CN115461917A - 电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。根据本发明的实施例的电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体堆叠在电池单体堆中；盖，电池单体堆容纳在盖中；以及缓冲构件，缓冲构件与电池单体堆接触。缓冲构件设置为使得流体能够在缓冲构件中移动。

Description

电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆
技术领域
本申请要求于2020年10月20日在韩国提交的韩国专利申请第10-2020-0136072号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
本公开涉及一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，更具体地，涉及一种当电池单体中发生膨胀时使施加到整个电池单体上的压力均匀的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。
背景技术
随着移动设备的技术发展和对移动设备需求的增长，对作为能量源的二次电池的需求快速增加。尽管镍镉电池或氢离子电池已经被用作现有技术的二次电池，但由于与镍基二次电池相比这些电池几乎不具有记忆效应，所以，近来，自由地充放电、具有非常低的自放电率并且具有高能量密度的锂二次电池已被广泛使用。
这种锂二次电池主要将锂基氧化物和碳材料分别用作正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括电极组件和护套(sheath)材料(即，电池壳体)，在电极组件中，布置有分别涂布正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，隔板插设在正极板与负极板之间，护套材料密封并容纳电极组件和电解液。
锂二次电池根据使用的正极活性材料和负极活性材料，包括正极、负极、插设在其间的隔板以及电解液，并包括锂离子电池(LIB)、聚合物锂离子电池(PLIB)等。一般而言，通过在集流体(例如，铝或铜的片、网、膜或箔)上涂布正极活性材料或负极活性材料，然后干燥正极活性材料或负极活性材料，来形成锂二次电池的电极。此外，各种二次电池具有能够保护多个电池单体的盖，并且包括多个电池模块(其中，多个电池单体堆叠并插入盖中)以及包括多个电池模块的电池组。
电池单体可以通过作为导体的汇流条彼此电连接。通常，正极引线由铝材料制造，负极引线由铜材料制造，汇流条也由铜材料制造。
同时，在电池单体中可能发生电池单体内部产生气体并膨胀的膨胀现象。参见作为现有技术的韩国专利公开第10-2020-0106378号，在模块壳体200的内部设置有膨胀吸收垫121以吸收由电池单体的膨胀引起的体积扩张。
然而，在现有技术的情况下，当电池单体的一部分中发生膨胀而不是在整个电池单体中发生膨胀时，由于膨胀吸收垫121仅在发生膨胀的部分被挤压，所以电池单体的发生膨胀的部分和电池单体的未发生膨胀的部分的压力不均匀，并且因为局部压力集中在电池单体的发生膨胀的部分，所以存在电池单体局部劣化的问题。
发明内容
技术问题
本公开设计用于解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供一种即使在电池单体中发生膨胀时也能够防止压力集中在电池单体的一部分中，使得施加到整个电池单体的压力均匀的电池模块，以及包括该电池模块的电池组和车辆。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，包括：电池单体堆，多个电池单体堆叠在电池单体堆中；盖，电池单体堆容纳在盖中；以及缓冲构件，缓冲构件与电池单体堆接触，其中，缓冲构件设置为使得流体能够在缓冲构件中移动。
缓冲构件可以包括：第一片；第二片，第二片与第一片结合；多个流体缓冲层，多个流体缓冲层形成在第一片与第二片之间，并且流体被引入流体缓冲层；以及通道，通道被配置为将多个流体缓冲层彼此连接，使得流体在多个流体缓冲层之间移动。
第一片和第二片可以被设置为能够热接合的薄膜片(film sheet)。
通道可以被设置为多个通道，并且多个通道可以在多个流体缓冲层的全部方向上连接。
多个通道的第一通道可以被配置为将多个流体缓冲层彼此连接，并且多个通道中的第二通道可以被配置为将多个流体缓冲层中的任意一个与第一通道连接。
所有的多个流体缓冲层可以通过第一通道和第二通道彼此连通地连接，并且当电池单体由于电池单体的膨胀现象而膨胀时，存在于多个流体缓冲层中的任意一个中的流体可以通过从电池单体经由第一通道和第二通道中的至少一个传递的压力移动到其他的流体缓冲层。
