CN113632309B - 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的装置 - Google Patents

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Abstract

根据本公开内容示例性实施方式的电池模块包括：多个电池单元；和用于将多个电池单元电连接的汇流条，其中汇流条包括汇流条主体和安全单元，安全单元插置到汇流条主体的一部分中并且被汇流条主体包围，并且其中安全单元包括体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂。

Description

电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月13日提交的韩国专利申请第10-2018-0161298号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的整个公开内容结合在此。
本公开内容涉及一种电池模块，更具体地，涉及一种包括安全性提高的汇流条的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的装置。
背景技术
由于二次电池容易应用于各种产品组并且具有诸如高能量密度之类的电特性，所以二次电池不仅普遍应用于便携式装置，而且还普遍应用于由电驱动源驱动的电动车辆或混合动力电动车辆、能量储存系统等。因为二次电池提供了显著降低化石燃料使用的主要优点而且也根本不会从能量的使用中产生副产物，所以二次电池作为用于提高能量效率的新的环境友好能源而受到关注。
用在电动车辆中的电池组具有其中多个单元电池集合体串联连接以获得高输出的结构，每个单元电池集合体都包括多个单元电池。此外，单元电池可通过包括正极集流体、负极集流体、隔膜、活性材料、电解质等的部件之间的电化学反应来反复充电和放电。
另外，近来，随着对用作能量储存源的大容量结构的需求增加，对其中集成有多个电池模块的多模块结构的电池组的需求逐渐增加，每个电池模块都包括串联和/或并联连接的多个二次电池。
另外，当多个电池单元串联或并联连接以构成电池组时，通常首先构成由至少一个电池单元组成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构成电池组。可根据所需的输出电压或所需的充电/放电容量来不同地设定电池组中包括的电池单元的数量或电池模块中包括的电池单元的数量。以此方式设定的电池模块包括彼此堆叠的多个电池单元和用于将多个电池单元的电极引线电连接的汇流条。
为了确保安全性，这种中型或大型的电池模块被设计成使得当电池单元内部的压力升高时，电池单元内部的引线熔融，以切断电流。然而，由于其根据电池单元内部的压力是否升高来操作，所以在袋型电池单元的情况下存在袋变形的问题。由于该原因，甚至在中型或大型的电池模块中，也需要在电池单元内部的温度升高时能够通过切断电流来稳定地确保安全性的措施。
发明内容
技术问题
本公开内容致力于解决上述问题，因此其目的在于提供一种包括汇流条的电池模块，该汇流条能够在因温度升高引起的诸如热失控之类的异常状况下通过切断电流来确保电池模块的安全性，并且同时在正常情况下电阻不高，因而能够保持与现有性能相当的性能。
然而，本公开内容的实施方式要解决的问题不限于上述问题，可在本公开内容中包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容一示例性实施方式的电池模块包括：多个电池单元；和用于将所述多个电池单元电连接的汇流条，其中所述汇流条包括汇流条主体和安全单元，所述安全单元插置到所述汇流条主体的一部分中并且被所述汇流条主体包围，并且其中所述安全单元包括体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂。
所述安全单元可具有与所述汇流条主体相同的厚度。
所述体积膨胀树脂可包括在预定温度或更高温度的环境下产生气体的材料。
所述体积膨胀树脂可包括氰尿酸三聚氰胺(melamine cyanurate)。
所述安全单元可以是通过将所述体积膨胀树脂、所述导电材料和所述粘合剂混合而形成的。
通过在所述预定温度或更高温度的环境下产生气体，所述安全单元的电阻可增加以切断电流。
在低于所述预定温度的环境下，所述安全单元可通过所述导电材料具有导电性。
所述导电材料可以是金属粉末或碳粉末。
所述预定温度可以是110℃至120℃。
所述汇流条包括：形成在所述汇流条主体中的狭缝，从所述多个电池单元延伸的电极引线插入到所述狭缝中；和端子连接部，所述端子连接部具有从所述汇流条主体的一端延伸的弯折形状，并且所述安全单元可位于所述狭缝与所述端子连接部之间。
所述安全单元可具有多个条带聚集的形状。
根据本公开内容另一示例性实施方式的电池组可包括至少一个上述电池模块、和配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
根据本公开内容另一示例性实施方式的装置可包括至少一个上述电池组。
有益效果
根据实施方式，可在因温度升高引起的诸如热失控之类的异常状况下通过切断电流来确保电池模块的安全性，并且同时，可通过使用在正常情况下电阻不高的汇流条来提高电池模块的安全性，因而能够保持与现有性能相当的性能。
附图说明
图1是根据本公开内容一示例性实施方式的电池模块的一部分的放大图。
图2是图解图1中所示的电池模块的汇流条的前视图。
图3是图解沿图2中所示的汇流条的线III-III’截取的剖面的示图。
图4是图解根据本公开内容另一示例性实施方式的汇流条的前视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，不限于在此阐述的实施方式。
此外，在整个申请中，当一部分被称为“包括”某一部件时，这意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
此外，在整个申请中，当被称为“平面”时，是指当从顶部观看目标部分时，当被称为“剖面”时，是指当从垂直切割的横截面的一侧观看目标部分时。
图1是根据本公开内容一示例性实施方式的电池模块的一部分的放大图。
参照图1，根据本公开内容一示例性实施方式的电池模块10包括堆叠有多个电池单元100的电池单元堆叠体以及用于将多个电池单元100电连接的汇流条200。
构成电池单元堆叠体的单个电池单元100例如是袋型电池单元，并且可具有其中电极组件被容纳在袋壳体中的形状。电池单元100可彼此电连接。电极组件可包括正极板、负极板和隔膜，并且可采用具有已知结构的电极组件，因而在此将省略其详细描述。
与电极组件连接的一对电极引线110例如可在相同方向或相反方向上引出到袋壳体之外。在本公开内容的附图中，为了便于说明，仅示出了具有其中一对电极引线110在相反方向上引出的形状的袋型电池单元100，但应用于根据本公开内容的电池模块的电池单元100不必限于此，一对电极引线110可在相同方向上引出。
电池单元100堆叠成使得具有相同极性的电极引线110位于相同方向上。这是因为，当电极引线110通过使用汇流条200电连接时，必须将具有相同极性的电极引线110彼此连接。由于具有相同极性的电极引线110彼此电连接，所以各个电池单元100并联连接。
