CN113363644A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块。根据本发明的一个实施例的电池模块可以包括：多个二次电池单元；以及壳体单元，形成容纳多个所述二次电池单元的内部空间，并且设置有延伸火焰和气体路径的板部件。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块。
背景技术
随着对移动设备、电动车辆等技术的开发和需求的增加，对于作为能源的二次电池单元的需求急剧增加。由于二次电池单元的化学能与电能之间的相互转换是可逆的，因此二次电池单元是可以重复充电和放电的电池。
二次电池单元包括作为二次电池的主要组成物的阳极、阴极、隔膜和电解液等电极组件以及保护电极组件的多层外装材料(Laminated Film Case)的电池单元主体部件。
另外，安装多个所述二次电池单元以作为电池模块安装在电动车辆、能量储存装置(Energy Storage System，ESS)等中。
然而，电极组件会在充电和放电过程中产生热量，并且这种热量引起的温度升高会降低二次电池单元的性能。
另外，由于诸如二次电池单元的温度升高的电池模块的内部因素而任一个二次电池单元发生爆炸，或者由于外部的冲击而任一个二次电池单元发生爆炸，并且会导致电池模块内的二次电池单元连续发生爆炸。
此外，任一个二次电池单元的爆炸所引起的热传播(Thermal Propagation)、火焰或高温、高压气体等作用于周围的其他电池模块，从而可能会导致电池模块连续爆炸的更大的问题。
因此，为了改善上述问题以及局限性，需要对电池模块进行研究。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)KR10-2017-0014309A(2017.02.08)
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改善由于任一个电池模块爆炸而导致周围的其他电池模块连续爆炸的问题的电池模块。
在另一方面，本发明的目的在于提供一种消散由于任一个电池模块爆炸而产生的火焰的电池模块。
(二)技术方案
根据本发明的一个实施例的电池模块可以包括：多个二次电池单元；以及壳体单元，形成容纳多个所述二次电池单元的内部空间，并且设置有延伸火焰和气体路径的板部件。
具体地，根据本发明的一个实施例的电池模块的所述板部件可以包括：第一板部，配置在一侧；第二板部，与所述第一板部隔开预定距离而配置，以在所述第二板部与所述第一板部之间形成中空部；以及芯部，设置在所述中空部中，并且形成火焰和气体路径。
其中，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述芯部可以形成为内中空的多边形柱形态的单位柱部重复的图案。
并且，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述单位柱部可以至少在其两个柱面上形成连通部。
另外，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述单位柱部可以通过与所述第一板部相邻地形成的第一连通部和与所述第二板部相邻地形成的第二连通部将火焰和气体路径形成为Z形状。
并且，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述第二板部可以形成有将容纳所述二次电池单元的内部空间和所述中空部连通的进入部。
此外，根据本发明的一个实施例的电池模块的所述板部件可以包括开闭板部，所述开闭板部连接到所述第二板部，并且打开或关闭所述进入部。
其中，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述开闭板部可以形成为被任一个所述二次电池单元爆炸产生的热或压力损坏。
在另一个方面，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述开闭板部的一端部可以铰链结合到所述第二板部，以通过任一个所述二次电池单元爆炸产生的压力而向所述中空部方向旋转并打开所述进入部。
此外，根据本发明的一个实施例的电池模块的所述板部件可以包括容纳部件，所述容纳部件容纳在所述中空部中，并且所述容纳部件由执行灭火(extinguishment)功能、吸热功能、耐火功能中的至少一个功能的材料形成。
并且，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述第一板部可以形成有排出部，所述排出部将进入所述中空部的火焰或气体排出到所述中空部外侧。
另外，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述壳体单元可以包括：底部部件，在所述底部部件上安置有多个所述二次电池单元；侧壁部件，设置在所述底部部件的边缘；以及盖部件，设置在所述侧壁部件的上端，所述板部件设置在所述底部部件、所述侧壁部件以及所述盖部件中的至少一个中。
此外，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述壳体单元包括隔板部件，所述隔板部件设置在所述内部空间中以分割所述内部空间，所述板部件设置在所述隔板部件(三)有益效果
