CN111712968A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例的电池模块可以包括：多个电池单元，其彼此堆叠；壳体，其容纳多个电池单元，并且包括用于支撑多个电池单元的支撑构件和用于覆盖由支撑构件支撑的多个电池单元的盖构件；以及热沉，其与支撑构件接触，其中，支撑构件可以具有多个通孔，并且多个通孔可以填充有传热材料。

Description

电池模块
技术领域
本申请要求2018年7月3日提交的韩国专利申请号2018-0077325的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种电池模块。
背景技术
近年来，随着对诸如笔记本电脑、智能手机和平板电脑此类便携式电子设备的需求的增加，已经对能够反复充电和放电的高性能的二次电池积极地进行了研究。
此外，二次电池已经被广泛地用于诸如车辆、机器人和卫星这样的中型或大型设备以及诸如便携式电子设备这样的小型设备。特别地，随着化石燃料的枯竭以及对于环境污染的日益关注，正在积极进行对混合动力车辆和电动车辆的研究。混合动力车辆或电动车辆的最重要部分是被构造成向发动机供应电力的电池组。
由于混合动力车辆或电动车辆能够从电池组获得驱动力，因此与仅使用内燃机的车辆相比，混合动力车辆或电动车辆的优点在于燃料经济性高，并且不排放污染物或减少排放的污染物量。混合动力车辆或电动车辆中使用的电池组包括电池模块，该电池模块包括多个电池单元。所述多个电池单元以串联和/或并联的方式彼此连接，由此增加电池模块的容量和输出。
因为多个电池单元被紧密地布置在电池组的内部空间中，所以特别重要的是将多个电池单元产生的热量顺利地排放到外部。如果由于电池单元中的电化学反应所产生的热量不能顺利地排放到外部，则热量可能会积聚在电池模块中，从而导致电池模块的劣化、着火或爆炸。
发明内容
技术问题
已经鉴于上述问题提出本发明，本发明的目的是提供一种电池模块，该电池模块能够将电池单元中产生的热量顺利地排放到外部。
技术方案
根据本发明的实施例，可以通过提供如下一种电池模块来实现上述和其他目的，该电池模块包括：多个电池单元，所述多个电池单元被彼此堆叠；壳体，该壳体容纳多个电池单元并且包括支撑构件和盖构件，该支撑构件被构造成支撑多个电池单元，该盖构件被构造成覆盖由支撑构件支撑的多个电池单元；以及热沉，该热沉被构造成接触支撑构件，其中，支撑构件中可以具有形成的多个通孔，并且多个通孔可以填充有热界面材料。
基于多个电池单元的温度分布,可以将多个电池单元所布置的区域划分为多个温度区域，并且根据多个温度区域，可以以不同方式设定形成在支撑构件中的多个通孔之间的距离。
多个温度区域可以包括高温区域、低温区域以及位于高温区域和低温区域之间的中间区域，并且在支撑构件的、与中间区域对应的部分处，多个通孔之间的距离可以在从高温区域朝向低温区域的方向上逐渐增加。
热界面材料可以置于多个电池单元和支撑构件之间，从而被连接到支撑构件的多个通孔中的热界面材料。
根据本发明的实施例的电池模块可以进一步包括散热垫，该散热垫被布置在多个电池单元和支撑构件之间，其中，散热垫中可以形成有多个通孔，并且散热垫的多个通孔可以填充有热界面材料。
可以在与支撑构件的多个通孔对应的位置处形成散热垫的多个通孔，并且散热垫的多个通孔中的热界面材料和支撑构件的多个通孔中的热界面材料可以被彼此连接。
基于多个电池单元的温度分布，可以将多个电池单元所布置的区域划分成多个温度区域，并且根据多个温度区域，可以以不同方式设定形成在散热垫中的多个通孔之间的距离。
多个温度区域可以包括高温区域、低温区域以及位于高温区域和低温区域之间的中间区域，并且在散热垫的、与中间区域对应的部分处，多个通孔之间的距离可以在从高温区域朝向低温区域的方向上逐渐增加。
热界面材料可以置于多个电池单元与散热垫之间，从而被连接到散热垫的多个通孔中的热界面材料。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明第一实施例的电池模块的立体图。
图2是示意地示出根据本发明第一实施例的电池模块的电池单元的立体图。
图3是示意性地示出根据本发明第一实施例的电池模块的电池单元的分解立体图。
图4是示意性地示出根据本发明第一实施例的电池模块的截面图。
图5是示意性地示出根据本发明第一实施例的电池模块的另一示例的截面图。
图6是示意性地示出根据本发明的第一实施例的电池模块的支撑构件的立体图。
