CN113540677A - 电池模块 - Google Patents
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Abstract
公开了一种电池模块,该电池模块包括隔离片中的相变材料,以吸热并减小热导率,从而防止或减少电池单体之间的热传递,并且延迟、防止或减少可能由热引起的事件。作为示例,电池模块包括多个电池单体和置于多个电池单体之间的多个隔离片,其中,隔离片中的每个隔离片包括具有第一表面和第二表面的隔热片、限定在隔热片中并在第一表面和与第一表面相对的第二表面之间穿过的多个通孔、以及填充在多个通孔中的相变材料。
Description
本申请要求于2020年4月13日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0044756号韩国专利申请的优先权和权益,该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开的实施例的一个或更多个方面涉及一种电池模块。
背景技术
通常,电子装置(诸如膝上型计算机、小型膝上型计算机、上网本、移动计算机、超移动个人计算机(UMPC)和/或便携式多媒体播放器(PMP))使用其中多个电池单体彼此串联和/或并联连接的电池组作为便携式电源。
近年来,为了防止或减少环境污染,对电动车辆和电动混合动力车辆的兴趣已经增加,这种车辆中的电池模块可以包括适当地彼此串联连接的多个电池单体。在电池模块中,如果增大电池单体之间的间隔(例如,间距)以适应(例如,降低)电池单体膨胀(在电池模块充电和放电时可能引起该膨胀)的风险或发生,则电池单体的隔热性能可能劣化,或者电池模块的尺寸可能过度增大。
提供上述信息仅是为了增强对所描述的技术的背景的理解,并且可以不是现有技术。
发明内容
本公开的实施例的一个或更多个方面涉及一种电池模块,电池模块通过设置在隔离片中的相变材料吸热并减小热导率,以防止或减少电池单体之间的热传递,从而延迟、防止和/或减少可能由于热而发生的事件(例如,故障或损坏事件)。
本公开的一个或更多个实施例提供了一种电池模块,该电池模块包括:多个电池单体;以及多个隔离片,置于所述多个电池单体之间,其中,隔离片中的每个隔离片包括:隔热片,具有第一表面和第二表面;多个通孔,限定在隔热片中,并且在第一表面和与第一表面相对的第二表面之间穿过;以及相变材料,填充在所述多个通孔中。
隔离片还可以包括:多个保护膜至少覆盖在隔热片的第一表面和第二表面处暴露的相变材料。
相变材料可以以被保护膜围绕的包(例如,对应的多个包)的形式插入到(填充在)隔热片中限定的所述多个通孔中的每个通孔中。
保护膜可以由与隔膜的材料相同的材料制成(例如,保护膜与隔膜在材料上相同)。
保护膜可以设置成由聚乙烯(PE)制成的单层,或者设置成由在聚乙烯(PE)的两个表面上涂覆有聚丙烯(PP)或陶瓷的聚乙烯(PE)制成的复合层。
保护膜可以具有(分别具有)与隔热片的第一表面和/或第二表面对应的尺寸和形状,并且可以通过粘合剂和/或热压附着成分别覆盖隔热片的整个第一表面和/或整个第二表面。
相变材料可以以由石蜡形成的胶囊的形式提供,以在相变材料熔化的同时吸热(例如,吸热,并且可选地熔化以释放灭火剂)。
隔热片可以由陶瓷或云母制成。
本公开的一个或更多个实施例提供了一种电池模块,该电池模块包括:多个电池单体,均包括嵌入式电极组件,每个嵌入式电极组件包括正极板、负极板和隔膜,所述多个电池单体沿着其纵向方向彼此布置成使得所述多个电池单体的长侧表面彼此平行(例如,彼此面对或彼此背离);以及多个隔离片,置于所述多个电池单体的长侧表面之间,其中,隔离片中的每个隔离片包括:隔热片,具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;以及多个相变材料,以被保护膜围绕的包的形式附着到隔热片的第一表面和第二表面,保护膜被附着成覆盖(分别覆盖)隔热片的第一表面和第二表面。
保护膜均可以由与隔膜的材料相同的材料制成(例如,均可以在材料上与隔膜相同),并且相变材料可以以由石蜡形成的胶囊的形式提供,以在相变材料熔化的同时吸热。
附图说明
包括附图以提供对本公开的进一步理解,并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的实施例,并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中:
