CN116057774A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例的一种电池模块包括：电池单体堆，所述电池单体堆通过竖直地堆叠多个电池单体来形成；模块外罩，所述模块外罩用于容纳所述电池单体堆；汇流条框架组件，所述汇流条框架组件覆盖被形成在所述模块外罩的在纵向方向上的一侧中的开口；和防火片组件，所述防火片组件被置于所述汇流条框架组件和所述电池单体堆之间，并且被联接到所述汇流条框架组件。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组

技术领域

本公开涉及一种电池模块、包括所述电池模块的电池组以及包括所述电池组的能量存储系统(ESS)和车辆。更特别地，本公开涉及如下一种电池模块以及包括所述电池模块的电池组、包括所述电池组的能量存储系统(ESS)和车辆：所述电池模块具有如下结构，当电池单体发生排气时，所述结构能够将气体排放到外侧，防止包含高温电极活性材料和金属颗粒的火花泄漏到所述电池模块的外侧，并且防止氧气被引入所述电池模块中，以防止所述电池模块中发生火灾；。

本申请要求2021年1月11日在韩国提交的韩国专利申请10-2021-0003508号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

被应用于能量存储系统(ESS)和/或电动车辆的电池组可以被制造成包括多个电池模块，高功率和高容量的锂二次电池被应用于所述多个电池模块。为了满足ESS和/或电动车辆所要求的电池组的输出功率特性并且实现高容量，可以增加一个电池模块中所包括的锂二次电池的数目，并且可以增加一个电池组中所包括的电池模块的数目。

然而，当在包括这种大数目的锂二次电池的电池组中发生火灾或者爆炸时，不可避免地增加了损坏。

电池组中发生的火灾始于电池模块中的锂二次电池的异常温度升高和内部气体产生。当锂二次电池的温度异常地升高并且产生了内部气体、因此锂二次电池的内部压力增加到一定水平或更高时，发生锂二次电池的排气，因此，高温气体被喷射到锂二次电池的外侧，并且喷射包含电极活性材料和铝颗粒的高温火花。

在此情形中，为了防止电池模块的内部压力增加，排气气体应该能够被快速地排放到电池模块的外侧。然而，当高温火花随同排气气体一起地被排放到电池模块的外侧时，排气气体、高温火花和氧气可能相遇而引起火灾。

相应地，需要开发一种电池模块，该电池模块具有如下结构，即使当由于诸如电池单体中的短路的异常而发生热失控时，该结构也能够将排气气体快速地排放到电池模块的外侧，并且有效地防止包含电极活性材料和铝颗粒的高温火花泄漏到外侧。

而且，当由于诸如汇流条框架这样的、被应用于防止多个锂二次电池之间的短路的结构与火花和高温气体连续接触而受损时，氧气可能容易从电池模块的外侧引入电池模块中，从而火灾可能甚至蔓延到电池模块中。而且，当汇流条框架受损时，由于汇流条框架而被保持彼此分开的相邻的锂二次电池的电极引线可能彼此接触，并且事故可能扩大。

相应地，需要开发一种电池模块，该电池模块具有如下结构，即使当某些结构由于火花和高温气体而被受损时，该结构也能够防止外部氧气的自由流入，并且防止由于相邻的锂二次电池之间的短路而使得事故扩大。

发明内容

技术问题

本公开被设计成解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种电池模块，所述电池模块具有如下结构，当诸如火灾的事故发生时，所述结构能够快速地排放排气气体，有效地防止高温火花泄漏到外侧，并且在排放排气气体之后防止外部空气被引入所述电池模块中。

本公开还旨在提供一种电池模块，所述电池模块具有如下结构，即使当某些结构由于火花和高温气体而受损时，所述结构也能够防止外部氧气被容易地引入所述电池模块中，并且防止在相邻的锂二次电池之间的短路。

然而，本公开所要解决的技术目的不限于上文，并且根据以下公开内容，本领域普通技术人员将清楚地理解本文中未提到的其他目的。

技术方案

根据本公开的实施例的一种电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被竖直地堆叠在所述电池单体堆中；模块外罩，所述电池单体堆被容纳在所述模块外罩中；汇流条框架组件，所述汇流条框架组件覆盖被形成在所述模块外罩的在所述模块外罩的纵向方向上的一侧上的开口部；和防火片组件，所述防火片组件位于所述汇流条框架组件和所述电池单体堆之间，并且被联接到所述汇流条框架组件。

