CN111864132B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的电池模块包括：至少一个电池单元；第一板，设置在所述电池单元的一侧，将所述电池单元产生的热排出至外部；以及第二板，设置在所述电池单元的另一侧，将所述电池单元产生的热排出至外部，并且，所述电池单元的电极引线被设置在所述第一板与所述第二板之间，并且可以设置在靠向所述第一板侧的位置。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块。
背景技术
与一次电池不同，二次电池可进行充电和放电，因此可以适用于如数码相机、手机、笔记本电脑、混合动力车辆等各种领域。二次电池可以包括镍镉电池、镍金属氢电池、镍氢电池和锂二次电池等。
在如上所述的二次电池中，对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行着各种研究，最近所使用的锂二次电池被制造为具有柔性的袋型(pouched type)电池单元，并通过连接多个电池单元来组成模块形态。
另一方面，当长时间使用电池模块时，电池会产生热，尤其，在充电时内部温度会急剧上升，如上所述的电池温度上升不仅会缩短电池的寿命，降低电池的效率，在最坏的情况下，还可能会引发着火或爆炸。
因此，电池模块需要一种冷却系统，以冷却容纳在内部的电池单元。但是，在现有技术中无法有效排出电池单元产生的热，导致冷却效率非常低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种能够有效排出电池单元产生的热的电池模块。
(二)技术方案
根据本发明的实施例的电池模块包括：至少一个电池单元；第一板，设置在所述电池单元的一侧，将所述电池单元产生的热排出至外部；以及第二板，设置在所述电池单元的另一侧，将所述电池单元产生的热排出至外部，所述电池单元的电极引线设置在所述第一板与所述第二板之间，并且可以设置在靠向所述第一板侧的位置。
根据本实施例，在所述电池单元中，所述第一板与所述第二板垂直相交，所述第一板设置在所述电池单元的下部面侧。
根据本实施例，所述电池单元包括：容纳部，容纳电极组件，并具有四边形形状；以及密封部，沿着所述容纳部的外围设置，其中，所述密封部可以仅形成在所述容纳部的三个边上。
根据本实施例，在所述电池单元中，没有形成所述密封部的一边可以与所述第一板相对。
根据本实施例，所述第一板和所述第二板可以由铝(Al)材料形成。
根据本实施例，所述密封部的一部分被折叠至少1次后，可以通过粘贴部件进行固定。
根据本实施例，还可以包括：传热部件，填充在所述电池单元与所述第一板之间、所述电池单元与所述第二板之间中的至少一处。
根据本实施例，所述传热部件可以由热油脂、导热胶、环氧树脂以及散热垫中的一种形成。
根据本实施例，还可以包括：冷却装置，结合在所述第一板和所述第二板的外部面中的至少一处。
根据本实施例，还可以包括：绝缘盖体，结合在设置有所述电极引线的所述电池单元的侧面，并且，所述绝缘盖体包括贯穿设置所述电极引线的贯通孔。
根据本实施例，所述电池单元可以包括：袋，容纳电极组件；以及密封材料，设置在所述电极引线与所述袋之间，并且至少一部分延伸至所述袋的外部，所述绝缘盖体具有插入所述密封材料的狭槽。
根据本实施例，所述绝缘盖体还可以包括：突出部，设置在贯穿所述贯通孔并位于所述绝缘盖体的外部的所述电极引线与所述第一板之间。
(三)有益效果
在根据本发明的实施例的电池模块中，电池单元的电极引线靠向壳体下部面，因此可以最小化由电极引线产生的热的排出路径。因此，可以提高散热效果。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图。
图2是图1示出的电池模块的分解立体图。
图3是放大示出图2的电池单元的立体图。
图4是图1的I-I'的剖视图。
图5和图6是放大示出图1示出的绝缘盖体的立体图。
图7是图1的II-II'的部分剖视图。
附图标记说明
100：电池模块 10：电池单元
20：冷却装置 30：壳体
40：第二板 50：第一板
60：侧面盖体 70：绝缘盖体
具体实施方式
在对本发明进行详细说明之前，须知并不能以一般性的、或辞典中的意义来限定用于本说明书和权利要求的术语或单词，应立足于发明人为了通过最佳方法来说明本发明而可以适当地定义术语的概念的原则，将其解释为符合本发明的技术思想的意义和概念。因此，记载在本说明书的实施例和附图示出的结构仅仅是本发明的优选实施例，并不能完全代表本发明的技术思想，因此，应理解为本申请可以包括代替所述实施例的各种等价物和变形例。
