CN114597550A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块和包括该电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

提供了一种电池模块和包括该电池模块的电池组。根据本公开内容一个实施方式的电池模块包括：通过堆叠多个电池单元形成的电池单元堆叠体；和插置在多个电池单元之中的彼此相邻的电池单元之间的阻挡层，其中阻挡层包括与电池单元平行设置的主体部、以及在主体部的一端弯折并且覆盖电池单元的上端部的延伸部。形成在电池单元堆叠体中的彼此相邻的一对电池单元之间的阻挡层起到阻燃构件的作用，从而当电池单元起火时能够延迟相邻电池单元之间的热传播速度。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2020年12月7日提交的韩国专利申请第10-2020-0169334号和于2021年11月4日提交的韩国专利申请第10-2021-0150561号的权益，通过引用将上述韩国专利申请的全部公开内容结合在此。
技术领域
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的需求增加，对作为能源的电池的需求快速增加。特别是，作为诸如电动自行车、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、以及诸如移动电话、数码相机、膝上型电脑和可穿戴装置之类的移动装置的能源，二次电池引起相当大的关注。
中型或大型电池模块优选被制造为具有尽可能小的尺寸和重量。由于该原因，通常使用能够以高集成度堆叠并且具有较小的重量容量比的棱柱形电池、袋型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、热量或振动影响，电池模块可包括前表面和后表面敞开以将电池单元堆叠体容纳在内部空间中的模块框架。
图1是常规电池模块的透视图。图2是常规电池模块中包括的电池单元堆叠体的顶视图。图3的(a)是从上方观看时图2的区域A的平面图，图3的(b)是沿(a)的切割面B-B截取的剖面图。
参照图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体12、用于容纳电池单元堆叠体12的模块框架、以及用于覆盖电池单元堆叠体12的前表面和后表面的端板15。模块框架包括用于覆盖电池单元堆叠体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体12的上表面的上板40。
此外，电池单元堆叠体12包括用于将多个电池单元彼此固定的固定构件17，固定构件17位于电池单元堆叠体12的中央部分和/或端部。此外，压缩垫(compression pad)20位于电池单元堆叠体12中的彼此相邻的一对电池单元之间。
参照图2和图3，位于常规电池单元堆叠体中的压缩垫20接触电池单元11的上表面或下表面。压缩垫20可吸收传播至相邻电池单元11的冲击。此外，当电池单元11起火时，由于压缩垫20所具有的厚度，可延迟热传播速度。然而，当电池单元11起火时，由于因电池单元11中产生的火焰导致的相邻电池单元11之间的热传导以及外部热传导，可能会发生二次单元起火。
因而，仅通过使用常规的压缩垫20难以充分起到延迟热传播速度的作用。因此，需要开发一种与常规电池模块不同，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，本公开内容的实施方式要解决的技术问题不限于上述问题，可在本公开内容包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的一个实施方式，提供了一种电池模块，包括：通过堆叠多个电池单元形成的电池单元堆叠体；和插置在所述多个电池单元之中的彼此相邻的电池单元之间的阻挡层，其中所述阻挡层包括与所述电池单元平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的上端部的延伸部。
所述延伸部可由柔性材料形成，并且覆盖至少两个电池单元的上端部。
所述阻挡层可包括与所述电池单元平行设置的第一阻挡层、以及设置在所述第一阻挡层与所述电池单元之间的第二阻挡层，所述第二阻挡层可包括与所述第一阻挡层平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的所述上端部的延伸部。
所述第一阻挡层位于彼此相邻的第一电池单元与第二电池单元之间，所述第二阻挡层包括：位于所述第一阻挡层与所述第一电池单元之间的2-1阻挡层、和位于所述第一阻挡层与所述第二电池单元之间的2-2阻挡层，所述2-1阻挡层包括与所述第一阻挡层平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的所述上端部的第一延伸部，所述2-2阻挡层包括与所述第一阻挡层平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的所述上端部的第二延伸部，并且所述2-1阻挡层的所述第一延伸部和所述2-2阻挡层的所述第二延伸部可在相同方向上弯折。
