CN115956323A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施方式的电池模块包括：电池电芯堆叠，多个电池电芯堆叠在所述电池电芯堆叠中；下框架，所述下框架容纳所述电池电芯堆叠的下部和两个侧表面；模块框架上部，所述模块框架上部覆盖所述电池电芯堆叠的顶面；灭火构件，所述灭火构件位于所述模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间；以及排气部，所述排气部位于所述模块框架上部的中心部分与所述模块框架上部的周边部分之间，并且被形成为朝向所述电池电芯堆叠贯穿。

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2021年1月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0007657的权益和优先权，其内容通过引用整体并入本文中。
本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，并且更具体地涉及一种在电池模块中着火期间有效地抑制火焰并且有效地排放内部气体的电池模块以及包括该电池组模块的电池组。
背景技术
随着对移动装置的技术发展和需求的增加，对电池作为能量源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、电动车辆和混合电动车辆的电力驱动装置的能源以及用于诸如移动电话、数码相机、膝上型计算机和可穿戴装置的移动装置的能源而吸引了相当大的关注。
小尺寸移动装置针对每个装置使用一个或更多个电池电芯，而诸如车辆的中型或大型装置需要高功率和大容量。因此，使用具有彼此电连接的多个电池电芯的中型或大型电池模块。
优选地将中型或大型电池模块制造为具有尽可能小的尺寸和重量。因此，棱柱形电池、袋形电池等(其可以以高集成度堆叠并且相对于容量具有小的重量)主要用作中型或大型电池模块的电池电芯。另外，为了保护电池电芯堆叠免受外部冲击、热或振动影响，电池模块可以包括模块框架，该模块框架在其前侧和后侧开口并且将电池电芯堆叠容纳在内部空间中。
图1是示出常规电池模块的立体图。图2是沿着图1的A-A线截取的截面图。
参照图1和图2，常规电池模块10包括：电池电芯堆叠12，在所述电池电芯堆叠12中，多个电池电芯11沿一个方向堆叠；模块框架30和40，所述模块框架30和40容纳电池电芯堆叠12；端板50，所述端板50覆盖电池电芯堆叠12的前表面和后表面；以及汇流条框架(未示出)，所述汇流条框架被形成在端板50与电池电芯堆叠12的前表面和后表面之间。这里，模块框架30和40包括下框架30和前表面和后表面以及上表面打开的上板40。这里，按压衬垫15可以被包括在电池电芯堆叠12与模块框架30和40之间。
这里，电池模块10具有电池模块10的内部被模块框架30和40密封的结构，使得当电池电芯堆叠12中包括的电池电芯11的部分着火时，火焰和/或热量会传播到其他相邻的电池电芯11。此外，电池模块10中的压力可能由于着火而极大地增加，并且存在着火现象蔓延的问题，例如，影响相邻的电池模块10。
因此，与常规的情况不同，需要开发一种电池模块，该电池模块在电池模块10中着火期间有效地延迟了热传播速度并且具有改进的安全性。
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块在电池模块中的着火期间有效地抑制火焰并且有效地排放内部气体。
本公开的目的不限于前述目的，并且本领域技术人员根据以下详细描述和附图应当清楚地理解本文未描述的其他目的。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池电芯堆叠，在所述电池电芯堆叠中堆叠有多个电池电芯；模块框架，所述模块框架容纳所述电池电芯堆叠；以及灭火构件，所述灭火构件位于模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间，其中，电池模块上部包括排气部，所述排气部位于所述模块框架上部的中心部分与所述模块框架上部的周边部分之间，并且朝向所述电池电芯堆叠贯穿。
所述排气部可以被形成为围绕模块框架上部的中心部分的框架状结构。
所述排气部可以包括至少一个连接部，所述至少一个连接部连接所述模块框架上部的中心部分和所述模块框架上部的周边部分。
所述至少一个连接部可以被形成在形成所述排气部的每个角部处。
所述排气部包括第一排气部和第二排气部，并且所述第二排气部可以位于所述模块框架上部的被所述第一排气部围绕的中心部分中，但是所述第二排气部与所述第一排气部分开地定位。
所述连接部包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部可以被形成在形成所述第一排气部的每个角部处；并且所述第二连接部可以被形成在形成所述第二排气部的每个角部处。
所述排气部可以沿着朝向所述电池电芯堆叠的斜线方向(diagonal direction)贯穿。
所述斜线方向可以具有相对于所述模块框架上部朝向所述电池电芯堆叠的中心部分的角度。
所述排气部的一端暴露于外部，所述排气部的另一端邻近所述灭火构件。
