CN114365332A - 电池模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的实施例的电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；模块框架，该模块框架用于容纳电池单体堆；和导热树脂层，该导热树脂层被形成在模块框架的下表面和电池单体堆之间，其中，所述多个电池单体包括密封部，该密封部被形成为从用于容纳电极组件的单体壳体的底表面向下延伸，其中，密封部位于导热树脂层的内部，并且被分别地形成为朝向单体壳体的底表面折叠，并且其中，粘结层被形成在密封部的被折叠部和单体壳体的底表面之间。

Description

电池模块及其制造方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求在2020年4月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0048916的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
本公开涉及一种电池模块以及一种用于制造该电池模块的方法，更特别地，涉及一种具有改进的冷却性能的电池模块以及一种用于制造该电池模块的方法。
背景技术
作为诸如移动装置和电动车辆的各种产品中的能量源，二次电池已经吸引了大量关注。二次电池是能够替代使用化石燃料的现有产品的使用的有力的能量资源，并且作为环境友好能源而备受瞩目，因为二次电池不会由于能量使用而产生副产品。
近来，随着大容量二次电池结构(包括利用作为能量存储源的二次电池)的必要性不断升高，对多模块结构的电池组的需求正在增长，该多模块结构的电池组是电池模块的组件，在该电池模块中，多个二次电池被串联或并联连接。
同时，当多个电池单体被串联/并联连接以构造电池组时，如下方法是常见的：构造由至少一个电池单体构成的电池模块，然后将其它部件添加到至少一个电池模块，以构造电池组。
这种电池单体可以包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；模块框架，该模块框架用于容纳电池单体堆；和导热树脂层，该导热树脂层被形成在模块框架的下表面和电池单体堆之间。
图1是示出空气层被形成在传统电池模块中的电池单体的密封部和电池单体的底表面之间的状态的视图。
参考图1，根据传统电池模块，导热树脂层30被形成在其中堆叠有多个电池单体10的电池单体堆与模块框架20之间，并且密封部11与导热树脂层30形成接触，该密封部11被形成为从电池单体10的单体壳体延伸。在此情形中，密封部11被制作成在朝向电池单体的底表面10a折叠的状态下与导热树脂层30形成接触，由此能够利用在电池单体堆100下方的空间。
然而，当密封部11如在图1中所示地被折叠时，空气层可能被形成在密封部11的被折叠部与电池单体底表面10a的与密封部11的被折叠部对应的部分之间。由于该空气层，在导热树脂层30和电池单体10之间产生了间隙，这引起电池模块的冷却性能劣化的问题。
发明内容
技术问题
本公开的目的在于提供一种具有改进的冷却性能的电池模块以及一种用于制造该电池模块的方法。
本公开的目的不限于前述目的，并且根据以下详细描述，本领域技术人员应该清楚地理解本文中未描述的其它目的。
技术方案
为了实现以上目的，根据本公开的一个实施例，提供一种电池模块，该电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；模块框架，该模块框架用于容纳电池单体堆；和导热树脂层，该导热树脂层被形成在模块框架的下表面和电池单体堆之间，其中，所述多个电池单体包括密封部，该密封部被形成为从用于容纳电极组件的单体壳体的底表面向下延伸，其中，密封部位于导热树脂层的内部，并且被分别地形成为朝向单体壳体的底表面折叠，并且其中，粘结层被形成在密封部的被折叠部和单体壳体的底表面之间。
电池模块可以进一步包括固定构件，该固定构件被形成为覆盖密封部的被折叠部。
固定构件可以被形成为覆盖密封部的端部。
固定构件可以被形成为覆盖密封部的被折叠部的外表面、密封部的端部、单体壳体的底表面以及单体壳体的本体表面的一部分。
固定构件可以由绝缘材料形成。
粘结层可以由双面胶带或粘结剂形成。
粘结层可以由热界面材料形成。
粘结层可以固定在密封部的被折叠部和单体壳体的底表面之间。
为了实现以上目的，根据本公开的另一个实施例，提供一种用于制造电池模块的方法，该方法包括以下步骤：将粘结材料插入在被形成为从电池单体堆中所包含的多个电池单体向下延伸的密封部和所述多个电池单体的底表面之间；通过将密封部在粘结材料所位于的方向上折叠，分别地在密封部和底表面之间进行固定；并且将导热树脂注射在电池单体堆的下侧和模块框架的下表面部之间，使得导热树脂与密封部接触，由此形成导热树脂层。
在分别地固定在密封部和底表面之间的步骤之后，该方法可以进一步包括：附接固定构件从而覆盖被折叠的密封部中的每一个的步骤。
根据本公开的又一个实施例，能够提供一种电池组，该电池组包括上述电池模块。
有利效果
根据本公开的实施例的电池模块以及用于制造该电池模块的方法提供了改进电池模块的冷却性能和绝缘性能的效果。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上文未描述的另外的其它效果。