第一通道和第二通道可以彼此垂直地连接。
流体缓冲层可以形成为基于第一片和第二片的结合部对称的形状或非对称的形状。
在本公开的另一个方面中，提供了一种包括如上所述的电池模块的电池组，以及包括该电池模块的车辆。
有益效果
本公开的实施例通过设置为使得流体能够在其中移动的缓冲构件，即使在电池单体发生膨胀时也可以防止压力集中于电池单体的一部分中，使得施加到整个电池单体的压力均匀。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的电池模块的示意性剖视图。
图2是根据本公开的实施例的电池模块中的缓冲构件的示意性透视图。
图3是根据图2的缓冲构件的一部分的放大图。
图4示意性地示出了根据本公开的实施例的电池模块中的形成为对称形状的流体缓冲层的第一片和第二片。
图5示意性地示出了作为图4的另一个实施例的形成为非对称形状的流体缓冲层的第一片和第二片。
图6示意性地示出了在图4的电池单体的一个端部发生膨胀的情况。
图7示意性地示出了在图4的电池单体的中部发生膨胀的情况。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于允许发明人适当地定义术语以最佳解释的原理，根据与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。因此，本文所提出的描述仅是优选示例，仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围，因此，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以做出其他替换和修改。
在附图中，为了描述方便和清楚起见，各个元件或构成元件的特定部分的尺寸被夸大、省略或示意性地示出。因此，各个元件的大小并不能完全反映实际大小。如果确定相关已知功能或配置的详细描述可能不必要地模糊本公开的主旨，则将省略这些描述。
如本文所使用的，术语“结合”或“连接”不仅包括一个构件直接结合或直接连接到另一构件的情况，还包括一个构件通过连接件间接结合或间接连接到另一构件的情况。
图1是根据本公开的实施例的电池模块的示意性剖视图，图2是根据本公开的实施例的电池模块中的缓冲构件的示意性透视图，图3是根据图2的缓冲构件的一部分的放大图，图4示意性地示出了根据本公开的实施例的电池模块中的形成为对称形状的流体缓冲层的第一片和第二片，图5示意性地示出了作为图4的另一个实施例的形成为非对称形状的流体缓冲层的第一片和第二片，图6示意性地示出了在图4的电池单体的一个端部发生膨胀的情况，图7示意性地示出了在图4的电池单体的中部发生膨胀的情况。
参见附图，根据本公开的实施例的电池模块10包括电池单体堆100、盖200和缓冲构件300。
参见图1，设置有电极引线的多个电池单体110堆叠在电池单体堆100中。设置在电池单体110中的电极引线是一种露出到外部、与外部设备连接并且可以使用导电材料的端子。
电极端子可以包括正极引线和负极引线。正极引线和负极引线可以基于电池单体110的纵向方向在相反的方向上设置，或者正极引线和负极引线可以基于电池单体110的纵向方向位于相同的方向上。
正极引线和负极引线可以不同的材料制成。例如，正极引线可以由铝材料制造，而负极引线可以由铜材料制造。
电极引线可以与汇流条电结合。电池单体110可以具有多个单元单体或多个双单体(bi-cell)根据容量堆叠的结构，其中，在单个单元单体中依次布置有正极板-隔板-负极板，并且在双单体中依次布置有正极板-隔板-负极板-隔板-正极板-隔板-负极板。
电池单体堆100可以被配置为使得多个电池单体110彼此堆叠。这里，电池单体110可以具有不同的结构，并且多个电池单体110可以以不同的方式堆叠。
分别容纳电池单体110的多个筒(cartridge，未示出)可以被设置在电池单体堆100上。可以通过塑料的注塑成型制造每个筒(未示出)，并且可以堆叠形成有能够容纳电池单体110的容纳单元的多个筒(未示出)。
连接单元或端子元件可以被设置在堆叠有多个筒(未示出)的筒组件上。例如，连接元件可以包括用于连接能够提供关于电池单体110的电压或温度的数据的电池管理系统(BMS，未示出)等的各种电学连接部件或连接构件。
此外，端子元件包括作为连接到电池单体110的主端子的正极端子和负极端子，并且在端子元件上设置有端子螺栓以与外部电连接。同时，电池单体110可以具有不同的形状。
参见图1，电池单体堆100或容纳有电池单体堆100的筒组件被容纳在盖200中。例如，盖200可以被设置为围绕电池单体堆100。
盖200围绕电池单体堆100或所有多个筒组件，从而保护电池单体堆100或筒组件免受外部振动或冲击。
