CN115868078A - 有引导框架的电池模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有引导框架的电池模块及其制造方法。本发明涉及一种具有引导框架的电池模块及其制造方法，该电池模块包括：多个柱形电池电芯(100)；框架组件(200)，该框架组件容纳柱形电池电芯(100)；以及模块壳体(300)，该模块壳体包围柱形电池电芯(100)和框架组件(200)，其中该框架组件(200)包括框架主体(210)，该框架主体具有形成在其中的多个第一容纳孔(211)以及位于所述第一容纳孔(211)中的多个引导部分(220)。

Description

有引导框架的电池模块及其制造方法
技术领域
本申请要求于2020年11月16日提交的韩国专利申请2020-0152502的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种具有引导框架的电池模块及其制造方法，更具体地，涉及一种具有引导框架的电池模块及其制造方法，其中，引导部分设置在填充柱形电池电芯之间的空间的框架主体中，由此能够降低电池模块的缺陷率并提高制造工艺的效率。
背景技术
随着近来由于空气污染和由于使用化石燃料而导致的能量消耗而对替代能源的开发，对能够储存所产生的电能的二次电池的需求增加。能够充电和放电的二次电池密切地用于日常生活。例如，二次电池用于移动设备、电动车辆和混合电动车辆。
由于移动设备的使用增加、移动设备的复杂性增加以及电动车辆的发展，在现代社会中不可避免地使用的用作各种电子设备的能源的二次电池的所需容量已经增加。为了满足用户的需求，多个电池电芯被布置在小型装置中，而包括彼此电连接的多个电池电芯的电池模块或包括多个电池模块的电池组被用在车辆中。
此外，为了容纳构成电池模块的多个电池电芯，使用模具制造其中形成有容纳孔的框架。此时，将泡沫材料注入模具中并硬化以形成框架。然而，当硬化的框架与模具分离时，由于框架的位于容纳孔之间的部分较薄，因此框架可能由于其弱的物理特性而损坏。
图1是传统电池模块的局部放大立体图。如图1所示，传统的电池模块包括被构造成保持和固定柱形电池电芯10的下部的下框架20和被构造成包围柱形电池电芯10的侧表面的侧框架30。
即，柱形电池电芯10安置并固定到下框架20，并且侧框架30固定到下框架20的突起21以保护柱形电池电芯10。
然而，由于电池模块是组装型电池模块，所以需要大量时间来制造电池模块。此外，难以可靠地中断柱形电池电芯10之间的热传递，由此可能产生诸如发生火灾的二次损害。
(现有技术文献)
(专利文献1)日本专利公报2019-021880
发明内容
技术问题
本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的是提供一种电池模块及其制造方法，该电池模块具有能够抑制电池电芯之间的热传递并降低制造期间的缺陷率的引导框架。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的电池模块包括多个柱形电池电芯100、被构造为容纳柱形电池电芯100的框架组件200、以及被构造为包围柱形电池电芯100和框架组件200的模块壳体300，其中，框架组件200包括框架主体210和引导部分220，框架主体210具有形成在其中的第一容纳孔211，引导部分220位于第一容纳孔211中。
此外，在根据本发明的电池模块中，每个引导部分220可以设置有第二容纳孔221，并且每个柱形电池电芯100可以容纳在第二容纳孔221中。
此外，在根据本发明的电池模块中，框架主体210可以由具有阻燃性的泡沫材料或具有低导热性的泡沫材料制成。
此外，在根据本发明的电池模块中，模块壳体300可以包括上盖310和下盖320，上盖310被构造成覆盖柱形电池电芯100和框架组件200的上表面，下盖320位于框架组件200的下表面处。
此外，在根据本发明的电池模块中，模块壳体300可以进一步包括侧盖330，所述侧盖330被构造为包围框架组件200的侧表面。
另外，本发明提供一种包括电池模块的电池组。
此外，根据本发明的电池模块制造方法包括：将引导部分220定位在模具单元400中，所述模具单元400具有以预定距离彼此间隔开的多个支承杆420；将泡沫材料注入所述模具单元400与所述引导部分220之间的空的空间中；使所注入的泡沫材料硬化以形成框架主体210；将与所述引导部分220一体形成的所述框架主体210与所述模具单元400分离；以及在所述引导部分220中容纳柱形电池电芯100。
此外，在根据本发明的电池模块制造方法中，引导部分220可以被定位成包围支承杆420。
有益效果
如从以上描述中显而易见的，根据本发明的具有引导框架的电池模块及其制造方法的优点在于，框架组件由具有低热导率的材料制成，由此可以抑制柱形电池电芯之间的热传递，并且因此可以防止二次损害，例如火灾的发生。
此外，根据本发明的具有引导框架的电池模块及其制造方法的优点在于，框架组件设置有引导部分，由此当框架组件与模具单元分离时，可以使对框架主体的损坏最小化，并且因此可以降低缺陷率。
附图说明
图1是传统电池模块的局部放大立体图。