本发明的电池模块可以改善由于任一个电池模块爆炸而导致周围的其他电池模块连续爆炸的问题。
即，本发明的电池模块在任一个电池模块热失控(Thermal Runaway)的情况下可以防止热传播(Thermal Propagation)到其他电池模块。
另一方面，本发明的电池模块可以消散由于任一个电池模块爆炸而产生的火焰。
另一方面，本发明的电池模块可以在冲击、震动等环境下确保结构刚性并实现轻量化。
但是，本发明的各种有益的优点和效果并不限定于上述内容，在说明本发明的具体实施方式的过程中会更加容易理解。
附图说明
图1是示出本发明的电池模块的分解立体图。
图2是以透视方式示出本发明的电池模块中设置在壳体单元的板部件的第一板部的一部分的立体图。
图3是以透视方式示出本发明的电池模块中设置在壳体单元的底部部件和侧壁部件的板部件的第一板部的一部分的立体图。
图4是以透视方式示出本发明的电池模块中设置在壳体单元的盖部件的板部件的第一板部的一部分的立体图。
图5是示出本发明的电池模块中的芯部的单位柱部的立体图。
图6是示出本发明的电池模块的设置在侧壁部件的板部件的侧剖视图。
图7是示出本发明的电池模块中板部件的开闭板部被设置为被二次电池单元爆炸产生的热或压力损坏的实施例的侧剖视图。
图8是示出本发明的电池模块中板部件的开闭板部被设置为被二次电池单元爆炸产生的压力旋转的实施例的侧剖视图。
图9是示出本发明的电池模块中在板部件中设置有容纳部件的实施例的主剖视图。
图10是示出本发明的电池模块中在壳体单元中设置有隔板部件的实施例的立体图。
附图标记说明
100：二次电池单元 200：壳体单元
210：板部件 211：第一板部
212：第二板部 213：芯部
214：开闭板部 220：容纳部件
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的优选实施方式。但是，本发明的实施方式可以变更为各种不同的方式，本发明的范围不限于以下描述的实施方式。并且，本发明的实施方式是为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更加完整地描述本发明而提供的。为了更清楚地描述本发明，在附图中可以放大示出组件的形状和尺寸等。
另外，除非在上下文中另有明确的说明，否则本说明书中的单数形式的表述包括复数形式，并且在整个说明书中，相同或相似的附图标记表示相同的组件或相应的组件。
本发明涉及一种电池模块，该电池模块可以改善由于任一个电池模块爆炸而导致周围的其他电池模块连续爆炸的问题。即，在任一个电池模块热失控(Thermal Runaway)的情况下可以防止热传播(Thermal Propagation)到其他电池模块。
在另一方面，本发明的电池模块可以消散由于任一个电池模块爆炸而产生的火焰，并且可以在冲击、震动等环境下确保结构刚性并实现轻量化。
具体地，参照附图，图1是示出本发明的电池模块的分解立体图，图2是以透视方式示出本发明的电池模块中设置在壳体单元200的板部件210的第一板部211的一部分的立体图。
此外，图3是以透视方式示出本发明的电池模块中设置在壳体单元200的底部部件200a和侧壁部件200b的板部件210的第一板部211的一部分的立体图，图4是以透视方式示出本发明的电池模块中设置在壳体单元200的盖部件200c的板部件210的第一板部211的一部分的立体图。
参照以上附图，根据本发明的一个实施例的电池模块可以包括：多个二次电池单元100；以及壳体单元200，形成容纳多个所述二次电池单元100的内部空间R，并且设置有延伸火焰和气体路径F的板部件210。
如上所述，本发明的电池模块被构造成延伸配置在内部空间R中的所述二次电池单元100产生的火焰的路径，从而可以消散火焰。
即，在本发明的电池模块中，由于火焰在被排出到外部之前被消散，从而可以防止火焰传播到相邻的其他电池模块而产生连续爆炸的问题。
火焰消散的原因是因为由于路径的延伸而火焰温度降低以及氧气耗尽等而缺乏维持火焰的条件。
其中，可以在所述壳体单元200的内部空间R中容纳多个所述二次电池单元100。
此外，所述二次电池单元100可以包括电极组件和包覆所述电极组件的电池单元主体部件。
实际上所述电极组件包含电解液并一起容纳在所述电池单元主体部件中而被使用。所述电解液可以在诸如碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)、碳酸丙烯酯(propylenecarbonate，PC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate，DEC)、碳酸甲乙酯(ethyl methylcarbonate，EMC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)的有机溶剂中包含诸如LiPF6、LiBF4的锂盐。此外，所述电解液可以是液体、固体或凝胶状。
此外，所述电池单元主体部件是保护所述电极组件并且容纳所述电解液的构造，例如，所述电池单元主体部件可以被设置为袋型部件或罐型部件。其中，袋型部件具有在三个面上密封并容纳所述电极组件的形态，并且其通常是被构造成在内部容纳所述电极组件的状态下折叠接合并密封除作为下面部的一面部以外的上面部和两侧面部的三个面的部件。并且，所述罐型部件具有在一个面上密封并容纳所述电极组件的形态，其通常是被构造成在内部容纳所述电极组件的状态下折叠接合并密封除下面部和两侧面部的三个面以外的上面部的一个面的部件。