下面，参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。其中，在附图中尽可能以相同的附图标记表示相同的组件。另外，省略能够混淆本发明的主旨的公知功能和结构的详细说明。基于相同的理由，在附图中，放大或省略、或者示意性地示出部分组件，每个组件的大小并不完全代表实际大小。
图1是示意性示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图，图2是图1示出的电池模块的分解立体图。
另外，图3是放大示出图2的电池单元的立体图，图4是图1的I-I'的剖视图，图5和图6是放大示出图1示出的绝缘盖体的立体图，图7是图1的II-II'的部分剖视图。在此，为了便于理解，仅在图4中示出冷却装置20，在图1、图2以及图7中将其省略。
参照图1至图7，本实施例的电池模块100可以包括具有大致的六面体形状的多个电池单元10、绝缘盖体70、以及壳体30。
将多个电池单元10整齐地层叠设置，并且所述电池单元可以具有电极引线15从主体向外部突出的结构。例如，电池单元10可以是袋型(pouched type)二次电池。
电池单元10可以以电极组件(未示出)被容纳在袋11内的形态组成。
电极组件具有多个电极板和电极片，并且被容纳在袋11内。其中，电极板由阳极板和阴极板组成，电极组件可以被组成为所述阳极板和阴极板之间设置隔板且以宽表面彼此面对的方式层叠。
阳极板和阴极板形成为在集电体镀覆有活性物质浆料的结构，一般地，可在溶剂中添加颗粒状的活性物质、辅助导体、粘结剂以及可塑剂等的状态下搅拌而形成浆料。
另外，在电极组件中，多个阳极板和多个阴极板以上下方向层叠。此时，多个阳极板和多个阴极板分别具有电极片，并且可以通过相同的极性彼此接触来连接于相同的电极引线(图3的15)。
在本实施例中，将两个电极引线15设置为朝向互相相反的方向。
袋11形成为容器形态，从而提供容纳电极组件和电解液(未示出)的内部空间。此时，电极组件的电极引线15的一部分露出在袋11的外部。
袋11可以被区分为密封部202和容纳部204。
容纳部204形成为容器形态，从而提供四边形形状的内部空间。容纳部204的内部空间中容纳有电极组件和电解液。
密封部202形成为从形成为容器形态的容纳部204向外部扩张的凸缘形态。因此，密封部202沿着容纳部204的外周以边缘形态设置。
密封部202之间的接合可以使用热熔接方式，但是并不限定于此。
另外，在本实施例中，密封部202可以区分为设置有电极引线15的第一密封部2021和没有设置电极引线15的第二密封部2022。
在本实施例中，袋11通过成型(forming)一张外饰材料而形成。因此，在外饰材料中通过成型形成至少一个容纳部后，折叠外饰材料，以使多个容纳部形成一个空间，从而完成袋11。
在本实施例中，容纳部204形成为四边形形状。并且，容纳部204的外围具有接合外饰材料而形成的密封部202。但是，如上所述，外饰材料被折叠的一面无需形成密封部202。因此，在本实施例中，密封部202形成在容纳部204的外围，其中，将密封部只设置在容纳部204的三个面上，并且容纳部的外围中的某一面(在图3中为下部面)不设置密封部。
在本实施例中，电极引线15以朝向彼此相反的方向来设置，因此，两个电极引线15被设置在形成于互相不同的边的密封部202。因此，设置在容纳部204的三个边的2个密封部包括设置有电极引线15的2个第一密封部2021和没有设置电极引线15的1个第二密封部2022。
另外，为了提高密封部202的接合可靠性，并且最小化密封部202的面积，本实施例的电池单元10以至少折叠1次的形态来形成密封部202。
更详细地，在根据本实施例的密封部202中，没有设置电极引线15的第二密封部2022在被折叠2次后，通过粘贴部件17固定。
例如，可将第二密封部2022根据图3所示的第一折曲线C1折叠180°后，再根据图3所示的第二折曲线C2折叠。
此时，第二密封部2022的内部可以填充有粘贴部件17，从而使第二密封部2022通过粘贴部件17来保持折叠2次的形状。粘贴部件17可以由导热性高的粘合剂形成。例如，粘贴部件17可以由环氧树脂或硅形成，但是并不限定于此。
在本实施例中，虽然粘贴部件17由传热部件90和其他材料形成，但是根据需要，也可以由相同的材料来组成。
如上所述，当导热性高的粘贴部件17被填充在第二密封部2022的内部时，第二密封部2022可以从电池单元将热快速地传递至传热部件90。