图2是示出根据本发明第一优选实施方式的具有引导框架的电池模块的立体图。
图3是根据本发明第一优选实施方式的具有引导框架的电池模块的分解立体图。
图4是根据本发明第一优选实施方式的框架组件的分解立体图。
图5是根据本发明第二优选实施方式的具有引导框架的电池模块的分解立体图。
图6示出了被构造为制造根据本发明的电池模块的模具单元的示例。
图7是示出使用模具单元制造电池模块的方法的示意图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实现本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的操作原理时，当合并于此的已知功能和配置的详细描述可能使本发明的主题模糊不清时，将省略该详细描述。
此外，在整个附图中使用相同的附图标记来表示执行类似功能或操作的部件。在整个说明书中在一个部件被称为连接到另一个部件的情况下，不仅该一个部件可以直接连接到另一个部件，而且该一个部件可以经由又一个部件间接连接到另一个部件。此外，包括某一元件并不意味着排除其他元件，而是意味着可以进一步包括这些元件，除非另有说明。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的具有引导框架的电池模块及其制造方法。
图2是示出根据本发明第一优选实施方式的具有引导框架的电池模块的立体图，图3是根据本发明第一优选实施方式的具有引导框架的电池模块的分解立体图，图4是根据本发明第一优选实施方式的框架组件的分解立体图。
参照图2至图4，根据本发明第一优选实施方式的电池模块包括柱形电池电芯100、框架组件200和模块壳体300。
首先，柱形电池电芯100可以通过将卷绕型电极组件容纳在金属罐中，将电解质溶液注入到金属罐中，并将其上形成有电极端子的盖组件联接到金属罐的开口上端来制造。
这里，通过依次堆叠正极、负极和隔膜并将其卷绕成圆形来制造电极组件。
柱形中心销插入到电极组件的中心区域中形成的中空芯部分中。中心销通常由金属材料制成以具有预定强度。中心销用于固定和支承电极组件，并且还用作路径，该路径被构造为在柱形电池电芯的充电和放电期间以及在柱形电池电芯的操作期间排出由于内部反应而产生的气体。
此外，正极端子以突出形状形成在帽组件的上端的中心区域处，并且金属的剩余区域可以形成负极端子。
当然，根据本发明的电池电芯不限于柱形电池电芯100，只要电池电芯可用作二次电池即可。
框架组件200包括框架主体210和引导部分220。
框架主体210设置有彼此隔开预定距离的多个第一容纳孔211，并且引导部分220安装在每个第一容纳孔211中。
在引导部分220中形成有第二容纳孔221，第二容纳孔221被构造成容纳并支承柱形电池电芯100。
结果，在卷绕柱形电池电芯100的外表面的状态下，引导部分220被容纳在框架主体210的第一容纳孔211中。
在此，框架主体210可以由具有阻燃性或低导热性的泡沫材料制成，例如硅树脂、环氧树脂、聚氨酯或纤维(比如，搅打棉(whipped cotton))。通过提供框架主体，可以实现容纳在引导部分220中的柱形电池电芯100之间的绝缘和/或使柱形电池电芯之间的热传递最小化。
此外，虽然引导部分220不被特别地限制，只要其能够容纳和支承柱形电池电芯100即可，但是考虑到在框架主体210的模制期间引导部分的形状保持和电池模块的轻量化，引导部分优选地由硬质耐热塑料材料制成。例如，可以使用云母或聚碳酸酯。
用于保护柱形电池电芯100免受外部冲击的模块壳体300可包括上盖310和下盖320，上盖310被构造成覆盖柱形电池电芯100和框架组件200的上表面，下盖320位于柱形电池电芯100和框架组件200的下表面处。
这里，在根据第一实施方式的电池模块中，框架主体210可以用作壳体的侧表面，由此可以降低电池模块的制造成本。
图5是根据本发明第二优选实施方式的具有引导框架的电池模块的分解立体图。参照图5，除了模块壳体300包括被构造成覆盖柱形电池电芯100和框架组件200的上表面的上盖310、被构造成覆盖柱形电池电芯100和框架组件200的下表面的下盖320、以及被构造为包围框架组件200的侧表面的侧盖330以外，根据本发明的第二优选实施方式的电池模块与参照图2至图4描述的根据第一优选实施方式的电池模块相同，因此将省略对相同结构的描述。
也就是说，在根据本发明第二优选实施方式的电池模块中，模块壳体300还包括侧盖330，所述侧盖330被构造成包围框架组件200的侧表面，由此模块壳体对外部冲击具有较高的抵抗力。
图6示出了被构造为制造根据本发明的电池模块的模具单元的示例，并且图7是示出了使用模具单元制造电池模块的方法的示意图。
将参照图6和图7描述电池模块制造方法。
首先，用于制造电池模块的模具单元400包括模具主体410和支承杆420。
模具主体410中设置有形成框架主体210的空间，并且模具主体410在其侧壁中设置有至少一个注入孔411，用于形成框架主体210的泡沫材料通过注入孔411注入。
此外，在模具主体410内部设置有多个柱形支承杆420，所述多个柱形支承杆420形成在模具主体410的底表面处，以便在竖直方向上延伸，从而固定引导部分220。
