CN112640191B - 电池模块、电池组及包括该电池组的装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方式的电池模块包括：电池单元组件，其中多个电池单元彼此相邻地并排层叠；模块框架，其用于容纳所述电池单元组件；以及端板，所述端板位于所述电池单元组件的长度方向上的两端从而被焊接联接至所述模块框架，其中，每个所述端板包括主体部和绝缘涂覆部，所述主体部包括与所述模块框架焊接联接的焊接部，所述绝缘涂覆部涂覆所述主体部的除了所述焊接部之外的前表面。

Description

电池模块、电池组及包括该电池组的装置
技术领域
本发明涉及一种电池模块，更具体而言，涉及一种包括具有绝缘性能的端板的电池模块。
背景技术
根据其产品具有高应用特性和诸如高能量密度的电特性的可再充电电池广泛地应用于由电驱动源驱动的电池车辆、混合动力车辆和电力存储装置以及便携式装置。这些可再充电电池由于不产生任何能量使用的副产品以及可以显著减少化石燃料使用的主要优点而作为用于改善环境友好性和能量效率的新能源受到了关注。
应用于电动车辆的电池组具有这样的结构，其中包括多个单元电池的多个电池组件串联联接以获得高功率。并且可以通过包括正极和负极集流体、隔膜、活性材料和电解质溶液的构成元件之间的电化学反应对单元电池重复充电和放电。
另一方面，由于近年来对大容量结构的需求增加以及作为储能源的利用，对收集多个电池模块的多模块结构的电池组的需求增加，在所述电池模块中多个可再充电电池串联和/或并联联接。
当多个电池单元串联/并联联接以配置电池组时，通常的方法是首先由至少一个电池单元组成电池模块，并使用至少一个电池模块添加其他组成元件以配置电池组。包括在电池组中的电池模块的数量或包括在电池模块中的电池单元的数量可根据所需的输出电压或充放电容量而不同地设定。
当使用多个电池模块配置电池组时，为了高能量密度和安全性，需要尽可能地减小由一个电池模块占据的空间的尺寸，还需要在电池模块中的部件之间充分确保绝缘。然而，如果为了确保绝缘性能而添加诸如绝缘板之类的塑料材料部件，则电池模块的尺寸增加该部件的尺寸那样多，并且组装所添加的部件的过程的负担增加。还有一个问题在于整个电池模块的刚度也可能降低，因为具有相对较低刚度的这种塑料部件的比例增加。
发明内容
技术问题
为了解决该问题，本发明提供一种电池模块，其通过减少电池模块中的部件数量来减小电池模块的尺寸，从而增加能量密度，同时能够确保电池模块的足够的绝缘性能和刚度。
然而，本发明的目的不限于上述目的，并且可以在本发明的精神和范围内以各种方式扩展。
技术方案
根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块包括：电池单元组件，在所述电池单元组件中多个电池单元彼此相邻地并排层叠；模块框架，所述模块框架接纳所述电池单元组件；以及端板，所述端板布置在所述电池单元组件的长度方向上的两端以通过焊接与所述模块框架联接，其中，所述端板包括主体部和绝缘涂覆部，所述主体部包括与所述模块框架焊接联接的焊接部，所述绝缘涂覆部涂覆所述主体部的除了所述焊接部之外的整个表面。
所述端板可以包括面向所述电池单元组件的内侧以及布置在所述内侧的相反侧的外侧，并且所述绝缘涂覆部可以布置在所述内侧和所述外侧上。
所述绝缘涂覆部可以包括选自环氧基树脂、硅基树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚丙烯(PP)树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂中的至少一种。
所述绝缘涂覆部的厚度可以为20μm至200μm。
所述绝缘涂覆部的厚度可以为50μm至140μm。
所述主体部可以由金属材料制成。
所述金属材料可以包括选自铁、铝、镁和其合金中的至少一种。
所述主体部的厚度可以是1.0mm到3.5mm。
所述电池模块可以进一步包括：汇流条，所述汇流条电连接至所述电池单元组件的电极引线，且所述端板可以包括暴露所述汇流条的端子开口。
所述绝缘涂覆部可以形成为围绕所述端子开口。
所述电池模块可以进一步包括：汇流条框架，所述汇流条框架固定至所述汇流条并且设置在所述电池单元组件和所述端板之间，并且所述端板可以布置为与所述汇流条框架直接相邻。
所述绝缘涂覆部可以包括从内侧朝向所述电池单元组件突出的至少一个突出部。
根据本发明另一示例性实施方式的电池组可包括上述的至少一个电池模块和封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
根据本发明另一示例性实施方式的装置可以包括至少一个上述电池组。
有利效果
