CN114204184A - 电池模块及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供电池模块及包括该电池模块的电池组。本发明的示例性实施方式提供一种电池模块，该电池模块包括：电池单元堆，在该电池单元堆中堆叠有多个电池单元，每个电池单元包括电极组件；容纳所述电池单元堆的模块框架；以及至少一个阻燃垫，所述阻燃垫插设在所述多个电池单元中的相邻电池单元之间以及/或者插设在所述电池单元堆和所述模块框架之间，其中所述阻燃垫的面积等于或大于所述电极组件的面积。

Description

电池模块及包括该电池模块的电池组

技术领域

本发明涉及一种电池模块及包括该电池模块的电池组，更具体地涉及一种通过延迟或阻断电池单元之间的热传递而具有改善的安全性的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术

根据产品组容易应用并且具有诸如高能量密度的电特性的二次电池通常不仅应用于便携式设备，而且还应用于电动车辆，混合动力车辆或由电驱动源驱动的蓄电设备。这些二次电池作为用于改善生态友好性和能量效率的新能源而受到关注，因为化石燃料的使用可显著减少并且能量的使用不会产生副产物。

在小型移动设备中每个设备使用一至三个电池单元，但是对于诸如汽车的中型和大型设备需要高输出和高容量的电池单元。因此，已经使用了其中多个电池单元电连接的中型和大型电池模块。

由于优选的是，如果可能的话，中型和大型电池模块应当被制造成轻质且薄的结构，因此可以高度集成地堆叠并且具有小的重量比容量的棱柱形电池，袋型电池等已经主要用作中型和大型电池模块的电池单元。另一方面，电池模块包括框架构件，该框架构件用于将电池单元堆容纳在其内部空间中，同时覆盖电池单元堆的顶表面、底表面、左表面和右表面，以保护电池单元堆免受外部冲击、热或振动。

如上所述，由于包括在电池模块中的多个电池单元被堆叠，所以当在任何一个电池单元中发生诸如热失控的问题时，从单元产生的热和火焰会容易地传递到相邻的电池单元。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块和电池组具有如下优点：即使在电池模块内的任何一个电池单元中发生诸如热失控的问题时，也通过延迟或阻挡热量向相邻电池单元的传递来抑制连锁燃烧反应。

然而，本发明的示例性实施方式所要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本发明所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。

技术方案

本发明的一个示范性实施方式提供了一种电池模块，所述电池模块包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中堆叠有多个电池单元，每个电池单元包括电极组件；容纳所述电池单元堆的模块框架；以及至少一个阻燃垫，所述阻燃垫插设在所述多个电池单元中的相邻电池单元之间以及/或者所述电池单元堆与所述模块框架之间，其中，所述阻燃垫的面积等于或大于所述电极组件的面积。

