之间的电绝缘。

此外，在本实施例中，作为示例描述传热材料90仅填充在容纳槽42中的情况。然而，本公开不限于此，并且在一些情况下，传热材料90可以填充在插入槽54中。

与第一板50相似，第二板40由具有高导热率的材料形成，例如由金属形成。第二板40可以由铝材料形成。然而，这是非限制性示例。也就是说，第二板40可以由具有与金属相似的强度和导热率的任何其它材料形成。

第一板50和第二板40可以通过诸如焊接的方法结合在一起。然而，这是非限制性示例，并且第一板50和第二板40可以通过各种其它方法，例如滑动联接方法或使用诸如螺栓或螺钉的固定构件的方法结合在一起。

盖60联接至电池单元10的布置有电极引线15的侧面。

盖60联接至第一板50和第二板40以与第一板50和第二板40一起组成电池模块100的外形。

盖60可以由诸如树脂的绝缘材料形成，并且可以包括通孔62以暴露电路单元70的连接端子72，如稍后所述。

盖60可以使用诸如螺钉或螺栓的固定构件联接至第一板50和第二板40。然而，这是非限制性示例。

电路单元70可以放置在盖60和电池单元10之间。

电路单元70连接至电池单元10的电极引线15，并且包括用于与外部装置连接的连接端子72。因此，电池单元10可以通过电路单元70电连接至外部装置。

电路单元70的连接端子72通过形成在盖60中的通孔62暴露于外部。因此，盖60的通孔62的尺寸根据连接端子72的尺寸和形状而设计。

电路单元70中的每一个可以包括电路板(例如，印刷电路板(PCB))和安装在电路板上的多个电子装置(未示出)，并且可以具有感测电池单元10的电压的功能。

在本实施例的电池模块100中，布置在电池单元10的上表面和下表面上的第一板50和第二板40与电池单元10大面积接触。因此，电池单元10中产生的热量可以通过电池单元10的上表面和下表面消散。另外，由于传热材料90放置在第二密封部2022和第二板40之间的空间中，因此可以比相关技术更有效地散热。

另外，由于第二密封部2022由传热材料90固定，所以电池单元10的上端部分可以牢固地固定至第二板40，因此电池单元10不会由于外部振动或冲击而晃动。

本公开不限于上述实施例，并且可以在实施例中进行各种修改。

图7是示意性地示出根据本公开的另一实施例的电池模块的截面图。

参照图7，本实施例的电池模块包括先前实施例的电池模块，并且冷却装置20联接至第一板50的下侧和第二板40的上侧。

在本实施例中，水冷式冷却装置可以用作冷却装置20。在图7中，部分地示出作为冷却装置20的水冷式冷却装置的冷却板，该水冷式冷却装置包括冷却管或冷却通道。然而，本公开不限于此。例如，可以使用空气冷却式冷却装置。

当冷却装置20设置在如上所述的壳体30的外侧时，可以进一步提高冷却效率。

虽然未示出，但是可以在冷却装置20与第一板50或第二板40之间布置散热垫，用于有效地传热。

虽然已经在上面示出和描述了示例性实施例，但是本发明的范围不限于此，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以进行修改和变型。

例如，虽然在上述实施例中，电池单元10中的每一个包括三个密封部202，但是在其它实施例中，电池单元10中的每一个可以包括四个密封部。在这种情况下，插入槽54可以具有与容纳槽42的尺寸相同或相似的尺寸，并且传热材料90也可以放置在插入槽54中。

另外，虽然在上述实施例中，第一板50和第二板40用作电池模块100的壳体30，但是第一板50和第二板40可以仅用作冷却构件，并且在第一板50和第二板40的外侧可以设置额外的壳体。也就是说，可以进行各种修改。

根据本公开的实施例，在电池模块100的电池单元10中产生的热量可以通过电池单元10的上表面和下表面消散，并且由于放置在密封部202和壳体30之间的传热材料90，因此可以比相关技术更有效地散热。

另外，因为传热材料90固定密封部202，所以电池单元10可以牢固地固定至壳体30而不会由于受到外部振动或冲击而晃动。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：

多个电池单元；

第一板，支撑所述电池单元的下部面并且消散所述电池单元中产生的热量；以及

第二板，与所述电池单元的上部面接触并且消散所述电池单元中产生的热量，

其中所述第二板包括用于接收所述电池单元的密封部的容纳槽，并且

在所述容纳槽中设置传热材料。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一板包括用于接收从所述电池单元向下突出的密封部的插入槽。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述容纳槽比所述插入槽更宽且更深。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述电池单元中的每一个包括：

容纳部，具有四边形形状并且容纳电极组件；以及

密封部，沿所述容纳部的外周布置，

其中所述密封部仅形成在所述容纳部的三个侧面上。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其中接收在所述容纳槽中的所述密封部折叠至少一次。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一板和所述第二板由铝Al材料形成。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述传热材料的介电强度在10KV/mm至30KV/mm的范围内。

8.根据权利要求1所述的电池模块，所述电池模块进一步包括冷却装置，所述冷却装置联接至所述第一板的上侧面和所述第二板的下侧面中的至少一个。

9.一种电池模块，包括：

多个电池单元；

第一板，支撑所述电池单元的下部面并且消散所述电池单元中产生的热量；以及

第二板，与所述电池单元的上部面接触并且消散所述电池单元中产生的热量，

其中所述第二板包括用于接收从所述电池单元向上突出的第二密封部的容纳槽，并且

所述第一板包括用于接收从所述电池单元向下突出的第一密封部的插入槽。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中所述容纳槽比所述插入槽更宽且更深。

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