CN114388973A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，所述电池模块包括堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠以及插入在多个电池单元中的彼此相邻的电池单元之间的阻挡层，其中阻挡层根据位置具有不同的厚度。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0137479号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部公开内容并入本文。
本公开内容涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种有效延迟电池单元之间的热传播速度的电池模块和包括该电池模块的电池组。
背景技术
随着技术发展和对移动装置需求的增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。特别是，二次电池作为诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆之类的动力驱动装置的能源，以及作为诸如移动电话、数码相机、笔记本电脑和可穿戴装置之类的移动设备的能源备受关注。
优选将中型或大型电池模块制造成具有尽可能小的尺寸和重量。为此，具有小的重量容量比并且可以高集成度地堆叠的棱柱型电池、袋型电池等通常用作中型或大型电池模块的电池单元。同时，为了保护电池单元堆叠免受外部冲击、热量或振动的影响，电池模块可包括模块框架，模块框架的前表面和后表面开口以将电池单元堆叠容纳在内部空间中。
图1是常规电池模块的立体图。图2是包括在常规电池模块中的电池单元堆叠的俯视图。图3(a)是图2的区域A的平面图，图3(b)是沿(a)的切面B-B截取的截面图。
参考图1和图2，常规电池模块包括其中多个电池单元11沿一个方向堆叠的电池单元堆叠12、用于容纳电池单元堆叠12的模块框架30和40、用于覆盖电池单元堆叠12的前后表面的端板15。模块框架30和40包括用于覆盖电池单元堆叠12的下表面和两个侧表面的下框架30以及用于覆盖电池单元堆叠12的上表面的上板40。
此外，电池单元堆叠12包括用于将多个电池单元11彼此固定的固定构件17，固定构件17位于电池单元堆叠12的中央部分和/或端部。此外，压缩垫20位于电池单元堆叠12中的彼此相邻的一对电池单元之间。
参考图2和图3，位于常规电池单元堆叠12中的压缩垫20与电池单元11的上表面或下表面接触。压缩垫20可吸收传播到相邻电池单元11的冲击。此外，当电池单元11燃烧时，由于压缩垫20所具有的厚度会延迟热传播速度。然而，当电池单元11的充电/放电过程中发生膨胀现象时，压力和/或热量施加至压缩垫20。此时，常规压缩垫20的压缩根据位置而表现不同，因此压缩垫20的物理特性可能改变。此外，当电池单元110燃烧时，由于相邻电池单元11之间的热传导和电池单元11中产生的火焰引起的外部热传导，可能发生二次电池燃烧。因此，仅使用常规压缩垫20难以充分发挥延迟热传播速度的作用。因此，与常规技术不同，需要开发一种即使在发生膨胀现象时也能有效延迟电池单元之间的热传播速度的电池模块。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供一种有效延迟电池单元之间的热传播速度的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而，本公开内容的实施例要解决的技术问题不限于上述问题，并且可以在包括在本公开内容中的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的一个实施例，提供一种电池模块，所述电池模块包括：堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠；和阻挡层，所述阻挡层插入在所述多个电池单元中的彼此相邻的电池单元之间，其中所述阻挡层根据位置具有不同的厚度。
面向所述电池单元的主体部的所述阻挡层的厚度可朝向边缘增加。
所述阻挡层可包括覆盖所述电池单元的所述主体部的第一阻挡部和从所述第一阻挡部延伸并覆盖所述电池单元的顶部的第二阻挡部。
所述第一阻挡部的厚度可大于所述第二阻挡部的厚度。
所述第二阻挡部可由柔性材料形成。
所述电池单元的顶部可包括被所述第二阻挡部覆盖的第一区域和未被所述第二阻挡部覆盖的第二区域。
所述阻挡层可进一步包括第三阻挡部，所述第三阻挡部在从所述电池单元突出的电极引线的周围覆盖所述电池单元的端部。
在所述第三阻挡部中可形成供所述电极引线穿过的开口。
所述阻挡层可由阻燃构件形成。
所述阻挡层可由硅泡沫垫或云母片形成。
所述阻挡层可设置为至少两个或更多个，且至少两个或更多个电池单元可位于所述阻挡层中的两个相邻的阻挡层之间。
所述阻挡层可覆盖所述电池单元的两个表面中的一个表面，并延伸至覆盖所述电池单元的另一表面的一部分。
由于不对称结构，所述阻挡层可引导所述电池单元中产生的火焰的方向。
根据本公开内容的另一实施例，提供了一种电池组，所述电池组包括上述电池模块。
有益效果