图7是示意性地示出本发明第一实施例中的多个电池单元所布置区域中的温度分布的视图。
图8是示意性地示出根据本发明第二实施例的电池模块的散热垫和支撑构件的立体图。
图9是示意性地示出根据本发明第二实施例的电池模块的截面图。
图10是示意性地示出根据本发明第二实施例的电池模块的另一示例的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述根据本发明实施例的电池模块。
如图1所示，根据本发明第一实施例的电池模块10包括彼此堆叠的多个电池单元100、容纳电池单元100的壳体200以及连接到壳体200的热沉300。
多个电池单元100被布置成彼此面对。多个电池单元100可以彼此电连接。在下文中，将电池单元100的长度方向定义为Y轴方向，将电池单元100的宽度方向定义为Z轴方向，并且将电池单元100的厚度方向定义为X轴方向。在此，多个电池单元100在X轴方向上堆叠。
如图2和图3中所示，每个电池单元100包括电极组件110、电极引线120和袋130。
电极组件110包括多个电极板和置于多个电极板之间的多个分隔件。多个电极板包括一个或多个正极电极板和一个或多个负极电极板。电极组件110中的每个电极板设置有电极突片140。电极突片140被构造成使得从电极板中的对应的一个电极板向外突出。
每个电极引线120的端部(连接部)经由电极突片140被连接到电极组件110，并且电极引线120的、与电极引线的连接部相反的端部被暴露在袋130的外部，所述电极引线的连接部被连接到电极组件120。电极引线120用作电池模块10的电极端子。电极引线121和122通过电极突片140被电连接到电极组件110。电极引线121和122被焊接到电极突片140的连接部，从而电极引线被连接到电极突片140。
多个电极板(即正极电极板和负极电极板)中的每一个设置有电极突片140。电极突片140包括：正极电极突片141，其被连接到正极电极引线121；和负极电极突片142，其被连接到负极电极引线122。多个正极电极突片141连接到单个正极电极引线121，并且多个负极电极突片142连接到单个负极电极引线122。
袋130中具有容纳空间，该容纳空间构造为容纳电极组件110和电解质溶液。袋130包括第一袋构件131和第二袋构件132。第一袋构件131和第二袋构件132中的一个中形成有凹入的容纳凹部133。
第一袋构件131和第二袋构件132彼此联接，以形成容纳空间。第一袋构件131的边缘和第二袋构件132的边缘通过热结合等密封在一起，从而所述容纳空间以气密方式被密封。袋130具有延伸部135，该延伸部135从所述袋的、形成有容纳空间的部分延伸，并且电极引线120从延伸部135向外抽出。
如图4和图5所示，壳体200容纳多个电池单元100。壳体200包括盖构件210和支撑构件220。盖构件210和支撑构件220彼此联接来形成空间，以在壳体200中容纳多个电池单元100。支撑构件220用于支撑多个电池单元100。此外，支撑构件220用于通过与热沉300接触来将多个电池单元100产生的热量传递到热沉300。盖构件210用于覆盖由支撑构件220支撑的多个电池单元100，从而保护多个电池单元100免受外部影响。
如图4所示，多个电池单元100可以与支撑构件220直接接触。在这种情况下，多个电池单元100中产生的热量可以直接传递到支撑构件220，然后传递到热沉300。
在另一示例中，如图5所示，热界面材料(TIM)400可以置于多个电池单元100和支撑构件220之间。热界面材料400可以具有粘合性。在这种情况下，多个电池单元100可以通过具有粘合性的热界面材料400被附接到支撑构件220。另外，可以通过热界面材料400来保持堆叠多个电池单元100的状态。作为热界面材料400，可以使用散热油脂、导热粘合剂和相变材料中的至少一种。在这种情况下，多个电池单元100中产生的热量可以通过热界面材料400传递到支撑构件220，然后传递到热沉300。当热界面材料400由树脂材料制成时，由于热界面材料400可以紧密接触多个电池单元100的表面，所以热界面材料400可以顺利地吸收多个电池单元100产生的热量，并将该热量传递到支撑构件220。
支撑构件220可以由金属材料制成，以确保刚性和顺利的热传递。例如，优选的是，支撑构件220由铝制成，以确保刚性、顺利的热传递以及轻量。
如图6所示，在支撑构件220中可以形成多个通孔225。多个通孔225中的每个通孔可以具有各种形状，诸如圆形和多边形。多个通孔225可以用于减小多个电池单元100与支撑构件220之间的接触电阻。