图1A和图1B分别是根据实施例的电池模块的透视图和分解透视图;
图2是示出图1A和图1B的电池模块的电池单体的剖视图;
图3A和图3B分别是示出图1A和图1B的电池模块的隔离片的示例的透视图和剖视图;
图4A和图4B分别是示出图1A和图1B的电池模块中的隔离片的另一示例的分解透视图和剖视图;
图5A和图5B分别是示出图1A和图1B的电池模块的隔离片的另一示例的分解透视图和剖视图;以及
图6是示出根据另一实施例的隔离片的隔热片的各种示例的平面图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图更详细地描述所选择的实施例。
然而,本公开可以以许多不同的形式实施,并且不应被解释为限于这里阐述的实施例;相反,提供这些实施例使得本领域技术人员可以彻底地理解本公开。此外,提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的,并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。
在附图中,为了清楚说明,可以夸大层和区域的尺寸。同样的附图标记始终指同样的元件,并且可以不提供其重复描述。如本说明书中所使用的,术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。在本说明书中,将理解的是,当构件A被称为连接到构件B时,构件A可以直接连接到构件B,或者间接连接到构件B且构件C在构件A与构件B之间。相反,当构件A被称为直接连接到构件B时,在构件A与构件B之间不存在元件。
这里使用的术语仅用于本公开的说明性目的,并且不应被解释为限制公开的含义或范围。如本说明书中所使用的,除非根据上下文明确指示特定情况,否则单数形式可以包括复数形式。此外,本说明书中使用的表述“包含/包括”和/或其变型既不限定(限制)所提及的形状、数目、步骤、操作、构件、元件和/或这些的组,也不排除存在或添加一个或更多个其他不同的形状、数目、步骤、操作、构件、元件和/或这些的组。
如本说明书中所使用的,诸如“第一”、“第二”等术语用于描述各种构件、组件、区域、层和/或部分。然而,构件、组件、区域、层和/或部分不完全由这些术语限定。这些术语不意指设定或特定顺序、上和下或者优越性,并且仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一个构件、组件、区域、层或部分区分开。因此,第一构件、组件、区域、层或部分也可以被称为第二构件、组件、区域、层或部分而不脱离本公开的教导。
为了易于描述,这里可以使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“在……下”、“在……上方”、“在……上”等的空间相对术语,以描述如附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。这些空间相对术语旨在根据各种工艺或使用状态容易理解本公开,因此本公开不限于此。例如,附图中示出的元件或特征被上下翻转,被描述为“在……之下”或“在……下方”的元件或特征可以改变为“在……上方”或“在……上”。因此,术语“在……下方”可以涵盖术语“在……上方”或“在……下方”。
如这里所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式“一”、“一个(种/者)”和“该(所述)”也旨在包括复数形式。如这里所使用的,当诸如“……中的至少一个(种/者)”和“……中的一个(种/者)”的表述在一列元件之后时以及当诸如“选自于……”的表述在一列元件之前时,这样的表述修饰整列元件,而不修饰该列中的个别元件。此外,在描述本公开的实施例时,“可以”的使用指“本公开的一个或更多个实施例”。
图1A是根据实施例的电池模块的透视图,图1B是示出图1A的电池模块的一部分的局部分解透视图。
如图1A和图1B中所示,电池模块100可以包括多个电池单体110和多个隔离片120。此外,多个电池单体110和多个隔离片120可以相对于彼此交替设置(例如,可以插置)。在一些实施例中,电池模块100(在电池模块100中沿着一个方向交替地堆叠有多个电池单体110和多个隔离片120)还可以设置有端板,端板被构造为在堆叠体的一个或两个侧端处将多个电池单体110和多个隔离片120固定。
