CN114450840A - 电池组和制造该电池组的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开内容一个实施方式的电池组包括：通过堆叠多个电池单元形成的电池单元堆叠体；施加到电池单元堆叠体的下表面的粘合剂层；下部电池组壳体，下部电池组壳体具有多个模块区域，并且电池单元堆叠体安装在下部电池组壳体上；以及位于粘合剂层与下部电池组壳体之间的导热树脂层，其中粘合剂层具有绝缘特性。

Description

电池组和制造该电池组的方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0094334号的权益，通过引用将上述韩国专利申请的公开内容整体结合在此。
本公开内容涉及一种电池组和制造该电池组的方法，更具体地，涉及一种具有提高的绝缘性能和冷却效率的电池组和制造该电池组的方法。
背景技术
随着技术发展以及对移动设备的需求的增加，对二次电池作为能源的需求迅速增加，因此正兴起对能够满足各种需求的电池的诸多研究。
作为用于诸如电动自行车、电动汽车和混合动力电动汽车之类的电力驱动装置的能源、以及用于诸如移动电话、数码相机和膝上型电脑之类的移动装置的能源，二次电池已引起相当多的关注。
小型移动装置针对每个装置使用一个或几个电池单元，而诸如车辆之类的中型或大型装置需要高功率和大容量。因此，使用包括多个彼此电连接的电池单元的中型或大型电池模块。
中型或大型电池模块优选制造为具有尽可能小的尺寸和重量。因此，主要使用能够以高集成度堆叠并且具有较小的相对于容量的重量的棱柱形电池、袋形电池等作为中型或大型电池模块的电池单元。另外，为了保护电池单元堆叠体免受外部冲击、热量或振动，电池模块可包括将电池单元堆叠体容纳在内部空间中的模块框架。
图1是图解常规电池模块的分解透视图。
参照图1，常规电池模块10包括：包含多个电池单元11的电池单元堆叠体12；上表面、前表面和后表面开放的U形框架30；用于覆盖电池单元堆叠体12的上部的上板40；分别位于电池单元堆叠体12的前表面和后表面上的端板15；以及位于电池单元堆叠体12与端板15之间的汇流条框架13。此外，电池模块10包括位于U形框架30与电池单元堆叠体12之间的导热树脂层31。导热树脂层31是一种散热层，其可通过施加具有散热功能的材料来形成。
此时，电池单元11的冷却表面是与导热树脂层31直接接触的表面，该表面有损坏的风险。由于常规上使用的导热树脂层31不能保证具有绝缘性能，所以当电池单元11损坏时发生绝缘问题。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供一种具有提高的绝缘性能和冷却效率的电池组和制造该电池组的方法。
然而，本公开内容的实施方式要解决的技术问题不限于上述问题，可在本公开内容所包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容一个实施方式，提供了一种电池组，包括：通过堆叠多个电池单元形成的电池单元堆叠体；施加到所述电池单元堆叠体的下表面的粘合剂层；下部电池组壳体，所述下部电池组壳体具有多个模块区域，并且所述电池单元堆叠体安装在所述下部电池组壳体上；以及位于所述粘合剂层与所述下部电池组壳体之间的导热树脂层，其中所述粘合剂层具有绝缘特性。
所述导热树脂层可与所述下部电池组壳体直接接触。
所述多个模块区域可以是通过形成在所述下部电池组壳体中的多个分隔壁分隔出的，并且所述分隔壁可位于多个电池单元堆叠体之中的相邻的电池单元堆叠体之间。
所述导热树脂层可包括第一导热树脂层和第二导热树脂层，所述多个模块区域可包括通过所述分隔壁彼此分隔的第一区域和第二区域，所述第一导热树脂层可形成为对应于所述第一区域，并且所述第二导热树脂层可形成为对应于所述第二区域。
所述电池组可进一步包括：覆盖所述电池单元堆叠体的两个端部的绝缘盖；以及包裹所述电池单元堆叠体的与所述绝缘盖相邻的两个端部的保持构件，其中包含所述电池单元堆叠体、所述绝缘盖、所述保持构件以及所述粘合剂层的电池模块可直接安装在所述下部电池组壳体上。