根据示例性实施方式，在端板和电池单元组件之间没有设置用于绝缘的绝缘盖等的情况下，可以提供能够确保充分的绝缘性能同时增加电池模块的能量密度并且提高电池模块的刚度的电池模块。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块的立体图。
图2是示出根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块的端板的视图。
图3是端板的剖切部分的局部剖视图。
图4是从正面示出的根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块的视图。
图5是示出根据本发明的另一示例性实施方式的端板的剖切部分的局部剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施方式，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。
附图和描述应被认为本质上是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
另外，为了更好地理解和易于描述，任意地示出了附图中所示的每个结构的尺寸和厚度，但是本发明不限于此。在附图中，为了清楚起见放大了层、膜、板、区域等的厚度。在附图中，为了更好地理解和便于描述，放大了一些层和区域的厚度。
应当理解，当诸如层、膜、区域或衬底之类的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”时，不存在中间元件。此外，在说明书中，词语“在……上”或“在……之上”是指位于物体部分之上或之下，而不一定是指基于重力方向位于物体部分的上侧。
另外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”之类的变体将被理解为暗示包括所述元件但不排除任何其他元件。
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块的立体图。
参照图1，根据本示例性实施方式的电池模块100包括：电池单元组件110，其中多个电池单元112彼此相邻地并排层叠；模块框架120，其接纳电池单元组件110并形成电池模块100的外观；以及端板200，其布置在电池单元组件110的长度方向上的两端并通过焊接与模块框架120联接。
电池单元组件110是包括多个电池单元112的可再充电电池的集合。电池单元组件110可以包括多个电池单元112，并且每个电池单元包括电极引线114。电池单元112可以是具有板形状的袋型电池单元，但不限于此。电极引线114可以是正极引线或负极引线，并且每个电池单元112的电极引线114的端部可以在一个方向上弯曲，并且可以与相邻的另一个电池单元112的电极引线的端部接触。彼此接触的两个电极引线114可通过焊接等固定，从而在电池单元组件110内在电池单元112之间形成电连接。
多个电池单元112垂直层叠，使得电极引线114在一个方向上对准，由此形成电池单元组件110。电池单元组件110被接纳在模块框架120中，该模块框架具有在电池单元组件110的长度方向上敞开的至少一个开口。在这种情况下，通过开口将电极引线114引出到模块框架120的外部，并且可以包括汇流条框架50，其在电极引线114被引出的方向上与电池单元组件110联接。在汇流条框架50中，汇流条51可以朝向外部固定，并且电池单元组件110的电极引线114在穿过形成在汇流条框架50中的狭缝的同时电连接到汇流条51。这里，汇流条框架50可以由绝缘材料例如非导电合成树脂制成，并且汇流条51可以由具有导电性的金属材料制成。
另外，电池模块100包括柔性印刷电路板(FPCB)40，该柔性印刷电路板在模块框架120的长度方向上延伸并安装在电池单元组件110的顶部并且被配置为感测电池单元112。此外，电池模块100可包括各种电子部件，并且可包括例如内部电路板(ICB)和电池管理系统(BMS)。诸如ICB和BMS板的电子部件可以电连接到多个电池单元。
接下来，除了图1之外，参照图2至图4详细描述端板200的配置。
图2是示出根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块100的端板200的视图，图3是端板200的剖切部分的局部剖视图，并且图4是从正面示出的根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块100的视图。
端板200在电池单元组件110的两端联接到模块框架120的开口同时覆盖汇流条框架50，并且此时其在模块框架120和焊接部211处被联接。