此外,参照图2,示出了电池模块100的电池单体110的剖视图。在下文中,将参照图1A、图1B和图2描述电池单体110的构造。
电池单体110包括:电极组件114,包括正极板111、负极板112和置于正极板111与负极板112之间的隔膜113;壳体115,具有其中容纳电极组件114的空间;盖板116,结合到壳体115以密封壳体115;以及正极端子117和负极端子118,分别电连接到正极板111和负极板112,并且突出到盖板116的外部。
正极板111可以通过将正极活性物质(诸如过渡金属氧化物)涂敷到由金属箔(诸如铝)制成的正极集流体来提供,并且包括其上未涂敷正极活性物质的正极未涂覆部。正极未涂覆部可以沿着正极板111的纵向方向设置在正极板111的侧表面上,以用作电流在正极板111与正极端子117之间流动的通道。这里,正极未涂层部可以突出到电极组件114的上端,并且正极未涂覆部的突出方向在本公开中不受限制。
负极板112可以通过将负极活性物质(诸如石墨和/或碳)涂敷到由金属箔(诸如镍和/或铜)制成的负极集流体来设置,并且包括其上未涂敷负极活性物质的负极未涂覆部。负极未涂覆部沿着负极板112的纵向方向设置在负极板112的侧表面上,以用作电流在负极板112与负极端子118之间流动的通道。这里,负极未涂层部可以突出到电极组件114的上端,但是负极未涂覆部的突出方向在本公开中不受限制。
隔膜113设置在正极板111与负极板112之间以防止或减少短路,应该允许锂离子的扩散通过,并且可以设置成由聚乙烯(PE)制成的单层,或者设置成由在聚乙烯(PE)层的一个或两个表面上涂覆有聚丙烯(PP)和/或陶瓷的聚乙烯(PE)(例如,聚乙烯(PE)层)制成的复合层。隔膜113的材料在本公开中不受限制。
电极组件114可以通过以果冻卷形状卷绕或堆叠正极板111、负极板112和隔膜113(隔膜113置于正极板111与负极板112之间,以使正极板111与负极板112电绝缘)来提供。
壳体115可以由导电金属(诸如铝、铝合金和/或镀镍钢)制成,并且可以呈具有开口的基本上六面体形状,以容纳电极组件114、正极端子117、负极端子118和电解质。壳体115可以包括底表面115a、从底表面115a的长边向上延伸的两个长侧表面115b以及从底表面115a的短边向上延伸的两个短侧表面115c。因为壳体115和盖板116被示出为处于彼此结合的状态,所以未示出开口,但是盖板116的周向部分(例如,在组装之前)与壳体115的开口对应。壳体115的内表面(例如,通过由电绝缘材料形成)与电极组件114、正极端子117和负极端子118电绝缘。
盖板116密封壳体115的开口,并且可以由与壳体115的材料相同的材料制成。在一些实施例中,盖板116可以包括堵塞电解质注入孔的塞116a和安全排气孔116b。
正极端子117电连接到正极板111并突出到盖板116的外部。此外,负极端子118电连接到负极板112并且突出到盖板116的外部。正极板111和正极端子117可以通过正极集电板117a彼此电连接。负极板112和负极端子118可以通过负极集电板118a彼此连接。
在一些实施例中,多个电池单体110中的每个的正极端子117和负极端子118可以通过汇流条(例如,分别)电连接到相邻电池单体110的正极端子117和负极端子118。例如,多个电池单体110可以彼此串联和/或并联连接。
图3A和3B分别是示出图1A和1B的电池模块100中的隔离片120的示例的透视图和剖视图。在下文中,将参照图1A、图1B、图3A和图3B描述隔离片120的构造。
隔离片120可以具有平板形状。隔离片120可以具有与电池单体110的长侧表面对应的形状。隔离片120可以包括平坦的第一表面120a和与第一表面120a相对的平坦的第二表面120b。此外,隔离片120的第一表面120a可以与一个电池单体110的长侧表面接触,并且隔离片120的第二表面120b可以与另一电池单体110的长侧表面接触。例如,隔离片120可以置于一个电池单体110的壳体115的长侧表面115b与另一电池单体110的壳体115的长侧表面115b之间。隔离片120可以具有矩形板形状,该矩形板形状具有设定或预定厚度。
隔离片120可以包括隔热片121和相变材料122,隔热片121可以中断多个电池单体110之间的热传递,相变材料122填充在隔热片121中限定的多个通孔121c中。
隔热片121可以通过将耐热材料(诸如陶瓷或云母)和结合材料相混合而制成(如这里所描述的,材料的混合比可以设置为假设包括结合材料和耐热材料并且不包括相变材料的隔热片121的总重量提供100%的基础而描述的重量比)。