根据本公开内容的实施例，在电池单元堆叠中的彼此相邻的一对电池单元之间形成的阻挡层用作阻燃构件，由此当电池单元燃烧时，能够延迟相邻电池单元之间的热传递速度。
此外，阻挡层不仅施加到电池单元的主体部，而且施加到电池单元的顶部和从电池单元延伸的引线部分，由此能够延迟热量由于电池单元外部火焰而传递到未出现火焰的电池单元中的速度。
此外，阻挡层形成为在各个位置具有不同的厚度，由此在电池单元膨胀期间降低阻挡层的压缩性，以最大化作为阻燃构件的性能，因此有效地延迟电池单元之间的热传播时间。
本公开内容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书的描述清楚地理解以上未描述的附加其他效果。
附图说明
图1是常规电池模块的立体图；
图2是包含在常规电池模块中的电池单元堆叠的俯视图；
图3(a)是图2的区域A的平面图，图3(b)是沿(a)的切面B-B截取的截面图；
图4是示出根据比较例的形成电池单元堆叠的方法的图；
图5是示出根据本公开内容的实施例的形成包括在电池模块中的电池单元堆叠的方法的图；
图6是示出包括在图5的电池单元堆叠中的一个电池单元的立体图；
图7是示出围绕包括在图5的电池单元堆叠中的一个电池单元的阻挡层的前视图；
图8是示出通过组合图5的电池单元形成的电池单元堆叠的立体图；
图9是示出根据本公开内容的另一实施例的包括在电池模块中的电池单元主体部上形成的阻挡层的平面图；
图10是沿图9的切线P-P截取的截面图；
图11是示出根据本公开内容的另一实施例的覆盖电池单元的阻挡层的立体图；
图12是通过旋转180度从相反侧的表面观察的图11的电池单元的立体图；
图13是示出通过使用图11的电池单元和阻挡层形成的电池单元堆叠的立体图；
图14是示出当根据图11的实施例的电池单元燃烧时火焰排出的路径的立体图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的各种实施例，使得本领域技术人员可以容易地实现本公开内容。本公开内容可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文阐述的实施例。
与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开内容，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开内容不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了描述方便，一些层和区域的厚度被夸大。
此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一个元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一个元件上，或者也可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一个元件上时，这意味着不存在其他中间元件。此外，词语“在……上”或“在……上方”是指设置在参考部分上或下，并不一定意味着朝向重力的相反方向设置在参考部分的上端。此外，在整个说明书中，当一个部分被称为“包括”某个部件时，除非另有说明，否则意味着该部分还可以包括其他部件，而不排除其他部件。此外，在整个说明书中，“平面”意味着从上侧观察目标部分，并且“截面”意味着从垂直切割的截面的侧向观察目标部分。
图4是示出根据比较例的形成电池单元堆叠的方法的图。
参考图4，在堆叠电池单元11的步骤中，可以通过在彼此相邻的电池单元11之间插入压缩垫20来进行堆叠。在堆叠压缩垫20之后，可以再次连续地执行堆叠电池单元11。此时，压缩垫20可具有恒定的厚度。压缩垫20可以起到防止电池旋动的作用，并且可以在电池燃烧时一定程度上延迟热传播。电池单元11和压缩垫20被堆叠以形成电池单元堆叠，并且随后经受引线焊接工艺和模块框架工艺以形成电池模块。
图5是示出根据本公开内容的实施例的形成包括在电池模块中的电池单元堆叠的方法的图。图6是示出包括在图5的电池单元堆叠中的一个电池单元的立体图。图7是示出围绕包括在图5的电池单元堆叠中的一个电池单元的阻挡层的前视图。
参考图5，通过堆叠多个电池单元110形成根据本公开内容的实施例的包括在电池模块中的电池单元堆叠，并且电池单元堆叠包括插入在多个电池单元110中的彼此相邻的电池单元110之间的阻挡层200。阻挡层200由阻燃构件形成。此时，阻挡层200可以由硅泡沫垫或云母片形成。电池模块包括至少两个阻挡层200，并且尽管未示出，至少两个或更多个电池单元110可以位于阻挡层200中的两个相邻的阻挡层200之间。
根据本公开内容的实施例的电池单元110优选地是袋型电池单元。例如，参考图6，根据本公开内容的实施例的电池单元110具有两个电极引线111和112彼此面对并且分别从电池体113的一个端部114a和另一端部14b突出的结构。可以通过在电极组件(未示出)容纳在电池壳体114中的状态下粘附电池壳体114的两个端部114a和114b以及连接它们的两个侧表面114c来制造电池单元110。换句话说，根据本公开内容的实施例的电池单元110具有总共三个密封部114sa、114sb、114sc，密封部114sa、114sb、114sc具有通过诸如热熔的方法密封的结构，电池单元110的其它侧部可形成为连接部115。电池壳体114的两个端部114a和114b之间的部分可限定在电池单元110的长度方向上，并且连接电池壳体114的两个端部114a和114b的一个侧部114c和连接部115之间的部分可限定在电池单元110的宽度方向上。
