CN110915021B

CN110915021B - 电池模块和电池组

Info

Publication number: CN110915021B
Application number: CN201880047694.0A
Authority: CN
Inventors: 禁宗润
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2038-10-05
Also published as: US20200251695A1; EP3648194A2; KR102307300B1; TW201933653A; CN110915021A; WO2019078525A3; WO2019078525A2; TWI782113B; EP3648194A4; KR20190042342A; JP2020528649A; US11688911B2

Abstract

本发明涉及电池模块和电池组，并且更具体地，涉及这样的电池模块和电池组，在该电池模块中，联接部分形成在包围并排布置的电池单元的模块壳体中从而在模块壳体中形成预定长度的爬电距离。

Description

电池模块和电池组

技术领域

本公开涉及电池模块和电池组，并且更具体地，涉及这样的电池模块和电池组，在该电池模块中，按照具有预定长度的爬电距离形成在包围具有侧面布置的结构的电池单元的模块壳体中的方式设置联接部件。

背景技术

作为构成电池组的单位单元的锂二次电池具有柔性并且还具有相对自由的形状，重量轻，并且具有优异的安全性，因此，对诸如移动电话、便携式摄像机和笔记本计算机这样的便携式电子装置的需求与日俱增。

另外，根据电池壳体的形状将二次电池按形状分类。当电极组件被内置在圆柱形或棱柱形金属罐中时，二次电池被分为圆柱形电池或棱柱形电池。当电极组件被内置在设置为铝层压片的袋型壳体中时，二次电池被归类为袋型电池。

另外，内置在电池壳体中的电极组件包括正极、负极和插置在正极和负极之间的隔膜。因此，电极组件可以是可充电和可放电的。圆柱形电极组件可以以蛋糕卷型设置，其中正极、隔膜和负极被顺序地层压以进行卷绕，正极、隔膜和负极中的每个具有被涂覆有电极活性材料的长片形状。

上述电池被归类为一个电池单元。多个电池单元串联和/或并联连接，以形成一个模块。多个模块可以彼此连接，以形成一个电池组。

为了防止发生作为电池组着火的原因的火花，必须确保具有预定长度的爬电距离。这里，爬电距离表示沿着导体之间的绝缘材料表面测得的最短距离。

为了应对上述限制，按照现有技术的电池组必须被绝缘。将参照图1详细地描述按照现有技术的这种解决方案。

图1是例示了按照现有技术的电池单元和电池组的结构的图。

参照图1，图1的(a)例示了应用绝缘管的电池单元，图1的(b)是例示了在将多个电池单元简单地设置在盒形模块壳体中之后将绝缘构件附接到模块壳体联接部分的电池组的结构的侧视图。

由于必须向图1的(a)的每个电池单元应用绝缘管，因此由于绝缘管的制造时间和成本导致的制造成本会增加。

另外，由于图1的(b)的电池单元和电池组壳体之间的爬电距离短(壳体的厚度)，因此必须另外附接绝缘构件。因此，制造成本会增加，因此，绝缘构件的制造成本会增加。

另外，当附接绝缘构件时，模块壳体的接触电池组壳体的底表面是不平坦的。因此，为了匹配模块壳体的平坦度，单独的附加构件是必需的。

因此，需要能够通过绝缘构件减少电池组的制造时间和制造成本的方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)KR2007-0097150A

发明内容

技术问题

本公开提供了当将绝缘构件应用或附接至电池模块时产生的制造时间和制造成本减小的电池模块和电池组。

技术方案

按照示例性实施方式，一种电池模块，该电池模块被设置在具有导电特性的金属电池组壳体中，该电池模块包括：第一模块壳体，所述第一模块壳体具有敞开的一侧并且在所述敞开的一侧上设置有具有

形的第一联接部件；第二模块壳体，所述第二模块壳体具有敞开的一侧并且其上设置有具有与所述第一模块壳体的所述第一联接部件对应的

形状的第二联接部件；以及多个圆形电池单元，所述多个圆形电池单元在宽度方向上被容纳在所述第一模块壳体和所述第二模块壳体内，其中，所述第一模块壳体的所述第一联接部件被容纳在所述第二模块壳体的所述第二联接部件中，然后被装配成联接到所述第二联接部件。