盖200可以形成为与电池单体堆100或筒组件的形状对应的形状。例如，当电池单体堆100或筒组件设置为六边形时，盖200也可以设置为与其对应的六边形。
例如，盖200可以通过弯曲金属材料的板制造，或者可以通过塑料注塑成型制造。此外，盖200可以一体制造或者可以分开制造。
可以在盖200中形成穿透单元(未示出)，如上所述的连接元件或端子元件可以通过穿透单元露出到外部。也就是说，连接元件或端子元件可以电连接到外部部件或外部构件，并且穿透单元可以形成在盖200中，使得该电连接不会被盖200阻碍。
盖200可以一体形成，或者可以包括上盖200、下盖200以及侧盖200，但本公开不限于此。
缓冲构件300与电池单体堆100接触，并且被设置为使得缓冲构件300内部的流体400(见图4)可移动。
参见图2至图4，缓冲构件300可以包括第一片310、第二片320、流体缓冲层330以及通道340。
例如，第一片310和第二片320可以被设置为能够热结合的薄膜片。此外，如图4所示，第一片310和第二片320可以在缓冲构件300的上侧和下侧彼此结合。
形成有多个流体缓冲层330，并且当第一片310和第二片320彼此结合时，各个流体缓冲层330可以形成在第一片310与第二片320之间。这里，参见图3，流体缓冲层330可以形成为朝向缓冲构件300的上侧和下侧突出的形状。
流体400(见图4)被引入流体缓冲层330中，并且流体缓冲层330设置为使得流体(例如空气)被引入流体缓冲层330中，以在电池单体110中发生膨胀时对电池单体110进行缓冲。
此外，通道340被设置为将多个流体缓冲层330彼此连接。当多个流体缓冲层330被通道340彼此连接时，如果电池单体110发生膨胀并且电池单体110挤压多个流体缓冲层330中的一部分时，存在于被电池单体110挤压的流体缓冲层330中的流体400移动到其他未被挤压的流体缓冲层330中。
也就是说，通道340将多个流体缓冲层330彼此连接，使得流体400可以在多个流体缓冲层330之间移动。
例如，参见图6，当基于图6在电池单体110的左侧发生膨胀时，与电池单体110的接触的左侧的流体缓冲层330被电池单体110挤压，并且流体400从左侧的流体缓冲层330移动到没有被挤压的右侧的流体缓冲层330。
此外，参见图7，当基于图7在电池单体110的中部发生膨胀时，与电池单体110的接触的中部的流体缓冲层330被电池单体110挤压，并且流体400从中部的流体缓冲层330移动到没有被挤压的左侧和右侧的流体缓冲层330。
参见图2，因为多个流体缓冲层330水平地和垂直地在具有长方形形状的第一片310和第二片320之间布置，所以即使流体缓冲层330的任意一部分都没有被挤压，流体400也可以移动到在水平位置和垂直位置的未被挤压的多个流体缓冲层330。
这与当气垫的任意一部分被挤压时，空气移动到另一部分使气垫的另一部分被缓冲的方法相似。
为了便于描述，虽然在图6和图7中夸张地示出了流体缓冲层330根据流体400的移动而变化的大小，即使电池单体110的任意一部分扩张，对应部分的流体缓冲层330被挤压，并且流体缓冲层330中的流体400移动到其他流体缓冲层330，流体缓冲层330的大小的实际变化不像图6和图7中那样夸张。
这是因为，如图2所示，多个流体缓冲层330在水平方向和垂直方向上布置，即使任意一个流体缓冲层330被挤压，或者对应部分的一些流体缓冲层330一起被挤压，存在于被挤压的流体缓冲层330中的流体400通过多个通道340(即，第一通道341和第二通道342)被分散在水平方向和垂直方向上的多个流体缓冲层330中，流体缓冲层330的形状的实际变化较小。
同时，例如，假定在电池单体110中发生了膨胀并且被电池单体110挤压的流体缓冲层330在该部分处的初始绝对大小是“5”，则在被挤压的流体缓冲层330的流体400移动到未发生膨胀的部分中的其他流体缓冲层330之后，被挤压的流体缓冲层330的初始绝对大小可以减小到“3”。
此外，例如，假定电池单体110中未发生膨胀的部分的流体缓冲层330的初始绝对大小是“1”，则在流体400从通过在电池单体110中发生膨胀而被挤压的流体缓冲层330移动到未发生膨胀的部分的流体缓冲层330之后，未发生膨胀的部分的流体缓冲层330的绝对大小增加到“3”。
也就是说，在根据本公开的实施例的电池模块10中，当电池单体110发生膨胀时，流体400被分散并且从被电池单体110挤压的流体缓冲层330沿不同的方向通过多个通道340移动到未被挤压的多个其它流体缓冲层330，因此可以对所有的电池单体110中的发生膨胀的部分和未发生膨胀的部分施加相同的压力。
此外，因此，具有防止压力集中在电池单体110的任意一部分上并且防止电池单体110局部劣化的效果。
参见图2和图3，可以设置多个通道340，并且多个通道340可以在全部方向上连接流体缓冲层330。