可以用热界面材料400填充多个通孔225的内部。热界面材料400可以通过通孔225接触多个电池单元100和热沉300。因此，多个电池单元100中产生的热量可以通过热界面材料400传递到热沉300。
这样，支撑构件220中形成有多个通孔225，并且多个通孔225填充有热界面材料400。因此，可以将多个电池单元100中产生的热量通过支撑构件220和通孔225中的热界面材料400顺利地排放到外部。
因此，如图4所示，即使在热界面材料400未被置于多个电池单元100和支撑构件220之间的情况下，也可以将多个电池单元100中产生的热量通过支撑构件220以及通孔225中的热界面材料400顺利地排放到外部。
同时，如图5所示，热界面材料400可以设置在多个电池单元100和支撑构件220之间，以被连接到支撑构件220的多个通孔225中的热界面材料400。在此情况下，当支撑构件220的多个通孔225填充有热界面材料400时，由于传热效率增加，所以可以减少被置于多个电池单元100与支撑构件220之间的热界面材料400的量。因此，随着热界面材料400的量的减少，可以减小电池模块10的重量，并且可以降低用于使用热界面材料400所需的成本。
同时，形成在支撑构件220中的多个通孔225可以被布置为以预定距离彼此隔开。然而，考虑到布置有多个电池单元100的区域中的温度分布，优选的是，以适当的图案分布多个通孔225。
如图7所示，电池模块10中的多个电池单元100的温度整体上不均匀，并且存在温度相对较高的高温区域、温度相对较低的低温区域以及具有位于高温区域和低温区域之间的温度梯度(逐渐变化的温度)的中间区域。
因此，为了能够将热量顺利地排放到外部，在支撑构件220的、与高温区域对应的部分中，优选的是，与剩余部分相比以较小的距离布置多个通孔225(即，密集地布置更多数量的通孔225)。在支撑构件220的、对应于低温区域的部分中，优选的是，与剩余部分相比以更大的距离布置多个通孔225(即，布置更少数量的通孔225)。另外，在支撑构件220的、与中间区域对应的部分中，优选的是，多个通孔225之间的距离沿着从高温区域朝向低温区域的方向逐渐增加(即，在从高温区域朝向低温区域的方向上，多个通孔225的数量逐渐减少)。
这样，基于多个电池单元100的温度分布来将布置有多个电池单元100的区域划分为多个温度区域，并且根据多个温度区域来不同地设置多个通孔225之间的距离。因此，可以更有效地排放多个电池单元100中产生的热量。特别地，因为在支撑构件220的、对应于低温区域的部分中以较大的距离(以少的数量)形成多个通孔225，所以与相对于布置多个电池单元100的整个区域、以彼此相隔预定距离的方式形成多个通孔225的情况相比，可以减少多个通孔225的数量。因此，可以减少用于将多个通孔225加工至支撑构件220中以及利用热界面材料400填充多个通孔225所需的工时数和时间。另外，因为可以减少填充多个通孔225所需的热界面材料400的量，所以可以减少使用热界面材料400所需的成本。
同时，热沉300接触支撑构件220的另一表面，支撑构件220的另一表面与支撑构件220、面对多个电池单元100的一个表面相反。热沉300中形成有冷却通道310。用于冷却多个电池单元100的冷却剂可以流入冷却通道310中。冷却剂可以是冷却气体或冷却水。多个电池单元100中产生的热量被传递到支撑构件220，然后被传递到热沉300，以被在热沉300的冷却通道310中流动的冷却剂吸收。
根据本发明的第一实施例，在与多个电池单元100相邻并且与热沉300接触的支撑构件220中形成有多个通孔225，并且多个通孔225被填充有热界面材料400。因此，多个电池单元100中产生的热量可以通过多个通孔225中的热界面材料400被顺利地排放到热沉300。因此，在不需要将单独的热界面材料400置于多个电池单元100和支撑构件220之间的情况下，或者在将热界面材料400置于多个电池单元100和支撑构件220之间的情况下，由于可以减少热界面材料400的数量，所以可以减小电池模块10的重量，并且可以减少使用热界面材料400所需的成本。
此外，根据本发明的第一实施例，基于多个电池单元100的温度分布将布置多个电池单元100的区域划分为多个温度区域，并且根据多个温度区域而不同地设定多个通孔225之间的距离。因此，可以更有效地排放多个电池单元100产生的热量。特别地，可以通过减少对应于低温区域的部分中的通孔225的数量来形成通孔225，并且可以减少利用热界面材料400来填充通孔225所需的工时数和时间。