所述第一模块壳体和所述第二模块壳体中的每个还可以包括处于其下部部分处的固定部件使得所述第一模块壳体和所述第二模块壳体被设置在所述电池组壳体内。

所述第一模块壳体和所述第二模块壳体可以包括多个穿通槽，所述多个穿通槽在水平方向上彼此连通，使得所述圆形电池单元的端部被插入以进行固定。

所述穿通槽中的每个的与插入到所述穿通槽中的每个中的所述圆形电池单元的端部中的每个相交的一部分的直径小于所述圆形电池单元的主体的直径。

所述第一模块壳体和所述第二模块壳体中的每个由电绝缘材料制成。

根据另一示例性实施方式，一种电池组，该电池组包括：第一电池模块，所述第一电池模块包括模块壳体和联接部件，在所述模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在所述电池单元中的每个和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离；第二电池模块，所述第二电池模块包括模块壳体和联接部件，在所述模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在所述电池单元中的每个和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离；以及电池组壳体，所述电池组壳体被配置为在所述电池组壳体中容纳所述第一电池模块和所述第二电池模块。

在所述第一电池模块和所述第二电池模块中，所述多个圆形电池单元的负(-)极和正(+)极在同一方向上设置，使得所述电池模块中的每个内的所述多个圆形电池单元的所述正(+)极被设置成面对所述电池组壳体。

所述电池组壳体可以包括被配置为将所述第一电池模块和所述第二电池模块固定到所述电池组壳体的多个防移动部件。

所述电池组壳体可以由具有导电特性的金属材料制成。

第一模块壳体和第二模块壳体中的每个可以由电绝缘材料制成。

有益效果

能够容易地制造根据本发明的实施方式的电池模块，而没有传统电池模块壳体的形式的大的变形，从而不通过绝缘构件增加单独的生产成本，并且在确保预定侧布置的结构的同时快速地生产电池模块。

附图说明

可以根据下面结合附图进行的描述更详细地理解示例性实施方式，在附图中：

图1是例示了根据现有技术的电池单元和电池组的结构的图；

图2是根据示例性实施方式的电池模块的分解立体图；

图3是例示了根据示例性实施方式的电池模块的结构的侧剖图；以及

图4是根据本发明的示例性实施方式的电池组的立体图。

具体实施方式

下文中，将参照附图来详细地描述本发明的实施方式。然而，本发明不限于以下的实施方式。相反，提供这些实施方式，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。

另外，应该理解，虽然在本文中使用诸如“第一”和“第二”这样的序数来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些序数限制。这些术语只是用来将一个组件与其它组件区分开。例如，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，被称为一个实施方式中的第一元件的第一元件可在另一个实施方式中被称为第二元件。在下面的描述中，技术术语只是用于说明特定示例性实施方式，而不是限制本发明。单数形式的术语可以包括复数形式，除非另有相反说明。

虽然本发明中使用的术语选择了目前在考虑本发明的功能时广泛使用的一般术语，但是要理解，这可以根据本领域技术人员的意图或情况、新技术的出现等而变化。另外，在某些情况下，可能存在申请人任意选择的术语，并且在这种情况下，将在对应发明的描述中详细描述其含义。因此，本发明中使用的术语应该基于术语的含义来定义，不是仅基于术语的名称而是基于本发明的全部内容来定义。

<实施方式1>

下文中，将描述根据示例性实施方式的电池模块。

在根据示例性实施方式的电池模块中，可以在由多个电池单元构成的电池模块之间设置冷却构件(在该冷却构件上设置有传热构件以接触冷却构件的两侧)从而有效地冷却从电池单元产生的热，由此保持电池组内的恒定温度。

图2是根据示例性实施方式的电池模块的分解立体图。

图3是例示了根据示例性实施方式的电池模块的结构的侧剖图。

参照图2和图3，根据示例性实施方式的电池模块1100可以包括：第一模块壳体1110，该第一模块壳体1110被设置在具有导电特性的金属电池组壳体中并且具有敞开的一侧并且在其敞开的一侧的端部设置具有