所述电池组可进一步包括覆盖多个电池单元堆叠体的上部电池组壳体。
根据本公开内容另一个实施方式，提供了一种制造电池组的方法，所述方法包括以下步骤：堆叠多个电池单元，以形成电池单元堆叠体；形成覆盖所述电池单元堆叠体的两个端部的绝缘盖；形成包裹所述电池单元堆叠体的与所述绝缘盖相邻的两个端部的保持构件；给所述电池单元堆叠体的下表面施加粘合剂材料，以形成粘合剂层；在具有多个模块区域的下部电池组壳体中形成导热树脂层；以及将所述电池单元堆叠体安装在所述下部电池组壳体中，使得所述电池单元堆叠体的所述下表面邻接所述导热树脂层。
施加粘合剂材料可包括：在所述电池单元堆叠体倒置的状态下朝向所述电池单元堆叠体的所述下表面注入绝缘粘合剂喷雾。
所述多个模块区域可以是通过多个分隔壁分隔出的，并且所述电池单元堆叠体可安装在彼此相邻的分隔壁之间。
所述粘合剂层的厚度可形成为比所述导热树脂层的厚度更薄。
有益效果
根据本公开内容的实施方式，可将绝缘粘合剂施加到用于冷却电池单元堆叠体的底表面，从而保持绝缘性能并且同时提高冷却效率。
本公开内容的效果不限于上述效果，本领域技术人员将从所附权利要求书的描述中清楚地理解上文未描述的另外的其他效果。
附图说明
图1是图解常规电池模块的分解透视图；
图2是图解根据本公开内容一个实施方式的电池模块的透视图；
图3是图2的电池模块的分解透视图；
图4是图2的电池模块中包括的电池单元的透视图；
图5和图6是图解根据本公开内容另一个实施方式的电池组和制造该电池组的方法的透视图。
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。
将省略与描述无关的部分的说明以清楚地描述本公开内容，并且在整个申请中相似的参考标号表示相似的要素。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个要素的尺寸和厚度，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”或“上方”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，词语“在……上”或“在……上方”是指设置在基准部分上方或下方，并不一定是指朝向重力的相反方向设置在基准部分“在……上”或“在……上方”。
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，当称为“平面”时，是指当从上侧观察目标部分时，当称为“剖面”时，是指当从竖直切割的截面的侧面观察目标部分时。
图2是图解根据本公开内容一个实施方式的电池模块的透视图。图3是图2的电池模块的分解透视图。图4是图2的电池模块中包括的电池单元的透视图。
参照图2至图4，根据本公开内容一个实施方式的电池模块100包括其中堆叠有多个电池单元110的电池单元堆叠体200。
首先，电池单元110优选是袋型电池单元，并且可形成为矩形的片状结构。例如，根据本实施方式的电池单元110具有其中两个电极引线111和112分别从以单元主体113为基准设置在彼此相反两侧上的一个端部114a和另一个端部114b突出的结构。更具体地说，电极引线111和112连接到电极组件(未示出)并且从电极组件(未示出)突出到电池单元110的外部。两个电极引线111和112中的一个可以是正极引线111并且另一个可以是负极引线112。就是说，正极引线111和负极引线112可以以一个电池单元110为基准在彼此相反的方向上突出。
另外，可在电极组件(未示出)容纳在单元壳体114中的状态下，通过将单元壳体114的两个端部114a、114b以及连接它们的一个侧部114c接合来制造电池单元110。换句话说，根据本实施方式的电池单元110具有总共三个密封部，密封部具有通过诸如热熔合之类的方法进行密封的结构，另一个侧部可由连接部115构成。单元壳体114可由包括树脂层和金属层的层压片构成。
这种电池单元110可形成为多个，并且多个电池单元110进行堆叠以彼此电连接，从而形成电池单元堆叠体200。特别是，如图5中所示，多个电池单元110可沿x轴方向堆叠。因此，电极引线111和112可分别在y轴方向和-y轴方向上突出。