端板200包括由金属材料制成的主体部210和通过涂覆在主体部210的整个表面上而形成的绝缘涂覆部220。此时，绝缘涂覆部220涂覆在除了焊接部211之外的整个主体部210上。即，如图3所示，在端板200中，绝缘涂覆部220也设置在内侧201以及设置于内侧201的相反侧并与外侧202对应的部分处，该外侧作为暴露在电池模块100外部的部分，所述内侧201面向电池单元组件110并与汇流条框架50直接接触。
通过这种配置，即使不在端板200和电池单元组件110之间提供额外的绝缘盖或绝缘板，也可以保持位于端板200内部的部件和端板200之间的充分绝缘。
在这种情况下，绝缘涂覆部220可以包括选自环氧基树脂、硅基树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚丙烯(PP)树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂中的至少一种。此外，绝缘涂覆部220的厚度(即，涂覆在主体部210的表面上的层的厚度)可以是20μm到200μm。如果绝缘涂覆部220的厚度小于20μm，则不能获得足够的绝缘性能，并且如果其厚度超过200μm，则不是优选的，因为厚度变得太厚而不能具有部件减少的效果。更优选地，绝缘涂覆部220的厚度可以为50μm至140μm。
主体部210可由金属材料制成，例如可包括选自铁、铝、镁和其合金中的至少一种。而且，主体部210的厚度可以是1.0mm到3.5mm。如果主体部210的厚度小于1.0mm，则不能确保保护电池模块100免受外部冲击等的足够刚度，并且如果其厚度超过3.5mm，则其重量过度增加，从而导致整个电池模块100的重量增加，这不是优选的。
而且，端板200包括端子开口230，其中汇流条51朝向外部固定到汇流条框架50。在这种情况下，形成包围端子开口230的绝缘涂覆部220。因此，可以在汇流条51和金属材料的主体部210之间确保足够的绝缘性能，特别是可以确保足够的爬电距离。这里，爬电距离是为了绝缘而要确保的距离，并且是取决于两个导体之间的绝缘体表面的距离。根据本示例性实施方式的配置，由于绝缘涂覆部220形成在围绕外表面202和端子开口230的所有部分上以及端板200的内表面201上，因此与其中绝缘板或涂层仅布置在端板200内部的传统技术相比，可以确保更长的爬电距离，因此不必过度增加绝缘板到涂层的厚度来确保绝缘距离，从而也可以提高设计裕度。
特别地，传统上，单独地设置绝缘盖(或绝缘板)用于电池单元组件110与汇流条框架50和端板200之间的绝缘，并且在这种情况下，与本示例性实施方式的配置相比，每个电池模块100需要两个或更多个部件，并且整个电池模块100的厚度不得不增加所添加部件的厚度。然而，根据本示例性实施方式，因为形成在端板200的内侧201和外侧202上的绝缘涂覆部220可如上所述确保足够的绝缘性能，所以可以省略绝缘盖(或绝缘板)，结果整个电池模块100的尺寸也减小，导致能量密度增加。
另外，如图4所示，根据本示例性实施方式的配置，可以更有效地保护电池模块100免受外部冲击，因为汇流条51周围的用于绝缘的注射材料(例如，传统绝缘盖或汇流条框架)暴露在外部的量可以极大地减少。也就是说，即使注射材料没有暴露，由于在端板200的内侧和外侧形成的绝缘涂覆部220确保了足够的绝缘距离，所以可以通过端板200覆盖电池单元组件110的除了对应于汇流条51的部分之外的整个前部。此时，由于金属材料制成的主体部210设置在端板200的内部并且具有优异的刚度，因此可以通过增加由端板200覆盖的部分来增加电池模块100的刚度。
此外，端板200还包括外联接部212以将电池模块100电连接到外部，并且在外联接部212中去除绝缘涂覆部220以暴露主体部210。通过这种配置，通过布置在外联接部212周围的绝缘涂覆部220，可以获得足够的绝缘性能同时实现与外部的电连接。
另一方面，绝缘涂覆部220可包括至少一个突出部221，其从端板200的内侧201朝向电池单元组件110突出。突出部221可配置成通过与联接到电池单元组件110的部件接触而保持电池单元组件110和端板200之间的适当距离。结果，在减小绝缘涂覆部220的整个厚度的同时，可以由突出部221确保端板200和电池单元组件110之间的绝缘距离，从而在减小电池模块100的整体重量的同时确保部件之间的绝缘。
本示例性实施方式的端板200可通过在形成用于金属材料制成的整个主体部210的绝缘涂覆部220之后通过计算机数控(CNC)加工去除所需部分上的绝缘涂覆部220而形成。特别地，此时，由于焊接部和外联接部212(即去除了绝缘涂覆部220的部分)是形成用于与其它部件联接的部分，精确的尺寸控制是重要的，并且通过CNC加工可以精确地执行必要的尺寸控制。