附图说明
图1是示出空气层被形成在传统电池模块中的电池单体的密封部和电池单体的底表面之间的状态的视图；
图2是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图；
图3是示出根据本公开的实施例的电池单体的视图；
图4是沿着图2的线A-A截取的截面，这是示出根据本公开的实施例的形成有粘结层的状态的视图；
图5是沿着图2的线A-A截取的截面，这是示出根据本公开的另一个实施例的形成有粘结层的状态的视图；
图6是图4中的部段B，这是示出根据本公开的实施例的粘结材料被插入在密封部和电池单体的底表面之间的状态的视图；
图7是图4中的部段B，这是示出根据本公开的实施例的密封部被朝向电池单体的底表面折叠的状态的视图；并且
图8是图4中的部段B，这是示出根据本公开的实施例的导热树脂被注射到密封部所位于的部分中的状态的视图。
具体实施方式
应当理解，下文将描述的示例性实施例被示意性地描述，以帮助理解本公开，并且能够对本公开做出各种修改，以与本文中描述的示例性实施例不同地实施本公开。然而，在本公开的描述中，当确定公知功能或构成元件的具体描述和图示可能不必要地使本公开的主题模糊时，将省略该具体描述和图示。另外，为了帮助理解本公开，未基于实际比例示出附图，而是构成元件的一些部分可能在尺寸上被夸大。
如本文中所使用地，诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种部件，并且这些部件不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件进行区分。
此外，本文中使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，而非旨在限制本公开的范围。单数表达包括复数表达，除非它们在上下文中具有明确相反的含义。应该理解，如本文中所使用地，术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表示存在所阐述的特征、数目、步骤、移动、构成元件、零件或其组合，但是应该理解，这些术语不排除存在或添加一个或多个其它的特征、数目、步骤、移动、构成元件、零件或其组合的可能性。
在下文中，将参考图2和图3描述根据本公开的实施例的电池模块的结构。
图2是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。图3是示出根据本公开的实施例的电池单体的视图。
参考图2和图3，根据本公开的实施例的电池模块包括：电池单体堆100，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆100中；模块框架200，该模块框架200用于容纳电池单体堆100；和导热树脂层500，该导热树脂层500被形成在模块框架200的下表面和电池单体堆100之间。
电池单体110是二次电池，并且可以被构造成袋型二次电池。这种电池单体110可以由多个单体构成，并且多个电池单体可以被堆叠在一起以彼此电连接，由此形成电池单体堆100。如在图3中所示，多个电池单体110可以包括：电极引线111和112，该电极引线111和112从电极组件突出；和单体壳体113，该单体壳体113用于容纳电极组件。
电极组件可以包括正电极板、负电极板、分隔件等。单体壳体113用于封装电极组件，并且可以由包括树脂层和金属层的层压片材构成。
单体壳体113包括：第一密封部114和第二密封部115，该第一密封部114和该第二密封部115被分别地形成为在第一电极引线111和第二电极引线112所位于的方向上延伸；以及第三密封部116和第四密封部117，该第三密封部116和该第四密封部117被连接到第一密封部和第二密封部，并且被形成为从单体壳体的未形成有第一电极引线111和第二电极引线112的边缘部延伸到单体壳体的外部。密封部114、115、116和117可以被分别地形成为从单体壳体113向外延伸，并且形成能够密封单体壳体113的四侧密封结构，电极组件被容纳在该单体壳体113中。
第一电极引线111和第二电极引线112具有第一电极引线111和第二电极引线112面对彼此并且分别地从单体壳体113的第一密封部114和第二密封部115突出的结构。第一密封部114和第二密封部115被分别地形成为包围第一电极引线111和第二电极引线112。在电池单体堆100中，第一密封部114和第二密封部115被形成在电池单体堆100的前表面部和后表面部中，并且第三密封部116和第四密封部117被形成在电池单体堆的上表面部和下表面部中。第三密封部116被形成在电池单体堆100的上表面部上，并且第四密封部117被形成在电池单体堆100的下表面部中。被形成在电池单体堆100的下表面部中的第四密封部117能够与导热树脂层500形成接触。
模块框架200可以容纳电池单体堆100以及汇流条框架310和上板320，该汇流条框架310和该上板320在电池单体堆100的上表面、下表面、左表面和右表面处被联接到电池单体堆100。根据本公开的实施例，模块框架200可以被形成为上表面、下表面、左表面和右表面一体地形成的单框架结构，但是本公开不限于此，并且还能够采用由U形框架和用于覆盖该U形框架的上侧的上板形成的结构。