当隔热片121由陶瓷制成时,隔热片121可以包括具有高隔热性能的氧化铝(Al2O3)和/或二氧化硅(SiO2)。包含在隔热片121中的氧化铝(Al2O3)可以以约20wt%至约55wt%的比例被包括,并且二氧化硅(SiO2)可以以约45wt%至约75wt%的比例被包括。氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)的比例可以改变,只要形成包含结合材料和耐热材料的隔热片121的基体材料的总量为100wt%即可。在一些实施例中,隔热片可以包括氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和氧化锆(ZrO2)。包含在隔热片121中的氧化铝(Al2O3)可以以约20wt%至约55wt%的比例被包含,二氧化硅(SiO2)可以以约45wt%至约75wt%的比例被包含,并且氧化锆(ZrO2)可以以约1%至约30%的比例被包含。氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和氧化锆(ZrO2)的比例可以改变,只要形成包含结合材料和耐热材料的隔热片121的基体材料的总比例为100wt%即可。
在一些实施例中,当隔热片121由云母制成时,隔热片121可以包括绝缘氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和/或氧化锆(ZrO2)。在一些实施例中,白云母和/或金云母可以以约70%至约95%的比例被包括(其余部分包括例如氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和/或氧化锆(ZrO2)),白云母和金云母的比例(量)可以被改变,使得形成包含结合材料和耐热材料的隔热片121的基体材料的总比例为100wt%。
隔热片121包括在第一表面和与第一表面相对的第二表面之间穿过的多个通孔121c。这里,隔热片121的第一表面可以与隔离片120的第一表面120a基本上相同,并且隔热片121的第二表面可以与隔离片120的第二表面120b基本上相同。图3A示出了其中多个通孔121c在隔热片121的第一表面120a和第二表面120b上被限定为基本上X形(例如,多个通孔121c被布置为追踪X形的顶点)的实施例,但是布置的形状可以改变为具有各种合适的布置。作为示例,多个通孔121c可以以矩形形状、圆形形状、菱形形状和/或沿着多条纵向或横向线限定在隔热片121的第一表面120a和第二表面120b上,但是本公开不限于此。在一些实施例中,多个通孔121c的平面形状也可以改变为圆形、椭圆形或多边形形状。此外,通孔121c的数量可以是任何合适的数量并且具有任何合适的布置密度,并且不限于图中示出的数量和密度。
在一些实施例中,多个通孔121c可以填充有可以在熔化时吸热的相变材料(PCM)122,例如,多个通孔121c中的每个可以被填充,或者一部分(例如,多个通孔121c中的一些)可以被填充。在一些实施例中,相变材料可以是或者包括石蜡(CnH2n+2,n≥19)。在一些实施例中,相变材料122可以与灭火剂(例如Novec 1230(全氟(2-甲基-3-戊酮)))混合。相变材料可以具有例如由石蜡的组成确定的约60℃至约80℃的相变温度,并且灭火剂可以在约100℃至约110℃汽化。相变材料122可以呈胶囊的形式,例如灭火剂可以被石蜡围绕。
相变材料122可以以包(bundle)(例如,胶囊、圆柱体或塞)的形式通过多个通孔121c插入,所述包被保护膜(例如,覆盖包的表面(或在包的周围)或者在包的一端或两端上包括一层保护膜)围绕。作为另一示例,相变材料122可以以液态注入到多个通孔121c中,然后被固化(例如,被允许固化)。在一些实施例中,相变材料122可以通过以下步骤形成:将具有多个通孔121c的隔热片121浸入处于液态的PCM中,从PCM中取出隔热片121,然后使PCM在隔热片121内固化。
在一些实施例中,如果相变材料122具有不被保护膜围绕的包的形式,则相变材料122的在隔离片120的第一表面120a和第二表面120b处被暴露的表面122a和122b可以另外被保护膜122c覆盖。保护膜122c可以通过粘合剂附着到与相变材料122的第一表面122a和第二表面122b对应的区域,但是本公开不限于此。保护膜122c可以被构造为围绕整个相变材料122(或在整个相变材料122周围)或者覆盖相变材料122的至少在隔离片120的第一表面120a和第二表面120b处被暴露的表面122a和122b。