所述灭火构件可以沿着所述电池电芯堆叠的堆叠方向在所述模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间延伸。
所述灭火构件的厚度可以等于或小于所述模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间间隔开的距离。
所述灭火构件由包含灭火剂的灭火材料构成。
根据本公开的一个方面，提供了一种包括所述电池模块的电池组。
有益效果
根据实施方式，本公开提供了一种电池模块以及包括该电池模块的电池组，在所述电池模块中，灭火构件位于电池电芯堆叠的上部，并且排气部被形成于模块框架上部，并且在电池模块中着火期间可以有效地抑制火焰并且有效地排出内部气体。
本公开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的描述中清楚地理解以上未描述的其他附加效果。
附图说明
图1是示出常规电池模块的立体图；
图2是沿着图1的A-A线截取的截面图；
图3是根据本公开的实施方式的电池模块的立体图；
图4是沿着图3的B-B线截取的截面图；
图5是图3的电池模块的俯视图；
图6是示出图3的电池模块的模块框架上部的图；
图7和图8是示出图4的部分的放大图；以及
图9是示出图8的部分的放大图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实施它们。本公开可以以各种不同的方式来修改，并且不限于本文阐述的实施方式。
为了清楚起见，在本文中将省略与描述无关的部件的说明，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，任意地示出每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不一定限于附图中所示的那些尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，层、区域等的厚度被夸大。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，这意味着该部分可以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，在整个说明书中，当被称为“平面”时，这意味着从上侧观察目标部分，并且当被称为“截面”时，这意味着从竖直切割的截面部分的侧面观察目标部分。
在下文中，将描述根据本公开的实施方式的电池模块。然而，该描述将基于电池模块的前表面和后表面中的前表面给出，但不一定限于此。即使在后侧的情况下，也将以相同或相似的方式进行描述。
图3是根据本公开的实施方式的电池模块的立体图。图4是沿着图3的B-B线截取的截面图。
参考图3和图4，根据本公开的实施方式的电池模块100包括：电池电芯堆叠120，在该电池电芯堆叠120中堆叠有多个电池电芯110；以及模块框架300和400，该模块框架300和400容纳电池电芯堆叠120。此外，汇流条框架(未示出)可以位于电池电芯堆叠120的前表面和后表面与端板500之间，并且汇流条可以位于汇流条框架(未示出)上。另外，按压衬垫150可以位于电池电芯堆叠120的侧表面与模块框架300和400之间。
模块框架300和400包括用于容纳电池电芯堆叠120的下部和两个侧表面的模块框架下部300和用于覆盖电池电芯堆叠120的上表面的模块框架上部400。然而，本发明不限于此，并且可以用具有另一形状(例如，L形框架或U形框架)的框架和上板来代替。
电池电芯110优选地为袋形电池电芯。电池电芯可以通过在包括树脂层和金属层的层压板的袋壳体中容纳电极组件并且然后热密封袋壳体的密封部来制造。电池电芯110可以配置为多个，并且多个电池电芯110形成电池电芯堆叠120，该电池电芯堆叠120堆叠以便彼此电连接。特别是，如图3和图4所示，多个电池电芯110可以沿着平行于y轴的堆叠方向堆叠。
此外，参考图3和图4，根据本实施方式的电池模块100包括位于模块框架上部400与电池电芯堆叠120的上部之间的灭火构件170。
此外，灭火构件170可以附接到模块框架上部400的下表面。在一个示例中，灭火构件170可以通过单独的粘合层附接到模块框架上部400的下表面。在另一示例中，灭火构件170可以具有片材或泡沫形状，但是可以由于灭火构件170本身具有的粘合力而附接到模块框架上部400的下表面。在另一示例中，灭火构件170以液体形式制备，并且可以涂覆或喷射到模块框架上部400的下表面上达预定厚度。然而，本公开不限于此，并且灭火构件170可以以各种形状附接到模块框架上部400的下表面。
此外，灭火构件170可以沿着电池电芯堆叠120的堆叠方向(y轴方向)在模块框架上部400与电池电芯堆叠120的上部之间延伸。更具体地，灭火构件170的宽度可以沿着电池电芯堆叠120的堆叠方向(y轴方向)在模块框架上部400与电池电芯堆叠120的上部之间延伸。更优选地，灭火构件170的宽度可以在模块框架上部400与电池电芯堆叠120的上部之间延伸等于或小于电池电芯堆叠120的上部的宽度。
此外，灭火构件170可以位于在模块框架上部400与电池电芯堆叠120之间间隔开的空间中。更具体地，灭火构件170的厚度可以等于或小于在模块框架上部400与电池电芯堆叠120的上部之间间隔开的距离。