所述第一延伸部和所述第二延伸部可彼此重叠。
所述主体部包括附加延伸部，所述附加延伸部覆盖所述电池单元的其中电极引线所在的端部。
在所述主体部的所述附加延伸部中可形成有用于使所述引线通过的开口。
所述阻挡层可由阻燃构件形成。
所述第一阻挡层可由硅材料、云母材料或它们的混合材料形成，并且所述第二阻挡层可由云母材料形成。
所述阻挡层可设置为至少两个，并且可在所述阻挡层之中的彼此相邻的两个阻挡层之间放置至少两个电池单元。
彼此相邻的阻挡层的延伸部可在相互不同的方向上弯折。
根据本公开内容的另一个实施方式，提供了一种包括上述电池模块的电池组。
有益效果
根据本公开内容的实施方式，形成在电池单元堆叠体中的彼此相邻的一对电池单元之间的阻挡层起到阻燃构件的作用，从而当电池单元起火时能够延迟相邻电池单元之间的热传播速度。
此外，阻挡层不仅应用于电池单元的主体部，而且还应用于从主体部延伸的电池单元的顶部和引线部，从而能够延迟单元外部火焰进入未产生火焰的电池单元中的热传播速度。
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未在上面描述的另外其他效果。
附图说明
图1是常规电池模块的透视图；
图2是常规电池模块中包括的电池单元堆叠体的顶视图。
图3的(a)是从上方观看时图2的区域A的平面图，图3的(b)是沿(a)的切割面B-B截取的剖面图；
图4是示出形成根据比较例的电池单元堆叠体的方法的示图；
图5是示出形成根据本公开内容一实施方式的电池模块中包括的电池单元堆叠体的方法的示图；
图6是示出图5的电池单元堆叠体中包括的一个电池单元的透视图；
图7是示出根据本公开内容另一实施方式，阻挡层在电极引线从电池模块中包括的电池单元突出的方向上延伸的状态的示图。
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，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，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地示出。
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，并不一定是指设置在基准部分的朝向重力的相反方向的上端。
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“平面”时，是指当从上侧观看目标部分时，当称“截面”时，是指当从垂直切割的截面的一侧观看目标部分时。
图4是示出形成根据比较例的电池单元堆叠体的方法的示图
参照图4，在堆叠电池单元11的步骤中，可通过在彼此相邻的电池单元11与电池单元11之间插入压缩垫20进行堆叠。在堆叠压缩垫20之后，可再次继续执行电池单元11的堆叠。此时，压缩垫20可具有恒定的厚度。压缩垫20可起到防止单元卷曲的作用并且当单元起火时可在一定程度上延迟热传播。电池单元11和压缩垫20可进行堆叠以形成电池单元堆叠体，随后经过引线焊接工序和模块框架工序，从而形成电池模块。
图5是示出形成根据本公开内容一实施方式的电池模块中包括的电池单元堆叠体的方法的示图。图6是示出图5的电池单元堆叠体中包括的一个电池单元的透视图。
参照图5，通过堆叠多个电池单元110形成根据本实施方式的电池模块中包括的电池单元堆叠体，电池单元堆叠体包括插置在多个电池单元110之中的彼此相邻的电池单元110之间的阻挡层200。根据本实施方式的阻挡层200包括：与电池单元110平行设置的主体部200b11和200b21、以及在主体部200b11和200b21的一端弯折并且覆盖电池单元110的上端部的延伸部200b12和200b22。
具体地，根据本实施方式的阻挡层200包括：与电池单元110平行设置的第一阻挡层200a、以及设置在第一阻挡层200a与电池单元110之间的第二阻挡层200b。第二阻挡层200b包括：与第一阻挡层200a平行设置的主体部200b11和200b21、以及在主体部200b11和200b21的一端弯折并且覆盖电池单元110的上端部的延伸部200b12和200b22。延伸部200b12和200b22可由柔性材料形成，并且覆盖至少两个电池单元110的上端部。