例如，多个通道340可以设置为使得多个通道340的第一通道341将多个流体缓冲层330彼此连接，并且多个通道340的第二通道342将多个流体缓冲层330中的任意一个与第一通道341连接。
这里，第一通道341和第二通道342可以垂直地彼此连接。如上所述，所有多个流体缓冲层330可以通过第一通道341和第二通道342彼此连通地连接。
因此，存在于当电池单体110发生膨胀时被挤压的流体缓冲层330中的流体400可以被分散并且移动到其他多个流体缓冲层330中。
也就是说，当电池单体110由于电池单体110的膨胀现象而膨胀时，存在于多个流体缓冲层330中的任意一个中的流体400通过从电池单体110经由第一通道341和第二通道342传递的压力移动到其他流体缓冲层330。
同时，流体缓冲层330可以基于第一片310和第二片320的结合部形成为如图4中的对称的形状或者如图5中的非对称形状。
以下，将参考附图描述根据本公开的实施例的电池模块10的操作和效果。
流体缓冲层330设置在根据本公开的实施例的电池模块10的盖200上。流体缓冲层330被设置为使得多个流体缓冲层330在水平方向和垂直方向上通过通道340彼此连接，并且当任意一个流体缓冲层330通过电池单体110的膨胀被挤压时，存在于流体缓冲层330中的流体400被分散并且移动到未被挤压的其他流体缓冲层330，使得施加到整个电池单体110的压力均匀。
因此，具有防止压力集中在电池单体110的任意一部分上并且防止电池单体110局部劣化的效果。
同时，根据本公开的实施例的电池组(未示出)可以包括如上所述的根据本公开的实施例的一个或多个电池模块10。此外，除了电池模块10之外，电池组(未示出)还可以包括容纳电池模块10的外壳和控制电池模块10的充放电的各种设备，例如，BMS、电流传感器、保险丝等。
同时，根据本公开的实施例的车辆(未示出)可以包括如上所述的电池模块10或电池组(未示出)。电池组(未示出)可以包括电池模块10。此外，根据本公开的实施例的电池模块10可以应用于车辆(未示出)，例如，设置为使用电力的预定车辆(未示出)，例如，电动车辆或混合动力车辆。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体实例虽然指示了本公开的优选实施例，但仅以示例的方式给出，这是由于本公开的范围内的各种变化和修改通过该详细描述对于本领域技术人员将变得清楚。
工业适用性
本公开涉及一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，具体地，可以应用于与二次电池相关的工业。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
电池单体堆，多个电池单体堆叠在所述电池单体堆中；
盖，所述电池单体堆容纳在所述盖中；以及
缓冲构件，所述缓冲构件与所述电池单体堆接触，
其中，所述缓冲构件设置为使得流体能够在所述缓冲构件中移动。
2.根据权利要求1的所述的电池模块，其中，所述缓冲构件包括：
第一片；
第二片，所述第二片与所述第一片结合；
多个流体缓冲层，所述多个流体缓冲层形成在所述第一片与所述第二片之间，并且所述流体被引入所述流体缓冲层；以及
通道，所述通道被配置为将所述多个流体缓冲层彼此连接，使得所述流体在所述多个流体缓冲层之间移动。
3.根据权利要求2的所述的电池模块，其中，所述第一片和所述第二片被设置为能够热接合的薄膜片。
4.根据权利要求2的所述的电池模块，其中，所述通道被设置为多个通道，并且
其中，所述多个通道在所述多个流体缓冲层的全部方向上连接。
5.根据权利要求4的所述的电池模块，其中，所述多个通道的第一通道被配置为将所述多个流体缓冲层彼此连接，并且
其中，所述多个通道中的第二通道被配置为将所述多个流体缓冲层中的任意一个与所述第一通道连接。
6.根据权利要求5的所述的电池模块，其中，所有的所述多个流体缓冲层通过所述第一通道和所述第二通道彼此连通地连接，并且
其中，当所述电池单体由于所述电池单体的膨胀现象而膨胀时，存在于所述多个流体缓冲层中的任意一个中的流体通过从所述电池单体经由所述第一通道和所述第二通道中的至少一个传递的压力移动到其他的流体缓冲层。
7.根据权利要求5的所述的电池模块，其中，所述第一通道和所述第二通道彼此垂直地连接。
8.根据权利要求2的所述的电池模块，其中，所述流体缓冲层形成为基于所述第一片和所述第二片的结合部对称的形状或非对称的形状。
9.一种电池组，包括根据权利要求1-8中的任意一项所述的电池模块。
10.一种车辆，包括根据权利要求1-8中的任意一项所述的电池模块。
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