可以设置有至少两个或更多个阻燃垫，并且至少一个电池单元可以位于所述至少两个或更多个阻燃垫中的两个相邻阻燃垫之间。

所述阻燃垫之间的间隔可以相同或不同。

所述阻燃垫可以包括硅树脂泡沫垫。

所述阻燃垫可以包括两个硅树脂泡沫垫和插设在所述两个硅树脂泡沫垫之间的云母片。

所述电池模块还可包括形成在所述硅树脂泡沫垫的一个表面上的涂覆膜。

所述涂覆膜可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)中的至少一种。

可以在所述硅树脂泡沫垫的表面上形成精细图案。

所述硅树脂泡沫垫还可包括填充其中的孔的无机耐火填料。

所述无机耐火填料可以包括碳酸钙(CaCO₃)、云母、玻璃纤维和矿物纤维复合材料中的至少一种。

所述硅树脂泡沫垫还可以包括填充其中的孔的灭火剂。

所述灭火剂可以是选自无机碳酸盐、无机磷酸盐和无机硫酸盐构成的组中的至少一种。

所述硅树脂泡沫垫还可包括填充其中的孔的阻燃填料。

所述阻燃填料可以是选自纳米氧化铋、氧化铝纳米粉末和有机纳米粘土构成的组中的至少一种。

所述阻燃垫的面积可以等于或大于电极组件的负极的面积。

所述阻燃垫可以不与设置有连接到所述电极组件的电极引线的部分重叠。

所述硅树脂泡沫垫可以不包含卤族元素。

所述阻燃垫还可以包括形成在所述硅树脂泡沫垫的至少一个表面上的至少一个隔热阻燃构件。

所述隔热阻燃构件可以为选自玻璃纤维增强垫和碳纤维增强垫构成的组中的至少一种。

所述硅树脂泡沫垫可以包括至少一个第一硅树脂泡沫垫和至少一个第二硅树脂泡沫垫；并且所述第一硅树脂泡沫垫的密度可以高于所述第二硅树脂泡沫垫的密度。

所述硅树脂泡沫垫可以包括一个所述第一硅树脂泡沫垫以及设置在所述第一硅树脂泡沫垫两侧的两个所述第二硅树脂泡沫垫。

所述硅树脂泡沫垫可以包括一个所述第二硅树脂泡沫垫以及设置在所述第二硅树脂泡沫垫两侧的两个所述第一硅树脂泡沫垫。

所述阻燃垫还可以包括形成在所述硅树脂泡沫垫的至少一个表面上的至少一个发泡涂覆层。

所述发泡涂覆层可以随着周围温度的升高而膨胀。本发明的另一个示例性实施方式提供一种电池组，所述电池组包括：上述至少一个电池模块；以及封装所述至少一个电池模块的电池组外壳。

有利效果

根据示例性实施方式，通过在电池单元之间包括阻燃垫，即使在电池模块内的任何一个电池单元中发生诸如热失控的问题，也可以通过抑制连锁燃烧反应来延迟或阻止热和火焰向相邻电池单元传递并提高电池模块的安全性。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的电池模块的立体图。

图2A和图2B是示出沿图1的线A-A'截取的截面的视图。

图3是示出包括在图1的电池单元堆中的一个电池单元的立体图。

图4是图3的电池单元的截面图和沿图3的线B-B'截取的阻燃垫的截面图。

图5是从顶部示出图4的电池单元和阻燃垫的图。

图6是图5的部分C的放大图。

图7是说明本发明的实施方式和对比例的热失控实验结果的曲线图。

图8是示出根据本发明的第二实施方式的阻燃垫的图。

图9是示出根据本发明的第三实施方式的阻燃垫的图。

图10至图13是示出根据本发明的第四至第七实施方式的阻燃垫的图。

<符号说明>

100：电池模块

110：电池单体

120：模块框架

121：电极组件

400：阻燃垫

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的几个示例性实施方式，使得本发明所属领域的技术人员可以容易地实践本发明。然而，本发明可以以各种不同的形式实现，并且不限于这里提供的示例性实施方式。

为了清楚地描述本发明，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相似的部件将由相同或相似的附图标记表示。

另外，由于附图中所示的各个部件的尺寸和厚度是为了便于说明而任意示出的，因此本发明不必限于附图中所示的那些。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。此外，在附图中，为了便于说明，一些层和区域的厚度被放大。

此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”时，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，元件定位在参考元件“上方”或“上”的事实意味着其定位在参考元件上方或下方，且不一定意味着其定位在与重力相反的方向上“上方”或“上”。

此外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变体将被理解为暗示包括所述要素，但不排除任何其它要素。

此外，在整个说明书中，词语“平面图”是指当从顶部观察目标时的视图，而词语“横截面图”是指当从侧面观察沿垂直方向截取的目标的横截面时的视图。

在下文中，将参照图1至图6描述根据本发明的示范性实施方式的电池模块。

图1是示出根据本发明示例性实施方式的电池模块的立体图，图2A和2B是示出沿图1的线A-A'截取的截面图，图3是示出包括在图1的电池单元堆中的一个电池单元的立体图，图4是图3的电池单元的截面图和沿图3的线B-B'截取的阻燃垫的截面图，图5是从顶部示出图4的电池单元和阻燃垫的图，以及图6是图5的部分C的放大图。

参照图1、图2A和图2B，根据本示例性实施方式的电池模块100包括：电池单元堆101，其包括多个电池单元110；模块框架120，其容纳电池单元堆101；以及端板130，每个端板定位在电池单元堆101的前表面和后表面上。

如图1所示，模块框架120可以是金属板形式的模块框架120，其中上表面、下表面和两个表面集成在一起。也就是说，在方形管形式的模块框架120的情况下，在其中形成可容纳电池单元堆101的空间，并且端板130联接到方形管形式的两个端部。然而，本发明不限于此，并且可以应用各种类型的模块框架120。作为可能的修改，上盖和U形框架联接的形式的模块框架120也是可能的，并且没有特别限制。