连接部115是沿着电池单元110的一个边缘较长延伸的区域，电池单元110的突出部110p可形成在连接部115的端部，并且可在垂直于连接部115延伸方向的方向上突出。突出部110p可位于电池壳体114的两个端部114a和114b的密封部114sa和114sb之一与连接部115之间。
电池壳体114通常具有树脂层/金属薄膜层/树脂层的层叠结构。例如，当电池壳体的表面由O(取向)-尼龙层形成时，当堆叠多个电池单元以形成中型或大型电池模块时，由于外部冲击，电池壳体易于滑动。因此，为了防止该问题并保持电池单元的稳定堆叠结构，可以附接诸如粘合型粘合剂(例如双面胶带)或在粘合到电池壳体的表面时通过化学反应粘合的化学型粘合剂来形成电池单元堆叠。在本公开内容的实施例中，电池单元堆叠120可以在y轴方向上堆叠。
参考图5至图7，根据本公开内容的实施例的阻挡层200可包括覆盖电池单元110的主体部110B的第一阻挡部200a和从第一阻挡部200a延伸并且覆盖电池单元110的顶部110T的第二阻挡部200b。电池单元110的主体部110B是指电池单元110的面向y轴方向的一个表面，y轴方向是电池单元110的堆叠方向，电池单元110的顶部110T可以是对应于连接电池壳体114的两个端部114a和114b的一个侧部114c的部分。换句话说，电池单元110的顶部110T可以指基于电池单元110的宽度方向的上部端部。
此时，第一阻挡部200a的厚度可大于第二阻挡部200b的厚度。第二阻挡部200b可由柔性材料形成。第一阻挡部200a可形成得相对较厚，由此提高了阻断相邻电池单元110之间的热传播的阻燃性能，并且由于第二阻挡部200b形成得相对较薄，因此在容纳电池单元堆叠的模块框架与电池单元110的上端之间的间隙的出现可被最小化。此外，第二阻挡部200b由柔性材料形成，从而可以紧密地覆盖电池单元110的上端的双侧折叠结构。
参考图7，根据本公开内容的实施例的阻挡层200可进一步包括第三阻挡部200c,第三阻挡部200c在从电池单元110突出的电极引线111和112的周围覆盖电池单元110的端部。供电极引线111和112穿过的开口200A可形成在第三阻挡部200c中。
图8是示出通过组合图5的电池单元形成的电池单元堆叠的立体图。
参考图5至图8，根据本公开内容的实施例的包括电池单元堆叠的电池模块包括第一阻挡部200a，使得当电池单元燃烧时可以中断从燃烧的电池单元110到相邻电池单元110的热传导。此外，除了电池单元110的主体部110B之外，电池模块还包括覆盖顶部110T的第二阻挡部200b和在电极引线111和112的周围覆盖电池单元110的端部的第三阻挡部200c，由此能够消除由于外部火焰而将热传导到没有出现火焰的电池单元110的效果。例如，参照图8，当在第一电池单元110a中出现火焰时，可以从应用了阻挡层200的第二电池单元110b消除由于外部火焰引起的热传导。
图9是示出根据本公开内容的另一实施例的包括在电池模块中的电池单元主体部上形成的阻挡层的平面图。图10是沿图9的切线P-P截取的截面图。
参考图9和图10，根据本公开内容的实施例的阻挡层200可以根据位置具有不同的厚度。具体地，面对电池单元110的主体部110B的阻挡层200的厚度可以朝向边缘增加。传统上，没有考虑由电池单元110的充电引起的电池单元膨胀现象，并且参照图4描述的在所有区域中具有相同厚度的压缩垫20被用作阻挡层。当压缩垫因电池单元膨胀现象而被压缩时，阻挡层的物理性质会发生变化。相反，根据本公开内容的实施例，考虑到电池单元膨胀现象，可以针对每个区域不同地应用阻挡层200的厚度。因此，在电池单元膨胀现象期间，可以降低阻挡层200的压缩性以最大化阻燃构件的性能，从而有效地延迟电池单元110之间的热传播时间。参考图5至图8描述的电池单元110的描述也可以应用于本公开内容的实施例。例如，参考图5至图8描述的第一阻挡部200a的厚度可以根据位置不同地形成。
图11是示出根据本公开内容的另一实施例的覆盖电池单元的阻挡层的立体图。图12是通过旋转180度从相反侧的表面观察的图11的电池单元的立体图。图13是示出通过使用图11的电池单元和阻挡层形成的电池单元堆叠的立体图。图14是示出当根据图11的实施例的电池单元燃烧时火焰排出的路径的立体图。
参考图11和12，阻挡层200可覆盖电池单元110的两个表面中的一个表面，并延伸至覆盖电池单元110的另一表面的一部分。此时，电池单元110的顶部110T可包括被第二阻挡部200b覆盖的第一区域P1和未被第二阻挡部200b覆盖的第二区域P2。此时，第三阻挡部200c可仅形成在电池单元110的与第一区域P1相邻的一端。