电极引线15和第一密封部201之间插入设置有密封材料(sealant)19。密封材料19形成为绝缘薄膜的形态，从而密封电极引线15和第一密封部2021之间。本实施例的密封材料19的至少一部分延伸至第一密封部2021的外部，并露出在外部。
具有如上所述的结构的电池单元10为可充电和放电的镍金属氢(Ni-MH)电池或锂离子(Li-ion)电池，并产生电流。另外，电池单元10垂直竖立于后述的壳体30内，并以左右方向层叠。因此，电池单元10与分别设置在电池单元10的上侧和下侧的第一板50、第二板40垂直相交。
虽然未示出，但是在层叠设置的电池单元10之间可以设置至少一个缓冲垫或冷却板(cooling plate)。
为了在特定电池单元发生膨胀的情况下抑制电池单元整体的体积发生膨胀，可以设置缓冲垫。缓冲垫可以由聚氨酯材料的泡沫(foam)构成，但是并不限定于此。
为了将电池单元10产生的热快速传递至冷却装置20侧，可以设置冷却板。因此，可以使冷却板接触传热部件90或壳体30。
冷却板可以由导热性高的金属材料构成，但是并不限定于此。
进一步地，将本实施例的电池单元10设置为电极引线15靠向容纳部204的一侧。
本实施例的电极引线15被设置在靠近没有设置密封部202的电池单元10的下部面侧。因此，被设置在与形成电池单元10的上部面的第二密封部202相对较远的位置。
如图3所示，以经过电池单元10的中心的单元中心线P1为基准，经过电极引线15的中心的引线中心线P2位于单元中心线P1的下部(单元中心线与单元下部面之间)。
在本实施例中，电极引线15的整体位于单元中心线P1的下部区域。但是并不限定于此，也可以是电极引线的至少一部分位于单元中心线P1的上部区域。
另一方面，当电极引线15的下端部接触第一板50时，可能会发生短路，因此，电极引线15的下端部与第一板50隔开一定距离。
因此，在本实施例的电极引线15在引线中心线P2位于单元中心线P1的下部且电极引线15的下端部与第一板50隔开的范围内，设置在各种位置。
通过如上所述的结构，根据本实施例的电池模块可以提高电池单元10的散热效果。
一般地，在电池单元10中发热最严重的地方是电极引线15或电极引线15连接在电极组件的部分。因此，如果无法有效排出电极引线15的热，电池模块的散热性能可能会下降。
本实施例的电池单元10下部面没有设置密封部202，因此电极组件非常靠近第一板50。相反地，电池单元10的上部面设置有第二密封部2022，因此电极组件与第一板50之间的距离增加相当于第二密封部2022的大小。
因此，在使用经过电池单元10的下部面的散热路径时，可以更有效地排出电池单元10的热。
为了进一步缩小所述散热路径，本实施例的电池单元10将发热最大的电极引线15设置在靠近电池单元10的下部面侧的位置。因此，电极引线15被设置在靠向第一板侧的位置，从而使得散热路径缩小相当于单元中心线P1与引线中心线P2之间的距离。
另一方面，所述电池单元10的下部面是指没有形成密封部202的一面。因此，当电池单元10设置为第二密封部202朝向下部时，没有形成密封部202的一面构成电池单元10的上部面，并且电极引线15被设置为靠向电池单元10的上部面侧。
壳体30规定电池模块100的外形，并且被设置在多个电池单元10的外部，从而保护电池单元10免受外部环境的影响。同时，本实施例的壳体30还可以起到电池模块的冷却部件的功能。
本实施例的壳体30可以包括：第一板50，设置在电池单元10的一侧；第二板40，设置在电池单元10的另一侧；以及盖体60，设置在设有电极引线15的电池单元10的侧面。其中，第一板50和第二板40起到电池模块100的冷却部件的功能。
在本发明中，第一板是指，在设置于电池单元10的上部和下部的板40、50中，与电池单元10的电极引线15相对邻接设置的板。
在本实施例中，电极引线15靠近电池单元10的下部面而设置，因此，第一板被定义为设置在电池单元10的下部的板。但是，在电极引线15靠近电池单元10的上部面设置的情况下，第一板可以被定义为设置在电池单元10的上部的板。
第一板50可以包括：下部板52，设置于电池单元10的下部，以支撑电池单元10的下部面；侧面板58，支撑设置有电池单元10的容纳部204的侧面。但是，根据需要，也可以将侧面板58和下部板52组成为独立的组成元件。
侧面板58在下部板52的两侧延伸形成，并且设置在以左右方向层叠设置的电池单元10的侧面，从而支撑电池单元10的容纳部204。
为了牢固地支撑电池单元10，侧面板58可以与电池单元10的容纳部204接触。但是并不限定于此，可根据需要来进行各种改变，如在侧面板58与容纳部204之间设置散热垫或缓冲部件等。