所述模块外罩可以包括：基板，所述基板支撑所述电池单体堆；和一对侧板，所述一对侧板覆盖所述电池单体堆的两个侧部，其中，所述一对侧板中的每一个侧板包括火花方向改变部，所述火花方向改变部通过使所述侧板的纵向方向上的端部朝向所述电池单体堆弯曲来形成。

所述开口部可以被形成在分别地设置在所述一对侧板上的一对火花方向改变部之间，其中，所述电池单体的电极引线通过所述开口部被暴露于所述模块外罩的外侧。

所述汇流条框架组件可以包括：汇流条框架，所述汇流条框架覆盖所述开口部，并且包括多个框架狭缝，所述电池单体的电极引线穿过所述多个框架狭缝；和至少一个汇流条，所述至少一个汇流条位于所述汇流条框架的外表面上，并且被联接到穿过所述框架狭缝的所述电极引线。

所述防火片组件可以包括：防火片，所述防火片包括多个片狭缝，所述电池单体的电极引线穿过所述多个片狭缝；和片盖，所述片盖包括多个盖狭缝，所述电池单体的所述电极引线穿过所述多个盖狭缝，所述片盖覆盖所述防火片。

所述防火片可以是云母片。

所述片盖可以完全覆盖所述防火片，使得所述防火片不被暴露于外部空气。

所述模块外罩可以进一步包括紧固框架，所述紧固框架连接所述一对火花方向改变部并且具有中空中央部。

所述紧固框架可以位于所述汇流条框架组件和所述防火片组件之间，其中，所述汇流条框架组件和所述防火片组件被紧密地附接到所述紧固框架，并且穿过所述紧固框架的所述中空中央部彼此联接。

所述多个盖狭缝中的每一个盖狭缝可以具有每一个盖狭缝的宽度朝向所述汇流条框架组件减小的形状。

根据本公开的实施例的一种电池组包括根据本公开的实施例的电池模块。

根据本公开的实施例的一种能量存储系统(ESS)包括根据本公开的实施例的电池组。

根据本公开的实施例的一种车辆包括根据本公开的实施例的电池组。

有利效果

根据本公开的一个方面，即使当某些结构由于由事故引起的火花和高温气体而受损时，也可以快速地排放排气气体，可以有效地防止高温火花泄漏到外侧，并且在排放排气气体之后，可以防止外部空气被引入电池模块中。

根据本公开的另一个方面，即使当某些结构由于火花和高温气体而受损时，也可以防止外部氧气被容易地引入电池模块中，并且可以防止相邻的锂二次电池之间的短路。

附图说明

附图示出本公开的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不被解释为限于附图。

图1是示出根据本公开实施例所述的电池模块的视图。

图2是示出汇流条框架组件和防火片组件从图1的电池模块移除的状态的平面视图。

图3是示出图1所示电池模块的局部截面视图。

图4是示出根据本公开所述的汇流条框架组件和防火片组件被联接到模块外罩的状态的视图。

图5是示出根据本公开所述的模块外罩的一部分、汇流条框架组件和防火片组件的分解立体图。

图6是示出根据本公开所述的防火片组件的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为被限制于一般的和词典的含义，而是在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。因此，本文中提出的描述只是仅仅为了说明目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解，能够在不偏离本公开的范围的情况下对其做出其他等同和修改。

参考图1到图3，根据本公开所述的实施例的电池模块包括：电池单体堆，在所述电池单体堆中，多个电池单体100被堆叠在竖直方向(平行于Z轴的方向)上；模块外罩200，所述电池单体堆被容纳在所述模块外罩200中；汇流条框架组件300，所述汇流条框架组件300覆盖被形成在所述模块外罩200的纵向方向(平行于X轴的方向)上的一侧上的开口部；和防火片组件400，所述防火片组件400位于所述汇流条框架组件300和电池单体堆之间，并且被联接到所述汇流条框架组件300。

所述电池单体100可以是袋型电池单体。在此情形中，所述电池单体100包括：电极组件(未示出)；袋外壳110，电极组件被容纳在所述袋外壳110中；和一对电极引线120，所述一对电极引线120被连接到电极组件并且从所述袋外壳110引出。所述一对电极引线120在所述电池单体100的纵向方向(平行于X轴线的方向)上沿着相反方向被引出。

