CN114361677A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块和包括该电池模块的电池组。根据本发明示例性实施方式的电池模块包括：包括分别具有电极引线的一个或更多个电池单元的电池单元堆叠体；容纳电池单元堆叠体的模块框架；和阻燃盖片，阻燃盖片设置在电池单元堆叠体与模块框架之间并且覆盖电池单元堆叠体的一部分，其中阻燃盖片设置成未覆盖电池单元堆叠体的在电池单元堆叠体的长度方向上的前部和后部之中的任意一个的一部分。因此，当在电池模块中发生起火时电池模块能够沿特定方向引导热量和火焰的排放方向。

Description

电池模块和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和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种即使发生热失控也能够控制火焰的排放方向的电池模块和包括该电池模块的电池组。
背景技术
在现代社会中，随着诸如移动电话、笔记本电脑、便携摄像机和数码相机之类的便携式装置的使用成为常态，与这些移动装置相关的技术发展变得活跃。此外，可再充电的二次电池是解决使用化石燃料的现有汽油车辆的空气污染的措施，并且被用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)等的电源，使得越来越需要发展二次电池。
目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，其中，与镍基二次电池相比，由于锂二次电池因几乎没有记忆效应而自由充放电，自放电率非常低并且能量密度非常高的优点，所以锂二次电池受到关注。
锂二次电池主要分别使用锂基氧化物和碳质材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在电极组件中，分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板在它们之间插置隔膜的情况下进行设置；和将电极组件与电解质一起密封并容纳的外壳材料，即，电池壳体。
通常，根据外壳材料的形状，锂二次电池可分为电极组件内置于金属罐中的罐型二次电池、以及电极组件内置于铝层压片的袋中的袋型二次电池。
在用于小型装置的二次电池的情况下，设置两个或三个电池单元，但是在用于诸如汽车之类的中大型装置的二次电池的情况下，使用电连接有多个电池单元的电池模块。多个电池单元彼此串联或并联连接以形成电池单元集合体，使得电池模块具有提高的容量和输出。此外，可将一个或多个电池模块与诸如电池管理系统(BMS)和冷却系统之类的各种控制和保护系统安装在一起，以形成电池组。
在通过串联/并联连接多个电池单元构成电池组的情况下，首先构成由至少一个电池单元形成的电池模块，并且作为一般方法，通过使用至少一个电池模块添加其他组成元件来构成电池组。可根据所需的输出电压或充电/放电容量不同地设定电池组中包括的电池模块的数量或电池模块中包括的电池单元的数量。
另外，在通过使用多个电池模块构成电池组的情况下，当由于诸如过充电之类的异常操作发生热失控时，在多个电池模块之中的一些模块中，高温气体和火焰发射到电池模块的外部，当产生的火焰随意排放到外部时，难以控制火焰并且不可能预测火焰被排放到哪个方向，从而存在所有相邻的机械装置可能会被一起损坏的问题。
该背景部分中公开的上述信息仅是为了增强对本发明的背景的理解，因此可能包含并不构成对本领域普通技术人员来说在本国已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种当在电池模块中发生起火时能够沿特定方向引导热量和火焰的排放方向的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而，本发明的示例性实施方式中要实现的目的不限于前述目的，可在本发明中包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
本发明的一示例性实施方式提供一种电池模块，包括：包括分别具有电极引线的一个或更多个电池单元的电池单元堆叠体；容纳所述电池单元堆叠体的模块框架；和阻燃盖片，所述阻燃盖片设置在所述电池单元堆叠体与所述模块框架之间并且覆盖所述电池单元堆叠体的一部分，其中所述阻燃盖片设置成未覆盖所述电池单元堆叠体的在所述电池单元堆叠体的长度方向上的前部和后部之中的任意一个的一部分。
在所述前部和所述后部之中的被所述阻燃盖片完全覆盖的部分中，所述阻燃盖片可包括被敞开从而将所述电极引线引出到外部的一个或更多个开口。
所述阻燃盖片可包括阻燃材料，所述阻燃材料包括选自硅和云母的至少一种。
所述电池模块可进一步包括：设置在所述电池单元堆叠体的长度方向上的端部中的一对端板，其中在所述前部和所述后部之中的被所述阻燃盖片完全覆盖的部分中，所述阻燃盖片可位于所述端板与所述电池单元堆叠体之间。
在所述前部和所述后部之中的未被所述阻燃盖片覆盖的部分中，在所述端板与所述电池单元堆叠体之间可未设置有所述阻燃盖片。