更具体地，第一阻挡层200a位于彼此相邻的第一电池单元110a与第二电池单元110b之间，第二阻挡层200b可包括：位于第一阻挡层200a与第一电池单元110a之间的2-1阻挡层200b1、和位于第一阻挡层200a与第二电池单元110b之间的2-2阻挡层200b2。2-1阻挡层200b1包括：与第一阻挡层200a平行设置的主体部200b11、以及在主体部200b11的一端弯折并且覆盖电池单元110的上端部的第一延伸部200b12。2-2阻挡层200b2包括：与第一阻挡层200a平行设置的主体部200b21、以及在主体部200b21的一端弯折并且覆盖电池单元110的上端部的第二延伸部200b22。此时，2-1阻挡层200b1的第一延伸部200b12和2-2阻挡层200b2的第二延伸部200b22可在相同方向上弯折。此时，第一延伸部200b12和第二延伸部200b22可彼此重叠，并且它们的重叠部分可在至少一个电池单元110的上端部上。
根据本实施方式，第一延伸部200b12和第二延伸部200b22在彼此重叠的同时覆盖电池单元110的上端部，从而能够切断因内部单元火焰(inter-cell flame)引起的外部传播。
根据该实施方式的阻挡层200由阻燃构件制成。此时，第一阻挡层200a可由硅材料、云母材料或它们的混合材料形成，第二阻挡层200b可由云母材料形成。第一阻挡层200a可形成为云母片的形式，第二阻挡层200b可由具有大约1mm或更小的厚度并且具有良好弯折形式的薄云母材料形成。
在根据本实施方式的电池模块中，阻挡层200可设置为至少两个，并且可在阻挡层200之中的彼此相邻的两个阻挡层200之间放置至少两个电池单元110。
此外，根据本实施方式，彼此相邻的阻挡层200的延伸部可在相互不同的方向上弯折。例如，如图5中所示，以两个中央的电池单元110为基准位于右侧的阻挡层200中包括的延伸部可在向右方向上弯折，而以两个中央的电池单元110为基准位于左侧的阻挡层200中包括的延伸部可在向左方向上弯折。
根据本公开内容实施方式的电池单元110优选为袋型电池单元。例如，参照图6，根据本实施方式的电池单元110具有两个电极引线111和112彼此面对并且分别从电池主体113的一个端部114a和另一个端部114b突出的结构。可通过在电极组件(未示出)被容纳在电池壳体114中的状态下，将电池壳体114的两个端部114a和114b以及连接这两个端部的一个侧部114c粘接来制造电池单元110。换句话说，根据本实施方式的电池单元110总共具有三个密封部114sa、114sb和114sc，并且密封部114sa、114sb和114sc具有通过诸如热熔合之类的方法密封的结构，另一侧端部可由连接部115形成。电池单元110的长度方向可限定在电池壳体114的两个端部114a和114b之间，并且电池单元110的宽度方向可限定在电池壳体114的将两个端部114a和114b连接的一个侧部114c与连接部115之间。
连接部115是沿电池单元110的一个边缘长形地延伸的区域，并且在连接部115的端部可形成电池单元110的突出部110p，突出部110p可在与连接部115延伸的方向垂直的方向上突出。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/树脂层的层压结构。例如，在电池壳体的表面由O(定向)尼龙层形成的情况下，当堆叠多个电池单元以形成中型或大型电池模块时，由于外部冲击而容易滑动。因此，为了防止该问题并且保持电池单元的稳定堆叠结构，可通过对电池壳体的表面附接粘合构件来形成电池单元堆叠体，粘合构件例如是粘性型粘合剂(如双面胶带)或在粘附期间通过化学反应结合的化学粘合剂。在本实施方式中，电池单元110可沿y轴方向堆叠。
图7是示出根据本公开内容另一实施方式，阻挡层在电极引线从电池模块中包括的电池单元突出的方向上延伸的状态的示图。
另一方面，在图7和下面的描述中，为了解释第二阻挡层200b的主体部和延伸部，一起使用了上述的2-2阻挡层200b2的主体部200b21和第二延伸部200b22的附图标记。然而，这仅是为了解释方便，下面描述的内容也可适用于2-1阻挡层200b1的主体部200b11和第一延伸部200b12。此外，在上面提及的内容中，附图标记“200b22”已被描述为第二延伸部200b22，但这是为了解释方便，在图7的描述中将由“延伸部”表示。
参照图7，根据本实施方式的阻挡层200包括用于覆盖图6的电池单元110的主体部表面110C的第二阻挡层200b，并且如上所述，第二阻挡层200b包括：与第一阻挡层200a平行设置的主体部200b21、以及在主体部200b21的一端弯折并且覆盖电池单元110的上端部110T的延伸部200b22。
电池单元110的主体部表面110C是指电池单元110的面向y轴方向(电池单元110的堆叠方向)的一个表面，电池单元110的上端部100T可以是与图6中将电池壳体114的两个端部114a和114b连接的一个侧部114c对应的部分。换句话说，电池单元110的上端部100T可指电池单元110的以宽度方向为基准的上端部。