电池单元堆101包括沿一个方向堆叠的多个电池单元110，并且多个电池单元110可以以平行于模块框架120的侧壁124站立的形式堆叠，如图2A和图2B所示。

电池单元110优选为袋型电池单元。例如，参照图3，根据本示例性实施方式的电池单元110具有其中两个电极引线111和112彼此面对并因此分别从电池本体113的一个端部114a和另一个端部114b突出的结构。包括在每个电池单元110中的电极引线是正极引线或负极引线，并且每个电池单元110的电极引线111和112的端部可以在一个方向上弯曲，并且因此可以接触其它相邻电池单元110的电极引线111和112的端部。彼此接触的两个电极引线111和112可以通过焊接等彼此固定，并且因此可以在电池单元堆101内的电池单元110之间形成电连接。此外，在电池单元堆101的两个端部对齐的电极引线可以联接到汇流条框架(未示出)以电连接到安装在汇流条框架上的汇流条。覆盖汇流条框架的端板130分别设置在模块框架120的两个开口侧上，并且因此可以通过诸如焊接的方法联接到模块框架120。

电池单元110可以通过在电极组件121容纳在电池壳体114中的状态下粘合壳体114的两个端部114a和114b以及连接端部114a和114b的两个侧表面114c来制造。换言之，根据本示例性实施方式的电池单元110具有总共三个密封部分114sa、114sb和114sc，并且密封部分114sa、114sb和114sc通过诸如热熔合的方法密封，并且另一个侧部可以由连接部115形成。

电极组件121和电解液可以容纳在电池壳体114中。电极组件121可以配置为正极板和负极板设置有插入其间的隔膜的形式。在这种情况下，电极组件121可以具有其中一个正极板和一个负极板缠绕有插入其间的隔膜的结构，或者其中多个正极板和多个负极板堆叠有插入其间的隔膜的结构。正极板和负极板中的每一个可以形成为其中将活性材料浆料施加到电极集流体的结构，其中浆料通常通过在添加溶剂的状态下搅拌活性材料、导电材料、粘合剂和增塑剂而形成。

在电极组件121中可以存在未将浆料施加到电极板的未涂覆区域，并且可以在未涂覆区域中形成对应于每个电极板的电极接头。在这种情况下，分别从用于与外部端子或设备电连接的正极接头和负极接头延伸的两个电极引线111和112可以彼此面对，并且因此分别在电池本体113的一个端部114a和另一个端部114b处突出。

导热树脂层200可以定位在电池单元堆101和模块框架120的底部之间。导热树脂层200可以将从电池单元堆101产生的热传递到电池模块100的底部，并且还用于将电池单元堆101固定到其底部。

参照图2A和图2B，多个阻燃垫400可插入电池单元110之间。如图2A所示，当堆叠三至四个电池单元110时，多个阻燃垫400可以一个接一个地插入，因此多个阻燃垫400可以以相等间隔设置。此外，如图2B所示，多个阻燃垫400可以以不同间隔设置。阻燃垫400的布置没有特别限制，并且其数量和厚度可以根据需要适当地调节。以此方式，通过将阻燃垫400布置成以相等或不相等间隔隔开，当电池模块100中的电池单元110中发生热失控时，热阻抗会增加，从而防止或延迟相邻电池单元110之间的热传递。此外，阻燃垫400还可设置在堆叠在电池单元堆101的最外侧的电池单元110与侧壁124之间。当在电池模块100内发生诸如热失控的问题时，阻燃垫400不仅可以延迟或阻止热从相应的电池单元传递到相邻电池单元，而且可以吸收电池单元110的膨胀以用于执行膨胀控制。

阻燃垫400的面积等于或大于包括在电池单元110中的电极组件121的面积。当阻燃垫400的面积形成为小于电极组件121的面积时，不能向电池单元110施加均匀的压力，因此可能发生诸如性能劣化的问题。具体地，当电池模块100内部发生电池单元110的膨胀时，阻燃垫400可用于吸收膨胀，并且当面积小于电极组件121时，在未形成阻燃垫400的部分中发生的膨胀可能不会被吸收。