形的第一联接部件1111；第二模块壳体1120，该第二模块壳体1120具有敞开的一侧并且在第二模块壳体1120上设置有具有与第一模块壳体的第一联接部件对应的

形的第二联接部件1121；以及多个环形电池单元1130，所述多个环形电池单元1130被容纳在第一模块壳体1110和第二模块壳体1120中。

第一模块壳体1110的第一联接部件1111被容纳在第二模块壳体1120的第二联接部件1121内部，然后被装配成联接到第二联接部件1121。

以下，将更详细地描述电池模块1100的构造。

第一模块壳体1110的一侧可以敞开，并且可以在敞开的一侧上设置具有

形状的第一联接部件1111。另外，第二模块壳体1120的一侧可以敞开，并且具有与第一模块壳体1110的第一联接部件111对应的

形状的第二联接部件1121可以被设置在第二模块壳体1120上。因此，第一联接部件1111和第二联接部件1121可以利用装配而联接。

另外，第一联接部件1111和第二联接部件1121可以被装配成彼此联接，以便确保电池单元1130和电池组壳体之间的预定爬电距离，由此降低火花的风险。这里，爬电距离表示沿着导体之间的绝缘材料表面测得的最短距离。

另外，通过增大壳体所结合的联接表面来增大爬电距离而不是简单地通过增大模块壳体的厚度来增大爬电距离是更高效的。此外，因为仅改变了根据现有技术的壳体的一部分结构，所以可以节省的成本比由于总体壳体结构的改变而节省的成本更多。

因此，第一模块壳体1110和第二模块壳体1120中的每个必须由电绝缘材料制成。

另外，除

和

形状之外，第一联接部件1111与第二联接部件1121可以按Z字形彼此联接，或者可以具有在一个联接部件中限定凹入部分而在另一个联接部件上设置凸起部分的形状。这里，第一联接部件1111和第二联接部件1121的形状可以彼此互换。

另外，第一模块壳体1110和第二模块壳体1120还可以分别包括在其下部部分处的固定部件1112和1122，使得第一模块壳体1110和第二模块壳体1120被设置在电池组壳体中。固定部件1112可以具有与电池组壳体的固定部件的形状对应的各种形状。

例如，固定部件1112和1122中的每个可以具有对角地扩展到其下端的形状，即，可以具有含平坦且长的底边的三角形形状。另外，电池组壳体的与固定部件1112和1122中的每个对应的固定部件还可以具有将所述三角形倒置的形状使得固定部件1112和1122可滑动地联接到电池组壳体的固定部件。

另外，第一模块壳体1110和第二模块壳体1120还可以包括在水平方向上彼此连通的多个穿通槽1113和1123使得圆形电池单元的一端被插入且固定。

另外，穿通槽1113和1123中的每个的与插入到穿通槽1113和1123中的每个中的圆形电池单元的端部相交的一部分的直径可以小于圆形电池单元的主体的直径，使得电池单元没有向外部放电。

然而，由于电池单元的正(+)极的帽可能由于电池单元的保护结构而敞开，因此穿通槽1113和1123中的每个的直径可以等于或大于预定直径范围，使得电池单元的帽容易被敞开。

另外，多个圆形电池单元1130可以被容纳在第一模块壳体1110和第二模块壳体1120中并且被布置在宽度方向上。

另外，多个圆形电池单元1130的电极端子可以被布置在同一个方向上，以方便组装。

<实施方式2>

下文中，将描述根据示例性实施方式的电池组。

在根据示例性实施方式的电池组中，多个电池单元可以在宽度方向上布置，并且其每个包括联接部件的电池模块被布置成两行，以便进行快速组装，联接部件被装配并联接以确保具有预定长度的爬电距离。另外，设置在电池模块中的每个中的电池单元的负(-)极可以被布置成彼此面对，以便提高冷却效率。因此，当电池组被驱动时，电池组可以被安全地驱动。

图4是根据本发明的示例性实施方式的电池组的立体图。

参照图4，根据示例性实施方式的电池组1000包括：第一电池模块1100，该第一电池模块1100包括模块壳体和联接部件，在所述模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在电池单元和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离；第二电池模块1200，该第二电池模块1200包括模块壳体和联接部件，在所述模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在电池单元和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离；以及电池组壳体1300，在该电池组壳体1300中容纳第一电池模块1100和第二电池模块1200。

这里，尽管为了方便描述而提供两个电池模块，但是多个电池模块可以相对于每个电池模块延伸。这意味着电池模块延伸成两行。

另外，必须另外提供用于将电池模块彼此电连接的汇流条。汇流条可以具有各种形状。

以下，将更详细地描述电池组1000的配置。

另外，第一电池模块1100和第二电池模块1200中的每个包括模块壳体和联接部件，在模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在电池单元和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离。多个圆形电池单元的电极在同一方向上设置。