此时，第二阻挡层200b的主体部200b21的厚度可大于第二阻挡层200b的延伸部200b22的厚度。第二阻挡层200b的主体部200b21可形成为相对较厚，从而提高中断相邻电池单元110之间的热传播的阻燃性能。由于第二阻挡层200b的延伸部200b22形成为相对较薄，在用于容纳电池单元堆叠体的模块框架与电池单元110的上端部之间的间隙可最小化地产生。此外，第二阻挡层200b的延伸部200b22由柔性材料形成，使得可将电池单元110的上端部的双侧折叠结构紧密地覆盖。
参照图7，根据本实施方式的阻挡层200可进一步包括第三阻挡层200c，第三阻挡层200c用于覆盖从电池单元110突出的电极引线111和112周围的电池单元110的端部。可在第三阻挡层200c中形成使电极引线111和112通过的开口200D。第三阻挡层200c可通过将第二阻挡层200b延长来形成，或者第三阻挡层200c可通过将第一阻挡层200a延长来形成，或者第三阻挡层200c可通过单独的阻挡层来形成，从而被称为“附加延伸部”。
另外，可将根据本公开内容实施方式的电池模块中的一个或更多个封装在组壳体中，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。这些装置可应用于诸如电动自行车、电动汽车、混合动力汽车之类的交通工具，但是本公开内容不限于此，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，这也属于本公开内容的范围。
尽管上面已经详细描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员使用在以下权利要求书中限定的本公开内容的基本构思而进行的各种修改和改进也属于本公开内容的范围。

Claims (12)

1.一种电池模块，包括：
通过堆叠多个电池单元形成的电池单元堆叠体；和
插置在所述多个电池单元之中的彼此相邻的电池单元之间的阻挡层，
其中所述阻挡层包括与所述电池单元平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的上端部的延伸部。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述延伸部由柔性材料形成，并且覆盖至少两个电池单元的上端部。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述阻挡层包括与所述电池单元平行设置的第一阻挡层、以及设置在所述第一阻挡层与所述电池单元之间的第二阻挡层，
所述第二阻挡层包括与所述第一阻挡层平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的所述上端部的延伸部。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中：
所述第一阻挡层位于彼此相邻的第一电池单元与第二电池单元之间，所述第二阻挡层包括位于所述第一阻挡层与所述第一电池单元之间的2-1阻挡层、和位于所述第一阻挡层与所述第二电池单元之间的2-2阻挡层，
所述2-1阻挡层包括与所述第一阻挡层平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的所述上端部的第一延伸部，所述2-2阻挡层包括与所述第一阻挡层平行设置的主体部、以及在所述主体部的一端弯折并且覆盖所述电池单元的所述上端部的第二延伸部，并且
所述2-1阻挡层的所述第一延伸部和所述2-2阻挡层的所述第二延伸部在相同方向上弯折。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
所述第一延伸部和所述第二延伸部彼此重叠。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述主体部包括附加延伸部，所述附加延伸部覆盖所述电池单元的其中电极引线所在的端部。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中：
在所述主体部的所述附加延伸部中形成有用于使所述引线通过的开口。
8.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。
9.根据权利要求3所述的电池模块，其中：
所述第一阻挡层由硅材料、云母材料或它们的混合材料形成，并且所述第二阻挡层由云母材料形成。
10.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，并且在所述阻挡层之中的彼此相邻的两个阻挡层之间放置至少两个电池单元。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中：
彼此相邻的阻挡层的延伸部在相互不同的方向上弯折。
12.一种电池组，包括根据权利要求1至11中任一项所述的电池模块。
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