如图4所示，电极组件121的面积可由电极组件的一侧的长度SE等确定，电池单元110的面积可由电池单元的一侧的长度SC确定。更具体地，电极组件121的面积可由电极组件121的正极、负极或隔膜的面积确定。在电池单元110中，电极组件121不占据电池壳体114内的整个空间，而是还存在用于与电极引线111和112连接的空间。例如，电极组件121可以是电池单元110的面积的约90％。在这种情况下，为了有效地控制电池单元110的膨胀，至少阻燃垫400的面积需要等于如上所述的电极组件121的面积。当阻燃垫400仅支撑比电极组件121的面积小的面积时，发生的膨胀相当集中在不对应于阻燃垫400的部分上，因此电池单元110可能被损坏。更具体地，阻燃垫400的面积优选地等于或大于电极组件121的负极的面积。例如，在锂离子电池的化学反应中，负极被设计为比正极更宽和更长，因为负极必须从正极接收锂离子。因此，如果阻燃垫400的面积小于负极的面积，则不优选，因为在充电和放电期间产生的膨胀不能被充分吸收。

因此，如图4至图6所示，阻燃垫400应形成为等于或大于包括在电池单元110中的电极组件121的阻燃垫400，并且因此通过阻燃垫400的电池单元110的膨胀控制性能也可被极好地保持。此外，可以防止膨胀集中在电池单元110的局部部分中以使电池性能劣化。

此外，虽然阻燃垫400的面积也可以等于或大于电极组件121的面积，但是优选地，其尺寸不延伸到设置有与从电极组件121延伸的电极接头联接的电极引线111和112的部分。

当阻燃垫400延伸到设置有电极引线111和112的部分时，在组装电极引线111和112与其它部件之间的电连接的过程中发生干扰，这可能是不希望的。当阻燃垫400延伸到设置有电极引线111和112的部分时，因为在组装电极引线111和112与其它部件之间的电连接的过程中发生干扰，所以不优选。此外，由于阻燃垫400与电极引线111和112之间的接触，可能发生彼此损坏。因此，优选地，设置阻燃垫400的面积，使得电极引线111和112不设置在从电极单元110突出的部分中。

阻燃垫400可由硅树脂泡沫垫形成以防止产生的热和火焰传递到电池单元110。硅树脂泡沫垫是其中形成有孔的泡沫垫，并且具有高的热和化学稳定性，并且具有优异的阻燃性和热绝缘性能。特别地，可以通过应用由热固性泡沫硅树脂制成的硅树脂泡沫垫来确保更好的阻燃性能。

此外，从上述电池单元110的膨胀控制的观点来看，硅树脂泡沫垫可以适当地应用，因为其具有高弹性(高抗压性和高回弹性)和高耐久性。具体地，根据电池单元110的膨胀，电池单元110反复地收缩和膨胀。为了承受电池单元110的重复收缩和膨胀并防止电池单元110变形，需要高弹性。为此，可以使用硅树脂泡沫垫。具体地，硅树脂泡沫垫可在10％至60％的压缩范围内施加10kPa至100kPa的压缩力(压缩力挠曲(CFD))。例如，作为初始值，CFD25％(ASTM D 3574)值可以为0.05kgf/cm²～0.18kgf/cm²。此外，硅树脂泡沫优选具有10年或更长的长期恢复寿命(耐久性)。

在硅树脂泡沫垫的情况下，为了最小化由于在电池单元110中发生热失控的条件下的燃烧而导致的电池单元110的结构的塌陷，优选的是烃的含量小。也就是说，当在电池单元中发生热失控的条件下通过燃烧反应将烃热分解为气相如CO、CO₂和水蒸气时，阻燃垫的重量损失可能增加并且电池单元的结构可能塌陷，因此优选尽可能少地调节硅树脂泡沫垫中的烃含量。另外，为了在燃烧过程中不产生有毒气体，优选不包含卤族元素。

关于作为阻燃垫400应用硅树脂泡沫垫的电池模块100和未应用阻燃垫400的电池模块，在发生热失控时的电压降的时间点上进行实验。

图7是说明本发明实施方式和对比例的热失控实验结果的曲线图。

在示例中，在包括12个电池单元的电池模块中，每6个电池单元应用一个阻燃垫，并且总共插入两个阻燃垫以构造电池模块，并且在对比例中，在相同的构造中，通过应用聚氨酯垫代替阻燃垫来构造电池模块。通过将加热垫附接到电池模块的一端来加热电池模块，并且在通过向加热板施加电压而开始加热之后约140秒时发生热失控。之后，测量整个电池模块的电压降的时间点。