由此，在根据本实施方式的电池模块100中，灭火构件170被设置在与电池电芯堆叠120的上部相对应的位置处，由此当在电池电芯堆叠120的电池电芯110的部分中产生火焰时，可以有效地抑制在电池电芯110中产生的火焰的强度。此外，还可以提高电池模块100的安全性。
此外，灭火构件170可以由包含灭火剂的灭火材料构成。这里，灭火构件170可以是泡沫、气凝胶覆盖层或云母片材形式的构件。另外，灭火剂材料可以是常用的粉末灭火剂材料。在一个示例中，灭火剂材料可以是碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、磷酸铵(NH4H2PO3)和“碳酸氢钾(KHCO3)和尿素((NH2)2CO)”的混合物中的任一种。特别是，灭火构件170中包含的灭火剂材料可以包括碳酸氢钾(KHCO3)。然而，灭火剂材料不限于此，并且可以不受限制地使用具有灭火功能的任何材料。
因此，当在根据本实施方式的电池模块100中发生着火现象时，灭火构件170邻近电池电芯堆叠120的上部，从而能够有效地抑制在电池电芯110中产生的火焰的强度。另外，可以在灭火构件170熄灭在电池电芯110中产生的火焰的过程中产生二氧化碳和水蒸气。该反应是吸热反应并且可以从电池电芯110吸收热量，并且还可以切断氧气供应，从而有效地延迟电池电芯110之间的火焰和热传播速度。另外，还可以提高电池模块100的安全性。
接下来，将更详细地描述模块框架上部400和排气部410。
图5是图3的电池模块的俯视图。图6是示出图3的电池模块的模块框架上部的图。
参考图4至图6，在本实施方式中，模块框架上部400包括排气部410，该排气部410位于模块框架上部400的中心部分与模块框架上部的周边部分之间，并且朝向电池电芯堆叠120贯穿。
此外，在模块框架上部400中，排气部410可以形成为围绕模块框架上部400的中心部分的框架状结构。在一个示例中，排气部410可以形成为具有四个角部的框架状结构。这里，四个角部可以在彼此垂直的方向上布置和连接。然而，排气部410的形状不限于此，并且可以形成为具有各种形状的结构。
因此，当上述灭火构件170的部分在电池模块100中发生着火现象期间熔化时，内部电池模块100中的气体可以通过排气部410排出。
此外，参考图5和图6，排气部410可以包括至少一个连接部450，所述至少一个连接部连接模块框架上部400的中心部分与模块框架上部400的周边部分。更具体地，可以在形成排气部410的每个角部形成至少一个连接部450。在一个示例中，当排气部410具有包括四个角部的框架状结构时，可以在四个角部中的每个角部中形成至少一个连接部450。
这里，连接部450可以是包含阻燃剂和/或耐火材料的材料。更具体地，连接部450可以是涂覆有阻燃和/或耐火材料的弹性材料。然而，本公开不限于此，并且可以应用具有足够的阻燃性和/或耐火性以至于不会由于在电池模块100着火期间产生的火焰或高温气体而变形的任何材料。
因此，即使当电池模块100着火时，连接部450也不会变形，因此可以充分地支承在模块框架上部400的中心部分与模块框架上部400的周边部分之间，并且高温气体和/或火焰可以通过排气部410充分地排放到外部。
此外，在本实施方式中，排气部410包括第一排气部411和第二排气部415，并且第二排气部415位于模块框架上部400的由第一排气部411围绕的中心部分中，但是可以与第一排气部411间隔开。这里，连接部450包括第一连接部451和第二连接部455，第一连接部451形成在形成第一排气部411的每个角部处，并且第二连接部455可以形成在形成第二排气部415的每个角部处。然而，根据另一实施方式，在排气部410中，可以省略第一排气部411和第二排气部415中的一者，或者可以进一步设置单独的排气部。
由此，即使电池模块100中的压力由于电池模块100中的着火现象而过度增加，模块框架上部400的被排气部410围绕的中心部分也可以在垂直方向上扩展，其中，连接部450可以支承扩展的模块框架上部400的中心部分。也就是说，电池模块100中的气体可以通过扩展的模块框架上部400的中心部分与排气部410之间的空间排出到外部。此外，由于连接部450防止模块框架上部400的中心部分过度扩展，可以防止排放的气体通过排气部410过快地排出。也就是说，可以延迟电池模块100的着火时间，并且可以进一步改进电池模块100的安全性。
图7和图8是示出图4的部分的放大图。图9的(a)是示出图7的上板的放大图，并且图9的(b)是示出了图8的部分的放大图。参考排气部410包括参照图4的第一排气部411和第二排气部的情况描述了图7至图9。图7至图9中的第一排气部411和第二排气部415将被统称为排气部410。
参考图7和图8，排气部410的一端可以暴露于外部，而排气部410的另一端可以邻近灭火构件170。更具体地，排气部410的另一端可以与灭火构件170的一个表面接触。换句话说，排气部410的另一端可以被灭火构件170密封。
因此，参考图7和图9的(a)，在电池模块100的正常操作期间，排气部410被密封，从而能够防止外部污染物或外部空气流入电池模块100中。此外，参考图8和图9的(b)，当电池模块100着火时，灭火构件170首先与火焰接触，从而有效地抑制火焰。