也就是说，圆形电池单元的负(-)极和正(+)极可以在同一方向上设置。这里，正(+)极可以被设置成面对电池组壳体1300。

也就是说，多个电池单元的正(+)极被设置在第一电池模块1100的左侧，并且多个电池单元的负(-)极被设置在第一电池模块1100的右侧。

另外，多个电池单元的负(-)极被设置在第二电池模块1200的左侧，并且多个电池单元的正(+)极被设置在第二电池模块1200的右侧。

另外，当电池单元被驱动时，从电流所流过的电极端子产生的热大于从电池单元的侧表面产生的热。因此，电池单元的电极被布置在大气中敞开的左/右方向(宽度方向)上，而不是布置在底表面被物体挡住的上/下方向上。

更具体地，电池模块中的每个包括：第一模块壳体，该第一模块壳体包括第一联接部件，该第一联接部件的外边缘在预定范围内被切割，以形成具有预定长度的爬电距离；第二模块壳体，该第二模块壳体包括第二联接部件，该第二联接部件在与第一模块壳体的第一联接部件对应的位置处在预定范围内向内被切割达与第一联接部件相同的大小；以及多个圆形电池单元，所述多个圆形电池单元被容纳在第一模块壳体和第二模块壳体中。

这里，第一模块壳体1110和第二模块壳体1120中的每个可以由电绝缘材料制成，以使电池单元与电池组壳体1300绝缘。

另外，电池单元中的每个的侧表面与电池组壳体1300之间的导电表面距离(爬电距离)可以按第一联接部件和第二联接部件中的每个的切割形状增大，以确保防止产生火花的预定距离。

另外，与在现有技术中的每个电池模块中设置冷却模块不同，可以在第一电池模块1100和第二电池模块1200之间设置用于冷却圆形电池单元中产生的热的冷却模块，以通过一个构成部分容易地控制温度。

因此，当第一电池模块1100和第二电池模块1200的负(-)极端子被设置成相对于它们之间的中心彼此面对时，产生相对大量热的负(-)极可以被设置在冷却模块所处的位置处，因此被更高效地冷却。

另外，冷却模块包括第一传热框架和第二传热框架，第一传热框架和第二传热框架分别与第一电池模块1100和第二电池模块1200相邻地设置。可以在第一传热框架和第二传热框架之间设置用于冷却从第一传热框架和第二传热框架传递的热的冷却构件，并且第一传热框架和第二传热框架可以将电池单元中产生的热传递到冷却构件。

传热框架可以直接冷却热，以防止电池单元的性能劣化。

此外，除了冷却模块之外，还可以提供加热模块或温度控制模块(加热构件+冷却构件)。

另外，第一电池模块1100和第二电池模块1200还可以分别包括在其下部部分处的固定部件1112和1122，使得第一电池模块1100和第二电池模块1200被设置在电池组壳体1300中。固定部件1112可以具有与电池组壳体1300的固定部件的形状对应的各种形状。

例如，固定部件1112和1122中的每个可以具有对角地扩展到其下端的形状，即，可以具有含平坦底边的长三角形形状。

另外，电池组壳体1300容纳第一电池模块和第二电池模块。电池组壳体1300可以由具有导电特性的金属材料制成，以容纳多个电池模块以及第一电池模块和第二电池模块。当多个电池模块被容纳在电池组壳体1300中时，电池组壳体1300可以被设置为由金属材料制成的壳体，因为电池组壳体1300的承重大。

另外，电池组壳体1300可以包括用于将第一电池模块和第二电池模块固定到电池组壳体的多个防移动部件。这样做是为了防止在一个电池单元中发生着火时爆炸扩展到另一个电池单元或模块。

另外，当电池模块被固定以允许其上安装有对应电池组的装置移动时，可以防止在电池模块中发生移动。

另外，防移动部件中的每个可以具有各种形状。防移动部件可以以填充间隙以防止电池模块壳体移动的形式设置或者可以以用于分隔单元或模块的分隔壁的形式设置。

另外，电池组壳体1300的底表面的内部可以接触电池模块1100和1200。这里，可以在与电池模块1100和1200中的每个接触的表面的端部上提供与电池模块1100和1200的固定部件1112和1122中的每个对应的形状。