但是，这种袋型二次电池单元100、罐型二次电池单元100仅仅是容纳在本发明的电池模块中的二次电池单元100的一个示例，容纳在本发明的电池模块中的二次电池单元100并不限于以上类型。
所述壳体单元起到容纳多个所述二次电池单元100的电池模块的主体作用。
即，所述壳体单元是安装多个二次电池单元的构造，并且用于在保护所述二次电池单元的同时将所述二次电池单元产生的电能传递到外部或者将电能从外部传递到所述二次电池单元。
为此，所述壳体单元可以包括用于形成容纳多个所述二次电池单元100的内部空间R的底部部件200a、侧壁部件200b、盖部件200c等。这种底部部件200a、侧壁部件200b、盖部件200c等中可以设置有延伸火焰和气体路径F的板部件210。
因此，可以通过所述底部部件200a、侧壁部件200b、盖部件200c等来降低容纳在所述壳体单元的内部空间R中的所述二次电池单元100发生爆炸产生的火焰排出到外部的比率。通过降低火焰排出到所述壳体单元外部的比率来改善火焰传播到相邻的其他电池模块而发生连续爆炸的问题。
为此，具体地，根据本发明的一个实施例的电池模块的所述板部件210可以包括：第一板部211，配置在一侧；第二板部212，与所述第一板部211隔开预定距离而配置，以在第二板部与所述第一板部211之间形成中空部H；以及芯部213，设置在所述中空部H，并且形成火焰和气体路径F。
即，所述底部部件200a、侧壁部件200b和盖部件200c可以由板部件210本身形成，板部件210可以包括第一板部211、第二板部212和芯部213。
例如，当所述侧壁部件200b由所述板部件210形成时，所述第一板部211可以配置在一侧并暴露于外部，所述第二板部212可以配置在比所述第一板部211更靠近所述二次电池单元100的内侧。即，所述第二板部212的两端部中的至少一部分与所述第一板部211结合，中心部与所述第一板部211隔开预定距离而配置，并且比所述第一板部211更靠近所述二次电池单元100而配置。
此外，所述芯部213可以设置在所述第一板部211与所述第二板部212隔开预定距离配置而形成的中空部H中。另外，所述芯部213可以形成为延伸进入所述中空部H的火焰的路径的构造。
即，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述芯部213形成为内部中空的多边形柱形态的单位柱部213a重复的图案(pattern)。
如上所述，所述芯部213由多个所述单位柱部213a形成，并且火焰在通过所述单位柱部213a的同时移动，因此可以增加火焰和气体路径F。
例如，可以通过在所述单位柱部213a形成连通部213b来延伸所述火焰和气体路径，对此将在后面参照图5进行详细说明。
此外，在所述第二板部212可以形成有火焰能够进入所述中空部H的进入部212a，并且在所述第一板部211可以形成有能够排出进入所述中空部H的火焰、气体等的排出部211a。对此将在后面参照图6进行详细说明。
另外，所述芯部213配置在所述第一板部211和所述第二板部212之间的中空部H中，从而还可以起到支撑所述第一板部211和所述第二板部212的作用。因此，所述板部件210可以在冲击、震动等环境下确保结构刚性并实现轻量化。
所述壳体单元设置有延伸火焰和气体路径F的板部件210，并且可以包括用于形成容纳多个所述二次电池单元100的内部空间R的底部部件200a、侧壁部件200b和盖部件200c。
即，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述壳体单元200包括：底部部件200a，在所述底部部件200a上安置有多个所述二次电池单元100；侧壁部件200b，设置在所述底部部件200a的边缘；以及盖部件200c，设置在所述侧壁部件200b的上端，所述板部件210设置在所述底部部件200a、所述侧壁部件200b以及所述盖部件200c中的至少一个中。
所述底部部件200a上安置有所述多个二次电池单元100，并且所述底部部件200a起到支撑安置的多个所述二次电池单元100的作用。
其中，所述底部部件200a可以被构造成将所述二次电池单元100产生的热传递到外部的散热器以进行冷却。
另外，形成所述壳体单元的侧部的侧壁部件200b也可以将所述二次电池单元100产生的热排出到外部。
所述壳体单元可以包括设置在所述侧壁部件200b的上端的盖部件200c以保护所述二次电池单元的上端部。另外，所述壳体单元可以包括与侧壁部件200b相邻的前部件和后部件，因此可以被构造成具有包覆多个所述二次电池单元100的形态。
此外，所述壳体单元还可以设置有将所述二次电池单元与外部电连接的汇流条部件等附加构造。
另外，所述侧壁部件200b的内侧面设置有压缩部件，从而还可以进一步牢固地保护所述二次电池单元100。
此外，所述底部部件200a、侧壁部件200b和盖部件200c中的至少一个设置有延伸火焰和气体路径F的板部件210，从而可以引导火焰的消散。因此，可以改善由于任一个电池模块产生的火焰传递到相邻的其他电池模块而发生连续爆炸的问题。