作为电极引线110，例如，可使用涂覆有镍(Ni)的铝(Al)材料的薄金属板。为了利于将这些电极引线110与汇流条200结合的焊接工作，电极引线110的表面可涂覆锡(Sn)。
汇流条200用于将设置在每个电池单元100中的电极引线110电连接，并且可包括电极引线110插入其中的狭缝202。插入到狭缝202中的电极引线110可被弯折，使得电极引线110和汇流条200彼此进行面接触，然后通过焊接等连接，从而实现电连接。
汇流条200可包括：用于将电池模块10中的电池单元100并联连接的第一汇流条210、和用于将电池模块10电连接到外部端子的第二汇流条220。如图1中所示，第一汇流条210可包括平板型的汇流条主体211和形成于其中的狭缝202，但是结构不限于此。换句话说，在一个主体中可包括多个狭缝，或者可包括用于与电极引线以外的其他部件结合的附加孔或突起，可根据需要适当修改。如图1中所示，第二汇流条220可包括汇流条主体221和端子连接部222，汇流条主体221包括狭缝202，端子连接部222配置为从汇流条主体221的一端延伸并且与汇流条主体221大致垂直地沿与电池模块100相反的方向弯折。端子连接部222可包括可与外部端子连接的一个或多个孔223。
汇流条200结合至汇流条框架(未示出)等，并且容纳电池单元堆叠体的模块框架(未示出)与汇流条框架结合，使得汇流条200可与电极引线110结合，但是没有特别限制。
图2是图解图1中所示的电池模块的汇流条的前视图，图3是图解沿图2中所示的汇流条的线III-III’截取的剖面的示图。
参照图1、图2和图3，汇流条200(在该实施方式中，将作为示例描述第二汇流条220)包括安全单元230，安全单元230插置到汇流条主体221的一部分中并且被汇流条主体221包围。
安全单元230包括体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂。就是说，可通过将其中混合了体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂的糊状材料填充到形成在汇流条主体221中的空间(孔)中，然后将糊状材料固化来形成安全单元230。由于该原因，安全单元230可具有与汇流条主体221相同的厚度。
安全单元230中包括的体积膨胀树脂包括在预定温度或更高温度的环境下，具体地，在110℃至120℃或更高温度的环境下产生气体的材料。就是说，体积膨胀树脂是可在110℃至120℃或更高温度的温度下热分解以产生气体的材料。这种体积膨胀树脂的示例包括氰尿酸三聚氰胺(melamine cyanurate)。
安全单元230中包括的导电材料可以是导电粉末，例如，金属粉末或碳粉末。金属粉末的示例可包括银、铝、金、铅等，但不限于此。可通过将导电粉末与粘合剂混合来使用，或者可将市售的金属糊料(metal paste)与体积膨胀树脂和稍后描述的粘合剂混合，从而形成安全单元230。由于安全单元230包括这种导电材料，所以当电池模块正常操作时(即，当没有发生异常温度升高时)，可通过安全单元230平稳地传输电流而不会引起汇流条200的电阻增加。
安全单元230中包括的粘合剂没有特别限制，只要其是可与体积膨胀树脂和导电材料混合以形成糊料并且可被固化的树脂即可。例如，可使用环氧树脂等。
将体积膨胀性树脂、导电材料、粘合剂进行混合并且制成糊状形式，然后填充到形成在汇流条主体221的空间(孔)中，然后固化，由此形成安全单元230。当电池模块内部的温度异常升高(热失控)至110℃至120℃或更高温度时，安全单元230中包括的体积膨胀树脂热分解以产生气体。例如，当使用氰尿酸三聚氰胺作为体积膨胀树脂时，通过热分解产生氮气。当以这种方式产生气体时，安全单元230膨胀并且电阻增加。就是说，由于安全单元230用作电阻层并且在安全单元230周围的两侧之间电阻增大，所以不流动电流或者流动的电流量减小。因此，当由于异常操作而发生温度突然升高时，可有效地切断电流，从而提高电池模块的安全性。
此外，如图3中所示，当通过将体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂混合形成安全单元230时，安全单元230可形成为与汇流条主体221相同的厚度。因此，即使添加了安全单元230，常规汇流条200的自身结构也没有改变，因此可在不用改变设计的情况下容易地采用安全单元230的构造。
在图2中，作为示例描述了第二汇流条220中包括的安全单元230，但是可在第一汇流条210中包括安全单元230，并且为了用于电连接的其他部件的安全性，也可以采用安全单元，而没有特别限制。然而，当安全单元230位于与外部端子连接的端子连接部222附近时，流到外部的电流被切断，因而存在以下优点：对整个电池模块10来说，可更快速且有效地实现切断电流的效果。就是说，如图2中所示，安全单元230可位于狭缝202与端子连接部222之间。由此，即使通过使用具有更少量和更小面积的安全单元230，也可迅速切断整个电池模块10与外部的电连接。
图4是图解根据本公开内容另一示例性实施方式的汇流条的前视图。
参照图4，根据本公开内容另一示例性实施方式的汇流条200可包括形成为多个条带聚集的形状的安全单元231。除了安全单元231的形状之外的其他构造与先前实施方式中的相同，所以在此将省略其描述。
本实施方式的汇流条200中包括的安全单元231具有多个条带聚集的形状，这可通过以下工序来形成：在汇流条主体221中形成多个图案化形状的孔，然后填充通过将体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂混合得到的糊料，之后固化。据此，被填充糊料的每个区域较窄，因此即使糊料的粘度稍稀，也可不受其影响而形成安全单元231，由此提高加工性。
此外，即使具有这种形状，当温度异常升高时，由于在形成安全单元231的区域中充分地发生体积膨胀树脂的热分解，所以可以以类似的方式实现由安全单元231引起的电流切断效果。
另外，根据本公开内容示例性实施例方式的一个或多个电池模块可被封装在电池组件壳体中，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应用于各种装置。这些装置可应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆之类的车辆，但是本公开内容不限于此，其可应用于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，这也属于本公开内容的范围。
尽管上面已经详细描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员使用在以下权利要求书中限定的本公开内容的基本构思而进行的各种修改和改进也属于权利的范围。
【参考标号说明】
10：电池模块 100：电池单元
110：电极引线 200：汇流条
210：第一汇流条 220：第二汇流条
230、231：安全单元 202：狭缝
211、221：汇流条主体 222：端子连接部
223：孔。