例如，固定部件1112和1122中的每个可以具有对角地扩展到其下端的形状，即，可以具有含平坦且长的底边的三角形形状。另外，电池组壳体1300的固定部件还可以具有将所述三角形倒置的形状使得固定部件1112可滑动地联接到电池组壳体1300的固定部件。

如上所述，已经相对于以上实施方式具体描述了本发明的技术思路，但是应该注意，提供前述实施方式仅仅是为了例示，而非限制本发明。可以提供各种实施方式，使得本领域的技术人员理解本发明的范围，并且本发明不限于此。

[符号说明]

1000：电池组

1100：第一电池模块

1110：第一模块壳体

1111：第一联接部件

1112、1122：固定部件

1113、1123：穿通槽

1120：第二模块壳体

1121：第二联接部件

1130：多个环形电池单元

1200：第二电池模块

1300：电池组壳体

Claims

1.一种电池模块，该电池模块被设置在具有导电特性的金属电池组壳体中，该电池模块包括：

第一模块壳体，所述第一模块壳体具有敞开的一侧并且在所述第一模块壳体上设置有第一联接部件；

第二模块壳体，所述第二模块壳体具有敞开的一侧并且在所述第二模块壳体上设置有具有与所述第一模块壳体的所述第一联接部件对应的形状的第二联接部件；以及

多个圆形电池单元，所述多个圆形电池单元在宽度方向上被容纳在所述第一模块壳体和所述第二模块壳体内，

其中，所述第一模块壳体的所述第一联接部件被容纳在所述第二模块壳体的所述第二联接部件中，然后被装配成联接到所述第二联接部件以在所述电池模块设置在所述电池组壳体中时在每个圆形电池单元和所述电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离，

其中，所述第一模块壳体和所述第二模块壳体包括多个穿通槽，所述多个穿通槽在水平方向上彼此连通，使得每个圆形电池单元的端部被插入以进行固定，并且

其中，每个穿通槽中的与插入到每个穿通槽中的所述圆形电池单元的每个端部相交的一部分的直径小于所述圆形电池单元的主体的直径。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一模块壳体和所述第二模块壳体中的每个还包括在所述第一模块壳体和所述第二模块壳体中的每个的下部部分处的固定部件，使得所述第一模块壳体和所述第二模块壳体被设置在所述电池组壳体内。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一模块壳体和所述第二模块壳体中的每个由电绝缘材料制成。

4.一种电池组，该电池组包括：

第一电池模块，所述第一电池模块包括模块壳体和联接部件，在所述模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在每个圆形电池单元和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离；

第二电池模块，所述第二电池模块包括模块壳体和联接部件，在所述模块壳体中，在宽度方向上设置有多个圆形电池单元，并且一对模块壳体被装配并联接到所述联接部件以在每个圆形电池单元和电池组壳体之间形成具有预定长度的爬电距离；以及

电池组壳体，所述电池组壳体被配置为在所述电池组壳体中容纳所述第一电池模块和所述第二电池模块，

其中，所述第一电池模块的模块壳体和所述第二电池模块的模块壳体包括多个穿通槽，所述多个穿通槽在水平方向上彼此连通，使得每个圆形电池单元的端部被插入以进行固定，并且

5.根据权利要求4所述的电池组，其中，在所述第一电池模块和所述第二电池模块中，所述多个圆形电池单元的负极和正极在同一方向上设置，使得每个电池模块内的所述多个圆形电池单元的所述正极被设置成面对所述电池组壳体。

6.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述电池组壳体包括被配置为将所述第一电池模块和所述第二电池模块固定到所述电池组壳体的多个防移动部件。

7.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述电池组壳体由具有导电特性的金属材料制成。

8.根据权利要求4所述的电池组，其中，第一模块壳体和第二模块壳体中的每个由电绝缘材料制成。

9.根据权利要求4所述的电池组，其中，在所述第一电池模块和所述第二电池模块之间设置有温度控制模块。

10.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述温度控制模块是冷却模块。

11.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述冷却模块包括第一传热框架和第二传热框架，所述第一传热框架和所述第二传热框架分别与所述第一电池模块和所述第二电池模块相邻地设置，并且在所述第一传热框架和第二传热框架之间设置有用于冷却从所述第一传热框架和所述第二传热框架传递的热的冷却构件。