如上所述的第一板50由如金属等导热性高的材料组成。例如，第一板50可以由铝材料构成。但是并不限定于此，即使不是金属，也可以使用具有类似的强度和导热性的各种材料。
第二板40被设置在电池单元10的上部并且与电池单元10的上面结合。另外，第二板40紧固在第一板50的侧面板58上端。因此，当第二板40被紧固在第一板50时，第二板40和第一板50具有内部中空的管形部件的形状。
与第一板50相同地，第二板40由如金属的导热性高的材料组成。第二板40可以由铝材料组成。但是并不限定于此，即使不是金属，也可以使用具有类似的强度和导热性的各种材料。
第一板50和第二板40可以通过焊接等方式结合。但是并不限定于此，也可以进行各种改变，如以滑动方式结合，或者通过使用螺栓或螺丝等固定部件来结合等。
电池单元10与第一板50之间、电池单元10与第二板40之间中的至少一个位置可以填充有传热部件90。
传热部件90将电池单元10产生的热传递至壳体30。为此，传热部件90由具有高导热性的物质构成。例如，传热部件90可以由热油脂(Thermal grease)、导热胶(Thermaladhesive)、环氧树脂以及散热垫中的某一种形成，但是并不限定于此。
传热部件90可以以垫形态设置在壳体30内部表面，或者以液状或凝胶(gel)状态镀覆形成在壳体30的内部表面。因此，第二密封部2022可以被固定设置在传热部件90内，通过第二密封部2022排出的热可以通过传热部件90快速传递至第一板50。
本实施例的传热部件90具有高绝缘性，例如，可以使用绝缘强度(Dielectricstrength)在10～30KV/mm的范围的物质。
因此，根据本实施例的电池模块100中，即使破坏电池单元10的部分绝缘，也能够通过设置在电池单元10周围的传热部件90来保持电池单元10与壳体30之间的绝缘。
另外，传热部件90以填充电池单元10与壳体30之间的空间的形态设置，因此可以加强电池模块100的整体刚性。
另一方面，在本实施例中，虽然举例了在电池单元10的上部和下部均设置传热部件90的情况，但是并不限定于此，也可以仅在电池单元10的上部和下部中的某一处设置传热部件90。另外，根据需要，还可以在电池单元10的侧面与侧面板之间设置传热部件90。
侧面盖体60分别结合在电池单元10的设置有电极引线15的两侧面。
侧面盖体60结合在第一板50和第二板40，从而与第一板50、第二板40共同形成电池模块100的外形。
侧面盖体60可以由如树脂的绝缘性材料形成，并且可以具有贯通孔62，以将后述的绝缘盖体70的连接端子72暴露在外部。
侧面盖体60可以通过螺丝或螺栓等固定部件结合在第一板50和第二板40上。但是并不限定于此。
侧面盖体60与电池单元10之间可以设置有绝缘盖体70。
绝缘盖体70结合在电池单元10的设置有电极引线15的一面。
电极引线15穿过绝缘盖体70，并在绝缘盖体70的外侧彼此连接。为此，如图5所示，绝缘盖体70包括用于插入设置电极引线15的多个贯通孔73。
另外，如图6所示，绝缘盖体70具有至少一个狭槽74。狭槽74中插入设置有从电池单元10的第一密封部2021向外部突出设置的密封材料19。
通过将密封材料19插入设置在狭槽74，电池单元10的设置有第一密封部2021的两侧被固定在绝缘盖体70上。
在本实施例中，密封材料19紧密配合地插入设置在狭槽74中。因此，密封材料19牢固地结合在绝缘盖体70中，从而使电极引线15不直接面向第一板50。因此，如图7所示，即使电极引线15靠向第一板50侧，也能够确保电极引线15与第一板50之间的绝缘。
另外，为了确保设置在绝缘盖体70的外侧的电极引线15与第一板50之间的绝缘，在绝缘盖体70的外侧面中的贯通孔73的下部设置有突出部75。所述突出部75设置在向绝缘盖体70的外侧突出的电极引线15与第一板50之间，从而阻断电极引线15直接面向第一板50。
因此，在绝缘盖体70的外侧也可以确保电极引线15与第一板50之间的绝缘。
另一方面，绝缘盖体70可以包括用于连接外部的连接端子72。因此，电池单元10通过连接端子72与外部电连接，为此，电极引线15可以通过设置在绝缘盖体70的电路配线(为示出)与连接端子72电连接。
连接端子72通过形成于侧面盖体60的贯通孔62露出至外部。因此，盖体60的贯通孔62的大小与连接端子72的大小和形状对应地形成。
另外，绝缘盖体70可以包括电路板(例如，PCB)、以及安装在电路板上的多个电子元件，并且可通过该部件来执行检测电池单元10的电压的功能。
另一方面，如图4所示，在第一板50的下部面和第二板40的上部面可以结合有冷却装置20。为了便于说明，仅在图4中示出了冷却装置20。