图5是示出本发明的电池模块的芯部213的单位柱部213a的立体图，参照图5，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述单位柱部213a至少在其两个柱面上形成连通部213b。
由此，流入到所述芯部213的单位柱部213a的火焰、气体等可以再次传递到相邻的其他单位柱部213a。因此，可以延伸进入所述芯部213的火焰、气体等的流动路径。
另外，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述单位柱部213a通过与所述第一板部211相邻地形成的第一连通部213c和与所述第二板部212相邻地形成的第二连通部213d将火焰和气体路径形成为Z形状。
当所述连通部213b形成为上述形状时，可以进一步延伸火焰、气体等的流动路径，并且还可以获得间接的冷却效果。因此，可以提高所述火焰消散效果，并形成较低温度的气体。
例如，火焰、气体等通过所述第一连通部213c进入所述单位柱部213a，并且火焰、气体等通过所述第二连通部213d排出到相邻的其他单位柱部213a，从而可以延伸火焰、气体等的流动路径。
此外，如果所述第一连通部213c是与所述第一板部211相邻地形成的孔，所述第二连通部213d是与所述第二板部212相邻地形成的孔，则火焰、气体等除了在与所述第一板部211或所述第二板部211水平的一个平面上穿过所述单位柱部213a之外，还确保在与所述一个平面交叉的方向上的流动路径，因此可以通过Z形状进一步延伸火焰、气体等的流动路径。
另外，当所述第一板部211或所述第二板部212靠近较低温度的外侧配置时，还可以获得经过所述第一连通部213c或所述第二连通部213d的火焰、气体等被冷却的效果。
图6是示出本发明的电池模块的设置在侧壁部件200b的板部件210的侧剖视图，参照图6，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述第二板部212形成有将容纳所述二次电池单元100的内部空间R和所述中空部H连通的进入部212a。
因此，容纳在所述内部空间R中的所述二次电池单元100产生的火焰可以进入所述板部件210的中空部H。由此，可以通过配置在所述中空部H的芯部213延伸火焰、气体等的流动路径。
所述进入部212a可以进一步设置有用于打开或关闭所述进入部212a的开闭板部214，对此将在后面参照图7进行详细说明。
此外，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述第一板部211形成有将进入所述中空部H的火焰或气体排出到所述中空部H外侧的排出部211a。
因此，进入所述中空部H的火焰中还没有消散的一部分火焰或气体等可以通过所述排出部211a排出。
另外，在所述第一板部211配置为与外部接触的情况下，当容纳在所述壳体单元200的内部空间R中的二次电池单元100发生爆炸并形成高压环境时，外部是相对低压的环境。因此，可以引导所述内部空间R的高压气体等通过所述板部件210移动到低压的外部。因此，还可以引导在所述内部空间R中产生的火焰通过所述板部件210。
图7是示出本发明的电池模块中板部件210的开闭板部214被设置为被二次电池单元100爆炸产生的热或压力损坏的实施例的侧剖视图，参照图7，根据本发明的一个实施例的电池模块的所述板部件210可以包括开闭板部214，所述开闭板部214连接到所述第二板部212，并且打开或关闭所述进入部212a。
通过如上所述的开闭板部214，可以防止外部的异物通过所述板部件210逆流并进入所述内部空间R。
另外，所述开闭板部214需要在所述二次电池单元100爆炸时打开所述进入部212a，以将容纳在所述内部空间R中的所述二次电池单元100发生爆炸时产生的火焰、气体等引导至所述板部件210。
为此，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述开闭板部214形成为被任一个所述二次电池单元100爆炸产生的热或压力损坏。
换言之，所述开闭板部214被所述二次电池单元100爆炸产生的热熔化并损坏以打开所述进入部212a，或者被所述二次电池单元100爆炸产生的高压气体而产生裂纹并损坏以打开所述进入部212a。
例如，如图7所示，所述开闭板部214的一部分中形成有凹槽部，从而与其他部分相比对高压气体更脆弱。
或者，所述开闭板部214还可以设置为可打开和关闭的门形态，对此将参照图8进行详细说明。
图8是示出本发明的电池模块中板部件210的开闭板部214被设置为通过二次电池单元100爆炸产生的压力而旋转的实施例的侧剖视图，参照图8，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述开闭板部214的一端部铰链结合到所述第二板部212，以通过任一个所述二次电池单元100爆炸产生的压力而向所述中空部H方向旋转并打开所述进入部212a。
即，所述开闭板部214可以被构造成被所述二次电池单元100爆炸产生的热或压力损坏以打开所述进入部212a，并且还可以被设置为门的形态以打开所述进入部212a。
为此，所述开闭板部214可以被设置为其一端部铰链结合到所述第二板部212以进行旋转，另外，弹性部件可以连接到一端部，所述弹性部件可以向关闭所述进入部212a的方向提供预定的弹性力。