上板320可以被形成在电池单体堆100的上表面上，以覆盖电池单体堆100。汇流条框架310可以被形成在上板320的前端和后端处。通过与汇流条框架310的电池单体堆100的前表面和后表面组合，在电极引线和汇流条之间的电连接能够通过被形成在汇流条框架310中的汇流条被引导。
上板320和汇流条框架310能够被铰链联接。当上板320和汇流条框架310被联接到电池单体堆100时，上板320被安置在电池单体堆100的上表面上，然后两端处的汇流条框架310围绕通过与上板200的铰链联接而形成的旋转轴线旋转，由此汇流条框架310能够被安装成覆盖电池单体堆100的前表面和后表面中的每一个。根据本公开的实施例，汇流条框架310可以被安装在电池单体堆100的前表面和后表面上，从而垂直于上板320。
端板400能够被形成在电池单体堆100和汇流条框架310的外侧上，并且被形成为覆盖电池单体堆100和汇流条框架310。端板400能够保护汇流条框架310和连接到该汇流条框架310的各种电气部件免受外部冲击，并且具有作为框架的部件的电池模块安装结构。
导热树脂能够被注射在电池单体堆100的下侧表面和模块框架200的下表面部之间，以形成导热树脂层500。导热树脂可以包括导热粘结材料，并且具体地，导热树脂可以包括硅树脂材料、聚氨酯材料和丙烯酸材料中的至少一种。导热树脂在涂覆期间为液体，但是在涂覆之后固化，由此能够起到固定构成电池单体堆200的一个或多个电池单体110的作用。另外，导热树脂具有优良的导热率，使得在电池单体110中产生的热量能够被快速地传递到电池模块100a的外部，以执行电池模块的冷却功能。
在下文中，将参考图2和图4描述根据本公开的实施例的粘结层被形成在密封部和单体壳体的底表面之间的电池模块。
图4是沿着图2的线A-A截取的截面，这是示出根据本公开的实施例的形成有粘结层的状态的视图。
根据本公开的实施例，多个电池单体110包括第四密封部117，该第四密封部117被形成为从用于容纳电极组件的单体壳体113向下延伸，该第四密封部117分别地位于导热树脂层500的内部中并且被形成为被折叠到单体壳体113的底表面，并且粘结层600被形成在第四密封部117的被折叠部和单体壳体113的底表面114b之间。
传统上，空气层可能被形成在在密封部117的被折叠部与单体壳体底表面113b的与第四密封部117的被折叠部对应的部分之间的空间中，并且由于空气层，在导热树脂层30和电池单体10之间产生了间隙，这引起电池模块的冷却性能劣化的问题。
然而，根据本公开的实施例，粘结层600被形成在第四密封部117的被折叠部和单体壳体的底表面113b之间，使得第四密封部117的被折叠部通过粘结层600被固定到单体壳体底表面113b，并且同时，可能形成在第四密封部117的被折叠部和单体壳体底表面113b之间的空气层的产生被最小化，结果，能够顺利地执行在导热树脂层500和多个电池单体110之间的热传递，由此改进电池模块的冷却性能。
根据本公开的实施例，粘结层600能够由粘结材料(诸如双面胶带或粘结剂)形成。结果，在第四密封部117和单体壳体底表面113b之间的距离被最大程度地减小的状态下，第四密封部117和单体壳体底表面113b被固定，使得在电池单体110的主体和导热树脂层500之间的间隙能够减小，由此改进通过热传递的冷却性能。
粘结层600可以由热界面材料(TIM)形成。通过形成作为热界面材料的粘结层600，除了粘结层600在第四密封部117和单体壳体的底表面113b之间的固定功能，通过由热界面材料形成的粘结层600自身，热传递也被顺利地执行，由此改进电池模块的冷却性能。
在下文中，将参考图2和图5描述根据本公开的另一个实施例的具有固定构件的电池模块。
图5是沿着图2的线A-A截取的截面，这是示出根据本公开的另一个实施例的形成有粘结层的状态的视图。
根据本公开的实施例，可以进一步包括固定构件700，该固定构件700被形成为覆盖第四密封部117的被折叠部。固定构件700可以被形成为覆盖第四密封部117的端部117e。因为第四密封部117的端部117e是密封表面被切割的部分，并且要求绝缘处理。因此，固定构件700被形成为覆盖第四密封部117的端部117e，由此能够中断通过第四密封部117的端部117e与外部的电连接。为了执行绝缘功能，固定构件700可以由绝缘材料形成。
此外，如在图5中所示，固定构件700可以被形成为覆盖密封部117的被折叠部的外表面、第四密封部117的端部117e、单体壳体113的底表面113b以及单体壳体表面113a的一部分。由此，固定构件700允许将密封部117的被折叠部和单体壳体的底表面113b与粘结层600固定在一起，使得在第四密封部117和单体壳体的底表面113b之间的固定力能够进一步加强。此外，固定构件700的一端从第四密封部117的被折叠部的外表面被附接到单体壳体表面113a的一部分，使得固定构件700能够完全覆盖第四密封部117的底表面113b，并且在固定构件700和电池单体110之间的接触面积被增加，使得固定构件700能够完全地与电池单体110的下部紧密接触。
在下文中，将参考图6到图8描述根据本发明实施例的制造电池模块的方法。