结果，如图7所示，在对比例中，电池模块电压在大约300秒时变为0，但是在本实施方式中，确认电压在大约420秒时变为0。即，根据本发明的实施方式，确信从发生热失控的电池单元到相邻电池单元的热传递的延迟或阻断被适当地执行，并且因此由于热失控引起的电压降的时间点被尽可能地延迟。

如上所述，根据示例性实施方式，通过在电池模块100的电池单元110之间设置阻燃垫400，可以在发生热失控时延迟或阻止热传递到相邻电池单元，从而可以提高电池的安全性。此外，通过使阻燃垫400的面积等于或大于电极组件121的面积，可以防止诸如电池单元和电极的损坏以及由电池单元之间的不均匀表面压力的形成引起的性能/循环寿命的劣化的问题。

阻燃垫400可以以各种形式变型并应用于电池模块100。在下文中，将参照图8和图9描述根据本发明的其它示例性实施方式的阻燃垫。

图8是示出根据本发明的第二实施方式的阻燃垫的图，图9是示出根据本发明的第三实施方式的阻燃垫的图。

如图8所示，根据本发明的第二实施方式的阻燃垫401包括两个硅树脂泡沫垫410和插设在两个硅树脂泡沫垫410之间的云母片420。通过在如上所述的硅树脂泡沫垫410之间施加进一步包括具有优异耐热性的云母片420的阻燃垫401，在热失控条件下，可以更有效地防止硅树脂泡沫垫410由于热分解导致的结构塌陷。

如图9所示，根据本发明的第三实施方式的阻燃垫402还包括形成在硅树脂泡沫垫410上的涂覆膜430。当制造电池模块100的电池单元堆101时，可以施加涂覆膜430以改善处理容易性并减小阻燃垫402与电池单元110之间的摩擦力。涂覆膜430可通过粘合剂等附接到硅树脂泡沫垫410。作为这样的涂覆膜430，可以使用包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)中的至少一种的涂覆膜430，但没有特别限制。

在另一个变型例中，作为阻燃垫400，可以使用在其表面上形成有精细图案的硅树脂泡沫垫。通过形成精细图案，可以防止外来物质粘附到阻燃垫400，并且可以获得期望程度的摩擦力。精细图案的形状和尺寸没有特别限制。

在另一个变型例中，通过控制用作阻燃垫400的硅树脂泡沫垫内的孔，可以赋予阻燃垫400各种性能。即，当制造硅树脂泡沫垫时，通过调节发泡剂和固化剂的添加比率，可调节孔的比率和尺寸(即，调节密度)。在这种情况下，随着孔的密度增加，可以改善热绝缘性能，并且随着孔的密度降低，可以改善机械性能。因此，通过适当地调节孔的密度，可以获得具有期望的热绝缘性能和机械性能的硅树脂泡沫垫。

此外，通过用各种附加材料填充硅树脂泡沫垫内部的孔，可增强硅树脂泡沫垫的物理性能。当混合发泡剂和固化剂以形成硅树脂泡沫垫时，这些附加材料可通过混合在一起而添加到硅树脂泡沫垫的内部。

例如，为了增强硅树脂泡沫垫的耐热性，可将无机耐火填料添加到硅树脂泡沫垫内的孔中。无机耐火填料可包括碳酸钙(CaCO₃)、云母、玻璃纤维和矿物纤维复合材料中的至少一种。

此外，阻燃填料可进一步添加到硅树脂泡沫垫内的孔中，使得硅树脂泡沫垫可具有阻燃或自熄性能。作为阻燃填料，可以使用纳米氧化铋、氧化铝纳米粉末和有机纳米粘土中的至少一种，但没有特别限制。通过添加阻燃填料，可以具有适合于保险商实验室(UL)标准的阻燃性。

同时，通过用灭火剂填充硅树脂泡沫垫内部的孔以允许在热失控条件下释放二氧化碳气体，可以提供能够抑制燃烧反应本身的自熄功能。作为灭火剂，可以使用选自无机碳酸盐、无机磷酸盐和无机硫酸盐构成的组中的至少一种，因此对灭火剂没有特别的限制。

因此，根据本发明的其它示例性实施方式，通过增强用作阻燃垫的硅树脂泡沫垫的各种附加物理性能，可以提供具有更好的阻燃性、隔热性和机械性能的阻燃垫。因此，在电池模块中的热失控状态的情况下，可以更有效地延迟或阻断热传递并抑制燃烧反应。