此外，灭火构件170的至少一部分在灭火构件170熄灭电池模块100中的火焰的同时熔化，并且排气部410的与灭火构件170接触的部分可以打开。由此，在电池模块100中的大部分火焰通过排气部410被移除的状态下，电池模块100中剩余的气体可以被排放到外部。
此外，排气部410可以沿朝向电池电芯堆叠120的斜线方向贯穿。这里，斜线方向可以具有相对于模块框架上部400朝向电池电芯堆叠120的中心部分的角度。在一个示例中，当排气部410具有带四个角部的框架状结构时，围绕模块框架上部400，彼此面对的角部可以在彼此对称的斜线方向上贯穿。
因此，在根据本实施方式的电池模块100中，排气部410沿斜线方向形成，从而能够间接地切断外部物质的流入。此外，在电池模块100中着火期间，确保排气路径尽可能长，从而能够延迟电池模块100中的火焰和/或气体被排放到外部的速度。
根据本公开的另一实施方式的电池组包括上述电池模块。同时，根据本实施方式的一个或更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上述电池模块的电池组可以应用于各种装置。这种装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆的车辆装置，但是本公开不限于此，并且适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，这也落入本公开的范围内。
尽管已经参考优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以使用在所附权利要求中限定的本发明的原理来设计许多改变和修改，其也落入本公开的精神和范围内。
[附图标记说明]
110：电池电芯
120：电池电芯堆叠
170：灭火构件
300、400：模块框架
410：排气部
450：连接部
500：端板

Claims (13)

1.一种电池模块，该电池模块包括：
电池电芯堆叠，在所述电池电芯堆叠中堆叠有多个电池电芯；
模块框架，所述模块框架容纳所述电池电芯堆叠；以及
灭火构件，所述灭火构件位于模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间，
其中，所述电池模块包括排气部，所述排气部位于所述模块框架上部的中心部分与所述模块框架上部的周边部分之间，并且朝向所述电池电芯堆叠贯穿。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述排气部被形成为围绕所述模块框架上部的中心部分的框架状结构。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述排气部包括至少一个连接部，所述至少一个连接部连接所述模块框架上部的中心部分和所述模块框架上部的周边部分。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中：
所述至少一个连接部被形成在形成所述排气部的每个角部处。
5.根据权利要求3所述的电池模块，其中：
所述排气部包括第一排气部和第二排气部，并且
所述第二排气部位于所述模块框架上部的被所述第一排气部围绕的中心部分中，并且所述第二排气部与所述第一排气部分开地定位。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中：
所述连接部包括第一连接部和第二连接部，
所述第一连接部被形成在形成所述第一排气部的每个角部处；并且
所述第二连接部被形成在形成所述第二排气部的每个角部处。
7.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述排气部沿着朝向所述电池电芯堆叠的斜线方向贯穿。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中：
所述斜线方向具有相对于所述模块框架上部朝向所述电池电芯堆叠的中心部分的角度。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述排气部的一端暴露于外部，并且所述排气部的另一端邻近所述灭火构件。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中：
所述灭火构件沿着所述电池电芯堆叠的堆叠方向在所述模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间延伸。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中：
所述灭火构件的厚度等于或小于所述模块框架上部与所述电池电芯堆叠的上部之间间隔开的距离。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述灭火构件由包含灭火剂的灭火材料构成。
13.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1所述的电池模块。
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