保护膜122c可以由与电池单体110的隔膜113的材料相同的材料制成。作为示例,保护膜122c可以设置为由聚乙烯(PE)制成的单层,或者设置为由在聚乙烯(PE)的两个表面上涂覆有聚丙烯(PP)或陶瓷的聚乙烯(PE)制成的复合层。保护膜122c可以在约120℃至约140℃的温度下熔化(例如,可以具有约120℃至约140℃的熔点温度)。
这里,如果与隔离片120的第一表面120a或第二表面120b接触的电池单体110的温度上升到第一参考温度或更高,则相变材料122可以在熔化的同时(例如,由于熔化焓)吸热。这里,第一参考温度可以是相变材料122的相改变(例如,从固相到液相)的温度,并且可以是约60℃至约80℃。这里,相变材料122可以在从其中相变材料122保持在多个通孔121c中的状态熔化的同时吸热。
此外,如果与隔离片120的第一表面120a或第二表面120b接触的电池单体110的温度升高到第二参考温度或更高,则保护膜122c可以熔化,并且包含在相变材料122中的灭火剂可以释放到隔离片120的外部。因此,灭火剂可以延迟、防止和/或减少在电池单体110中可能由热引起的电池故障或损坏事件。这里,第二参考温度可以是保护膜122c熔化的温度(例如,相同的温度),并且可以是约120℃至约140℃。
表1示出了各种隔离片的热导率的实验值。
表1
隔离片的类型或种类 | 热导率(W/mk) |
无孔隔离片 | 0.71 |
具有30%相变材料的隔离片 | 0.56 |
具有50%相变材料的隔离片 | 0.46 |
具有70%相变材料的隔离片 | 0.32 |
具有30%通孔的隔离片 | 0.50 |
具有50%通孔的隔离片 | 0.36 |
具有70%通孔的隔离片 | 0.21 |
如表1中所示,可以看出的是,与无孔隔离片120(表1,第一条目)相比,如果相变材料122填充在隔离片120中的多个通孔121c中,则热导率减小(降低)。整个相变材料122可以填充在隔离片120的多个通孔121c内(例如,多个通孔121c中的每个可以填充有相变材料)(对应于表1的第2条目至第4条目的结果)。例如,随着多个通孔121c的比例(例如,覆盖百分比(所有通孔121c的总面积与隔离片120的面积的比值))增大,填充在多个通孔121c内的相变材料122的比例(例如,覆盖百分比(填充在通孔121c中的所有相变材料122所占据的总面积与隔离片120的面积的比值))增大。这里,热导率可以进一步降低。当电池单体110的温度高于相变材料122的温度,使得相变材料熔化并从多个通孔121c排出时,相变材料122与之分离的所得隔离片120可以仅提供有所述多个通孔121c(对应于表1的第5条目至第7条目的结果)。这里,可以看出的是,即使相变材料122与隔离片120分离,随着多个通孔121c的比例增大,热导率被进一步减小(例如,进一步降低)。如此,相变材料122的比例和通孔121c的比例(例如,填充的通孔和空的通孔的比例)可以相对于隔离片120不同地改变。
在表1中的实验结果中,隔离片120由云母制成,并且相变材料122以其中石蜡(CnH2n+2(n=1919))在灭火剂(Novec1230(全氟(2-甲基-3-戊酮)))周围(例如,围绕灭火剂(Novec1230(全氟(2-甲基-3-戊酮))))的胶囊的形式提供。
如上所述,电池模块100可以通过包含在隔离片120中的相变材料122吸热,并且即使没有设置单独的冷却装置,也可以降低热导率,从而防止或减少电池单体110之间的热传递,并且延迟、防止和/或减少可能由热引起的事件。
图4A和图4B是示出图1A和图1B的电池模块中的隔离片的另一示例的分解透视图和剖视图。这里,与图1A和图1B中示出的电池模块100相似,电池模块可以由电池单体110和隔离片120构成。然而,代替隔离片120,图4A和图4B中示出的隔离片220可以包括可以阻挡或减少多个电池单体110之间热传递的隔热片121、填充在多个通孔121c中的相变材料122以及保护膜223和224,保护膜223和224分别附着到隔热片121的第一表面121a和与第一表面121a相对的第二表面121b。例如,当与图3A和图3B中示出的隔离片120相比时,隔离片220还可以包括保护膜223和224,保护膜223和224分别附着到隔热片121的第一表面121a和第二表面121b。然而,根据本公开的发明构思,图3A和图3B的实施例中的保护膜122c可以与图4A和图4B的实施例中的保护膜223和224组合使用。