本实施例的冷却装置20使用内部具有冷却流路22的水冷式冷却装置。但是，本发明的结构并不限定于此，也可以使用空冷式冷却装置。
冷却装置20可以一体结合在壳体30中并被包括在电池模块100中。但是并不限定于此，也可以独立于电池模块而包括在安装有电池模块的装置中。
另一方面，虽然未示出，但是为了有效传热，在第一板50与冷却装置20之间或第二板40与冷却装置20之间可以设置有散热垫(thermal pad)。
如上所述的根据本实施例的电池模块100中，在设置于电池单元10的上部面和下部面的第一板50和第二板40与电池单元10之间填充有传热部件90。因此，可以提供相比现有技术更高的散热效果。
进一步地，电池单元10的电极引线15靠向电池单元10的下部面侧设置，因此可以缩短排出电极引线15产生的热的路径。因此可以提高散热效果。
以上，虽然对本发明的实施例进行了详细地说明，但是本发明的权利范围并不限定于此，在不超出权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，可进行各种修改和变形，这对于本技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。
例如，在上述的实施例中，举例了电池单元具有3个密封部的情况，但是并不限定于此，也可以适用在电池单元的下部面具有密封部的情况。另外，在上述的实施例中，举例了冷却装置被设置在第一板和第二板的外部的情况，但是也可以进行各种变形，如将冷却装置设置在第一板和第二板的内部，或者使第一板和第二板包括冷却流路等。

Claims (12)

1.一种电池模块，包括：
至少一个电池单元；
第一板，设置在所述电池单元的一侧，将所述电池单元产生的热排出至外部；以及
第二板，设置在所述电池单元的另一侧，将所述电池单元产生的热排出至外部，
所述电池单元的电极引线设置在所述第一板与所述第二板之间，并且设置在靠向所述第一板侧的位置，
所述电池单元包括容纳电极组件且具有四边形形状的容纳部，
所述容纳部包括：
第一面，面对所述第一板；以及
第二面，与所述第一面相对而设置，并且面对所述第二板，
所述电极引线相比于所述第二面更靠近所述第一面。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述电池单元被设置成与所述第一板和所述第二板垂直相交，
所述第一板设置在所述电池单元的下部面侧。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述电池单元包括：
密封部，沿着所述容纳部的外围设置，
其中，所述密封部仅形成在所述容纳部的三个边上。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
在所述电池单元中，
没有形成所述密封部的所述第一面与所述第一板相对。
5.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述密封部的一部分被折叠至少1次后，通过粘贴部件进行固定。
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材料形成。
7.根据权利要求1或5所述的电池模块，还包括：
传热部件，填充在所述电池单元与所述第一板之间、所述电池单元与所述第二板之间中的至少一处。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，
所述传热部件由热油脂、导热胶、环氧树脂以及散热垫中的一种形成。
9.根据权利要求1所述的电池模块，还包括：
冷却装置，结合在所述第一板和所述第二板的外部面中的至少一处。
10.根据权利要求1所述的电池模块，还包括：
绝缘盖体，结合在设置有所述电极引线的所述电池单元的侧面，
并且，所述绝缘盖体包括贯穿设置所述电极引线的贯通孔。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，
所述电池单元包括：
袋，容纳电极组件；以及
密封材料，设置在所述电极引线与所述袋之间，并且至少一部分延伸至所述袋的外部，
所述绝缘盖体具有插入所述密封材料的狭槽。
12.根据权利要求10所述的电池模块，其中，
所述绝缘盖体还包括：
突出部，设置在贯穿所述贯通孔并位于所述绝缘盖体的外部的所述电极引线与所述第一板之间。
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