所述模块外罩200包括：基板210，所述基板210支撑所述电池单体堆；和一对侧板220，所述一对侧板220覆盖所述电池单体堆的两个侧部。所述一对侧板220中的每一个侧板可以包括火花方向改变部200a，所述火花方向改变部200a通过使所述侧板220的纵向方向上的端部朝向所述电池单体堆弯曲来形成。

形成在所述模块外罩200的纵向方向上的一侧上的所述开口部被形成在分别设置于所述一对侧板220上的一对火花方向改变部200a之间。所述电池单体100的电极引线120可以通过形成在一对火花方向改变部200a之间的开口部被暴露于所述模块外罩200的外侧。

因为根据本公开所述的实施例的电池模块如上所述地包括火花方向改变部200a，所以防止在所述电池单体100的排气期间排放的高温火花沿着所述模块外罩200的纵向方向被喷射到所述模块外罩200的外侧。即，在所述电池单体100的排气期间通过所述电池单体堆的电池单体100的宽度方向(平行于Y轴的方向)上的两个侧部喷射的高温火花朝向所述电池模块的纵向方向(平行于X轴的方向)上的一个端部和/或另一个端部移动，然后朝向所述电池单体堆切换移动方向(见图2的箭头方向)。

所述模块外罩200可以进一步包括紧固框架230，所述紧固框架230连接一对火花方向改变部200a，并且具有中空中央部。所述紧固框架230位于所述汇流条框架组件300和防火片组件400之间。当设置所述紧固框架230时，所述汇流条框架组件300和防火片组件400可以被紧密地附接到所述紧固框架230，并且可以通过所述紧固框架230的中空中央部彼此紧固。

虽然未示出，但是本公开所述的模块外罩200的开口部可以被形成在所述模块外罩200的纵向方向上的两侧上。在此情形中，一对火花方向改变部200a也可以被设置在所述模块外罩200的纵向方向上的一侧和另一侧上。

参考图1到图5，所述汇流条框架组件300包括汇流条框架310和至少一个汇流条320。可以设置一对汇流条框架组件300，并且在此情形中，一对汇流条框架组件300分别地覆盖形成在所述模块外罩200的纵向方向(平行于X轴的方向)上的一侧上的开口部和形成在另一侧上的开口部。

所述汇流条框架310覆盖所述模块外罩200的开口部，并且包括多个框架狭缝310b，所述电池单体100的电极引线120穿过所述多个框架狭缝310b。所述汇流条框架310可以进一步包括用于与所述防火片组件400联接的至少一个框架突起310a。

所述汇流条框架310具有与所述模块外罩200的纵向方向上的一个端部和/或另一个端部对应的形状，并且被紧密地附接到所述模块外罩200。当所述模块外罩200如上所述地包括紧固框架230时，所述汇流条框架310被紧密地附接到所述火花方向改变部200a和紧固框架230。

所述汇流条320位于所述汇流条框架310的外表面上，并且被联接到穿过所述框架狭缝310b的电极引线120，以电连接所述多个电池单体100。所述汇流条320可以包括汇流条狭缝320b，电极引线120穿过所述汇流条狭缝320b。在此情形中，所述汇流条狭缝320b和框架狭缝310b可以被形成在彼此对应的位置处。

参考图1到图6，所述防火片组件400包括防火片410和片盖420。可以设置与所述汇流条框架组件300相同的数目的防火片组件400。

所述防火片410可以是由能够耐受高温排气气体和火花的云母材料形成的片。所述防火片410包括多个片狭缝410b，电极引线120穿过所述多个片狭缝410b。

即使当由树脂材料形成的汇流条框架310由于高温排气气体和火花而受损时，所述防火片410也可以维持其结构，因此，可以维持被分别插入所述多个片狭缝410b中的所述多个电极引线120的位置。而且，所述防火片410可以允许高温排气气体通过位于所述片狭缝410b和电极引线120之间的间隙被排放到外侧，并且可以使包含活性材料和铝颗粒的高温火花的向外喷射最小化。而且，即使当由树脂材料形成的汇流条框架310受损时，所述防火片410也可以防止氧气被容易地从外侧引入电池模块中。

相应地，即使当在电池模块中发生事故时，所述防火片410也可以使得所述汇流条框架310周围的火灾风险最小化，并且即使当在所述汇流条框架310周围发生火灾时，所述防火片410也可以延迟火灾蔓延到电池模块中。而且，所述防火片410可以防止由于所述汇流条框架310的损坏所引起的所述电池单体100之间的短路而导致事故的蔓延。