Claims (11)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元；和
用于将所述多个电池单元电连接的汇流条，
其中所述汇流条包括汇流条主体和安全单元，所述安全单元插置到所述汇流条主体的一部分中并且被所述汇流条主体包围，并且
其中所述安全单元包括体积膨胀树脂、导电材料和粘合剂，
其中所述汇流条包括：形成在所述汇流条主体中的狭缝，从所述多个电池单元延伸的电极引线插入到所述狭缝中；和端子连接部，所述端子连接部具有从所述汇流条主体的一端延伸的弯折形状，并且所述安全单元位于所述狭缝与所述端子连接部之间，
其中所述安全单元具有多个条带聚集的形状。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述安全单元具有与所述汇流条主体相同的厚度。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述体积膨胀树脂包括在预定温度或更高温度的环境下产生气体的材料。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述体积膨胀树脂包括氰尿酸三聚氰胺。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述安全单元是通过将所述体积膨胀树脂、所述导电材料和所述粘合剂混合而形成的。
6.根据权利要求3所述的电池模块，其中通过在所述预定温度或更高温度的环境下产生气体，所述安全单元的电阻增加以切断电流。
7.根据权利要求3所述的电池模块，其中在低于所述预定温度的环境下，所述安全单元通过所述导电材料具有导电性。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中所述导电材料是金属粉末或碳粉末。
9.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述预定温度是110℃至120℃。
10.一种电池组，包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的电池模块、和配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
11.一种包括至少一个根据权利要求10所述的电池组的装置。
CN201980077748.2A 2018-12-13 2019-10-07 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的装置 Active CN113632309B (zh)

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