在下文中,将参照图1A、图1B、图4A和图4B描述隔离片220的构造。
隔离片220可以具有平板形状。隔离片220可以具有与电池单体110的长侧表面对应的形状。隔离片220可以包括平坦的第一表面220a和与第一表面220a相对的第二表面220b。此外,隔离片220的第一表面220a可以与一个电池单体110的长侧表面接触,并且隔离片220的第二表面220b可以与另一(第二)电池单体110的长侧表面接触。例如,隔离片220可以置于一个电池单体110的壳体115的长侧表面115b与另一电池单体110的壳体115的长侧表面115b之间。隔离片220可以呈具有设定或预定厚度的正方形或矩形板形状。
隔热片121和相变材料122可以与图3A和图3B中示出的隔离片120中包括的隔热片121和相变材料122基本上相同。
保护膜223和224可以通过粘合剂或热压分别附着到隔热片121的第一表面121a和第二表面121b。保护膜223和224可以具有分别与隔热片121的第一表面121a和第二表面121b对应的尺寸和形状。在一些实施例中(在使用时),粘合剂可以具有与隔热片121的第一表面121a和第二表面121b中的每个对应的尺寸和形状,并且可以置于隔热片121与保护膜223和224之间。保护膜223和224分别附着到第一表面121a和第二表面121b,并且即使在相变材料122熔化时,相变材料也可以保持在隔热片121的多个通孔121c中。
保护膜223和224可以由与电池单体110的隔膜113的材料相同的材料制成。例如,保护膜223和224中的每个可以独立地设置成由聚乙烯(PE)制成的单层或由在聚乙烯(PE)的两个表面上涂覆有聚丙烯(PP)或陶瓷的聚乙烯(PE)制成的复合层。保护膜可以在约120℃至约140℃下熔化。
这里,如果与隔离片220的第一表面220a或第二表面220b接触的电池单体110的温度升高到第一参考温度或更高,则相变材料122可以在熔化的同时吸热。这里,第一参考温度可以是相变材料122相变的温度,并且可以被设定为约60℃至约80℃。第一参考温度可以在电池单体110可正常操作的温度范围内。
这里,相变材料122可以在被保持在多个通孔121c中的状态下熔化的同时吸热(例如,相变材料122可以在熔化的同时吸热,同时被保留在多个通孔121c中)。
此外,当与隔离片220的第一表面220a或第二表面220b接触的电池单体110的温度升高到第二参考温度或更高时,保护膜223和224可以熔化,并且包含在相变材料122中的灭火剂可以释放到隔离片120的外部,因此可以通过灭火剂延迟、防止和/或减少电池单体110中的热引起的事件。这里,第二参考温度可以是保护膜223和224熔化的温度,并且可以设定为约120℃至约140℃的温度。
在一些实施例中,如果保护膜223和224熔化并被去除,则隔离片220与电池单体110的间隔距离可以增大保护膜223和224中的每个的厚度。在电池模块100中,如果保护膜223和224熔化并被去除,则与保护膜223和224中的每个的厚度对应的压力降低可以补偿电池单体110的膨胀。
图5A和图5B是示出图1A和图1B的电池模块中的隔离片的另一示例的分解透视图和剖视图。这里,与图1A和图1B中示出的电池模块100相似,电池模块可以由电池单体110和隔离片120构成。然而,代替隔离片120,图5A和图5B中示出的隔离片320可以包括可以阻挡或减少多个电池单体110之间的热传递的隔热片321、包括分别形成在隔热片321的第一表面321a和与第一表面321a相对的第二表面上的两个部分的相变材料322以及保护膜323和324,保护膜323和324附着到隔热片321的第一表面321a和第二表面321b,以分别覆盖第一表面321a和第二表面321b。然而,根据本公开的发明构思,图5A和图5B的实施例中的保护膜323和324可以与图3A和图3B的实施例中的保护膜122c以及图4A和图4B的实施例中的保护膜223和224组合使用。也就是说,可以在其中限定有多个通孔121c的隔热片121的其中未限定有通孔121c的区域上可以设置相变材料322,同时可以在隔热片121中限定的通孔121c中设置相变材料,在这种情况下,图3A至图5B的各个实施例中的保护膜可以组合使用。
在下文中,将参照图1A、图1B、图5A和图5B描述隔离片320的构造。