尽管在图6中示出两个注入孔411形成在模具主体410的侧表面中，但是可以形成一个注入孔或三个或更多个注入孔。此外，当从上方注入泡沫材料时，可以省略注入孔411；然而，优选的是提供用于均匀填充的注入孔411。
此外，支承杆420具有足以被容纳在引导部分220的第二容纳孔221中的外径。尽管支承杆的高度没有特别限制，只要支承杆在安装引导部分220的状态下可以是直立的即可，但是考虑到模具单元400的制造成本，支承杆优选不从引导部分220突出。
一种使用具有上述构造的模具单元400制造电池模块的方法包括：将引导部分220定位在模具单元400中的步骤，所述模具单元400具有以预定距离彼此间隔开的多个支承杆420；将泡沫材料注入模具单元400和引导部分220之间的空的空间中的步骤；使注入的泡沫材料硬化以形成框架主体210的步骤；将与引导部分220成一体的框架主体210从模具单元400分离的步骤；以及将柱形电池电芯100容纳在引导部分220中的步骤。
首先，在将引导部分220定位在具有彼此隔开预定距离的多个支承杆420的模具单元400中的步骤中，引导部分220装配到形成在模具主体410的底部处的支承杆420上，以包围支承杆。
在将泡沫材料注入到模具单元400和引导部分220之间的空的空间中的步骤中，泡沫材料通过形成在模具主体410的侧表面中的注入孔411和/或从上方注入到模具主体410中。
在使注入的泡沫材料硬化以形成框架主体210的步骤中，泡沫材料被硬化，使得即使框架主体210与模具主体410分离，由注入到模具主体410中的泡沫材料形成的框架主体210的形状也可以得到保持。
在将与引导部分220一体形成的框架主体210与模具单元400分离的步骤中，由于框架主体210由注入的泡沫材料形成而与引导部分220一体形成的框架组件200与模具单元400分离。
通常，当框架主体210与模具单元400分离时，由于框架主体的第一容纳孔211之间的距离小，因此框架主体210可能被损坏，例如被撕裂。
然而，在根据本发明的框架主体210中，引导部分220固定到第一容纳孔211，由此在容易进行分离的同时使对框架主体210的损坏最小化，因此可以降低缺陷率。
在将柱形电池电芯100容纳在引导部分220中的步骤中，柱形电池电芯100被容纳在分离的框架组件200的第二容纳孔221中，并且框架组件200由模块壳体300包围以形成电池模块。
本发明所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，在本发明的范畴内各种应用和修改都是可能的。
(附图标记说明)
100：柱形电池电芯
200：框架组件
210：框架主体
211：第一容纳孔
220：引导部分
221：第二容纳孔
300：模块壳体
310：上盖
320：下盖
330：侧盖
400：模具单元
410：模具主体
411：注入孔
420：支承杆

Claims (8)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
多个柱形电池电芯；
框架组件，所述框架组件被构造成用于容纳所述多个柱形电池电芯；以及
模块壳体，所述模块壳体被构造成包围所述多个柱形电池电芯和所述框架组件，
其中，所述框架组件包括：
框架主体，所述框架主体具有形成在其中的第一容纳孔；以及
引导部分，所述引导部分位于所述第一容纳孔中。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
每个引导部分都设置有第二容纳孔，并且
所述多个柱形电池电芯中的每一者被容纳在所述第二容纳孔中。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述框架主体由具有阻燃性的泡沫材料或具有低导热性的泡沫材料制成。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述模块壳体包括：
上盖，所述上盖被构造成覆盖所述多个柱形电池电芯和所述框架组件的上表面；以及
下盖，所述下盖位于所述框架组件的下表面处。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述模块壳体还包括侧盖，所述侧盖被构造成包围所述框架组件的侧表面。
6.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至5中的任一项所述的电池模块。
7.一种制造根据权利要求1至5中的任一项所述的电池模块的方法，所述方法包括以下步骤：
将引导部分定位在模具单元中，所述模具单元具有彼此间隔开预定距离的多个支承杆；
将泡沫材料注入到所述模具单元和所述引导部分之间的空的空间中；
使注入的泡沫材料硬化以形成框架主体；
将与所述引导部分成一体的所述框架主体与所述模具单元分离；以及
将柱形电池电芯容纳在所述引导部分中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述引导部分被定位成包围所述支承杆。
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