另外，与参照图1描述的常规电池模块不同，根据本实施方式的电池模块100形成为去除了模块框架和端板的无模块(module-less)结构。替代模块框架，根据本实施方式的电池模块100可包括侧面板600和保持带700。由于去除了模块框架和端板，所以不需要要求精确控制的复杂工序，诸如将电池单元堆叠体200容纳在模块框架内部的工序、或者将模块框架和端板组装的工序。此外，优点在于电池模块100的重量可大幅减少相当于被去除的模块框架和端板的重量。此外，根据本实施方式的电池模块100的优点在于，由于去除了模块框架，所以在电池组组装工序中有利于可返工性。相比之下，即使由于模块框架的焊接结构而导致发生缺陷，常规电池模块10也不能返工。
侧面板600是板形构件，并且可设置在电池单元堆叠体200的两个侧表面上，以补充电池模块100的刚性。这种侧面板600具有弹性特性并且可包括通过注塑成型制造的塑料材料，在一些情况下，可应用板簧材料。
保持带700是在电池单元堆叠体200的两个端部处包裹电池单元堆叠体200的构件，并且可具有固定构成电池单元堆叠体200的多个电池单元110和侧面板600的功能。在以这种方式经由保持带700固定电池单元堆叠体200和侧面板600之后，可在电池单元堆叠体200的与电极引线111和112突出的方向对应的前表面和后表面上设置绝缘盖400。这种保持带700可由具有预定弹力的材料构成，具体地，可应用板簧的结构。
根据本实施方式的电池模块100进一步包括施加到电池单元堆叠体200的下表面的粘合剂层120，如图2和图3中所示。可通过将绝缘粘合剂材料以较薄厚度施加到电池单元堆叠体200的下表面来形成根据本实施方式的粘合剂层120。通常，电池单元堆叠体200的冷却表面与后面描述的导热树脂层直接接触，因而电池单元堆叠体200的冷却表面有损坏的风险。由于导热树脂层不能保证具有绝缘性能，所以当电池单元损坏时可发生绝缘问题。
根据本实施方式的粘合剂层120可覆盖电池单元堆叠体200的底表面以冷却电池单元堆叠体200，从而保持电池单元堆叠体200的绝缘性能并且同时使冷却效率的降低最小化。优选地，粘合剂层120可覆盖电池单元堆叠体200的整个底表面。
图5和图6是图解根据本公开内容另一个实施方式的电池组和制造该电池组的方法的透视图。
参照图5，可在上述电池单元堆叠体200倒置的状态下朝向电池单元堆叠体200的下表面注入绝缘粘合剂喷雾130。因而，通过使用喷雾130方法，尽可能薄地施加粘合剂层120，从而使粘合剂层120作为冷却阻力的作用最小化。粘合剂层120可形成为具有比后面描述的导热树脂层更薄的厚度。
参照图6，根据本公开内容一个实施方式的电池组1000可包括：包含上述电池单元堆叠体200的电池模块100；用于容纳电池模块100的电池组框架1100；以及位于电池模块100与电池组框架1100的底部1111之间的导热树脂层1200。
首先，如上所述，电池模块100包括绝缘盖，但可形成为去除了模块框架和端板的无模块(module-less)结构。多个这样的电池模块100可聚集并容纳在电池组框架1100中，以形成电池组1000。
电池组框架1100可包括下部电池组壳体1110和覆盖下部电池组壳体1110的上部电池组壳体1120，并且多个电池模块100可设置在下部电池组壳体1110的底部1111上。下部电池组壳体1110具有多个模块区域，可通过形成在下部电池组壳体1110中的多个分隔壁1350分隔出多个模块区域。分隔壁1350形成在多个电池模块100之中的彼此相邻的电池模块100之间。例如，导热树脂层1200包括彼此相邻的第一导热树脂层和第二导热树脂层，多个模块区域包括通过分隔壁1350彼此分隔的第一区域和第二区域，第一导热树脂层可形成为对应于第一区域，并且第二导热树脂层可形成为对应于第二区域。此时，第一导热树脂层和第二导热树脂层可通过分隔壁1350彼此分离地设置。