隔离片320可以具有平板形状。隔离片320可以具有与电池单体110的长侧表面对应的形状。隔离片320可以包括平坦的第一表面320a和与第一表面320a相对的第二表面320b。此外,隔离片320的第一表面320a可以与一个电池单体110的长侧表面接触,并且隔离片320的第二表面320b可以与另一(第二)电池单体110的长侧表面接触。例如,隔离片320可以置于一个电池单体110的壳体115的长侧表面115b与另一电池单体110的壳体115的长侧表面115b之间。隔离片320可以是具有设定或预定厚度的矩形板形状。
隔热片321可以由陶瓷、云母或等效材料制成。隔热片321的材料可以与隔热片121的材料基本上相同。
隔热片321可以包括平坦的第一表面321a和与第一表面321a相对的呈平板形状的第二表面321b。
在一些实施例中,呈包的形式的多个相变材料322可以分别附着到隔热片321的第一表面321a和第二表面321b。这里,相变材料322可以在熔化的同时吸热。相变材料322可以是与相变材料122基本上相同的材料。
示出了其中相变材料322以基本上X形状设置并附着在隔热片321的第一表面321a和第二表面321b上的实施例,但是布置的形状可以不同地改变。作为示例,相变材料322可以以矩形形状、圆形形状、菱形形状和/或沿着多条纵向或横向线设置在隔热片321的第一表面321a和第二表面321b上,但是本公开不限于此。相变材料322的平面形状(布置)也可以变化为圆形形状、椭圆形形状和/或多边形形状。
当保护膜323和324通过粘合剂或热压附着到隔热片321的第一表面321a和第二表面321b使得相变材料322临时附着到隔热片321的第一表面321a和第二表面321b时,相变材料322可以通过保护膜323和324固定。
保护膜323和324可以具有分别与隔热片321的第一表面321a和第二表面321b对应的尺寸和形状。在一些实施例中,粘合剂可以具有与隔热片321的第一表面321a和第二表面321b中的每个对应的尺寸和形状,并且可以置于隔热片321与保护膜323和324之间。这里,粘合剂可以不置于(存在于)相变材料322与保护膜323和324之间。虽然保护膜323和324分别附着到第一表面321a和第二表面321b,并且相变材料322可以熔化,但是相变材料可以以包的形式保持在保护膜323和324中(例如,保持在保护膜323和324与隔热片321之间)。
保护膜323和324可以由与电池单体110的隔膜113的材料相同的材料制成。作为示例,保护膜323和324中的每个可以设置成由聚乙烯(PE)制成的单层或由在聚乙烯(PE)的两个表面上涂覆有涂层聚丙烯(PP)或陶瓷的聚乙烯(PE)制成的复合层。保护膜可以在约120℃至约140℃之间的温度下熔化。
这里,如果与隔离片320的第一表面320a或第二表面320b接触的电池单体110的温度升高到第一参考温度或更高,则相变材料322可以在熔化的同时吸热。这里,第一参考温度可以是相变材料122的相改变的温度,并且可以是约60℃至约80℃。这里,相变材料322可以在置于保护膜323和324与隔热片321之间的状态下熔化的同时吸热。
此外,如果与隔离片320的第一表面320a或第二表面320b接触的电池单体110的温度升高到第二参考温度或更高,则保护膜323和324可以熔化,并且包含在相变材料322中的灭火剂可以释放到隔离片320的外部,因此可以通过灭火剂延迟、防止和/或减少在电池单体110中可能由热引起的事件。这里,第二参考温度可以是保护膜323和324熔化的温度,并且可以是约120℃至约140℃。
在一些实施例中,如果保护膜323和324熔化并被去除,则隔离片320与电池单体110的间隔距离可以增大保护膜323和324中的每个的厚度。例如,在电池模块中,如果保护膜323和324熔化并被去除,则与保护膜323和324中的每个的厚度对应的压力降低可以补偿电池单体110的膨胀。
此外,根据本公开的隔离片可以包括具有一种或更多种合适的形状的隔热片。
图6是示出根据另一实施例的隔离片的隔热片的一个或更多个合适的示例的平面图。
如图6中所示,根据各种合适的实施例的隔热片421、421'和421"中的每个可以具有其中相变材料(例如,相变材料的布置图案)422、422'和422"同心地设置在电池单体的中心部分处的形式,这释放了相对大量的热。相变材料422、422'、422"中的每个可以以与电池单体的中心部分对应的基本上矩形形状(见421的附图标记422)或者以其他各种合适的形式(诸如圆形形状(见421'的附图标记422')或十字形形状(见421"的附图标记422"))设置。因此,相变材料可以吸收集中在电池单体的释放大量热的区域中的热,减小热导率以防止或减少电池单体之间的热传递,并且延迟、防止和/或减少可能由热引起的事件。