在下文中，将参照图10至图13描述根据本发明的其它示例性实施方式的阻燃垫。

图10是示出根据本发明的第四示例性实施方式的阻燃垫的图。如图10所示，根据第四示例性实施方式的阻燃垫403还包括形成在硅树脂泡沫垫410的至少一个表面上的至少一个隔热阻燃构件440。隔热阻燃构件440可以在火焰产生时防止火焰蔓延。此外，即使当电池模块100的一部分由于电池模块100的任何一个电池单元中发生热失控而处于高温状态时，隔热阻燃构件440也可以通过其隔热性能防止热扩散到相邻电池单元。特别是，通过在硅树脂泡沫垫410的表面增设由不同于硅树脂泡沫垫410的材料制成的隔热阻燃构件440，可以更可靠地防止相邻电池单元之间的火焰和热的传播。隔热阻燃构件440可以形成在硅树脂泡沫垫410的任一表面或两个表面上，也可以作为硅树脂泡沫垫410的内层添加。然而，如图10所示，当隔热阻燃构件440设置在硅树脂泡沫垫410的两个表面上时，电池单元产生的热和火焰可以与隔热阻燃构件440直接接触，从而可以更有效地阻止热和火焰。作为隔热阻燃构件440，可以使用选自玻璃纤维增强垫(GFRP)和碳纤维增强垫(CFRP)中的至少一种。如此，通过使用包括形成在硅树脂泡沫垫410的表面上的至少一个绝缘阻燃构件440作为阻燃垫403的配置，可以在任何一个电池单元中发生热失控时更有效地防止热和火焰蔓延到相邻电池单元。

图11和图12是示出根据本发明的第五和第六示例性实施方式的阻燃垫的图。如图11和图12所示，根据第五和第六示例性实施方式的阻燃垫404和405包括多层硅树脂泡沫垫410a和410b。特别地，阻燃垫404和405包括至少一个第一硅树脂泡沫垫410a和至少一个第二硅树脂泡沫垫410b。在这种情况下，第一硅树脂泡沫垫410a的密度高于第二硅树脂泡沫垫410b的密度。第一硅树脂泡沫垫410a和第二硅树脂泡沫垫410b具有这样的配置：如图11所示，第一硅树脂泡沫垫410a设置在中央，第二硅树脂泡沫垫410b设置在第一硅树脂泡沫垫410a的两侧；或者，如图12所示，第二硅树脂泡沫垫410b设置在中央并且第一硅树脂泡沫垫410a设置在第二硅树脂泡沫垫410b的两侧。因此，通过将高密度硅树脂泡沫垫410a和低密度硅树脂泡沫垫410b一起使用，阻燃垫404和405可以有效地控制电池单元的膨胀并且有效地延迟或阻止热传递。即，高密度的第一硅树脂泡沫垫410a在热失控条件下在更有效地延迟或阻止热传递方面是有利的，但在控制电池单元膨胀方面可能有些不利。然而，通过设置低密度的第二硅树脂泡沫垫410b，可以对电池单元110的膨胀起到缓冲作用，从而有效地实现电池单元110的膨胀控制。硅树脂泡沫垫410a和410b的密度可以通过调整硅树脂泡沫垫410a和410b内部的孔的大小和数量来控制，但不限于此。

图13是示出根据本发明的第七示例性实施方式的阻燃垫的图。如图13所示，根据第七示例性实施方式的阻燃垫406还包括形成在硅树脂泡沫垫410的至少一个表面上的至少一层发泡涂覆层450。发泡涂覆层450具有在由于电池单元110内部发生热失控而温度迅速升高时膨胀的特性。由于电池单元之间的空间可以通过该特性扩大，所以当暴露于高温时，阻燃垫406确保电池单元热绝缘的空间。借此，阻燃垫406可以更有效地延迟或阻止热传递。作为发泡涂覆层450，如果其是响应温度的泡沫材料的涂覆层，则可以适当地选择和使用。例如，可以使用包括磷的阻燃剂。在这种情况下，发泡涂覆层450可在高温下发生吸热分解反应，从而使发泡涂覆层膨胀，借此不仅确保电池单元之间的空间，而且通过形成碳化层阻止或延迟热传递，碳化层是多孔且热稳定的层，具有非常低的导热率。