由此，当容纳在所述内部空间R中的所述二次电池单元100爆炸而使所述内部空间R形成为高压环境时，所述开闭板部214可以向打开所述进入部212a的方向旋转以打开所述进入部212a。
图9是示出本发明的电池模块中在板部件210中设置有容纳部件220的实施例的主剖视图，参照图9，根据本发明的一个实施例的电池模块的所述板部件210可以包括容纳部件220，所述容纳部件220容纳在中空部H中，并且所述容纳部件220由执行灭火(extinguishment)功能、吸热功能、耐火功能中的至少一个功能的材料形成。
因此，当与所述内部空间R相邻地配置的所述第一板部211或所述第二板部212被热、火焰熔化时，所述容纳部件220可以直接接触热、火焰等并执行灭火功能、吸热功能、耐火功能中的至少一个。
图10是示出本发明的电池模块中在壳体单元200中设置有隔板部件200d的实施例立体图，参照图10，根据本发明的一个实施例的电池模块的特征在于，所述壳体单元200包括隔板部件200d，所述隔板部件200d配置在所述内部空间R中以分割所述内部空间R，并且所述板部件210设置在所述隔板部件200d。
即，在所述壳体单元200的所述内部空间R中还可以设置有所述隔板部件200d，以防止在一侧发生的所述二次电池单元100的爆炸转移到另一侧。
例如，如图10所示，在所述内部空间R的中央部分设置有所述隔板部件200d，以将所述内部空间R分割为2个空间。
由此，可以改善容纳在一侧内部空间R中的二次电池单元100的爆炸转移到容纳在另一侧内部空间R中的二次电池单元100的问题。
以上描述了本发明的实施例，但本发明的权利范围不限于此，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，可以进行各种修改和改变，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (13)

1.一种电池模块，包括：
多个二次电池单元；以及
壳体单元，形成容纳多个所述二次电池单元的内部空间，并且设置有延伸火焰和气体路径的板部件。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述板部件包括：
第一板部，配置在一侧；
第二板部，与所述第一板部隔开预定距离而配置，以在所述第二板部与所述第一板部之间形成中空部；以及
芯部，设置在所述中空部中，并且形成火焰和气体路径。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
所述芯部形成为内部中空的多边形柱形态的单位柱部重复的图案。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
所述单位柱部至少在其两个柱面上形成连通部。
5.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
所述单位柱部通过与所述第一板部相邻地形成的第一连通部和与所述第二板部相邻地形成的第二连通部将火焰和气体路径形成为Z形状。
6.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
所述第二板部形成有将容纳所述二次电池单元的内部空间和所述中空部连通的进入部。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
所述板部件包括开闭板部，所述开闭板部连接到所述第二板部，并且打开或关闭所述进入部。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，
所述开闭板部形成为被任一个所述二次电池单元爆炸产生的热或压力损坏。
9.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，
所述开闭板部的一端部铰链结合到所述第二板部，以通过任一个所述二次电池单元爆炸产生的压力而向所述中空部方向旋转并打开所述进入部。
10.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述板部件包括容纳部件，所述容纳部件容纳在所述中空部中，并且所述容纳部件由执行灭火功能、吸热功能、耐火功能中的至少一个功能的材料形成。
11.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
所述第一板部形成有排出部，所述排出部将进入所述中空部的火焰或气体排出到所述中空部外侧。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述壳体单元包括：
底部部件，在所述底部部件上安置有多个所述二次电池单元；
侧壁部件，设置在所述底部部件的边缘；以及
盖部件，设置在所述侧壁部件的上端，
所述板部件设置在所述底部部件、所述侧壁部件以及所述盖部件中的至少一个中。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述壳体单元包括隔板部件，所述隔板部件配置在所述内部空间中以分割所述内部空间，
所述板部件设置在所述隔板部件。
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