图6是图4中的部段B，这是示出根据本公开的实施例的粘结材料被插入在密封部和电池单体的底表面之间的状态的视图。图7是图4中的部段B，这是示出根据本公开的实施例的密封部被朝向电池单体的底表面折叠的状态的视图。图8是图4中的部段B，这是示出根据本公开的实施例的导热树脂被注射到密封部所位于的部分中的状态的视图。
根据本公开的实施例的电池模块的制造方法能够按照如下步骤的次序进行：将粘结材料600插入在被形成为从电池单体堆100中的多个电池单体110向下延伸的密封部117和多个电池单体110的底表面113b之间的步骤(图6)；通过将第四密封部117在粘结材料600所位于的方向上折叠而分别地在密封部117和底表面113b之间进行固定的步骤(图7)；以及在电池单体堆100的下侧和模块框架200的下表面部之间注射导热树脂、使得该导热树脂与第四密封部117接触由此形成导热树脂层500步骤(图8)。
将粘结材料600插入在密封部117和多个电池单体110的底表面113b之间的步骤可以包括：将粘结材料600附接到第四密封部117的内表面的步骤。而且，在修改实例中，该方法可以包括：将粘结材料600附接到与第四密封部117被折叠的部分对应的底表面113b的步骤。
在分别地在密封部和底表面之间进行固定的步骤之后，该方法可以进一步包括：附接固定构件从而覆盖被折叠的密封部中的每一个密封部的步骤。
上述电池模块能够被包括在电池模块中。电池模块可以具有一个或多个根据本公开的实施例的电池模块被聚集并且与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置封装在一起的结构。
电池组能够应用于各种装置。这样的装置可以被应用于车辆装置，诸如电动自行车、电动车辆或者混合动力车辆，但是本公开不限于此，并且可应用于能够使用电池模块的各种装置，这也属于本公开的范围。
虽然上文已经示出并描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员能够设计将落入在所附权利要求中描述的本发明的原理的精神和范围内的许多其它修改和实施例。此外，不应与本公开的技术精神或观点分开地理解这些修改实施例。
附图标记说明
200：模块框架
310：汇流条框架
320：上板
400：端板
500：导热树脂层
117：密封部
117e：密封部的端部
113a：单体壳体表面
113b：底表面
600：粘结层(粘结材料)
700：固定构件

Claims (11)

1.一种电池模块，包括：
电池单体堆，多个电池单体被堆叠在所述电池单体堆中；
模块框架，所述模块框架用于容纳所述电池单体堆；和
导热树脂层，所述导热树脂层被形成在所述模块框架的下表面和所述电池单体堆之间，
其中，所述多个电池单体包括密封部，所述密封部被形成为从用于容纳电极组件的单体壳体的底表面向下延伸，
其中，所述密封部位于所述导热树脂层的内部，并且被分别地形成为朝向所述单体壳体的所述底表面折叠，并且
其中，粘结层被形成在所述密封部的被折叠部和所述单体壳体的所述底表面之间。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
进一步包括固定构件，所述固定构件被形成为覆盖所述密封部的所述被折叠部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述固定构件被形成为覆盖所述密封部的端部。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述固定构件被形成为覆盖所述密封部的所述被折叠部的外表面、所述密封部的端部、所述单体壳体的所述底表面以及所述单体壳体的本体表面的一部分。
5.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述固定构件由绝缘材料形成。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述粘结层由双面胶带或粘结剂形成。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述粘结层由热界面材料形成。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述粘结层固定在所述密封部的所述被折叠部和所述单体壳体的所述底表面之间。
9.一种用于制造电池模块的方法，包括以下步骤：
将粘结材料插入在被形成为从电池单体堆中所包含的多个电池单体向下延伸的密封部和所述多个电池单体的底表面之间；
通过将所述密封部在所述粘结材料所位于的方向上折叠，分别地在所述密封部和所述底表面之间进行固定；并且
将导热树脂注射在所述电池单体堆的下侧和所述模块框架的下表面部之间，使得所述导热树脂与所述密封部接触，由此形成导热树脂层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中：
在分别地固定在所述密封部和所述底表面之间的步骤之后，所述方法进一步包括：附接固定构件从而覆盖被折叠的所述密封部中的每一个的步骤。
11.一种电池组，包括根据权利要求1所述的电池模块。
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