所述阻燃盖片可在所述阻燃盖片的至少一部分中包括多个通气孔。
所述多个通气孔可设置成对应于所述电池单元堆叠体的上表面。
当在所述电池单元堆叠体中发生起火时，火焰可被引导至未被所述阻燃盖片覆盖的所述前部或所述后部。
所述电池模块可进一步包括：汇流条框架，所述汇流条框架设置在所述阻燃盖片与所述模块框架的上表面之间并且包括与所述电极引线电连接的汇流条。
本发明的另一示例性实施方式提供一种电池组，包括：至少一个所述电池模块；和配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
根据本发明的示例性实施方式，可提供一种当在电池模块中发生起火时能够沿特定方向引导热量和火焰的排放方向的电池模块和包括该电池模块的电池组。
附图说明
图1是根据本发明一示例性实施方式的电池模块的透视图。
图2是图1的电池模块的分解透视图。
图3是图解在图2的电池模块中，电池单元堆叠体与阻燃盖片组合的状态下，火焰的方向的示图。
图4是图解图1的电池模块中的火焰的方向的示图。
图5是图解在根据本发明另一示例性实施方式的电池模块中，电池单元堆叠体与阻燃盖片组合的状态的示图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。
然而，本发明可以以各种方式实现，不限于以下实施方式。
因此，附图和说明书应被认为实质上是说明性的，不是限制性的。在整个申请中相似的附图标记表示相似的元件。
此外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个构造的尺寸和厚度被任意地示出，但本发明不限于此。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、板、区域等的厚度。在附图中，为了理解和便于描述，一些层和区域的厚度被夸大。
此外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一元件“上”时，所述元件可直接在所述另一元件上或者也可存在中间元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，在本申请中，词语“在……上”是指位于目标部分上方或下方，而并不一定是指以重力方向为基准位于目标部分的上侧。
此外，除非明确有相反描述，否则词语“包括”将理解为表示包括所述的元件，但是不排除任何其他元件。
图1是根据本发明一示例性实施方式的电池模块的透视图，图2是图1的电池模块的分解透视图，图3是图解在图2的电池模块中，电池单元堆叠体与阻燃盖片(flameretardant cap sheet)组合的状态下，火焰的方向的示图，图4是图解图1的电池模块中的火焰的方向的示图。
参照图1至图4，根据本发明一示例性实施方式的电池模块100包括：包括一个或更多个电池单元的电池单元堆叠体110、容纳电池单元堆叠体110的模块框架200、和一对端板300，该一对端板300位于电池单元堆叠体110的在长度方向上的两端并且结合至模块框架200的开口。
电池单元堆叠体110是包括多个电池单元112的二次电池的集合。电池单元堆叠体110可包括多个电池单元112，并且每个电池单元112包括电极引线114。电池单元112可以是具有板形的袋型电池单元，但不限于此。电极引线114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的端部可沿一个方向弯折，因而可与另一相邻的电池单元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，因而电池单元堆叠体110内的电池单元112可电连接。
此外，被容纳在模块框架200中的汇流条框架500可与电池单元堆叠体110设置在一起。汇流条框架500可包括：位于电池单元堆叠体110的上部的上框架510、位于电池单元堆叠体110的前表面的前框架520、和位于电池单元堆叠体110的后表面的后框架530，与构成电池单元堆叠体110的电池单元的电极引线114连接的汇流条540可安装于前框架520和后框架530。在这种情况下，下面要描述的阻燃盖片400可在形成为覆盖电池单元堆叠体110的一部分的状态下结合至汇流条框架500。因此，汇流条框架500的上框架510设置在阻燃盖片400上，并且前框架520设置成覆盖电池单元堆叠体110的被阻燃盖片400覆盖的一个端部。特别是，在这种情况下，设置在前框架520中的汇流条540可与通过阻燃盖片400的开口410引出到外部的电极引线114结合。
多个电池单元112竖直地堆叠，以使得电极引线114沿一个方向排列，从而形成电池单元堆叠体110。电池单元堆叠体110被容纳在模块框架200中，模块框架200包括在电池单元堆叠体110的长度方向上敞开的至少一个开口。在这种情况下，电极引线114通过该开口被引出到模块框架200的外部，并且引出的电极引线114分别结合至汇流条框架500的前框架520和后框架530，从而与安装的汇流条540电连接。在此，汇流条框架500可由绝缘材料，例如，非导电合成树脂制成，汇流条540可由导电金属材料制成。