在下文中，将参考图8至图10描述根据本发明第二实施例的电池模块。利用相同的附图标记来表示与上述第一实施例的部件相同的部件，并且将省略其详细描述。
如图8至图10中所示，根据本发明第二实施例的电池模块10可以进一步包括散热垫500，其被布置在多个电池单元100和支撑构件220之间。
优选的是，散热垫500由具有导热性和缓冲性的材料制成。
如图9中所示，多个电池单元100可以直接接触散热垫500。在这种情况下，多个电池单元100中产生的热量可以直接传递到散热垫500，然后通过支撑构件220被传递到热沉300。
在另一示例中，如图10中所示，热界面材料400可以被置于多个电池单元100和散热垫500之间。在这种情况下，多个电池单元100产生的热量可以通过热界面材料400传递到散热垫500，然后通过支撑构件220传递到热沉300。
如图8所示，可以在散热垫500中形成多个通孔525。散热垫500的多个通孔525可以形成在与支撑构件220的多个通孔225相对应的位置处。多个通孔525中的每个通孔可以具有各种形状，诸如圆形和多边形。多个通孔525的内部可以被热界面材料400填充。热界面材料400可以穿过通孔525接触支撑构件220的通孔225中的热界面材料400、多个电池单元100以及支撑构件220。因此，多个电池单元100中产生的热量可以通过热界面材料400传递到支撑构件220。
因此，如图9中所示，即使在单独的热界面材料400未被置于多个电池单元100和散热垫500之间的情况下，也可以将多个电池单元100产生的热量通过散热垫500、散热垫500的通孔525中的热界面材料400、支撑构件220和支撑构件220的通孔225中的热界面材料被顺利地排放到外部。
另外，如图10中所示，热界面材料400可以被设置在多个电池单元100和散热垫500之间，从而被连接到散热垫500的多个通孔525中的热界面材料400。在这种情况下，由于散热垫500的多个通孔525被热界面材料400填充，从而传热效率得以增加，所以可以减少被置于多个电池单元100与散热垫500之间的热界面材料400的量。因此，随着热界面材料400的量的减少，可以减小电池模块10的重量，并且可以降低使用热界面材料400的成本。
同时，考虑到多个电池单元100所布置的整个区域的温度分布，优选的是，在散热垫500中适当地分布多个通孔525。散热垫500的多个通孔525的距离和分布图案可以与形成在支撑构件220中的多个通孔225的距离和分布图案相似或相同。因此，散热垫500的通孔525中的热界面材料400可以连接到支撑构件220的通孔225中的热界面材料400，从而可以将多个电池单元100产生的热量通过散热垫500的通孔525中的热界面材料400和支撑构件220的通孔225中的热界面材料400顺利地排放到外部。
因此，基于多个电池单元100的温度分布，多个电池单元100所布置的区域被划分为多个温度区域，并且根据多个温度区域不同地设定多个通孔525之间的距离。因此，可以更有效地排放多个电池单元100中产生的热量。特别地，因为可以在散热垫500的、对应于低温区域的部分中以较大的距离(以少量)形成多个通孔525，所以与相对于多个电池单元100所布置的整个区域、彼此以预定距离形成多个通孔525的情况相比，可以减少用于将多个通孔525加工到散热垫500中以及利用热界面材料400来填充多个通孔525所需的工时数和时间。另外，因为可以减少填充多个通孔525所需的热界面材料400的量，所以可以减少使用热界面材料400所需的成本。
根据本发明的第二实施例，在被设置于多个电池单元100和支撑构件220之间的散热垫500中形成有多个通孔525，并且多个通孔525被热界面材料400填充。结果，多个电池单元100中产生的热量可以通过散热垫500的多个通孔525中的热界面材料400和支撑构件220的多个通孔225中的热界面材料400被顺利地排放到外部。因此，因为在不需要将单独的热界面材料400置于多个电池单元100和散热垫500之间的情况下，或者在热界面材料400被置于多个电池单元100和散热垫500之间的情况下，可以减少热界面材料400的量，所以可以减小电池模块10的重量，并且可以减少使用热界面材料400所需的成本。