因此，根据本发明的示例性实施方式，通过提供形成在端板的内侧和外侧上的绝缘涂覆部，可以确保足够的绝缘性能而不需要用于绝缘的附加部件，使得可以减小电池模块的尺寸并且可以提高电池模块的刚度。
同时，根据本发明的示例性实施方式的一个或多个电池模块可被封装在电池组壳体中以形成电池组。
上述电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种装置。这样的装置可以是诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆等的运输工具，但是本发明不限于此，并且可以应用于属于本发明的范围的能够使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种装置。
虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
[符号说明]
100：电池模块
110：电池单元组件
200：端板
210：主体部
220：绝缘涂覆部
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年2月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0022719的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (13)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
电池单元组件，在所述电池单元组件中多个电池单元彼此相邻地并排层叠；
模块框架，所述模块框架接纳所述电池单元组件；以及
端板，所述端板布置在所述电池单元组件的长度方向上的两端以通过焊接与所述模块框架联接，
其中，所述端板包括主体部和绝缘涂覆部，所述主体部包括与所述模块框架焊接联接的焊接部，所述绝缘涂覆部涂覆所述主体部的除了所述焊接部之外的整个表面，
其中，所述电池模块进一步包括：汇流条，所述汇流条电连接至所述电池单元组件的电极引线，且所述端板包括暴露所述汇流条的端子开口，并且
其中，所述绝缘涂覆部形成在围绕所述端板的外表面和所述端子开口的所有部分上以及所述端板的内表面上。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述端板包括面向所述电池单元组件的内侧以及布置在所述内侧的相反侧的外侧，并且所述绝缘涂覆部布置在所述内侧和所述外侧上。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述绝缘涂覆部包括选自环氧基树脂、硅基树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚丙烯(PP)树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述绝缘涂覆部的厚度为20μm至200μm。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述绝缘涂覆部的厚度为50μm至140μm。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述主体部由金属材料制成。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
所述金属材料包括选自铁、铝、镁和其合金中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述主体部的厚度为1.0mm至3.5mm。
9.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：
汇流条框架，所述汇流条框架固定至所述汇流条并且设置在所述电池单元组件和所述端板之间，并且所述端板布置为与所述汇流条框架直接相邻。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述端板还包括将所述电池模块电连接到外部的外联接部，并且在所述外联接部中所述绝缘涂覆部被去除以暴露所述主体部。
11.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述绝缘涂覆部包括从所述内侧朝向所述电池单元组件突出的至少一个突出部。
12.一种电池组，所述电池组包括：
至少一个电池模块，所述电池模块是根据权利要求1至11中的任一项所述的电池模块；以及
封装所述至少一个电池模块的壳体。
13.一种包括至少一个根据权利要求12所述的电池组的装置。
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