如此，根据本发明的第四至第七示例性实施方式，通过在用作阻燃垫的硅树脂泡沫垫上增设附加层，或者通过改变硅树脂泡沫垫的物理特性，可以提供一种阻燃垫，其可以更有效地吸收电池单元的膨胀，同时具有更好的阻燃性、隔热性和机械性能。因此，即使在高温下的热失控条件下，也可以随着电池模块中的温度升高而有效地控制电池单元的膨胀，并且更有效地延迟或阻止热传递并抑制燃烧反应。同时，根据本发明示例性实施方式的一个或多个电池模块可以封装在电池组外壳中以形成电池组。

上述电池模块和包括该电池模块的电池组可应用于各种设备。这样的设备可以应用于诸如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆的运输工具，但是本发明不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块和包括电池模块的电池组的各种设备，这属于本发明的范围。

尽管上文已经详细描述了本发明的示例性实施方式，但是本发明的范围不限于此。即，本领域的普通技术人员使用如权利要求中限定的本发明的基本概念做出的若干修改和改变落入本发明的范围内。

Claims (25)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：

电池单元堆，在所述电池单元堆中堆叠有多个电池单元，每个电池单元包括电极组件；

容纳所述电池单元堆的模块框架；以及

至少一个阻燃垫，所述阻燃垫插设在所述多个电池单元中的相邻电池单元之间以及/或者所述电池单元堆与所述模块框架之间，

其中，所述阻燃垫的面积等于或大于所述电极组件的面积。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

设置有至少两个或更多个阻燃垫，并且至少一个电池单元位于所述至少两个或更多个阻燃垫中的两个相邻阻燃垫之间。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述至少两个或更多个阻燃垫之间的间隔相同或不同。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述阻燃垫包括硅树脂泡沫垫。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述阻燃垫包括两个硅树脂泡沫垫以及插设在所述两个硅树脂泡沫垫之间的云母片。

6.根据权利要求4所述的电池模块，所述电池模块进一步包括：

在所述硅树脂泡沫垫的一个表面上形成的涂覆膜。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中：

所述涂覆膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP和聚碳酸酯PC中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

在所述硅树脂泡沫垫的表面上形成有精细图案。

9.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫还包括填充其中的孔的无机耐火填料。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中：

所述无机耐火填料包括碳酸钙CaCO₃、云母、玻璃纤维和矿物纤维复合材料中的至少一种。

11.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫还包括填充其中的孔的灭火剂。

12.根据权利要求11所述的电池模块，其中：

所述灭火剂是选自由无机碳酸盐、无机磷酸盐和无机硫酸盐构成的组中的至少一种。

13.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫还包括填充其中的孔的阻燃填料。

14.根据权利要求13所述的电池模块，其中：

所述阻燃填料是选自由纳米氧化铋、氧化铝纳米粉体和有机纳米粘土构成的组中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述阻燃垫的面积等于或大于电极组件的负极的面积。

16.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述阻燃垫不与设置有连接到所述电极组件的电极引线的部分重叠。

17.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫不包含卤族元素。

18.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述阻燃垫还包括形成在所述硅树脂泡沫垫的至少一个表面上的至少一个隔热阻燃构件。

19.根据权利要求18所述的电池模块，其中：

所述隔热阻燃构件为选自由玻璃纤维增强垫和碳纤维增强垫构成的组中的至少一种。

20.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫包括至少一个第一硅树脂泡沫垫和至少一个第二硅树脂泡沫垫，并且

其中，所述第一硅树脂泡沫垫的密度高于所述第二硅树脂泡沫垫的密度。

21.根据权利要求20所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫包括一个所述第一硅树脂泡沫垫以及设置在所述第一硅树脂泡沫垫两侧的两个所述第二硅树脂泡沫垫。

22.根据权利要求20所述的电池模块，其中：

所述硅树脂泡沫垫包括一个所述第二硅树脂泡沫垫以及设置在所述第二硅树脂泡沫垫两侧的两个所述第一硅树脂泡沫垫。

23.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述阻燃垫还包括形成在所述硅树脂泡沫垫的至少一个表面上的至少一个发泡涂覆层。

24.根据权利要求23所述的电池模块，其中：

所述发泡涂覆层随着周围温度的升高而膨胀。

25.一种电池组，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24中的任一项所述的电池模块；以及

电池组外壳，所述电池组外壳封装所述至少一个电池模块。

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