另外，可通过给下部电池组壳体1110的底部1111施加导热树脂(Thermal resin)来形成导热树脂层1200。导热树脂可包括导热粘合剂材料，具体地，可包括硅酮(Silicone)材料、聚氨酯(Urethan)材料和丙烯酸(Acrylic)材料中的至少一种。导热树脂在施加期间为液体，但是在施加之后固化，从而可起到固定电池模块100的作用。此外，由于导热树脂具有优异的热传递特性，所以从电池单元100产生的热量可迅速地传递到底部1111，从而防止电池组1000过热。
如图2中所示，在根据本实施方式的电池模块100中，在去除了模块框架的无模块(module-less)结构中电池单元110的一部分可暴露到外部，为了结构稳定性，必须固定暴露的电池单元110。因此，根据本实施方式的电池组1000可形成能够将电池模块100，特别是构成电池模块100的各电池单元110固定到底部1111的导热树脂层，从而提高结构稳定性。此外，通过去除模块框架，从电池单元产生的热量可从导热树脂层直接传递到电池组框架，从而提高冷却效率。尽管未示出，可在电池组框架上形成散热器结构。
根据本公开内容实施方式的电池模块或电池组能够应用于各种装置。具体地，这种装置可应用于诸如电动自行车、电动汽车、或者混合动力汽车之类的车辆装置，但是本公开内容不限于此，可应用于能够使用电池模块的各种装置，这也属于本公开内容的范围。
虽然已经参照优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员能够进行许多其他的修改和实施方式，这落入所附权利要求书中描述的本发明的原理的精神和范围内。
参考标号说明
110：电池单元
120：粘合剂层
200：电池单元堆叠体
130：喷雾
400：绝缘盖。

Claims (10)

1.一种电池组，包括：
通过堆叠多个电池单元而成的电池单元堆叠体；
施加到所述电池单元堆叠体的下表面的粘合剂层；
下部电池组壳体，所述下部电池组壳体具有多个模块区域，并且所述电池单元堆叠体安装在所述下部电池组壳体上；以及
位于所述粘合剂层与所述下部电池组壳体之间的导热树脂层，
其中所述粘合剂层具有绝缘特性。
2.如权利要求1所述的电池组，其中：
所述导热树脂层与所述下部电池组壳体直接接触。
3.如权利要求1所述的电池组，其中：
所述多个模块区域是通过形成在所述下部电池组壳体中的多个分隔壁分隔出的，并且所述分隔壁位于多个电池单元堆叠体之中的相邻的电池单元堆叠体之间。
4.如权利要求3所述的电池组，其中：
所述导热树脂层包括第一导热树脂层和第二导热树脂层，
所述多个模块区域包括通过所述分隔壁彼此分隔的第一区域和第二区域，
所述第一导热树脂层形成为对应于所述第一区域，并且所述第二导热树脂层形成为对应于所述第二区域。
5.如权利要求1所述的电池组，进一步包括：
覆盖所述电池单元堆叠体的两个端部的绝缘盖；以及
包裹所述电池单元堆叠体的与所述绝缘盖相邻的两个端部的保持构件，
其中包含所述电池单元堆叠体、所述绝缘盖、所述保持构件以及所述粘合剂层的电池模块直接安装在所述下部电池组壳体上。
6.如权利要求1所述的电池组，进一步包括：
覆盖多个电池单元堆叠体的上部电池组壳体。
7.一种制造电池组的方法，所述方法包括以下步骤：
堆叠多个电池单元，以形成电池单元堆叠体；
形成覆盖所述电池单元堆叠体的两个端部的绝缘盖；
形成包裹所述电池单元堆叠体的与所述绝缘盖相邻的两个端部的保持构件；
给所述电池单元堆叠体的下表面施加粘合剂材料，以形成粘合剂层；
在具有多个模块区域的下部电池组壳体中形成导热树脂层；以及
将所述电池单元堆叠体安装在所述下部电池组壳体中，使得所述电池单元堆叠体的所述下表面邻接所述导热树脂层。
8.如权利要求7所述的方法，其中：
施加粘合剂材料包括：在所述电池单元堆叠体倒置的状态下朝向所述电池单元堆叠体的所述下表面注入绝缘粘合剂喷雾。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
所述多个模块区域是通过多个分隔壁分隔出的，并且所述电池单元堆叠体安装在彼此相邻的分隔壁之间。
10.如权利要求7所述的方法，其中：
所述粘合剂层的厚度形成为比所述导热树脂层的厚度更薄。
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