电池模块100可包括柔性印刷电路板(FPCB)(未示出)，柔性印刷电路板在电池单元堆叠体110的上部沿模块框架200的长度方向延伸并安装，以感测电池单元112。此外，电池模块100可包括各种电子部件，例如，内部电路板(ICB)和电池管理系统(BMS)。诸如ICB和BMS之类的电子部件可与多个电池单元112电连接。
在根据本示例性实施方式的电池模块100中，模块框架200可形成为覆盖电池单元堆叠体110的除两个侧端部之外的四个表面。就是说，在图2中，电池单元堆叠体110可具有分别在沿z轴方向的上部和下部的上表面和底表面，模块框架200的上表面可位于与电池单元堆叠体110的上表面对应的位置处，模块框架200的下表面可位于与电池单元堆叠体110的底表面对应的位置处，并且与电池单元堆叠体110的侧表面对应的一对侧表面可位于上表面与下表面之间。在这种情况下，模块框架200可如图2中所示具有矩形管形状，但不限于此，也可具有这样的结构，即，由下表面和与下表面的两侧垂直结合的一对侧表面形成的U形框架与形成上表面的上板结合。此外，模块框架可具有由上表面和两个侧表面形成的倒U形框架与形成下表面的下板结合的结构，但没有特别限制。
模块框架200可由金属材料制成。金属材料可以是选自钢和铝的一种或多种。端板300分别结合至模块框架200的两个敞开的端部。端板300可由金属材料制成，从而具有保护其内部的诸如电池单元堆叠体110和汇流条框架500之类的部件的强度。由金属材料制成的端板300可通过焊接等的方法结合至也由金属材料制成的模块框架200。
另外，在电池单元堆叠体110与模块框架200之间包括阻燃盖片400。阻燃盖片400可形成为覆盖电池单元堆叠体110的在长度方向上的一侧而不覆盖另一侧，该长度方向具有作为与图2中的x轴方向平行的方向的由F和R表示的前部和后部。在本示例性实施方式中，图2图解了其中阻燃盖片400覆盖前部F的构造，但本发明不限于此，阻燃盖片400可覆盖后部R，电池单元堆叠体110可配置为使得暴露出产生的火焰要排放的方向，就是说，未被下面要描述的阻燃盖片400覆盖。
在被阻燃盖片400覆盖的部分，即，图2的前部F中，阻燃盖片400形成为除了覆盖电池单元堆叠体110的上表面、下表面和侧表面以外，还覆盖面对端部300的部分。因此，前部F可处于其中在端板300与电池单元堆叠体110之间设置有阻燃盖片400的状态。在这种情况下，可在阻燃盖片400中与电极引线114的位置对应形成一个或更多个敞开的开口410，从而将电池单元112中包括的电极引线114引出到外部。
在未被阻燃盖片400覆盖的部分，即，图2的后部R中，电池单元堆叠体110的上表面的一部分、下表面的一部分和侧表面的一部分形成为未被阻燃盖片400覆盖，因而面对端板300的部分自然形成为未被覆盖。就是说，阻燃盖片400的长度(F-R方向)形成为比电池单元堆叠体110的长度短，从而形成一端敞开的结构，使得当电池单元堆叠体110被容纳在阻燃盖片400中时，电池单元堆叠体110的一部分在后部R中沿阻燃盖片400的外周被暴露，如图2中所示。当制造电池模块100时，在将阻燃盖片400覆盖在电池单元堆叠体110上之后，将阻燃盖片400与上述的汇流条框架500结合并且将电极引线114和汇流条540焊接。
阻燃盖片400可由阻燃材料制成的薄片形成。在这种情况下，阻燃材料可包括选自硅和云母的至少一种。然而，阻燃材料不限于此，可适当选择和使用具有阻燃性并且可加工成片形状的任何市售材料。
当在电池单元堆叠体110内部产生火焰时，被由阻燃材料制成的阻燃盖片400覆盖的部分可阻挡火焰蔓延至相应部分。就是说，如图3和图4中所示，电池单元堆叠体110中产生的火焰和排出气体被排放到未被阻燃盖片400覆盖的部分，即，后部R，从而防止火焰和排出气体随意排放到外部，而是沿一个方向引导并排放。通过前述构造，可沿预定方向引导火焰和排出气体的方向，在设置电池模块100的电池组和装置中，排放方向指向其中具有相对较少相邻模块或部件的位置，使得即使在任意一个模块中开始起火，也可尽可能防止火焰蔓延至其他相邻模块或部件。此外，即使在排放方向上存在另一模块或部件，也仅沿一个方向引导火焰和排出气体的排放，使得能够尽可能防止并延迟设置在另一方向上的模块的损坏。因此，可通过控制电池模块100中的火焰方向提高电池模块100和包括电池模块的电池组的安全性。
接下来，将参照图5描述本发明的另一示例性实施方式。
图5是图解在根据本发明另一示例性实施方式的电池模块中，电池单元堆叠体与阻燃盖片组合的状态的示图。
与前述示例性实施方式相比，图5的示例性实施方式区别仅在于阻燃盖片400的形状，其余相同，从而将省略相同部分的描述。
如图5中所示，在本发明的另一示例性实施方式中，在阻燃盖片400的至少一部分中包括多个通气孔420。更具体地，多个通气孔420可设置成对应于电池单元堆叠体110的上表面。此外，多个通气孔420被示出为圆形形状，但形状没有特别限制。如图5中所示，多个通气孔420可形成为对应于电池单元堆叠体110的整个上表面，但不限于此，也可形成为对应于电池单元堆叠体110的上表面的一部分。此外，如图5中所示，多个通气孔420可规则地成行布置，但不限于此，也可随意布置和形成多个通气孔420。