根据实施例的电池模块可以通过包含在隔离片中的相变材料吸热,并且还可以减小热导率以防止或减少电池单体之间的热传递,并且延迟、防止和/或减少可能由热引起的事件。
如这里所使用的,术语“基本上”、“约”和相似术语用作近似术语而不用作程度术语,并且旨在解释本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值的固有偏差。考虑到所讨论的测量和与特定量的测量有关的误差(即,测量系统的局限性),如这里所使用的“约(大约)”或“近似”包括所陈述的值,并表示在如由本领域普通技术人员所确定的特定值的可接受偏差范围内。例如,“约(大约)”可以表示在一个或更多个标准偏差内,或在所陈述的值的±30%、±20%、±10%、±5%内。
这里叙述的任何数值范围旨在包括包含在所叙述的范围内的相同数值精度的所有子范围。例如,“1.0至10.0”的范围旨在包括所叙述的最小值1.0与所叙述的最大值10.0之间(并且包括所叙述的最小值1.0和所叙述的最大值10.0)的所有子范围(诸如以2.4至7.6为例),即,具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值。这里所叙述的任何最大数值限度旨在包括其中包含的所有较低数值限度,并且本说明书中所叙述的任何最小数值限度旨在包括其中包含的所有较高数值限度。因此,申请人保留修改本说明书和权利要求书的权利,以明确地叙述包含在这里明确地叙述的范围内的任何子范围。
上述实施例仅仅是用于实现电池模块的一个实施例,本公开不限于该实施例,并且本公开的技术精神包括可以由本公开所属领域的普通技术人员进行各种修改的所有技术范围,而不脱离如权利要求及其等同物中所要求保护的本公开的实质。
Claims (10)
1.一种电池模块,所述电池模块包括:
多个电池单体;以及
多个隔离片,置于所述多个电池单体之间,
其中,所述多个隔离片中的每个隔离片包括:
隔热片,具有第一表面和第二表面,
多个通孔,限定在隔热片中,并且在第一表面和与第一表面相对的第二表面之间穿过,以及
相变材料,填充在所述多个通孔中。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,所述多个隔离片中的每个隔离片还包括:多个保护膜,至少覆盖在隔热片的第一表面处和第二表面处被暴露的相变材料。
3.根据权利要求2所述的电池模块,其中,相变材料以被保护膜围绕的包的形式填充到隔热片中限定的所述多个通孔中的每个通孔中。
4.根据权利要求2所述的电池模块,其中,保护膜由与电池单体的隔膜的材料相同的材料制成。
5.根据权利要求4所述的电池模块,其中,所述多个保护膜中的每个保护膜是由聚乙烯制成的单层,或者是由在聚乙烯的两个表面上涂覆有聚丙烯或陶瓷的聚乙烯制成的复合层。
6.根据权利要求2所述的电池模块,其中,保护膜中的至少一个各自具有与隔热片的第一表面或第二表面对应的尺寸和形状,并且通过粘合剂或热压附着成覆盖隔热片的整个第一表面和/或整个第二表面。
7.根据权利要求1所述的电池模块,其中,相变材料呈由石蜡形成的胶囊的形式,以在相变材料熔化的同时吸热。
8.根据权利要求1所述的电池模块,其中,隔热片由陶瓷或云母制成。
9.一种电池模块,所述电池模块包括:
多个电池单体,所述多个电池单体中的每个电池单体包括嵌入式电极组件,嵌入式电极组件包括正极板、负极板和隔膜,并且所述多个电池单体布置成使得所述多个电池单体的长侧表面彼此平行;以及
多个隔离片,置于所述多个电池单体的长侧表面之间,
其中,所述多个隔离片中的每个隔离片包括:隔热片,具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;以及多个相变材料,以被保护膜围绕的包的形式附着到隔热片的第一表面和第二表面,保护膜被附着成覆盖隔热片的第一表面和第二表面。
10.根据权利要求9所述的电池模块,其中,保护膜由与隔膜的材料相同的材料制成,并且
所述多个相变材料中的每个相变材料以由石蜡形成的胶囊的形式提供,以在相变材料熔化的同时吸热。
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