同时，第一区域P1可以是电池单元110的顶部110T的被第二阻挡部200b覆盖的长度方向上的部分区域。第一区域P1和第二区域P2可以位于电池单元110的长度方向的不同位置。第一区域P1可以与电池单元110的一端相邻，第二区域P2可以与电池单元110的另一端相邻。
由于不对称结构，根据本公开内容的实施例的阻挡层200可引导电池单元110中产生的火焰的方向。例如，通过形成包括第一区域P1和第二区域P2的电池单元110的顶部110T，如图14所示，可以在电池单元110的左侧方向上引导火焰。
如在图5至图7的实施例中所描述的，第一阻挡部200a的厚度可大于第二阻挡部200b的厚度。第二阻挡部200b可由柔性材料形成。第一阻挡部200a形成得相对较厚，从而能够提高阻断相邻电池单元110之间热传播的阻燃性能，并且由于第二阻挡部200b形成得相对较薄，因此在电池单元110的上端与容纳电池单元堆叠的模块框架之间的间隙的出现可被最小化。此外，第二阻挡部200b可由柔性材料形成以紧密地覆盖电池单元110的上端的双侧折叠结构。如果覆盖电池单元110的上端的第二阻挡部200b与模块框架之间存在间隙，则可能不能很好地进行火焰方向的引导。
参考图13，根据本公开内容的实施例的电池单元堆叠120可包括由阻挡层200覆盖的多个电池单元110。因为难以知道在堆叠的电池单元110中哪个电池单元110燃烧，所以可应用由阻挡层200覆盖多个电池单元110来设计火焰引导和热传播阻断。
同时，根据本公开内容的实施例的一个或多个电池模块可以被封装在电池组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。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆的交通工具，但是本公开内容不限于此，并且可以应用于可以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。
虽然以上已经详细描述了本公开内容的优选实施例，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员使用限定在随附权利要求书中的本公开内容的基本构思做出的各种修改和改进也属于权利范围。
[附图标记说明]
110：电池单元 110B：主体部
110T：顶部 120：电池单元堆叠
200：阻挡层 200a：第一阻挡部
200b：第二阻挡部 200c：第三阻挡部

Claims (14)

1.一种电池模块，包括：
堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠，和
阻挡层，所述阻挡层插入在所述多个电池单元中的彼此相邻的电池单元之间，
其中所述阻挡层根据位置具有不同的厚度。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
面向所述电池单元的主体部的所述阻挡层的厚度朝向边缘增加。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻挡层包括覆盖所述电池单元的所述主体部的第一阻挡部和从所述第一阻挡部延伸并覆盖所述电池单元的顶部的第二阻挡部。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中：
所述第一阻挡部的厚度大于所述第二阻挡部的厚度。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
所述第二阻挡部由柔性材料形成。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中：
所述电池单元的顶部包括被所述第二阻挡部覆盖的第一区域和未被所述第二阻挡部覆盖的第二区域。
7.根据权利要求3所述的电池模块，其中：
所述阻挡层进一步包括第三阻挡部，所述第三阻挡部在从所述电池单元突出的电极引线的周围覆盖所述电池单元的端部。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中：
在所述第三阻挡部中形成了供所述电极引线穿过的开口。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻挡层由阻燃构件形成。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中：
所述阻挡层由硅泡沫垫或云母片形成。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻挡层设置为至少两个或更多个，且至少两个或更多个电池单元位于所述阻挡层中的两个相邻的阻挡层之间。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻挡层覆盖所述电池单元的两个表面中的一个表面，并延伸至覆盖所述电池单元的另一表面的一部分。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中：
由于不对称结构，所述阻挡层引导所述电池单元中产生的火焰的方向。
14.一种电池组，包括根据权利要求1所述的电池模块。
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