此外，根据本发明的第二实施例，基于多个电池单元100的温度分布，将多个电池单元100所布置的区域划分为多个温度区域，并且根据多个温度区域而不同地设定多个通孔525之间的距离。因此，可以更有效地排放多个电池单元100产生的热量，并且通过减少在对应于低温区域的部分中的通孔525的数量，可以减少利用热界面材料400填充通孔525所需的工时数和时间。
尽管已经通过说明的方式描述本发明的优选实施例，但是本发明的范围不限于在此描述的特定实施例，并且本发明可以在权利要求书所描述的类别内适当地修改。
(附图标记说明)
100：电池单元
200：壳体
300：热沉
400：热界面材料
500：散热垫
工业适用性
根据本发明的实施例，多个通孔被形成在与多个电池单元相邻并且与热沉接触的支撑构件中，并且多个通孔填充有热界面材料。结果，在多个电池单元中产生的热量可以通过多个通孔中的热界面材料被顺利地排放到热沉。因此，由于即使在不需要将单独的热界面材料置于多个电池单元和支撑构件之间的情况或者将热界面材料置于多个电池单元和支撑构件之间的情况下、也可以减少热界面材料的量，所以可以减少电池模块的重量，并且可以减少使用热界面材料所需的成本。
此外，根据本发明的实施例，基于多个电池单元的温度分布，将多个电池单元所布置的区域划分为多个温度区域，并且根据多个温度区域而不同地设定多个通孔之间的距离。因此，可以更有效地排放多个电池单元产生的热量。特别地，通过减少对应于低温区域的部分中的通孔的数量，可以减少形成通孔所需的工时数和时间。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元，所述多个电池单元被彼此堆叠；
壳体，所述壳体容纳所述多个电池单元,并且包括支撑构件，所述支撑构件被构造成支撑所述多个电池单元；以及
热沉，所述热沉被构造成接触所述支撑构件，
其中，所述支撑构件中形成有多个通孔，并且所述多个通孔填充有热界面材料。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，基于所述多个电池单元的温度分布，所述多个电池单元所布置的区域被划分为多个温度区域，并且
其中，根据所述多个温度区域，以不同的方式设定形成在所述支撑构件中的所述多个通孔之间的距离。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述多个温度区域包括高温区域、低温区域以及位于所述高温区域和所述低温区域之间的中间区域，并且
在所述支撑构件的、与所述中间区域对应的部分处，所述多个通孔之间的距离沿着从所述高温区域朝向所述低温区域的方向逐渐增加。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，热界面材料被置于所述多个电池单元和所述支撑构件之间，从而被连接到所述支撑构件的所述多个通孔中的所述热界面材料。
5.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括散热垫，所述散热垫被布置在所述多个电池单元和所述支撑构件之间，
其中，所述散热垫中形成有多个通孔，并且所述散热垫的所述多个通孔填充有热界面材料。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述散热垫的所述多个通孔形成在与所述支撑构件的所述多个通孔相对应的位置处，并且
所述散热垫的所述多个通孔中的所述热界面材料和所述支撑构件的所述多个通孔中的所述热界面材料被彼此连接。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中，基于所述多个电池单元的温度分布，所述多个电池单元所布置的区域被划分成多个温度区域，并且
其中，根据所述多个温度区域，以不同的方式设定形成所述散热垫中的所述多个通孔之间的距离。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述多个温度区域包括高温区域、低温区域以及位于所述高温区域和所述低温区域之间的中间区域，并且
在所述散热垫的、与所述中间区域对应的部分处，所述多个通孔之间的距离沿着从所述高温区域朝向所述低温区域的方向逐渐增加。
9.根据权利要求5所述的电池模块，其中，热界面材料被置于所述多个电池单元和所述散热垫之间，从而被连接到所述散热垫的所述多个通孔中的所述热界面材料。
10.一种电池组，包括根据权利要求1至9中的任一项所述的电池模块。
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