通过设置通气孔420，可与排放到未形成阻燃盖片400的后部R的火焰和气体分离地排放可能额外累积在阻燃盖片400中的火焰和气体。就是说，通过通气孔420，可防止火焰累积在阻燃盖片400内部，从而防止爆发性的热传导现象。因此，可进一步提高电池模块100的安全性。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，可通过仅覆盖电池单元堆叠体110的一部分的阻燃盖片400沿预定方向引导火焰和排出气体的方向，使得在设置电池模块100的电池组和装置中，排放方向指向其中具有相对较少相邻模块或部件的位置，使得即使在任意一个模块中开始起火，也可尽可能防止火焰蔓延至其他相邻模块或部件。此外，即使在排放方向上存在另一模块或部件，也仅沿一个方向引导火焰和排出气体的排放，使得能够尽可能防止并延迟设置在另一方向上的模块的损坏。因此，可通过控制电池模块100中的火焰方向提高电池模块100和包括电池模块的电池组的安全性。此外，通过设置在阻燃盖片400中的多个通气孔420，可防止火焰累积在阻燃盖片400内部，从而防止爆发性的热传导现象。
另外，根据本发明示例性实施方式的电池模块可封装在一个或多个电池组壳体中，从而形成电池组。
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。作为装置，可应用诸如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆之类的交通工具，但是本发明不限于此，本发明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，这也属于本发明的范围。
尽管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受这些实施方式限制。本领域技术人员使用在所附权利要求书中限定的本发明的基本构思而进行的各种改变和修改应当解释为属于本发明的范围。
[附图标记说明]
100：电池模块
110：电池单元堆叠体
114：电极引线
200：模块框架
300：端板
400：阻燃盖片
410：开口
420：通气孔。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
包括分别具有电极引线的一个或更多个电池单元的电池单元堆叠体；
容纳所述电池单元堆叠体的模块框架；和
阻燃盖片，所述阻燃盖片设置在所述电池单元堆叠体与所述模块框架之间并且覆盖所述电池单元堆叠体的一部分，
其中所述阻燃盖片设置成未覆盖所述电池单元堆叠体的在所述电池单元堆叠体的长度方向上的前部和后部之中的任意一个的一部分。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
在所述前部和所述后部之中的被所述阻燃盖片完全覆盖的部分中，所述阻燃盖片包括被敞开从而将所述电极引线引出到外部的一个或更多个开口。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻燃盖片包括阻燃材料，所述阻燃材料包括选自硅和云母的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括：
设置在所述电池单元堆叠体的长度方向上的端部中的一对端板，
其中在所述前部和所述后部之中的被所述阻燃盖片完全覆盖的部分中，所述阻燃盖片位于所述端板与所述电池单元堆叠体之间。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
在所述前部和所述后部之中的未被所述阻燃盖片覆盖的部分中，在所述端板与所述电池单元堆叠体之间未设置有所述阻燃盖片。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻燃盖片在所述阻燃盖片的至少一部分中包括多个通气孔。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中：
所述多个通气孔设置成对应于所述电池单元堆叠体的上表面。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
当在所述电池单元堆叠体中发生起火时，火焰被引导至未被所述阻燃盖片覆盖的所述前部或所述后部。
9.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括：
汇流条框架，所述汇流条框架设置在所述阻燃盖片与所述模块框架的上表面之间并且包括与所述电极引线电连接的汇流条。
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。
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