所述片盖420完全包围所述防火片410，使得所述防火片410不被暴露于外侧。这是因为，由云母材料形成的防火片410具有吸湿性，因此，当由云母材料形成的防火片410被暴露于所述片盖420的外部空气时，所述防火片410可能吸收水分，由此使绝热性能劣化。

所述片盖420可以是树脂注射模制产品，并且在此情形中，所述防火片410可以通过嵌件注射模制而被定位在所述片盖420中。所述片盖420包括多个盖狭缝420b，电极引线120穿过所述多个盖狭缝420b。所述盖狭缝420b具有这样的形状：所述盖狭缝420b的宽度朝向所述汇流条框架组件300减小。

这是为了：当由树脂注射模制产品形成的片盖420由于高温排气气体和火花而熔化时快速地关闭盖狭缝420b，并且阻挡空气从电池模块的外侧流入。这样，当外部空气的流入被快速地阻挡时，可以阻挡氧气被供应到电池模块中，因此可以防止火灾蔓延到电池模块中。

所述盖狭缝420b、片狭缝410b和框架狭缝310b被形成在彼此对应的位置处。

当所述汇流条框架310包括框架突起310a时，所述防火片410和片盖420分别地包括至少一个片孔410a和盖孔420a，所述至少一个片孔410a和盖孔420a被形成为具有与所述框架突起310a对应的位置和形状，以紧固到所述汇流条框架310。

根据本公开的实施例所述的电池组包括根据本公开的实施例所述的电池模块。所述电池组可以包括多个电池模块。根据本公开的实施例所述的能量存储系统(ESS)包括根据本公开的实施例所述的电池组。根据本公开的实施例所述的车辆包括根据本公开的实施例的电池组。所述车辆包括电动车辆。

虽然上文已经示出并且描述了本公开的实施例，但是本公开不限于上文描述的具体实施例。在不偏离权利要求中所要求保护的本公开的范围的情况下，本领域普通技术人员可以做出各种修改的实施例。

Claims (13)

1.一种电池模块，包括：

电池单体堆，在所述电池单体堆中，多个电池单体被竖直地堆叠；

模块外罩，所述电池单体堆被容纳在所述模块外罩中；

汇流条框架组件，所述汇流条框架组件覆盖被形成在所述模块外罩的纵向方向上的一侧上的开口部；和

防火片组件，所述防火片组件位于所述汇流条框架组件和所述电池单体堆之间，并且被联接到所述汇流条框架组件。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述模块外罩包括：

基板，所述基板支撑所述电池单体堆；和

一对侧板，所述一对侧板覆盖所述电池单体堆的两个侧部，

其中，所述一对侧板中的每一个侧板包括火花方向改变部，所述火花方向改变部通过使得所述侧板的纵向方向上的端部朝向所述电池单体堆弯曲来形成。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述开口部被形成在被分别设置于所述一对侧板上的一对火花方向改变部之间，

其中，所述电池单体的电极引线通过所述开口部被暴露于所述模块外罩的外侧。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述汇流条框架组件包括：

汇流条框架，所述汇流条框架覆盖所述开口部，并且包括多个框架狭缝，所述电池单体的电极引线穿过所述多个框架狭缝；和

至少一个汇流条，所述至少一个汇流条位于所述汇流条框架的外表面上，并且被联接到穿过所述框架狭缝的所述电极引线。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述防火片组件包括：

防火片，所述防火片包括多个片狭缝，所述电池单体的电极引线穿过所述多个片狭缝；和

片盖，所述片盖包括多个盖狭缝，所述电池单体的所述电极引线穿过所述多个盖狭缝，所述片盖覆盖所述防火片。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述防火片是云母片。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述片盖完全覆盖所述云母片，使得所述云母片不被暴露于外部空气。

8.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述模块外罩进一步包括紧固框架，所述紧固框架连接所述一对火花方向改变部，并且具有中空中央部。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述紧固框架位于所述汇流条框架组件和所述防火片组件之间，

其中，所述汇流条框架组件和所述防火片组件被紧密地附接到所述紧固框架，并且通过所述紧固框架的所述中空中央部彼此联接。

10.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述多个盖狭缝中的每一个盖狭缝具有这样的形状：所述盖狭缝的宽度朝向所述汇流条框架组件减小。

11.一种电池组，包括根据权利要求1到10中的任一项所述的电池模块。

12.一种能量存储系统(ESS)，包括根据权利要求11所述的电池组。

13.一种车辆，包括根据权利要求11所述的电池组。

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